[发明专利]一种基于斯特林发动机的热电联产系统

说明书

技术领域

本发明涉及热电联产技术领域，尤其涉及一种基于斯特林发动机的热电联产系统。

背景技术

热电联产系统是一种集制热(包括供暖和供热水等)和发电过程一体化的系统，该系统具有能源利用效率高，碳化物和有害气体排放少等特点。目前，热电联产系统的核心动力装置一般有斯特林发动机、燃料电池、燃气热泵等。

现有的基于斯特林发动机的热电联产系统包括具有燃烧室的补燃系统和斯特林发动机，斯特林发动机与补燃系统连接，斯特林发动机产生的高温烟气能进入补燃系统的燃烧室中；在补燃系统的燃烧室外壁环绕有一螺旋状的水流管道，用于对斯特林发动机和补燃系统产生的高温烟气进行换热。现有的热电联产系统在运行时，斯特林发动机产生的高温烟气进入到补燃系统的燃烧室中，与补燃系统产生的高温烟气在燃烧室内混合，并通过燃烧室侧壁上的孔向外侧扩散；由于水流管道为螺旋状，相邻两圈管道之间存在间隙，从燃烧室扩散出来的高温烟气则会在水流管道相邻两圈管道之间的间隙处与水流管道中的水进行换热，从而使水流管道中的水成为热水。

为了提高烟气的换热效率，往往采用较小管径的水流管道，以加大水流管道中水的流动阻力，延长烟气与水的热交换时间，但由于水在加热过程中容易产生水垢，形成的水垢容易堵塞较小管径的水流管道，降低了烟气的换热效率。另外，由于斯特林发动机和补燃系统产生的高温烟气均是在水流管道相邻两圈管道之间的间隙处与水流管道中的水进行换热，若水流管道相邻两圈管道之间的间隙设置过大，高温烟气穿过该间隙时，速度过快，换热效率较低，因此，需要将水流管道相邻两圈管道之间的间隙设置得较小，以降低高温烟气穿过的速度，提高换热效率，但由于烟气中含有较多的颗粒物，易出现颗粒物堵塞相邻两圈管道之间的间隙的问题，造成排烟不畅，降低了高温烟气换热效率及热电联产系统的使用寿命。再者，现有的基于斯特林发动机的热电联产系统，要想实现上述热水的储存，以便于随时取用，需在系统外连接一个用于蓄热水的水箱，结构复杂。因此，现有的基于斯特林发动机的热电联产系统的设置不合理，需要提出一种新的基于斯特林发动机的热电联产系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于斯特林发动机的热电联产系统，用于提高基于斯特林发动机的热电联产系统的烟气换热效率及使用寿命，且基于斯特林发动机的热电联产系统本身附带存储热水功能。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于斯特林发动机的热电联产系统，包括烟气换热装置、斯特林发动机及补燃系统，所述烟气换热装置包括热交换装置和水箱，所述热交换装置至少有一部分浸于水中，所述热交换装置分别与所述斯特林发动机的排烟口、所述补燃系统的排烟口连通，且所述热交换装置上设置有烟气出口。

本发明提供的基于斯特林发动机的热电联产系统，对热电联产系统中烟气换热装置的结构进行了改进，设置了水箱及热交换装置，斯特林发动机和补燃系统产生的高温烟气是通过热交换装置与水箱中的水进行换热，本发明提供的技术方案与现有技术相比，取消了螺旋环绕在补燃系统的燃烧室外壁上的水流管道，避免了水垢堵塞水流管道的问题，且由于高温烟气不再是在水流管道相邻两圈管道之间的间隙处与水流管道中的水进行换热，避免了烟气中颗粒物堵塞相邻两圈管道之间的间隙的问题，提高了基于斯特林发动机的热电联产系统的换热效率及使用寿命。另外，由于设置了水箱，换热后产生的热水可以直接储存在水箱中，使得本发明提供的基于斯特林发动机的热电联产系统本身附带存储热水功能，无需在基于斯特林发动机的热电联产系统外再连接用于存储热水的水箱，便于用户随时取用热水。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的基于斯特林发动机的热电联产系统的结构示意图。

附图标记：

1-水箱；2-斯特林发动机；3-补燃系统；

4-进水口；5-出水口；6-第一热交换管道；

7-第二热交换管道；8-第三热交换管道；9-冷却管路；

10-循环水泵。

具体实施方式