[发明专利]一种基于甲醇的分布式内燃机热电联供系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于甲醇的分布式内燃机热电联供系统及方法，本发明属于能源技术领域。本发明所用甲醇为液体燃料，便于储存、运输、使用，汽化潜热比较大，含氧量高，有利于降低内燃机NOx和碳烟的排放。甲醇在内燃机中燃烧产生动力带动发电机发电，同时将内燃机产生的高温烟气直接通入到气‑水换热器中，在气‑水换热器中高温烟气与缸套冷却出水进行热交换，加热后的缸套冷却出水进行供热，在气‑水换热器中换热后的烟气通入到暖风器，在暖风器中烟气与发电机冷却空气进行热交换，暖风器加热空气产生的热风近距离供热。本发明的系统结构设计合理，能源利用率高，装置设备制造简单，投资成本低、环境污染小，具有重要的推广价值。

技术领域

本发明属于能源技术领域，涉及热电联供技术，尤其涉及一种基于甲醇的分布式内燃机热电联供系统及方法。

背景技术

随着社会的发展、经济的繁荣以及人口的增长，能源的需求量持续增长。中国能源总量严重短缺，人均资源占有量更加缺乏。节能和环保是当今能源利用的主题，而在人类生活中，存在能源利用较低和污染严重的现象。因而寻找化石燃料替代燃料、提高能源利用率，具有重要的现实意义。

甲醇燃料是资源丰富的、燃烧清洁的、在热电联供技术领域具有广阔应用前景，是大多数以天然气为能源的热电联供系统的替代燃料。甲醇为液体燃料，自燃温度较高(470℃左右)，相对于天然气燃料便于储存、运输、使用。甲醇的生产资源很广泛，煤炭、天然气、重油、焦炉气、生物质都可以。我国的煤炭资源较为丰富，煤制甲醇技术较为成熟，生产成本低，并且环境效益好，所以我国煤制甲醇的甲醇产能很大，远远超过需求，其推广可大大降低燃料成本，所以市场竞争力最强。

甲醇作为超低排放的燃料在内燃机上已经得到应用，甲醇燃料挥发性好，很容易与空气形成均质混合气。甲醇的汽化潜热比较大，在形成混合气的同时吸收很多热量，致使最高燃烧温度得到限制，因而会抑制NOx的产生。相比于天然气燃料，甲醇燃料燃烧温度较低，有利于降低NOx排放。同时，甲醇的含氧量非常高，含氧量为50％，有“自供氧效应”，这有利于降低内燃机碳烟排放。甲醇用于内燃机发电可解决电力远距离输送不足的问题，减少污染物排放，并且可以利用甲醇燃料替代部分化石燃料，缓解化石燃料的供需矛盾。

分布式热电联供系统是实现能源梯级利用的总能系统，对不同品味的能量实现综合梯级利用，就地满足用户的热、电需求，降低远距离供能的传输损失，极大的提高了能源利用效率。目前，燃气轮机和内燃机是热电联供系统采用的主要设备，内燃发电机组因技术成熟、价格低廉和运行稳定等优点被广泛应用。内燃机排烟余热被烟气换热器利用，用于供热，缸套冷却水余热被缸套冷却水换热器利用，用于生活热水。但是内燃机排烟余热、缸套冷却水余热仍未高效利用，发电机废热大多数被冷却空气带走，未被利用，从而未最大程度彰显热电联供系统的高能效特性。

当前已有很多热电联供系统及方法的研究，但基本没有以甲醇燃料为能源的热电联供系统及方法。大多数以天然气为能源的热电联供系统，如中国发明专利(CN200510032846.4)公开了一种天然气冷热电联供的烟气低温端热利用系统及其操作方法，生物质气为能源的热电联供系统，如中国发明专利(CN201520133669.8)公开了基于生物质气的冷热电联供系统，以太阳能为主要能源的热电联供系统，如中国发明专利(CN201510095269.7)公开了一种太阳能热电联产联供系统。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出一种基于甲醇的分布式内燃机热电联供系统及方法，其主要的设计思路就是利用洁净能源甲醇，驱动内燃机带动发电机发电；深度回收烟气余热，高效回收低品质缸套冷却水余热，利用发电机冷却空气热量，达到对内燃机余热的合理高效利用。

本发明是这样实现的：