[其他]电、热共生系统

说明书

本发明涉及一种电、热共生系统（Cogeneration    system），尤其是涉及一种就地产生电和热能的电、热共生系统。

提供现场电和热能需要的电、热共生是一项已被证实的技术，这项技术由于其工作效率的提高而对于小能量的用户变得有价值。联邦法律也为利用电、热共生系统的用户提供有效的经济鼓励。公用事业公司被要求在电、热公共生设备关闭后提供备用电力，以及必须购买所产生的任何剩电力。

为了为具有电力和热能需要的小能量用户研制一种经济而富有生命力的电、热共生设备，长期以来先有技术作了大量的研究和设计工作。一种令人满意的设备必须是结构紧凑，又能完全自动地、基本上无噪声地运行。安装和运行都必须很简便，最重要的是，它必须能高效率地将工作燃料中所含的高百分率的能量变换成电和热能，用于各种现场的电，冷却和加热的需要，其价格与中央公用设施相比又富有竞争性。

一种典型的先有技术电、热共生设备采用了与发电机相配合的水冷式内燃机。这样一种内燃发电机组的效率很大程度上取决于所谓的“余热”的量，这种余热可以从发动机的废气和发动机的冷却液中回收，用于加热和冷却的需要。在许多情况下，内燃发电机组就露天地装在混凝土座或类似的机座上，而没有努力去回收通过辐射到大气而损失的热量。事实上，许多用于发动机冷却的设计都依赖于热辐射。

在先有技术的某些系统中，为了俘获辐射的热量，以及也为了衰减工作声级，发动机和发电机是安装在一个绝热的外壳内的。1981年4月14日颁发给伯纳（Berner）的美国专利No.4，262，209和1985年1月29日颁发给南宁尼（Nannini）等人的美国专利No.4，495，901代表了这种类型的装置。后一项专利讲授了一种系统，其中发动机的吸入空气经过外壳循环而预热，这样会俘获一些辐射热量，以及减低外壳内的气温。可是，有证据说明汽化器不能吸入足够的加热空气，以将外壳的温度保持足以低到防止热量损坏各种位于发动机和发电机外部的部件。此外，空气的预热会导致发动机所加燃油的浓度降低，以及有害地减低了发动机的额定功率。

1980年10月7日颁发给帕拉泽特（Palazzeti）的美国专利No.422，6，214和1985年10月22日颁发给伊洛纳（Ylonen）等人的美国专利No.4，548，164也公开了安装在空气穿过其内循环的绝热外壳内的电、热共生设备。

采用发动机外壳的先有技术系统的一个附加的缺点是它们的汽化器在外壳内的位置。因为油/气混合物总是可能漏入外壳内，所以这就存在严重的爆炸危险。

毫无例外，先有技术系统俘获辐射热量的效率是很低的，即使有效率稍高的，也少之又少。空气循环系统具有所述的缺点，以及必然还需要循环风扇或热交换器等，所有这些会增加费用和复杂性。

先有技术中还有其它一些系统，它们通过将发动机放置在一个不漏水的外壳内，该不漏水的外壳再浸入一个水箱内，而形成噪声衰减和发动机冷却的组合体。这些系统已公开于1973年3月27日颁发给蒙特勒斯（Monteilus）的美国专利No.3，723，027和1974年4月16日颁发给默里（Murray）的美国专利No.3，805，082。后一项专利的系统使空气通过密闭的发动机空间而循环，用来冷却发动机。

先有技术的学说没有一个看来似乎认识到制止辐射热量损失的重要性。当发动机封闭在一个绝热的外壳内时，热量一直辐射，直至外壳的空气达到接近发动机温度的温度。当发动机起动后，外壳当作吸热装置吸收热量，并使发动机缓慢变热，而当发动机关闭时，则散发那些热量。发动机频繁的起动和关闭会显著地减低系统的效率。虽然，所上文所述，用一个循环风扇来抽走一部分热空气用作发动机的吸入空气，情况也不会显著地改善，而一些热交换器不是足以有效的。显然，由于发动机冷却的必然结果，辐射热量的损失在先有技术中是可被接受的。

与热辐射对于发动机的适当冷却是必不可少的传统思想相反，本发明基本上制止了这种热辐射。通过使发动机的近乎全部“余热”保持在发动机废气和冷却液内，发动机的几乎全部热量可被俘获而于加热和冷却需要。此外，本系统不需要发动机起动和关闭时大量密闭气体的不经济的加热和冷却。最新的研究证实了一个先有技术系统由于连续冷起动的结果降低了总的热效率，从而表明将系统温度达到适当的热回收率需要18分钟。

通过使发动机迅速地达到适当的工作温度，并使它在较长时间内保持高温，本系统还能防止润滑油分解，以及大大地减少发动机内酸的形成和油泥的凝聚。