CN210242526U - 一种高效沼气发电余热回收利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效沼气发电余热回收利用装置，包括烟气回收器和冷却水回收器；烟气回收器包括回收箱和换热片；回收箱包括箱体以及连接于箱体两端的进气端和出气端；箱体为两端开口的空腔长方体，换热片为设置于箱体内的内部中空的矩形金属片；换热片平行于第一侧壁设置；换热片的长度等于箱体的长度，换热片的高度等于顶壁和底壁之间的距离；相邻的换热片之间连接设置有弹簧；换热片与顶壁和底壁均为可移动接触；实用新型提出的高效沼气发电余热回收利用装置能有效回收利用沼气内燃机工作时排放的烟气以及冷却循环系统中的冷却水所携带的热量，降低了整个沼气发电系统的能源浪费。

Description

一种高效沼气发电余热回收利用装置

技术领域

本实用新型涉及沼气发电设备领域，特别涉及一种高效沼气发电余热回收利用装置。

背景技术

沼气是一种热值较高的可燃气体，属于二次能源，并且是可再生能源；其特性与天然气相似，除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机的燃料。

沼气发电的一种重要方式则是通过沼气内燃机来驱动发电机；目前沼气内燃机的能源综合利用效率不高；以目前的内燃机燃烧效率，真正转化为机械能的能量大约占比35％，另外65％的能量以各种形式散失掉；散失掉的能量当中，一部分通过烟气排放，带走了大量的热量；另外，沼气内燃机的循环冷却系统也带走了大量热量，这两部分的热量在整个散失掉的热量中占据相当高的占比，具有可观的回收利用价值，若得不到有效利用将造成大量能源浪费。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种高效沼气发电余热回收利用装置，旨在解决现有技术中沼气内燃机排放的烟气和循环冷却系统均带走了大量热量进而造成能源浪费的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的技术方案是：

一种高效沼气发电余热回收利用装置，包括烟气回收器和冷却水回收器；

所述烟气回收器包括回收箱和换热片；所述回收箱包括箱体以及连接于所述箱体两端的进气端和出气端；所述箱体为两端开口的空腔长方体，所述箱体包括相对的顶壁和底壁以及相对的第一侧壁和第二侧壁；所述进气端和所述出气端均呈矩形台状，且所述进气端和所述出气端的远离所述箱体的一侧的口径小于所述箱体开口的口径；所述出气端上开设有进水端口，所述进气端上开设有出水端口；

所述换热片为设置于所述箱体内的内部中空的矩形金属片；所述换热片平行于所述第一侧壁设置；所述换热片的长度等于所述箱体的长度，所述换热片的高度等于所述顶壁和所述底壁之间的距离；所述换热片的数量为多个，多个所述换热片等预设距离间隔设置；所述换热片靠近所述出气端的一侧开设有进水口，所述换热片靠近所述进气端的一侧开设有出水口；所述进水口连通设置有进水管，所述出水口连通设置有出水管；所述进水管连通于所述进水端口，所述出水管连通于所述出水端口；相邻的所述换热片之间连接设置有弹簧；所述换热片与所述顶壁和所述底壁均为可移动接触；

靠近所述第一侧壁的所述换热片和所述第一侧壁之间连接设置有伸缩杆；靠近所述第二侧壁的所述换热片和所述第二侧壁之间同样连接设置有所述伸缩杆；靠近所述第一侧壁的所述换热片和所述第一侧壁之间还连接设置有2块风琴板，靠近所述第二侧壁的所述换热片和所述第二侧壁之间同样连接设置有2块所述风琴板；连接于同一所述换热片的所述风琴板分别靠近所述进气端和所述出气端设置；

所述冷却水回收器包括换热罐；所述换热罐呈圆柱状；所述换热罐顶部连通设置有循环进水管，所述换热罐的底部连通设置有循环出水管；所述循环进水管连通沼气内燃机的循环冷却系统的出水端，所述循环出水管连通沼气内燃机的循环冷却系统的进水端；所述换热罐内部设置有换热管，所述换热管的两端分别连通于所述循环进水管和所述循环出水管；所述换热罐的顶部还连通设置有换热出水管，所述换热罐的底部还连通设置有换热进水管。

优选的，所述换热片的外表面均连接设置有多个呈矩形长片状的换热翅片，所述换热翅片平行于所述顶壁；所述换热翅片的长度和所述换热片的长度相同，且所述换热翅片的两端均与所述换热片的两端平齐；所述换热翅片的宽度设置为预设宽度；相邻的所述换热翅片等间隔分布；彼此相对的两个所述换热片的外表面上的所述换热翅片彼此错开分布。

优选的，连接设置有所述伸缩杆的所述换热片的外表面未设置所述换热翅片。

优选的，所述换热翅片为纯铜材质。

优选的，所述换热管为螺旋换热管，所述螺旋换热管呈内外双螺旋状。

优选的，所述换热罐内还设置有涡流产生组件；所述涡流产生组件包括旋转盘以及驱动所述旋转盘旋转的驱动器；所述旋转盘设置于所述换热罐的底部且与所述螺旋换热管保持预设距离，所述旋转盘的顶部以盘心位置向外延伸设置有多个拱形突出。

优选的，所述循环出水管连通设置有循环水泵；所述换热进水管上设置有进水阀，所述换热出水管上设置有出水泵和出水阀。

优选的，所述伸缩杆为电动丝杆。

优选的，所述进水管和所述出水管均为不锈钢编织软管。

优选的，其特征在于，相邻的所述换热片之间的所述弹簧的数量至少为4个，且所述换热片的四角位置至少各设置1个。

与现有技术相比，本实用新型至少具备以下有益效果：

通过设置烟气回收器能够对沼气发电系统中的沼气内燃机工作过程中排放的烟气进行回收利用，具体的：烟气回收器中换热片流通外部用水，排放的烟气在箱体中流通能对换热片中流通的外部用水进行有效的加热；通过设置冷却水回收器，可对内燃机的循环冷却系统中流通的冷却水的热量进行回收利用，具体为通过换热罐中的换热管来和换热罐中的待加热外部用水进行热量交换，既加热了外部用水，也降低了内燃机的循环冷却系统中流通的冷却水的温度，从而提增加内燃机的工作效率；本实用新型提出的高效沼气发电余热回收利用装置既能回收利用沼气内燃机工作时排放的烟气所携带的热量还能回收利用内燃机的循环冷却系统中的冷却水所携带的热量，通过两级回收利用，可将沼气发电系统的综合能源利用率提升至70％。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一种高效沼气发电余热回收利用装置一实施例的烟气回收器的立体结构示意图；

图2为本实用新型一种高效沼气发电余热回收利用装置一实施例的烟气回收器的正面结构示意图；

图3为本实用新型一种高效沼气发电余热回收利用装置一实施例的箱体结构示意图；

图4为本实用新型一种高效沼气发电余热回收利用装置一实施例的箱体内部结构示意图；

图5为本实用新型一种高效沼气发电余热回收利用装置一实施例的冷却水回收器的结构示意图；

图6为本实用新型一种高效沼气发电余热回收利用装置一实施例的旋转盘的俯视结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	箱体	440	风琴板
110	顶壁	450	伸缩杆
				120	底壁	500	换热罐
130	第一侧壁	510	循环进水管
				140	第二侧壁	520	循环出水管
200	进气端	521	循环水泵
				210	出水端口	530	换热进水管
300	出气端	531	进水阀
				310	进水端口	540	换热出水管
400	换热片	541	出水泵
				410	出水口	542	出水阀
420	换热翅片	550	旋转盘
				430	弹簧	551	拱形突出

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种高效沼气发电余热回收利用装置。

如附图1-附图6所示，一种高效沼气发电余热回收利用装置，包括烟气回收器和冷却水回收器。

烟气回收器包括回收箱和换热片400；回收箱包括箱体100以及连接于箱体100两端的进气端200和出气端300；箱体100为两端开口的空腔长方体，箱体100包括相对的顶壁110和底壁120以及相对的第一侧壁130和第二侧壁140；进气端200和出气端300均呈矩形台状，且进气端200和出气端300的远离箱体100的一侧的口径小于箱体100开口的口径；出气端300上开设有进水端口310，进气端200上开设有出水端口210。

换热片400为设置于箱体100内的内部中空的矩形金属片；换热片400平行于第一侧壁130设置；换热片400的长度等于箱体100的长度，换热片400的高度等于顶壁110和底壁120之间的距离；换热片400的数量为多个，多个换热片400等预设距离(优选为5cm)间隔设置；换热片400靠近出气端300的一侧开设有进水口(未示出)，换热片400靠近进气端200的一侧开设有出水口410；进水口连通设置有进水管(未示出)，出水口410连通设置有出水管(未示出)；进水管连通于进水端口310，出水管连通于出水端口210；相邻的换热片400之间连接设置有弹簧430；换热片400与顶壁110和底壁120均为可移动接触。

具体实施时，外部用水从进水端口310流入，进而流经进水管→进水口→换热片400→出水口410→出水管，然后从出水端口210流出。外部用水流经换热片400时与箱体100内流通的来自沼气内燃机的烟气进行热交换，有效利用烟气的热量，从而加热外部用水以供人们生产或生活使用。

靠近第一侧壁130的换热片400和第一侧壁130之间连接设置有伸缩杆450；靠近第二侧壁140的换热片400和第二侧壁140之间同样连接设置有伸缩杆450；靠近第一侧壁130的换热片400和第一侧壁130之间还连接设置有2块风琴板440，靠近第二侧壁140的换热片400和第二侧壁140之间同样连接设置有2块风琴板440；连接于同一换热片400的风琴板440分别靠近进气端200和出气端300设置。

通过设置弹簧430、风琴板440和伸缩杆450，让换热片400能沿垂直于第一侧壁130的方向进行移动，从而改变烟气在箱体100内的可流通空间的大小。

冷却水回收器包括换热罐500；换热罐500呈圆柱状；换热罐500顶部连通设置有循环进水管510，换热罐500的底部连通设置有循环出水管520；循环进水管510连通沼气内燃机的循环冷却系统的出水端，循环出水管520连通沼气内燃机的循环冷却系统的进水端；换热罐500内部设置有换热管(未示出)，换热管的两端分别连通于循环进水管510和循环出水管520；换热罐500的顶部还连通设置有换热出水管540，换热罐500的底部还连通设置有换热进水管530。

具体实施时，换热管中流通有来自沼气内燃机的循环冷却系统的已经吸收了沼气内燃机的热量的冷却水，外部用水从换热进水管530进入换热罐500中，并将换热罐500充满，换热罐500中的外部用水与换热管中的冷却水进行热量交换，从而加热换热罐500中的外部用水然后将加热后的外部用水从换热出水管540输出以供人们生产或生活使用。

通过设置烟气回收器能够对沼气发电系统中的沼气内燃机工作过程中排放的烟气进行回收利用，具体的：烟气回收器中换热片400流通外部用水，排放的烟气在箱体100中流通能对换热片400中流通的外部用水进行有效的加热；通过设置冷却水回收器，可对内燃机的循环冷却系统中流通的冷却水的热量进行回收利用，具体为通过换热罐500中的换热管来和换热罐500中的待加热外部用水进行热量交换，既加热了外部用水，也降低了内燃机的循环冷却系统中流通的冷却水的温度，从而提增加内燃机的工作效率；本实用新型提出的高效沼气发电余热回收利用装置能有效回收利用沼气内燃机工作时排放的烟气以及循环冷却系统中的冷却水所携带的热量，降低了整个沼气发电系统的能源浪费。

此外，通过设置弹簧430、伸缩杆450和风琴板440，让烟气于箱体100内的可流通的空间产生变化，可针对沼气内燃机不同转速设置为不同大小的可流通的空间；具体的：当内燃机低转速时，排放的烟气流速变慢，此时只需控制伸缩杆450伸长，换热片400之间的间隔变小，整个箱体100内的烟气流通空间变小，提升通过的烟气的流速；当内燃机高转速时，排放的烟气流速变快，此时只需控制伸缩杆450压缩，换热片400之间的间隔变大，整个箱体100内的烟气流通空间变大，相应的降低通过的烟气的流速；即无论沼气内燃机处于高转速还是低转速，均可保证沼气内燃机排放的烟气始终保持一定的速度流通于箱体100内，进而稳定烟气和换热片400进行热量交换的效率。

优选的，换热片400的外表面均连接设置有多个呈矩形长片状的换热翅片420，换热翅片420平行于顶壁110；换热翅片420的长度和换热片400的长度相同，且换热翅片420的两端均与换热片400的两端平齐；换热翅片420的宽度设置为预设宽度(这里的预设宽度即决定了相邻的换热片400可移动至最近的距离，故可根据实际实施例中换热片400的数量和箱体100的尺寸来决定，本实施例中优选为3cm)；相邻的换热翅片420等间隔分布；彼此相对的两个换热片400的外表面上的换热翅片420彼此错开分布。

通过设置换热翅片420，可提高换热片400和烟气的热交换效率。

优选的，连接设置有伸缩杆450的换热片400的外表面未设置换热翅片420。设置有伸缩杆450的换热片400的外表面不会流通烟气，故没必要设置换热翅片420，可节约成本，同时防止热量流失。

优选的，为了提高换热效率，上述实施例中的换热翅片420设置为纯铜材质。

优选的，换热管设置为螺旋换热管，螺旋换热管呈内外双螺旋状。螺旋换热管能提高换热效率。

优选的，换热罐500内还设置有涡流产生组件；涡流产生组件包括旋转盘550以及驱动旋转盘550旋转的驱动器；旋转盘550设置于换热罐500的底部且与螺旋换热管保持预设距离(本实施例中优选为10cm)，旋转盘550的顶部以盘心位置向外延伸设置有多个拱形突出551。

通过设置涡流产生组件，旋转盘550的转动可带动换热罐500中的外部用水旋转，进一步提升换热效率。旋转盘550的顶部设置拱形突出551是为了提升带动换热罐500中的外部用水进行旋转的效率。

优选的，循环出水管520连通设置有循环水泵521，用以更加高效的驱动换热管中的冷却水进行流动；换热进水管530上设置有进水阀531，用以控制外部用水的连通和关闭；换热出水管540上设置有出水泵541和出水阀542，分别用以抽出换热罐500中已加热的外部用水和控制外部用水的流出。

优选的，伸缩杆450为电动丝杆；电动丝杆更加稳定可控。

优选的，进水管和出水管均为不锈钢编织软管；采用不锈钢编织软管可避免干涉换热片400的移动。

优选的，相邻的换热片400之间的弹簧430的数量至少为4个(本实施例中优选为4个)，且换热片400的四角位置至少各设置1个；分别于换热片400的四角位置各设置1个弹簧430可让换热片400的移动更加稳定。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高效沼气发电余热回收利用装置，其特征在于，包括烟气回收器和冷却水回收器；

所述烟气回收器包括回收箱和换热片；所述回收箱包括箱体以及连接于所述箱体两端的进气端和出气端；所述箱体为两端开口的空腔长方体，所述箱体包括相对的顶壁和底壁以及相对的第一侧壁和第二侧壁；所述进气端和所述出气端均呈矩形台状，且所述进气端和所述出气端的远离所述箱体的一侧的口径小于所述箱体开口的口径；所述出气端上开设有进水端口，所述进气端上开设有出水端口；

所述换热片为设置于所述箱体内的内部中空的矩形金属片；所述换热片平行于所述第一侧壁设置；所述换热片的长度等于所述箱体的长度，所述换热片的高度等于所述顶壁和所述底壁之间的距离；所述换热片的数量为多个，多个所述换热片等预设距离间隔设置；所述换热片靠近所述出气端的一侧开设有进水口，所述换热片靠近所述进气端的一侧开设有出水口；所述进水口连通设置有进水管，所述出水口连通设置有出水管；所述进水管连通于所述进水端口，所述出水管连通于所述出水端口；相邻的所述换热片之间连接设置有弹簧；所述换热片与所述顶壁和所述底壁均为可移动接触；

靠近所述第一侧壁的所述换热片和所述第一侧壁之间连接设置有伸缩杆；靠近所述第二侧壁的所述换热片和所述第二侧壁之间同样连接设置有所述伸缩杆；靠近所述第一侧壁的所述换热片和所述第一侧壁之间还连接设置有2块风琴板，靠近所述第二侧壁的所述换热片和所述第二侧壁之间同样连接设置有2块所述风琴板；连接于同一所述换热片的所述风琴板分别靠近所述进气端和所述出气端设置；

所述冷却水回收器包括换热罐；所述换热罐呈圆柱状；所述换热罐顶部连通设置有循环进水管，所述换热罐的底部连通设置有循环出水管；所述循环进水管连通沼气内燃机的循环冷却系统的出水端，所述循环出水管连通沼气内燃机的循环冷却系统的进水端；所述换热罐内部设置有换热管，所述换热管的两端分别连通于所述循环进水管和所述循环出水管；所述换热罐的顶部还连通设置有换热出水管，所述换热罐的底部还连通设置有换热进水管。

2.根据权利要求1所述的一种高效沼气发电余热回收利用装置，其特征在于，所述换热片的外表面均连接设置有多个呈矩形长片状的换热翅片，所述换热翅片平行于所述顶壁；所述换热翅片的长度和所述换热片的长度相同，且所述换热翅片的两端均与所述换热片的两端平齐；所述换热翅片的宽度设置为预设宽度；相邻的所述换热翅片等间隔分布；彼此相对的两个所述换热片的外表面上的所述换热翅片彼此错开分布。

3.根据权利要求2所述的一种高效沼气发电余热回收利用装置，其特征在于，连接设置有所述伸缩杆的所述换热片的外表面未设置所述换热翅片。

4.根据权利要求2所述的一种高效沼气发电余热回收利用装置，其特征在于，所述换热翅片为纯铜材质。

5.根据权利要求1所述的一种高效沼气发电余热回收利用装置，其特征在于，所述换热管为螺旋换热管，所述螺旋换热管呈内外双螺旋状。

6.根据权利要求5所述的一种高效沼气发电余热回收利用装置，其特征在于，所述换热罐内还设置有涡流产生组件；所述涡流产生组件包括旋转盘以及驱动所述旋转盘旋转的驱动器；所述旋转盘设置于所述换热罐的底部且与所述螺旋换热管保持预设距离，所述旋转盘的顶部以盘心位置向外延伸设置有多个拱形突出。

7.根据权利要求1所述的一种高效沼气发电余热回收利用装置，其特征在于，所述循环出水管连通设置有循环水泵；所述换热进水管上设置有进水阀，所述换热出水管上设置有出水泵和出水阀。

8.根据权利要求1所述的一种高效沼气发电余热回收利用装置，其特征在于，所述伸缩杆为电动丝杆。

9.根据权利要求1所述的一种高效沼气发电余热回收利用装置，其特征在于，所述进水管和所述出水管均为不锈钢编织软管。

10.根据权利要求1所述的一种高效沼气发电余热回收利用装置，其特征在于，相邻的所述换热片之间的所述弹簧的数量至少为4个，且所述换热片的四角位置至少各设置1个。

Images