CN216554093U

CN216554093U - 一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器

Info

Publication number: CN216554093U
Application number: CN202122897264.XU
Authority: CN
Inventors: 马晓钟; 李安长
Original assignee: Shandong North Daike New Energy Co ltd; Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong North Daike New Energy Co ltd; Shandong University of Technology
Priority date: 2021-11-24
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2031-11-24

Abstract

本实用新型涉及一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器。其技术方案是：导风罩的上部设有风机，导风罩的下侧设有翅片换热管，在翅片换热管的下方设有水力转子组和水力定子组；在水力定子组下方依次设有高温光管换热管和低温光管换热管，低温光管换热管的下方设有进风道，进风道的下方为集水池；所述集水池的一侧设有循环水泵，循环水泵通过出水管一与进水管连接到水力转子组；有益效果是：本实用新型减少了水的消耗量；减少铜、铝等用量，增强内燃发电机组对干热空气环境的适应能力，并降低冷却电耗；本实用新型采用风冷和水膜蒸发冷却，避免了换热管外结垢，提高了换热冷却效率；保证内燃发电机组工作在理想的热状态，提高了发电效率。

Description

一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器

技术领域

本实用新型涉及内燃发电机组发电领域，特别涉及一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器。

背景技术

我国低品位燃气资源丰富，如煤层气（煤矿瓦斯）、沼气、焦炉煤气、冶炼尾气、秸秆气等，每年至少有500亿立方米当量的天然气总量。固定式内燃发电机组发电是低品位燃气资源综合利用的一种较好方式，取得了较好的经济、社会和环境效益，在“双碳战略”实施的背景下，低品位燃气固定式内燃机发电前景将更加光明。

目前固定式内燃发电机组的冷却方式有两种，一是采用逆流式冷却塔和中间换热器，实现内燃机冷却液的内循环和冷却塔冷却水的外循环冷却；二是采用卧式多风扇冷却器的闭式空气冷却方式，内燃机冷却液在内燃机和冷却器之间循环，将热量放散到大气中。这两种冷却方式都存在一些缺陷，第一种方式冷却耗水量大；中间换热器易结垢，冷却效果降低；第二种方式冷却设备投资大；冬季冷却能力过剩、夏季冷却能力不足。两种方式都不能很好地保障发电机组工运行在最佳功率和最佳效率状态。

低品位燃气资源地大多是淡水资源短缺地区，空气风冷受季节影响大，因此，设计一种既节约水资源，又适应冷热气候变化的内燃发电机组冷却器，对低品位燃气资源的高效利用非常必要。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，本实用新型集成了水冷和风冷两者优点，摒弃了两者单独使用的缺点，在保证内燃发电机组高、低温循环冷却温度最优状态下，节约水资源和减少风机电耗，提高发电效率。

本实用新型提到的一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，其技术方案是：包括风机（1）、导风罩（2）、循环水泵（9）、集水池（10）、出水管一（11）、进风道（12）、低温光管换热管（13）、高温光管换热管（14）、水力定子组（15）、水力转子组（16）、进水管（17）、翅片换热管（20）和蒸发冷却主体（21），所述的蒸发冷却主体（21）的上部设有导风罩（2），导风罩（2）的上部设有风机（1），导风罩（2）的下侧的蒸发冷却主体（21）内腔设有翅片换热管（20），在翅片换热管（20）的下方设有水力转子组（16），所述水力转子组（16）的下侧安装在水力定子组（15）；在水力定子组（15）下方依次设有高温光管换热管（14）和低温光管换热管（13），低温光管换热管（13）的下方设有进风道（12），进风道（12）的下方为集水池（10）；所述集水池（10）的一侧设有循环水泵（9），循环水泵（9）通过出水管一（11）与蒸发冷却主体（21）的进水管（17）连通，所述进水管（17）连接到水力转子组（16）。

优选的，上述的翅片换热管（20）与高温光管换热管（14）通过连接管（3）连通，所述翅片换热管（20）的外端设有第一进液口（B），高温光管换热管（14）的外端设有第一出液口（C）。

优选的，上述的低温光管换热管（13）的一端连接第二进液口（D），另一端连接第二出液口（E）。

优选的，上述的水力转子组（16）包括转轴分水体（16-1）、分水管（16-2）、喷水嘴（16-3）、水力喷头（16-4），转轴分水体（16-1）的外壁设有多根分水管（16-2），分水管（16-2）的末端分别设有水力喷头（16-4），在分水管（16-2）的下部设有多个喷水嘴（16-3）；所述转轴分水体（16-1）的上端设有进水孔，下端设有出水管二（16-5）。

优选的，上述的分水管（16-2）的末端设为顺时针的弯头，且弯头外端分别设有水力喷头（16-4）。

优选的，上述的水力定子组（15）包括外壳（15-1）、反力推板（15-2）、圆圈导轨（15-3）、筋板（15-4）、中心轴孔（15-5），所述筋板（15-4）与中心轴孔（15-5）连接并成辐射状连接在外壳（15-1）的下部，圆圈导轨（15-3）连接在筋板（15-4）的上部，多个反力推板（15-2）成一定角度的连接在外壳（15-1）上。

优选的，上述的中心轴孔（15-5）与水力转子组（16）的转轴分水体（16-1）下端的出水管二（16-5）连接。

优选的，上述的高温光管换热管（14）外端设有的第一出液口（C）上安装高温热电阻（4）。

优选的，上述的低温光管换热管（13）外端的第二出液口（E）安装低温热电阻（5）。

优选的，上述的集水池（10）的底部设有排污阀（8），集水池（10）的内腔设有水位计（7），集水池（10）的一侧设有电动补水阀（6）。

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型相较于采用逆流式冷却塔冷却方式（由于气水混合不充分、换热效率低，大量水分以细微水珠随风排空的情况），减少水的消耗量；相较于闭式风冷方式，减少铜、铝等贵重金属材料用量，增强内燃发电机组对干热空气环境的适应能力，并降低冷却电耗；

2、本实用新型采用风冷和水膜蒸发冷却相联合冷却，实施节水节材，并避免换热管外结垢；旋转均布喷水机构保证各换热光管水膜均匀，提高换热冷却效率；

3、本实用新型可以监测冷却出水温度，闭环控制循环水泵和风机转速，保持内燃发电机组在理想的状态下运行，提高发电效率和运行可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是水力转子组的结构示意图

图3是水力转子组的俯视示意图；

图4是水力定子组的结构示意图；

图5是水力定子组的俯视示意图；

上图中：风机1、导风罩2、连接管3、高温热电阻4、低温热电阻5、电动补水阀6、水位计7、排污阀8、循环水泵9、集水池10、出水管一11、进风道12、低温光管换热管13、高温光管换热管14、水力定子组15、水力转子组16、进水管17、轴承18、O形圈19、翅片换热管20、控制器21；

外壳15-1、反力推板15-2、圆圈导轨15-3、筋板15-4、中心轴孔15-5，

转轴分水体16-1、分水管16-2、喷水嘴16-3、水力喷头16-4、出水管二16-5；

风机出口A、第一进液口B、第一出液口C、第二进液口D、第二出液口E、百叶窗进风口F、补水口G、排污口H、接口I。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1，参照图1-3，本实用新型提到的一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，包括风机1、导风罩2、循环水泵9、集水池10、出水管一11、进风道12、低温光管换热管13、高温光管换热管14、水力定子组15、水力转子组16、进水管17、翅片换热管20和蒸发冷却主体21，所述的蒸发冷却主体21的上部设有导风罩2，导风罩2的上部设有风机1，导风罩2的下侧的蒸发冷却主体21内腔设有翅片换热管20，在翅片换热管20的下方设有水力转子组16，所述水力转子组16的下侧安装在水力定子组15；在水力定子组15下方依次设有高温光管换热管14和低温光管换热管13，低温光管换热管13的下方设有进风道12，进风道12的下方为集水池10；所述集水池10的一侧设有循环水泵9，循环水泵9通过出水管一11与蒸发冷却主体21的进水管17连通，所述进水管17连接到水力转子组16。

其中，翅片换热管20与高温光管换热管14通过连接管3连通，所述翅片换热管20的外端设有第一进液口B，高温光管换热管14的外端设有第一出液口C；低温光管换热管13的一端连接第二进液口D，另一端连接第二出液口E。

参照图2-图3，本实用新型的水力转子组16包括转轴分水体16-1、分水管16-2、喷水嘴16-3、水力喷头16-4，转轴分水体16-1的外壁设有多根分水管16-2，分水管16-2的末端分别设有水力喷头16-4，在分水管16-2的下部设有多个喷水嘴16-3；所述转轴分水体16-1的上端设有进水孔，下端设有出水管二16-5。

其中，上述的分水管16-2的末端设为顺时针的弯头，且弯头外端分别设有水力喷头16-4，这样，更加有利于旋转。

参照图4-图5，本实用新型的水力定子组15包括外壳15-1、反力推板15-2、圆圈导轨15-3、筋板15-4、中心轴孔15-5，所述筋板15-4与中心轴孔15-5连接并成辐射状连接在外壳15-1的下部，圆圈导轨15-3连接在筋板15-4的上部，多个反力推板15-2成一定角度的连接在外壳15-1上。

其中，上述的中心轴孔15-5与水力转子组16的转轴分水体16-1下端的出水管二16-5连接；上述的高温光管换热管14外端设有的第一出液口C上安装高温热电阻4；低温光管换热管13外端的第二出液口E安装低温热电阻5。

水力定子组15和水力转子组16构成水膜均布机构，在循环水泵9作用下，水力转子组16旋转喷水，保证在高温光管换热管14和低温光管换热管13上形成均匀一致的水膜。

另外，上述的集水池10的底部设有排污阀8，集水池10的内腔设有水位计7，集水池10的一侧设有电动补水阀6。

控制器21通过信号电缆连接高温热电阻4、低温热电阻5、水位计7，将信号读入控制器21；通过动力电缆连接风机1、循环水泵9、电动补水阀6，其中，控制器21为本领域技术人员所熟知的常规技术产品，此处不再详述。通过监测冷却液温度，控制器21可以控制循环水泵9和风机1的运行速度，保持出水温度在设定范围内，使内燃发电机组在理想的热状态下运行。

本实用新型的工作过程如下：

在集水池10加入经过滤、软化等预处理的水。控制器21的接品I接收来自内燃发电机组的开机信号，启动风机1和循环水泵9。空气从百叶窗进风口F进入，经低温光管换热管13、高温光管换热管14、翅片换热管20、风机出口A排入空中；蒸发冷却用水经循环水泵9加压后进入水力转子组16，水力转子组16上的水力喷头16-4喷出高压水射向水力定子组15上的反力推板15-2，使水力转子组15旋转。水力转子组15上的喷水嘴16-3所喷出的水喷洒在高温光管换热管14形成水膜，部分水在此蒸发换热后随风流上行冷却翅片换热管20内的内燃发电机组高温循环冷却液，未蒸发的部分水向下流动至低温光管换热管13，再形成水膜蒸发换热，未蒸发的水回流到集水池10，由循环水泵9周而复始地实现水膜蒸发冷却内燃发电机组。当集水池10水位低至设定水位时，开启电动补水阀6，从补水口G补充新水；当集水池10的水质不合格时，开启排污阀8从排污口H排出。

内燃发电机组的85℃左右的高温循环冷却液从翅片换热管20的第一进液口B进入，初步冷却后经连接管3进入高温光管换热管14，通过水膜蒸发冷却后由第一出液口C回流内燃发电机组高温***。内燃发电机组的低温循环冷却液从低温光管换热管13的第二进液口D进入，经水膜冷却后由其第二出液口E回流内燃发电机组低温***。

内燃发电机组运行初期时，内部循环冷却液温低，将风机1和循环水泵9运行转速调低。当内燃发电机组正常运行时，控制器21通过设置在高温冷却设备的第一出液口C处和低温冷却设备第二出液口E处的热电阻监测温度，控制调节循环水泵9和风机1运行转速，保证冷却液出口温度在设定的范围内，使内燃发电机组在理想热状态下运行，保证内燃发电机组高效、可靠发电。

实施例2，本实用新型提到的一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，包括风机1、导风罩2、循环水泵9、集水池10、出水管一11、进风道12、低温光管换热管13、高温光管换热管14、水力定子组15、水力转子组16、进水管17、翅片换热管20和蒸发冷却主体21，所述的蒸发冷却主体21的上部设有导风罩2，导风罩2的上部设有风机1，导风罩2的下侧的蒸发冷却主体21内腔设有翅片换热管20，在翅片换热管20的下方设有水力转子组16，所述水力转子组16的下侧安装在水力定子组15；在水力定子组15下方依次设有高温光管换热管14和低温光管换热管13，低温光管换热管13的下方设有进风道12，进风道12的下方为集水池10；所述集水池10的一侧设有循环水泵9，循环水泵9通过出水管一11与蒸发冷却主体21的进水管17连通，所述进水管17连接到水力转子组16。

与实施例1不同之处是：将水力定子组15和水力转子组16作改动，将水力定子组15中的反力推板15-2去掉，水力转子组16中的水力喷头16-4去掉，水力转子组16的运转动力改为变频电动控制，也可以实现上述功能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本实用新型加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本实用新型的技术方案所进行的任何简单修改或等同变换，尽属于本实用新型要求保护的范围。

Claims

1.一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，其特征是：包括风机（1）、导风罩（2）、循环水泵（9）、集水池（10）、出水管一（11）、进风道（12）、低温光管换热管（13）、高温光管换热管（14）、水力定子组（15）、水力转子组（16）、进水管（17）、翅片换热管（20）和蒸发冷却主体（21），所述的蒸发冷却主体（21）的上部设有导风罩（2），导风罩（2）的上部设有风机（1），导风罩（2）的下侧的蒸发冷却主体（21）内腔设有翅片换热管（20），在翅片换热管（20）的下方设有水力转子组（16），所述水力转子组（16）的下侧安装在水力定子组（15）；在水力定子组（15）下方依次设有高温光管换热管（14）和低温光管换热管（13），低温光管换热管（13）的下方设有进风道（12），进风道（12）的下方为集水池（10）；所述集水池（10）的一侧设有循环水泵（9），循环水泵（9）通过出水管一（11）与蒸发冷却主体（21）的进水管（17）连通，所述进水管（17）连接到水力转子组（16）。

2.根据权利要求1所述的一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，其特征是：所述的翅片换热管（20）与高温光管换热管（14）通过连接管（3）连通，所述翅片换热管（20）的外端设有第一进液口（B），高温光管换热管（14）的外端设有第一出液口（C）。

3.根据权利要求1所述的一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，其特征是：所述的低温光管换热管（13）的一端连接第二进液口（D），另一端连接第二出液口（E）。

4.根据权利要求1所述的一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，其特征是：所述的水力转子组（16）包括转轴分水体（16-1）、分水管（16-2）、喷水嘴（16-3）、水力喷头（16-4），转轴分水体（16-1）的外壁设有多根分水管（16-2），分水管（16-2）的末端分别设有水力喷头（16-4），在分水管（16-2）的下部设有多个喷水嘴（16-3）；所述转轴分水体（16-1）的上端设有进水孔，下端设有出水管二（16-5）。

5.根据权利要求4所述的一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，其特征是：所述的分水管（16-2）的末端设为顺时针的弯头，且弯头外端分别设有水力喷头（16-4）。

6.根据权利要求1所述的一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，其特征是：所述的水力定子组（15）包括外壳（15-1）、反力推板（15-2）、圆圈导轨（15-3）、筋板（15-4）、中心轴孔（15-5），所述筋板（15-4）与中心轴孔（15-5）连接并成辐射状连接在外壳（15-1）的下部，圆圈导轨（15-3）连接在筋板（15-4）的上部，多个反力推板（15-2）成一定角度的连接在外壳（15-1）上。

7.根据权利要求6所述的一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，其特征是：所述的中心轴孔（15-5）与水力转子组（16）的转轴分水体（16-1）下端的出水管二（16-5）连接。

8.根据权利要求2所述的一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，其特征是：所述的高温光管换热管（14）外端设有的第一出液口（C）上安装高温热电阻（4）。

9.根据权利要求3所述的一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，其特征是：所述的低温光管换热管（13）外端的第二出液口（E）安装低温热电阻（5）。

10.根据权利要求1所述的一种用于固定式内燃发电机组的蒸发冷却器，其特征是：所述的集水池（10）的底部设有排污阀（8），集水池（10）的内腔设有水位计（7），集水池（10）的一侧设有电动补水阀（6）。