一种锅炉与斯特林机相结合的装置及其工作方法与流程

本发明涉及一种锅炉与斯特林机相结合的装置及其工作方法。

背景技术：

近年来，斯特林机发电技术得到了较快的发展，主要应用于小型生物质发电、小型垃圾发电及小型太阳能光热发电领域。斯特林机是一种封闭式外燃机，外燃系统是斯特林发动机的重要组成部分，其主要功能是通过合理、高效地组织燃烧与换热，将燃料的化学能转化为热能传递给热端机内工质，从而使得机内工质在发动机内膨胀做功，将热能转换成机械能带动发电机发电。一台斯特林机效率的高低，不仅取决于发动机本身的循环效率，而且与外燃系统的燃烧效率、热端及冷端换热效率的高低也有着很大的关系。因此，要设计出高效、可靠的斯特林发动机系统，外燃系统的设计和冷端的换热设计至关重要。传统斯特林机发电系统由于小型化及燃料种类的限制，外燃装置燃烧效率低、热端温度不高，冷端换热后的回热吸收不充分，因此传统斯特林机发电系统综合热效率低。

技术实现要素：

本发明的目的是针对斯特林机外燃系统及冷端换热装置进行专项设计，以提高斯特林机发电系统的综合热效率，提供了一种锅炉与斯特林机相结合的装置及其工作方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种锅炉与斯特林机相结合的装置及其工作方法，包括锅炉炉膛、斯特林机热腔、斯特林机冷腔、发电机、纯水箱、纯水泵、冷腔冷却装置、除氧器、给水泵、给水回热装置、锅炉省煤器、锅炉汽包，所述锅炉炉膛与斯特林机热腔相连接，斯特林机冷腔安装于室外，冷腔外表面连接有冷腔冷却装置，冷腔冷却装置内介质为纯水（除盐水），冷却装置进口端连接于纯水泵出口端，冷却装置出口端连接于除氧器进口端，除氧器出口端连接于给水泵进口端，给水泵进口端连接于给水回热装置进口端，给水回热装置出口端连接于锅炉省煤器进口端，锅炉省煤器出口端连接于锅炉汽包进口端。

进一步的，所述锅炉为工业锅炉或电站锅炉，燃烧效率高，炉膛内燃烧温度高。

进一步的，所述纯水为软化水、除盐水等，为各类工业锅炉或电站锅炉内吸热介质。

进一步的，所述给水回热装置为高压加热器或低温省煤器等装置。

与现有技术相比，本发明具有以下明显的效果：斯特林机外燃系统燃烧稳定，燃烧效率高，热端参数高；并且斯特林机冷端散热热量得到充分回收利用。斯特林机发电机所发电量接入锅炉厂用电低压母线，就地消纳，降低了厂用电率。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为该装置的结构示意图。

图中：1-锅炉炉膛；2-锅炉省煤器；3-锅炉汽包；4-除氧器；5-给水泵；6-给水回热装置；7-纯水泵；8-斯特林机装置；81-热腔；82-冷腔；83-冷腔冷却装置；84-发电机；9-纯水箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，一种锅炉与斯特林机相结合的装置及其工作方法，包括锅炉炉膛、斯特林机热腔、斯特林机冷腔、发电机、纯水箱、纯水泵、冷腔冷却装置、除氧器、给水泵、给水回热装置、锅炉省煤器、锅炉汽包，所述锅炉炉膛（1）与斯特林机热腔（81）相连接，斯特林机冷腔（82）安装于室外，冷腔外表面连接有冷腔冷却装置（83），冷腔冷却装置内介质为纯水，冷却装置（83）进口端连接于纯水泵（7）出口端，冷却装置（83）出口端连接于除氧器（4）进口端，除氧器（4）出口端连接于给水泵（5）进口端，给水泵（5）进口端连接于给水回热装置（6）进口端，给水回热装置（6）出口端连接于锅炉省煤器（2）进口端，锅炉省煤器（2）出口端连接于锅炉汽包（2）进口端。

在本实施例中，锅炉炉膛（1）作为斯特林机的稳定外然热源，加热斯特林机热腔（81），热腔（81）受热膨胀推动活塞做功，冷腔冷却装置（83）持续冷却冷腔（82），使得斯特林机装置（8）持续往复运动，保证斯特林机发电机（84）持续输出稳定电源。

在本实施例中，斯特林机冷腔冷却装置（83）内介质为纯水，即为锅炉用软化水或者除盐水，于冷腔冷却装置（83）内充分换热后输送至除氧器（4）。

上述本专利所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

最后应当说明的是以上实施例仅用以说明专利的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本专利进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本专利的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本专利技术方案的精神，其均应涵盖在本专利请求保护的技术方案范围当中。

技术特征：

1.一种锅炉与斯特林机相结合的装置及其工作方法，其特征在于：包括锅炉、斯特林机、纯水箱、纯水泵、除氧器、锅炉给水泵等。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉与斯特林机相结合的装置及其工作方法，其特征在于：所述锅炉为常规锅炉，包括锅炉炉膛、省煤器、汽包、给水回热装置等，所述省煤器输入端连接于给水回热装置出口端，所述给水回热装置输入端连接于给水泵出口端，所述给水泵进口端连接于除氧器出口端。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉与斯特林机相结合的装置及其工作方法，其特征在于：所述斯特林机包括热腔、冷腔、冷腔冷却装置、发电机等，所述斯特林机热腔连接于锅炉炉膛内部，所述斯特林机冷腔安装于炉膛外部，所述冷腔冷却装置介质为纯水，冷却装置进口端连接于纯水泵出口端，所述冷腔冷却装置出口端连接于除氧器进口端。

4.根据权利要求1所述的一种锅炉与斯特林机相结合的装置及其工作方法，其特征在于：所述纯水泵进口端连接于纯水箱出口端。

5.根据权利要求1所述的一种锅炉与斯特林机相结合的装置及其工作方法，其特征在于：所述斯特林机发电机出线连接于锅炉房厂用电低压配电母线。

6.根据权利要求2所述的一种锅炉与斯特林机相结合的装置及其工作方法，其特征在于：所述给水回热装置为高压加热器或者低温省煤器等。

技术总结
本发明涉及一种锅炉与斯特林机相结合的装置及其工作方法，包括锅炉炉膛、斯特林机热腔、斯特林机冷腔、发电机、纯水箱、纯水泵、冷腔冷却装置、除氧器、给水泵、给水回热装置、锅炉省煤器、锅炉汽包，所述锅炉炉膛与斯特林机热腔相连接，斯特林机冷腔安装于室外，冷腔外表面连接有冷腔冷却装置，冷腔冷却装置内介质为纯水，冷却装置进口端连接于纯水泵出口端，冷却装置出口端连接于除氧器进口端，除氧器出口端连接于给水泵进口端，给水泵进口端连接于给水回热装置进口端，给水回热装置出口端连接于锅炉省煤器进口端，锅炉省煤器出口端连接于锅炉汽包进口端。本装置利用锅炉炉膛中高温烟气作为斯特林机热腔稳定供给的高温热源，提高了热端参数。冷腔所释放出的热量被纯水充分吸收，进入锅炉给水回热系统回收利用，大幅度提高了斯特林发电装置的循环效率。斯特林机发电机出线连接于锅炉房厂用电低压配电母线，就地消纳，降低锅炉厂用电率。

技术研发人员：方桂平;许建芬;毛奇洲;陈绍凤;简永强;林金辉;彭龙;陈伟;杨林
受保护的技术使用者：福建省东锅节能科技有限公司
技术研发日：2021.04.23
技术公布日：2021.06.15