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CN104533660A - 废气透平发电机组 - Google Patents

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Abstract

一种废气透平发电机组，包括透平、永磁发电机和逆变器。所述透平用以接收废气以被所述废气驱动旋转。所述永磁发电机被所述透平的旋转驱动用以发电。所述逆变器与所述永磁发电机电连接以将所述永磁发电机发出的电力转换成所需要的电力。

Description

废气透平发电机组
技术领域
本发明涉及一种发电装置，特别是涉及一种利用废气余热余压的废气透平发电机组。
背景技术
在现有的尾气发电机中，利用复杂的阀组设备对进入透平前的尾气进行流量控制，从而控制发出的电力的频率和功率。在现有的构造中，由于透平转速需要恒定，主发动机只有在一定范围的功率下运行时，尾气发电机才能运行发电。例如，一般是主功率的70-100％的范围内，才能通入透平发电，否则发出的电的频率电压波动范围大，无法满足并网要求。如主发动机功率太高或太低，尾气发电机停机。因此对主发动机低功率运行时的尾气无法回收利用，造成回收效率低。
发明内容
有鉴于此，本文提出一种废气透平发电机组，对废气的余热余压进行高效回收。
本文提出的废气透平发电机组一般包括透平、永磁发电机和逆变器。所述透平用以接收废气以被所述废气驱动旋转。所述永磁发电机被所述透平的旋转驱动用以发电。所述逆变器与所述永磁发电机电连接以将所述永磁发电机发出的电力转换成所需要的电力。
在一实施例中，所述透平与所述永磁发电机之间可设置有减速箱。
在一实施例中，所述废气为活塞发动机的尾气。
在一实施例中，所述活塞发动机包括增压器，所述尾气为从所述增压器排出的尾气。
本文还提出一种废气透平发电机组，包括废气收集装置以及至少一个透平发电单元。所述废气收集装置与至少一个废气源流体相通以收集所述至少一个废气源的废气。所述至少一个透平发电单元与所述废气收集装置连接以利用所述废气发电。其中，每个透平发电单元包括透平、永磁发电机和逆变器。所述透平与所述废气收集装置流体相通，用以接收所述废气收集装置收集的废气以被所述废气驱动旋转。所述永磁发电机被所述透平的旋转驱动用以发电。所述逆变器与所述永磁发电机电连接以将所述永磁发电机发出的电力转换成所需要的电力。
在一实施例中，所述废气源的数量为多个，所述透平发电单元的数量为一个。在另一实施例中，所述废气源的数量为多个，所述透平发电单元的数量为多个，每个透平发电单元根据所述废气的数量而选择性地开启。在另一实施例中，所述废气源的数量为一个，所述透平发电单元的数量为多个，每个透平发电单元根据所述废气的数量而选择性地开启。
在一些实施例中，所述废气源为活塞发动机。
综上所述，本文提供的废气透平发电机组，使用逆变器对永磁发电机发出的电力进行转换。当与活塞发动机结合使用时，透平发电机组可以在发动机功率的更大范围内运行。理论上只要发动机运行，无论全工况还是部分工况，透平发电机组就可以自动感应到而自动运行，因此对废气的余热余压的回收更加高效。在透平的上游将不再需要设置复杂的阀组设备来控制通过透平的废气流量，因此本发明也简化了系统控制和结构，降低了成本。在一些实施例中，一个或多个废气源的废气汇合后带动一个或多个透平发电单元。这样，这些发电单元可以根据前端废气量的多少而选择性的开启，让透平发电单元尽量工作在最佳设计效率点位置，提高发电装置的运行效率。另外，多个废气源带动一个发电单元的实施例降低了透平发电单元的成本。
附图说明
图1是废气透平发电机组的一个实施例的系统示意图。
图2是废气透平发电机组的另一个实施例的系统示意图。
图3是废气透平发电机组的另一个实施例的系统示意图。
具体实施方式
在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。
图1废气透平发电机组的一个实施例的系统示意图。图1的废气透平发电机组一般包括透平12、减速箱14、永磁发电机16和逆变器18。
透平12用以从废气源10接收废气以被所述废气驱动旋转。废气源10例如为活塞发动机10产生的尾气。在发动机10未装备增压器的情况下，透平12接收的尾气可以是从发动机10的排气门直接获取；在发动机10装备有增压器的情况下，透平12接收的尾气可以是从增压器的排气口获取。
透平12的旋转动能通过减速箱14之后驱动永磁发电机16以进行发电。逆变器18与永磁发电机16电连接以将永磁发电机16发出的电力转换成所需要的电力。例如，逆变器18将永磁发电机16发出的电力转换成恒频恒压的电力以进行并网。
通过使用逆变器18来进行电力转换，本发明的透平发电机组可以在发动机功率的更大范围内运行。理论上只要发动机运行，无论全工况还是部分工况，透平发电机组就可以自动感应到而自动运行。在透平12的上游将不再需要设置复杂的阀组设备来控制通过透平的废气流量，因此本发明简化了系统控制和结构，降低了成本。
图2是废气透平发电机组的另一个实施例的系统示意图。图2的废气透平发电机组一般包括多个废气源20、废气收集装置21、透平22、减速箱24、永磁发电机26、逆变器28。其中，透平22、减速箱24、永磁发电机26、逆变器28的工作原理及构造与图1的实施例可以一样。废气源20也可以与图1的实施例一样为活塞发动机20。多个活塞发动机10都与废气收集装置21连通。每个活塞发动机10只有在运行时才向废气收集装置21提供尾气。只要有一台发动机10运行，即可带动废气发电机组运行。相对于一台发动机10带动一台废气发电机组的情形，多台发动机10共同带动一台废气发电机组降低了废气发电机组的成本。
图3是废气透平发电机组的另一个实施例的系统示意图。图3的废气透平发电机组一般包括至少一个废气源30、废气收集装置31、多个透平32、多个减速箱34、多个永磁发电机36、多个逆变器38。其中，透平32、减速箱34、永磁发电机36、逆变器38的工作原理及构造与前述的实施例可以一样。废气源30也可以为活塞发动机30，其数量可以是一台也可以是数台，都与废气收集装置31连通。每个活塞发动机30只有在运行时才向废气收集装置31提供尾气。只要有一台发动机30运行，即可带动后端的废气发电机组运行。
与前述实施例不同的是，上述多个透平32、多个减速箱34、多个永磁发电机36、多个逆变器38对应形成多个发电机组。在图3所示的实施例中，透平32、减速箱34、永磁发电机36及逆变器38的数量各为两个，因此形成了两个发电单元40。这两个发电单元可根据前端废气的数量而选择性的开启运行。例如当废气量少时(例如仅一部分发动机30运行或者发动机30运行在低功率工况下)，可以仅启动一个发电单元运行进行发电，让这个启动的发电单元的透平尽量工作在靠近最佳设计效率点位置。随着废气量增加(例如，更多的发动机30启动或者高功率或额定功率运行)，两个发电单元可都启动运行进行发电。
应当指出的是，虽然上述实施例仅以两个发电单元为例进行说明，本发明的废气发电机组可根据需要设计任何合适数量的发电单元，这些发电单元根据前端废气的数量而选择性的开启。虽然上述实施例以活塞发动机为废气源为例，但废气源可以是任何可以提供高压高温的装置，例如垃圾焚烧炉、其它工业废气等等。
综上所述，本文提供了一种废气透平发电机组，其使用逆变器18对永磁发电机发出的电力进行转换。当与活塞发动机结合使用时，透平发电机组可以在发动机功率的更大范围内运行。理论上只要发动机运行，无论全工况还是部分工况，透平发电机组就可以自动感应到而自动运行。在透平的上游将不再需要设置复杂的阀组设备来控制通过透平的废气流量，因此本发明简化了系统控制和结构，降低了成本。在一些实施例中，一个或多个废气源的废气汇合后带动一个或多个透平发电单元。这样，这些发电单元可以根据前端废气量的多少而选择性的开启，让透平发电单元尽量工作在最佳设计效率点位置，提高发电装置的运行效率。另外，多个废气源带动一个发电单元的实施例降低了透平发电单元的成本。
本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种废气透平发电机组，包括透平，所述透平用以接收废气以被所述废气驱动旋转，其特征在于，所述废气透平发电机组还包括：
永磁发电机，所述永磁发电机被所述透平的旋转驱动用以发电；以及
逆变器，所述逆变器与所述永磁发电机电连接以将所述永磁发电机发出的电力转换成所需要的电力。
2.如权利要求1所述的废气透平发电机组，其特征在于，所述透平与所述永磁发电机之间设置有减速箱。
3.如权利要求1所述的废气透平发电机组，其特征在于，所述废气为活塞发动机的尾气。
4.如权利要求3所述的废气透平发电机组，其特征在于，所述活塞发动机包括增压器，所述尾气为从所述增压器排出的尾气。
5.一种废气透平发电机组，其特征在于，它包括：
废气收集装置，所述废气收集装置与至少一个废气源流体相通以收集所述至少一个废气源的废气；以及
至少一个透平发电单元，所述至少一个透平发电单元与所述废气收集装置连接以利用所述废气发电，其中每个透平发电单元包括：
透平，所述透平与所述废气收集装置流体相通，用以接收所述废气收集装置收集的废气以被所述废气驱动旋转；
永磁发电机，所述永磁发电机被所述透平的旋转驱动用以发电；以及
逆变器，所述逆变器与所述永磁发电机电连接以将所述永磁发电机发出的电力转换成所需要的电力。
6.如权利要求5所述的废气透平发电机组，其特征在于，所述废气源的数量为多个，所述透平发电单元的数量为一个。
7.如权利要求5所述的废气透平发电机组，其特征在于，所述废气源的数量为多个，所述透平发电单元的数量为多个，每个透平发电单元根据所述废气的数量而选择性地开启。
8.如权利要求5所述的废气透平发电机组，其特征在于，所述废气源的数量为一个，所述透平发电单元的数量为多个，每个透平发电单元根据所述废气的数量而选择性地开启。
9.如权利要求5所述的废气透平发电机组，其特征在于，所述废气源为活塞发动机。
10.如权利要求5-9任意一项所述的废气透平发电机组，其特征在于，所述透平与所述永磁发电机之间设置有减速箱。
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