廢熱發電系統的製作方法
2023-05-01 18:28:56 3
本發明涉及壓力發電技術領域，特別是涉及一種廢熱發電系統。
背景技術：
廢熱和餘熱在生活和生產過程中大量存在，如何對廢熱和餘熱進行再利用對於提高能源利用率具有重要意義。
廢熱或餘熱發電是利用生產過程中多餘的熱能轉換為電能的技術。在鋼鐵、石油化工、建材、水泥、製糖等行業中，具有大量低品位餘熱。餘熱發電不僅節能，還有利於環境保護。餘熱發電的重要設備是餘熱鍋爐。它利用廢氣、廢液等工質中的熱或可燃質作熱源，生產蒸汽用於發電。這種餘熱發電設備通常需要比較高品位的熱源，主要有：高溫廢氣餘熱、冷卻介質餘熱、廢汽廢水餘熱、高溫產品和爐渣餘熱、化學反應餘熱、可燃廢氣廢液和廢料餘熱以及高壓流體餘壓等。發電過程中通常用到渦輪發電機、汽輪發電機等設備，設備體積龐大，成本高，且廢熱利用率低。
技術實現要素：
(一)要解決的技術問題
本發明的目的是提供一種廢熱發電系統，以解決現有技術中廢熱發電成本高、廢熱利用率低的問題。
(二)技術方案
為了解決上述技術問題，本發明提供一種廢熱發電系統，包括通過管路順次連接形成循環迴路的：發生器、發電單元、冷卻單元、泵、儲液器，所述迴路中設有工質；
所述發生器用於獲取廢熱，所述發生器的輸出端與所述發電單元之間連接有第一閥門；
所述發電單元包括多個發電體單元，所述發電體單元包括壓電體和設置在所述壓電體兩側的膜殼；所述發電體單元間隔設置構成工質通路；所述工質通路的出口與所述冷卻單元的入口之間連接有第二閥門；
所述冷卻單元的出口連接所述泵的入口，所述泵的出口連接所述儲液器的進口；
所述儲液器的出口與所述發生器的輸入端之間連接有第三閥門。
其中，所述冷卻單元的出口與所述泵的入口之間還連接有第四閥門。
其中，所述工質為水或製冷劑。
其中，所述第一閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門中至少一個為電磁閥。
(三)有益效果
本發明提供的廢熱發電系統，利用餘熱和廢熱將工質壓力升高，然後使其擠壓壓電體，使壓電體產生形變而實現內能轉化為電能的過程，實現壓力發電。本發明的方案提高了廢熱和餘熱的利用率，節省了能源消耗，降低了發電設備的成本，發電過程無汙染物的排放，對環境友好。
附圖說明
圖1為本發明實施例提供的廢熱發電系統示意圖；
圖中，1、壓電體；2、膜殼；3、第二閥門；4、冷卻器；5、泵；6、第四閥門；7、儲液器；8、第三閥門；9、發生器；10、第一閥門；11、電力輸出線路。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上；術語「上」、「下」、「左」、「右」、「內」、「外」、「前端」、「後端」、「頭部」、「尾部」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對於本領域的普通技術人員而言，可視具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
研究表明，當壓電體受到某些方向的力並引起形變的時候，在壓電體的兩個表面會出現等量的正負電荷，產生壓電效應。當外力去掉後，它又會恢復到不帶電的狀態，本發明實施例提供的廢熱發電系統，即利用壓電體的壓電效應實現能量的轉化，實現發電目的。
圖1為本發明實施例提供的廢熱發電系統示意圖。如圖1所示，本發明實施例提供一種廢熱發電系統，包括通過管路順次連接形成循環迴路的：發生器9、發電單元、冷卻單元、泵5、儲液器7，在形成該迴路的管道中設有工質。本實施例中的工質是一種受熱膨脹，冷卻後收縮的物質，優選水或製冷劑。
發生器9用於獲取廢熱，發生器9內部能發生熱交換，熱量來自生活中的廢熱餘熱，廢熱餘熱通過管道輸送至發生器，發生器9內的工質吸收廢熱提供的熱量，受熱膨脹，壓力增大。在發生器9的輸出端與發電單元之間連接有第一閥門10，第一閥門10可以控制該段管路上工質的通斷。
發電單元包括多個發電體單元，每個發電體單元包括壓電體1和設置在壓電體1兩側的膜殼2。發電體單元間隔設置構成工質通路，如圖1中所示，工質從發生器9流出後，流入發電單元中各發電體單元之間形成的通路。由於工質為高壓狀態，工質通路在不斷充入工質的狀態下，膜殼2被擠壓，進而壓電體1受到擠壓發生形變，產生壓電效應。此時若壓電體1兩端外接電路，即可將電荷輸出，形成電流，實現發電目的。膜殼2是一種能產生柔性形變的物質，受工質壓力作用能隨著壓電體1被擠壓變形，當工質壓力撤去時，又能隨壓電體1恢復原狀。工質通路的出口與冷卻單元的入口之間連接有第二閥門3，用於控制工質在該段管路上的通斷。
冷卻單元的出口連接泵5的入口，泵5的出口連接儲液器7的進口。冷卻單元接收從發電單元中輸出的工質，此時的工質溫度較高，需要進行冷卻，由於在發電單元中的工質壓力大於冷卻單元中的工質壓力，工質會自動從發電單元中轉移至冷卻單元中。工質在冷卻單元中冷卻後，被泵5泵至儲液器7中，直至儲液器7內的壓力高於發生器9此時的壓力。優選的，冷卻單元的出口與泵5的入口之間還連接有第四閥門6。
儲液器7的出口與發生器9的輸入端之間連接有第三閥門8，用於控制儲液器7中工質的壓力。
本實施例中的第一閥門10、第二閥門3、第三閥門8和第四閥門6中至少一個為電磁閥，此外能方便系統控制的閥門均可選用，優選的，本實施例中第一閥門10、第二閥門3、第三閥門8和第四閥門6均採用電磁閥。
具體發電過程如下：
保持第二閥門3和第三閥門8關閉、第一閥門10打開。向發生器9內輸送廢熱或餘熱，發生器9內的工質在餘熱或者廢熱的作用下吸熱膨脹，壓力升高，高壓工質從管道進入發電體單元之間的通路中。隨著工質的不斷充入，壓力逐漸變大，膜殼2和壓電體1受擠壓發生形變，發生壓電效應，此時壓電體1外接電路的情況下有電能輸出。當發生器9內壓力升高至最高且保持穩定後，保持第三閥門8關閉，打開第二閥門3，保持第四閥門6關閉，若無第四閥門6，只要不開啟泵5即可。此時由於發電單元中的工質壓力高於冷卻單元中的工質壓力，高壓工質會自動從發電單元的出口輸入至冷卻單元中，冷卻單元包括冷卻器4。進入冷卻器4的工質被冷卻降壓，膜殼2之間的通道中的工質壓力降低，壓電體1和膜殼2恢復形變。當冷卻器4內的壓力穩定後，啟動泵5，工質被泵5輸送至儲液器7，直至儲液器7內壓力高於發生器9的壓力。然後，關閉第二閥門3、第一閥門10和泵5，打開第三閥門8，儲液器7內的工質進入發生器9，完成一次加壓發電過程。當發生器9內的壓力升高至設定值後，打開第一閥門10，重複上述步驟，進入下一次發電循環。本發明實施例中的發電為間歇性發電，壓電體1隻有在發生形變的過程才能發電，無論是被壓縮或恢復原狀的過程都是發生形變的過程。發出的電能通過電力輸出線路11輸出。
本發明提供的廢熱發電系統，利用餘熱和廢熱將工質壓力升高，然後使其擠壓壓電體，使壓電體產生形變而實現內能轉化為電能的過程，實現壓力發電。本發明的方案提高了廢熱和餘熱的利用率，節省了能源消耗，降低了發電設備的成本，發電過程無汙染物的排放，對環境友好。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。