一種中低溫熱能發電裝置的製作方法
2023-12-05 12:45:11
本實用新型涉熱能發電技術領域，具體涉及一種中低溫熱能發電裝置。
背景技術：
現在全球每日生產的60％的能源被作為廢熱損失掉，用這些熱能產出的電力比全世界所有煤電廠、天然氣發電廠和核電廠生產的電力還要多，而油田存在大量廢熱或伴生地熱，例如油田聯合站汙水罐、聯合站發電機組循環水及煙道氣、計量站水套加熱爐等。油(氣)田伴生地熱在油(氣)田廣泛存在，溫度大部分在100℃左右。如果將這些熱能加以利用，將可以獲得額外的經濟收益並能夠較大幅度地減排二氧化碳、保護環境。熱能直接發電(半導體溫差發電)技術可以將大量廢熱回收轉化為電能，且具有設備簡單、無傳動部件、無噪音、無汙染、安全可靠、維護費用低等優點。
目前，還沒有用於油田廢熱及油田伴生地熱的熱能直接發電系統。
現有的地熱發電系統存在如下問題：不具備普適性，不同地質條件需要不同設計發電系統；由於存在高速的機械運動，系統的維護費用較高，安全隱患較大；部分發電系統中使用的工質費用昂貴且有毒。
現有的其他用途的熱能直接發電系統存在如下問題：由於熱源不穩定而造成的發電輸出起伏波動；由於冷卻端降溫效果不好而造成的兩面溫差減小，功率輸出降低，效率較低；開放性的熱源對系統損壞較大，維護成本高；不容易模塊化，不利於大規模發電。
技術實現要素：
要解決的技術問題是如何利用熱源的餘熱發電。
針對現有技術中的缺陷，本實用新型提供一種中低溫熱能發電裝置，其特徵在於，所述發電裝置連接在熱源輸送管路上，包括：熱能發電裝置，
所述熱能發電裝置包括熱源入口熱源出口；
所述熱源入口連接熱源，所述熱源出口連接所述熱源輸送管路；
所述熱能發電裝置包括冷卻介質入口和冷卻介質出口，
還包括冷卻系統；
所述冷卻系統出口通過循環管路連接所述冷卻介質入口，所述冷卻系統入口連接所述冷卻介質出口；
所述發電裝置包括多個正反交替疊摞的發電單元，所述多個發電單元通過管路串聯或並聯；
所述發電單元包括多個正反交替連接的半導體發電單元，多個半導體發電單元串聯或並聯；
所述熱源輸送管路與所述循環管路不連通。
可選地，所述熱源為油田聯合站發電機組產出的高溫煙氣、所述熱源為油田聯合站發電機組冷卻用循環水、所述熱源為油田計量站水套加熱爐經分離器後產出高溫汙水、熱源為油田或地熱田井下的地熱資源、所述熱源為所述的熱源為油田聯合站汙水罐高溫汙水中的至少一種。
可選地，所述冷卻系統包括：
儲液罐、循環泵，所述循環泵設置在所述儲液罐出口與所述冷卻介質入口之間的循環管路上。
可選地，還包括過濾器，所述過濾器設置在所述熱源的輸出出口與所述熱源入口之間的熱源輸送管路上，用於過濾熱源輸出出口輸出的熱能載體介質。
可選地，還包括熱能載體介質存儲裝置，所述熱能載體介質存儲裝置通過管路與所述熱源輸送管路連通。
可選地，所述冷卻介質流向與所述熱能載體介質在所述發電裝置中的流向相同。
由上述技術方案可知，本實用新型提供的中低溫熱能發電裝置可以較好的適應油田或地熱田的各類設備，具有較好的普適性，任何高溫流體類型均可進行有效發電，並且發電過程並不影響油田或地熱田正常生產。同時，熱能直接發電系統具有無機械功轉換、無噪音、無汙染、維護費用較低、可分布式發電、可便捷地擴展發電規模等優點。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型一個實施例中油田或地熱田井口熱能直接發電系統原理圖；
圖2為本實用新型一個實施例中熱電半導體工作裝置原理圖；
圖3為本實用新型一個實施例中油田或地熱田計量站熱能直接發電系統原理圖；
圖4為本實用新型一個實施例中油田或地熱田聯合站熱能直接發電系統原理圖；
圖5為本實用新型一個實施例中熱能直接發電裝置組裝示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
如圖1所示，本實用新型提供一種中低溫熱能發電裝置，發電裝置連接在熱源輸送管路上，包括：熱能發電裝置13，熱能發電裝置包括熱源入口2、熱源出口6；熱源入口2連接熱源1，熱源出口6連接熱源輸送管路；熱能發電裝置13包括冷卻介質入口133和冷卻介質出口134，還包括冷卻系統；冷卻系統出口41通過循環管路連接冷卻介質入口133，冷卻系統入3口連接冷卻介質出口134；發電裝置13包括多個正反交替疊摞的發電單元130，多個發電單元130通過管路串聯。如圖2所示，每個發電單元130包括多個正反交替連接的半導體發電單元131，多個半導體發電單元131串聯或並聯。發電單元130由多對PN型導體131構成；熱源輸送管路與循環管路不連通。下面對本實用新型提供的中低溫熱能發電裝置。
在本實用新型中，如圖3至圖4所示，熱源1優選為為油田聯合站發電機組產出的高溫煙氣、熱源為油田聯合站發電機組冷卻用循環水、熱源為油田計量站水套加熱爐經分離器後產出高溫汙水、熱源為油田或地熱田井下的地熱資源、熱源為油田聯合站汙水罐高溫汙水中的至少一種。
如圖5所示，發電裝置13包括多個正反交替疊摞的發電單元130組成的發電模塊，多個發電單元130通過管路串聯或並聯。多個發電單元130首尾相接形成熱源輸送管路和循環管路，熱源輸送管路與循環管路不連通。在本實用新型中冷卻介質流向與熱能載體介質在發電裝置中的流向相同。
如圖2、圖3、圖4所示冷卻系統包括：儲液罐4、循環泵5，循環泵5設置在儲液罐4出口與冷卻介質入口之間的循環管路上。
如圖3所示，還包括過濾器，過濾器設置在熱源的輸出出口與熱源入口之間的熱源輸送管路上，用於過濾熱源輸出出口輸出的熱能載體介質。
如圖4所示，還包括熱能載體介質存儲裝置，熱能載體介質存儲裝置通過管路與熱源輸送管路連通。
本實用新型是一種能廣泛應用於油田或地熱田的熱能直接發電系統，如圖2、3、4所示，它包括熱能直接發電裝置13、儲液罐4、循環泵5等；熱能直接發電裝置13具有一對熱源入口2和出口6，還有一對冷卻液入口3和出口3，熱源入口2與熱源端通過法蘭或其它類似裝置連接，而熱源出口6則與後續的原始管線連通；儲液罐4與循環泵5連通，同時循環泵5另一端與熱能直接發電裝置冷卻液入口3連接，而儲液罐的另一端與熱能直接發電裝置冷卻液出口3相連接，形成一個完整的冷卻循環系統，並且要在儲液罐4所在的循環給水主管路上設置閥門，控制循環冷卻的進程。熱能直接發電裝置是基於半導體溫差發電技術，冷熱交換器交錯排列，在內部半導體模塊兩端形成穩定的溫差，從而進行溫差發電。
熱能直接發電裝置的四個接口端都有安裝有法蘭，通過連接法蘭可以便捷地與油田各類設備相連接，熱源流體由發電設備熱源入口2進入，而後繼續進入原來後續生產設備6，不影響油田或地熱田的生產活動。熱能直接發電裝置的熱源入口2可以與油田或地熱田的井口裝置通過連接法蘭連通，當在油田井口使用的時候需要注意的是油藏具有高含水特徵。
如圖3所示，熱能直接發電裝置可以用在油田計量站的水套加熱爐7之後，在水套加熱爐的煙囪12上安裝過濾器8後，高溫煙氣或經過熱交換後得到的高溫流體可以與熱能直接發電裝置熱端入口2相連接，熱能直接發電裝置利用溫差進行發電。
如圖4所示，熱能直接發電裝置可以用在油田聯合站的發電機組9處，通過改造發電機組煙囪14構造將其與發電裝置熱源入口2連接，使高溫廢氣或經過熱交換後得到的高溫流體進入熱能直接發電裝置既可進行發電；同時還可以運用在發電機組的循環冷卻水的出口端15，將其與發電裝置熱源入口端法蘭連接，讓升溫後的循環水進入熱能直接發電裝置中，提供穩定熱量進行發電。熱能直接發電裝置13可以作為一個模塊，多個模塊可以連接法蘭進行組裝成為具有更大發電規模的熱能直接發電裝置。
綜上所述，本實用新型中低溫熱能發電裝置可以較好的適應油田或地熱田的各類設備，具有較好的普適性，任何高溫流體類型均可進行有效發電，並且發電過程並不影響油田或地熱田正常生產。同時，熱能直接發電系統具有無機械功轉換、無噪音、無汙染、維護費用較低、可分布式發電、可便捷地擴展發電規模等優點。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。術語「上」、「下」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實用新型和簡化描述，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實用新型的限制。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，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
本實用新型的說明書中，說明了大量具體細節。然而能夠理解的是，本實用新型的實施例可以在沒有這些具體細節的情況下實踐。在一些實例中，並未詳細示出公知的方法、結構和技術，以便不模糊對本說明書的理解。類似地，應當理解，為了精簡本實用新型公開並幫助理解各個實用新型方面中的一個或多個，在上面對本實用新型的示例性實施例的描述中，本實用新型的各個特徵有時被一起分組到單個實施例、圖、或者對其的描述中。然而，並不應將該公開的方法解釋呈反映如下意圖：即所要求保護的本實用新型要求比在每個權利要求中所明確記載的特徵更多的特徵。更確切地說，如權利要求書所反映的那樣，實用新型方面在於少於前面公開的單個實施例的所有特徵。因此，遵循具體實施方式的權利要求書由此明確地併入該具體實施方式，其中每個權利要求本身都作為本實用新型的單獨實施例。
最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求和說明書的範圍當中。