本發(fā)明涉及壓力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種廢熱發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
廢熱和余熱在生活和生產(chǎn)過程中大量存在，如何對(duì)廢熱和余熱進(jìn)行再利用對(duì)于提高能源利用率具有重要意義。
廢熱或余熱發(fā)電是利用生產(chǎn)過程中多余的熱能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。在鋼鐵、石油化工、建材、水泥、制糖等行業(yè)中，具有大量低品位余熱。余熱發(fā)電不僅節(jié)能，還有利于環(huán)境保護(hù)。余熱發(fā)電的重要設(shè)備是余熱鍋爐。它利用廢氣、廢液等工質(zhì)中的熱或可燃質(zhì)作熱源，生產(chǎn)蒸汽用于發(fā)電。這種余熱發(fā)電設(shè)備通常需要比較高品位的熱源，主要有：高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等。發(fā)電過程中通常用到渦輪發(fā)電機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)等設(shè)備，設(shè)備體積龐大，成本高，且廢熱利用率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明的目的是提供一種廢熱發(fā)電系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中廢熱發(fā)電成本高、廢熱利用率低的問題。
(二)技術(shù)方案
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種廢熱發(fā)電系統(tǒng)，包括通過管路順次連接形成循環(huán)回路的：發(fā)生器、發(fā)電單元、冷卻單元、泵、儲(chǔ)液器，所述回路中設(shè)有工質(zhì)；
所述發(fā)生器用于獲取廢熱，所述發(fā)生器的輸出端與所述發(fā)電單元之間連接有第一閥門；
所述發(fā)電單元包括多個(gè)發(fā)電體單元，所述發(fā)電體單元包括壓電體和設(shè)置在所述壓電體兩側(cè)的膜殼；所述發(fā)電體單元間隔設(shè)置構(gòu)成工質(zhì)通路；所述工質(zhì)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(chǔ)液器的進(jìn)口；
所述儲(chǔ)液器的出口與所述發(fā)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(zhì)為水或制冷劑。
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(gè)為電磁閥。
(三)有益效果
本發(fā)明提供的廢熱發(fā)電系統(tǒng)，利用余熱和廢熱將工質(zhì)壓力升高，然后使其擠壓壓電體，使壓電體產(chǎn)生形變而實(shí)現(xiàn)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的過程，實(shí)現(xiàn)壓力發(fā)電。本發(fā)明的方案提高了廢熱和余熱的利用率，節(jié)省了能源消耗，降低了發(fā)電設(shè)備的成本，發(fā)電過程無污染物的排放，對(duì)環(huán)境友好。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的廢熱發(fā)電系統(tǒng)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(chǔ)液器；8、第三閥門；9、發(fā)生器；10、第一閥門；11、電力輸出線路。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上；術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)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(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)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(jī)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(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可視具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
研究表明，當(dāng)壓電體受到某些方向的力并引起形變的時(shí)候，在壓電體的兩個(gè)表面會(huì)出現(xiàn)等量的正負(fù)電荷，產(chǎn)生壓電效應(yīng)。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，本發(fā)明實(shí)施例提供的廢熱發(fā)電系統(tǒng)，即利用壓電體的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)發(fā)電目的。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的廢熱發(fā)電系統(tǒng)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種廢熱發(fā)電系統(tǒng)，包括通過管路順次連接形成循環(huán)回路的：發(fā)生器9、發(fā)電單元、冷卻單元、泵5、儲(chǔ)液器7，在形成該回路的管道中設(shè)有工質(zhì)。本實(shí)施例中的工質(zhì)是一種受熱膨脹，冷卻后收縮的物質(zhì)，優(yōu)選水或制冷劑。
發(fā)生器9用于獲取廢熱，發(fā)生器9內(nèi)部能發(fā)生熱交換，熱量來自生活中的廢熱余熱，廢熱余熱通過管道輸送至發(fā)生器，發(fā)生器9內(nèi)的工質(zhì)吸收廢熱提供的熱量，受熱膨脹，壓力增大。在發(fā)生器9的輸出端與發(fā)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(zhì)的通斷。
發(fā)電單元包括多個(gè)發(fā)電體單元，每個(gè)發(fā)電體單元包括壓電體1和設(shè)置在壓電體1兩側(cè)的膜殼2。發(fā)電體單元間隔設(shè)置構(gòu)成工質(zhì)通路，如圖1中所示，工質(zhì)從發(fā)生器9流出后，流入發(fā)電單元中各發(fā)電體單元之間形成的通路。由于工質(zhì)為高壓狀態(tài)，工質(zhì)通路在不斷充入工質(zhì)的狀態(tài)下，膜殼2被擠壓，進(jìn)而壓電體1受到擠壓發(fā)生形變，產(chǎn)生壓電效應(yīng)。此時(shí)若壓電體1兩端外接電路，即可將電荷輸出，形成電流，實(shí)現(xiàn)發(fā)電目的。膜殼2是一種能產(chǎn)生柔性形變的物質(zhì)，受工質(zhì)壓力作用能隨著壓電體1被擠壓變形，當(dāng)工質(zhì)壓力撤去時(shí)，又能隨壓電體1恢復(fù)原狀。工質(zhì)通路的出口與冷卻單元的入口之間連接有第二閥門3，用于控制工質(zhì)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(chǔ)液器7的進(jìn)口。冷卻單元接收從發(fā)電單元中輸出的工質(zhì)，此時(shí)的工質(zhì)溫度較高，需要進(jìn)行冷卻，由于在發(fā)電單元中的工質(zhì)壓力大于冷卻單元中的工質(zhì)壓力，工質(zhì)會(huì)自動(dòng)從發(fā)電單元中轉(zhuǎn)移至冷卻單元中。工質(zhì)在冷卻單元中冷卻后，被泵5泵至儲(chǔ)液器7中，直至儲(chǔ)液器7內(nèi)的壓力高于發(fā)生器9此時(shí)的壓力。優(yōu)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(chǔ)液器7的出口與發(fā)生器9的輸入端之間連接有第三閥門8，用于控制儲(chǔ)液器7中工質(zhì)的壓力。
本實(shí)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(gè)為電磁閥，此外能方便系統(tǒng)控制的閥門均可選用，優(yōu)選的，本實(shí)施例中第一閥門10、第二閥門3、第三閥門8和第四閥門6均采用電磁閥。
具體發(fā)電過程如下：
保持第二閥門3和第三閥門8關(guān)閉、第一閥門10打開。向發(fā)生器9內(nèi)輸送廢熱或余熱，發(fā)生器9內(nèi)的工質(zhì)在余熱或者廢熱的作用下吸熱膨脹，壓力升高，高壓工質(zhì)從管道進(jìn)入發(fā)電體單元之間的通路中。隨著工質(zhì)的不斷充入，壓力逐漸變大，膜殼2和壓電體1受擠壓發(fā)生形變，發(fā)生壓電效應(yīng)，此時(shí)壓電體1外接電路的情況下有電能輸出。當(dāng)發(fā)生器9內(nèi)壓力升高至最高且保持穩(wěn)定后，保持第三閥門8關(guān)閉，打開第二閥門3，保持第四閥門6關(guān)閉，若無第四閥門6，只要不開啟泵5即可。此時(shí)由于發(fā)電單元中的工質(zhì)壓力高于冷卻單元中的工質(zhì)壓力，高壓工質(zhì)會(huì)自動(dòng)從發(fā)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(jìn)入冷卻器4的工質(zhì)被冷卻降壓，膜殼2之間的通道中的工質(zhì)壓力降低，壓電體1和膜殼2恢復(fù)形變。當(dāng)冷卻器4內(nèi)的壓力穩(wěn)定后，啟動(dòng)泵5，工質(zhì)被泵5輸送至儲(chǔ)液器7，直至儲(chǔ)液器7內(nèi)壓力高于發(fā)生器9的壓力。然后，關(guān)閉第二閥門3、第一閥門10和泵5，打開第三閥門8，儲(chǔ)液器7內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)入發(fā)生器9，完成一次加壓發(fā)電過程。當(dāng)發(fā)生器9內(nèi)的壓力升高至設(shè)定值后，打開第一閥門10，重復(fù)上述步驟，進(jìn)入下一次發(fā)電循環(huán)。本發(fā)明實(shí)施例中的發(fā)電為間歇性發(fā)電，壓電體1只有在發(fā)生形變的過程才能發(fā)電，無論是被壓縮或恢復(fù)原狀的過程都是發(fā)生形變的過程。發(fā)出的電能通過電力輸出線路11輸出。
本發(fā)明提供的廢熱發(fā)電系統(tǒng)，利用余熱和廢熱將工質(zhì)壓力升高，然后使其擠壓壓電體，使壓電體產(chǎn)生形變而實(shí)現(xiàn)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的過程，實(shí)現(xiàn)壓力發(fā)電。本發(fā)明的方案提高了廢熱和余熱的利用率，節(jié)省了能源消耗，降低了發(fā)電設(shè)備的成本，發(fā)電過程無污染物的排放，對(duì)環(huán)境友好。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。