[发明专利]热端恒温对流换热型余热发电装置

说明书

一种热端恒温对流换热型余热发电装置。装置由恒温控制模块、传热发电模块、透平发电模块三个模块构成。恒温控制模块实现对传热发电模块的热端温度的控制；传热发电模块在发电的同时，给透平发电模块带来热能；透平发电模块将传热发电模块的热能转换为电能。传热发电模块由多个单管传热发电器件组合而成。单管传热发电器件含传热主体结构、热端模块、冷端模块。热端模块和冷端模块均有热伏发电和非热伏发电两种模式。恒温控制模块中的微处理器通过温度传感器感应的温度，进行实时控制。透平发电模块采用ORC发电机。本发明采用热伏发电和透平机带动发电机两种综合发电模式提高综合发电效率，并采用热端恒温设计来满足需要恒温的生产设备恒温要求。

技术领域

本发明涉及一种余热发电，具体是一种热端恒温对流换热型余热发电装置。

背景技术

节能减排是国家基本政策。在工业生产中，常有能耗高、排放量大的情况，导致生产不可持续。热能排放是工业生产主要排放之一，若将工业排放的热能转换为电能，既减少了热能排放，增加了能源，对节能减排具有重要作用，还有效减缓地区温室效应，保护自然环境。近年来，利用余热发电的设备和方法已多有研究。申请号为201910814017.3的《一种双工质朗肯循环余热发电方法、系统及发电机》，采用双蒸发压力余热锅炉，通过高压蒸汽热回收系统回收高压蒸汽，低压蒸汽热回收系统回收低压蒸汽，实现蒸汽余热的阶梯级回收利用，有效利用蒸汽余热，相对于单一蒸发压力余热锅炉，可以有效提高进入汽轮机的主蒸汽参数，提高汽轮机发电效率。申请号为201910992548.1的《基于母管制的热回收焦炉余热发电系统》基于母管制设置，回收热回收焦炉余热。上述发明均对能源回收起到了好的回收效果，但是存在的问题是：发电形式单一，余热利用不充分；热端温度不可控，对于需要恒温的生产设备，使用过程中存在缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种充分发挥余热，综合发电效率高，热端恒温，对于需要恒温生产设备，生产不造成任何影响的余热发电装置。

本发明的目的是这样达到的：发电装置由恒温控制模块、传热发电模块、透平发电模块三个模块构成。恒温控制模块实现对传热发电模块的热端温度的控制；传热发电模块在发电的同时，给透平发电模块带来热能；透平发电模块将传热发电模块的热能转换为电能。

所述传热发电模块由多个单管传热发电器件组合而成。

单管传热发电器件由传热主体结构、热端模块、冷端模块三部分构成。在热端模块上安装温度传感器。冷端模块上安装热工质出口、冷端模块工质入口、冷工质入口、阀门、阀门执行器。透平发电模块的工质从冷工质入口流入，经过阀门，进入冷端模块的冷端模块工质入口；工质在冷端模块中被加热，加热后的工质从冷端模块的热工质出口流出，并连接到透平发电模块；阀门执行器控制阀门的开合程度，以控制工质流量。

恒温控制模块含微处理器和测温模块、驱动模块，温度传感器输出接口将温度传感器连接线连接到测温模块，测温模块通过温度传感器传来的信号测量温度传感器安装位置的温度，并将温度输送给微处理器，微处理器通过对单管传热发电器件的控制阀门的开合程度的控制实现冷端模块热工质流量的控制，进而实现热端模块温度的实时控制。

所述透平发电模块采用ORC发电机；透平发电模块ORC发电机的工质泵输出的工质输入透平冷工质输入接口；透平热工质输出接口输出加热后的工质，并连接到ORC发电机的膨胀机工质输入接口。

所述传热主体结构由外壳、内芯、工质构成。外壳为内部为柱状空心的封闭型圆柱体结构；外壳外部材料为金属材料，内芯金属丝网构成，内芯紧贴外壳内部柱状空心体内壁；外壳内部柱状空心体内装工质，工质体积为外壳内部柱状空心体体积的0.2-0.6倍之间；外壳装入工质后抽真空，并采用熔焊工艺将外壳密封。

热端模块焊接在传热主体结构的一端，称为传热主体结构的热端；冷端模块焊接在传热主体结构的另一端，称为传热主体结构的冷端。