CN106337715A - 一种内燃机热能回收发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内燃机热能回收发电装置，包括热能回收箱、冷端散热器和温差发电装置，其中，所述热能回收箱，其进气口与内燃机的排气口连接，其冷却液出口通过第一管道与所述温差发电装置的热端进液口连接，其冷却液进口通过第二管道与所述温差发电装置的热端出液口连接；所述热能回收箱用于吸收内燃机排出的尾气的热量以加热热能回收箱内的冷却液；所述冷端散热器的进水口与所述温差发电装置的冷端出液口连接，所述冷端散热器的出水口与所述温差发电装置的冷端进液口连接。通过本发明的技术方案，可实现对内燃机尾气的回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机热能回收技术领域，具体涉及一种内燃机热能回收发电装置。
背景技术
能源是人类赖以生存和发展不可或缺的资源，特别是由于电的发现和开发利用，大大推动着人类文明的进步，人类的生产和生活从此已越来越离不开电，而且缺电和电力紧张在工业发达地区随时出现。除了煤炭、石油、天然气等不可再生高级资源可以发电外，如何充分开发利用可回收利用的低级能源发电变成了当今世界各国研究的重要课题。
众所周知，内燃机在做功的过程中，会排出大量的尾气，目前汽油机的效率在25％～35％，而柴油机的效率在35％～45％，剩下的能量绝大部分以尾气形式从内燃机中排走浪费掉了，现有技术中对这部分热能的利用很少。为了达到尾气的排放标准，甚至还要安装含有稀有贵重金属的三元催化器，不仅白白浪费了能源，还必须额外浪费一定的资源。由于尾气中的废热资源一般属于长时间排放，累积起来其实是一笔非常可观的能源，但现有技术中缺少对这部分能源回收利用的应用。
1821年德国科学家塞贝克(T.J.Seebeck)发现了塞贝克效应。温差发电器是利用塞贝克效应，将热能直接转换成电能的一种发电器件。将一个p型温差电元件和一个n型温差电元件在热端用金属导体电极连接起来，在其冷端分别连接冷端电极，就构成一个温差电单体或单偶。在温差电单体开路端接入电阻为RL的外负载，如果温差电单体的热面输入热流，在温差电单体热端和冷端之间建立了温差，则将会有电流流经电路，负载上将得到电功率I2RL，因而得到了将热能直接转换为电能的发电器。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种内燃机热能回收发电装置，实现对内燃机尾气的回收利用。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种内燃机热能回收发电装置，包括热能回收箱、冷端散热器和温差发电装置，其中，
所述热能回收箱，其进气口与内燃机的排气口连接，其冷却液出口通过第一管道与所述温差发电装置的热端进液口连接，其冷却液进口通过第二管道与所述温差发电装置的热端出液口连接；所述热能回收箱用于吸收内燃机排出的尾气的热量以加热热能回收箱内的冷却液；
所述冷端散热器的进水口与所述温差发电装置的冷端出液口连接，所述冷端散热器的出水口与所述温差发电装置的冷端进液口连接。
优选地，所述内燃机热能回收发电装置，还包括：热端散热器、低温调节阀和高温调节阀，其中，所述高温调节阀设置在所述第一管道上，所述第一管道和第二管道通过第三管道连通，所述热端散热器和低温调节阀设置在所述第三管道上。
优选地，所述热能回收箱内设置有换热器，所述换热器包括多层间隔第一预设距离的竖直散热水道，每两层竖直散热水道间夹着一排散热鳍片。
优选地，所述温差发电装置包括：热端管道、冷端管道、温差发电片和隔热棉，其中，
所述热端管道的两端分别设置有热端进液口和热端出液口，所述热端管道的管壁与所述温差发电片的上表面接触设置；所述冷端管道的两端分别设置有冷端进液口和冷端出液口，所述冷端管道的管壁与所述温差发电片的下表面接触设置；所述温差发电片的两端分别设置有隔热棉，所述隔热棉用于阻隔所述热端管道和冷端管道之间的热传导。
优选地，所述内燃机热能回收发电装置，还包括第一水泵、第二水泵和散热风扇，其中，
所述第一水泵设置在第一管道中，用于将所述热端散热器散热过的冷却液和温差发电装置热端出液口流出的冷却液泵回到所述热能回收箱中；
所述第二水泵设置在所述冷端散热器与所述温差发电装置连接的管道中，用于将所述冷端散热器散热过的水泵回到所述温差发电装置中；所述散热风扇设置在所述冷端散热器旁，用于为所述冷端散热器散热。
优选地，所述热能回收箱底部设置有液化水出口；所述液化水出口用于排出所述热能回收箱内的水蒸汽，所述水蒸汽由内燃机排出的尾气液化得到。
优选地，所述内燃机热能回收发电装置，还包括蒸汽液化水装置，所述蒸汽液化水装置包括蒸汽液化水箱、循环管道及设置在所述循环管道上的循环散热器，其中，
所述蒸汽液化水箱，其进气口与所述热能回收箱的液化水出口连接，其出水口与所述循环管道的进水口连接，其进水口与所述循环管道的出水口连接；所述蒸汽液化水箱内预存有常温水，用于吸收所述热能回收箱排出的水蒸汽的热量，以将所述水蒸汽进一步液化为水；所述循环管道上还设置有出水闸口，所述出水闸口用于将所述蒸汽液化水箱流出的水导出，作为工业热水回收利用。
优选地，所述蒸汽液化水箱内设置有多层间隔第二预设距离的水平隔板，每层水平隔板上设有多个用于液化水蒸汽的预设尺寸的气孔。
优选地，所述蒸汽液化水箱内还设置有进气管道，所述进气管道的一端与蒸汽液化水箱的进气口连接，另一端穿过所述蒸汽液化水箱中的多层水平隔板，与所述蒸汽液化水箱底部间隔第三预设距离。
优选地，所述内燃机热能回收发电装置，还包括第三水泵，所述第三水泵设置在所述循环管道中，用于将所述循环散热器散热过的水泵回到所述蒸汽液化水箱中；所述蒸汽液化水箱顶部设有排气口，所述排气口用于排出未被液化的内燃机尾气。
本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
由上述技术方案可知，本发明提供的这种内燃机热能回收发电装置，热能回收箱能够吸收内燃机排出的尾气的热量以加热热能回收箱内的冷却液，加热后的冷却液流入到温差发电装置的热端，冷端散热器散热后的水流入到温差发电装置的冷端，从而使温差发电装置热端和冷端产生温差发电。相比现有技术，本发明提供的这种内燃机热能回收发电装置，实现了对内燃机尾气的回收利用，将内燃机尾气中的热能转换为电能输出，节能环保，同时，由于结构简单，部署实施方便，具有极大的推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的内燃机热能回收发电装置的整体结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的换热器的整体结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的温差发电装置的整体结构示意图；
图4为本发明另一实施例提供的内燃机热能回收发电装置的整体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参见图1，本发明一实施例提供的一种内燃机热能回收发电装置，包括热能回收箱11、冷端散热器12和温差发电装置13，其中，
所述热能回收箱11，其进气口111与内燃机的排气口连接，其冷却液出口112通过第一管道与所述温差发电装置13的热端进液口连接，其冷却液进口113通过第二管道与所述温差发电装置13的热端出液口连接；所述热能回收箱11用于吸收内燃机排出的尾气的热量以加热热能回收箱11内的冷却液；
所述冷端散热器12的进水口与所述温差发电装置13的冷端出液口连接，所述冷端散热器12的出水口与所述温差发电装置13的冷端进液口连接。
由上述技术方案可知，本发明提供的这种内燃机热能回收发电装置，热能回收箱能够吸收内燃机排出的尾气的热量以加热热能回收箱内的冷却液，加热后的冷却液流入到温差发电装置的热端，冷端散热器散热后的水流入到温差发电装置的冷端，从而使温差发电装置热端和冷端产生温差发电。相比现有技术，本发明提供的这种内燃机热能回收发电装置，实现了对内燃机尾气的回收利用，将内燃机尾气中的热能转换为电能输出，节能环保，同时，由于结构简单，部署实施方便，具有极大的推广价值。
优选地，所述内燃机热能回收发电装置，还包括：热端散热器14、低温调节阀15和高温调节阀16，其中，所述高温调节阀16设置在所述第一管道上，所述第一管道和第二管道通过第三管道连通，所述热端散热器14和低温调节阀15设置在所述第三管道上。
可以理解的是，当温差发电装置的热端温度较高时，将高温调节阀的开度调小，同时打开低温调节阀，使冷却液从热能回收箱中流出后经过热端散热器散热后，再流回到热能回收箱，这时从热能回收箱中流出的冷却液温度降低，温度降低的冷却液再经过开度调小的高温调节阀流入温差发电装置的热端，实现温差发电装置热端温度的调低。
当温差发电装置的热端温度较低时，将高温调节阀的开度调大，同时关闭低温调节阀，使冷却液从热能回收箱中流出后不经过热端散热器散热，直接经过开度调大的高温调节阀流入温差发电装置的热端，实现温差发电装置热端温度的调高。
综上所述可知，增设热端散热器、低温调节阀和高温调节阀，可以实现温差发电装置热端温度的调节，从而改变温差发电装置发电量的大小，实现内燃机尾气热能的灵活回收利用。
参见图2，优选地，所述热能回收箱内设置有换热器17，所述换热器17包括多层间隔第一预设距离的竖直散热水道171，每两层竖直散热水道171间夹着一排散热鳍片172。
可以理解的是，多层散热鳍片与散热水道成交错式叠加在一起。
可以理解的是，尾气进入热能回收箱中后，经过换热器吸热，尾气温度降低，变成水汽混合的水蒸汽，同时，由于冷却液管道中的冷却液吸热，冷却液温度升高，可以作用于温差发电装置的热端发电。
参见图3，优选地，所述温差发电装置13包括：热端管道131、冷端管道132、温差发电片133和隔热棉134，其中，
所述热端管道131的两端分别设置有热端进液口和热端出液口，所述热端管道131的管壁与所述温差发电片133的上表面接触设置；所述冷端管道132的两端分别设置有冷端进液口和冷端出液口，所述冷端管道132的管壁与所述温差发电片133的下表面接触设置；所述温差发电片133的两端分别设置有隔热棉134，所述隔热棉134用于阻隔所述热端管道131和冷端管道132之间的热传导。
由上述技术方案可知，上述的这种温差发电装置，结构简单，部署实施方便，应用到本发明提供的这种内燃机热能回收发电装置中，能降低产品制造成本，同时由于结构简单，也便于后期维护修理。
优选地，所述内燃机热能回收发电装置，还包括第一水泵18、第二水泵19和散热风扇(附图中未示出)，其中，
所述第一水泵18设置在第一管道中，用于将所述热端散热器14散热过的冷却液和温差发电装置13热端出液口流出的冷却液泵回到所述热能回收箱11中；
所述第二水泵19设置在所述冷端散热器12与所述温差发电装置13连接的管道中，用于将所述冷端散热器12散热过的水泵回到所述温差发电装置13中；所述散热风扇设置在所述冷端散热器12旁，用于为所述冷端散热器12散热。
优选地，所述热能回收箱11底部设置有液化水出口；所述液化水出口用于排出所述热能回收箱11内的水蒸汽，所述水蒸汽由内燃机排出的尾气液化得到。
优选地，所述内燃机热能回收发电装置，还包括蒸汽液化水装置，所述蒸汽液化水装置包括蒸汽液化水箱21、循环管道22及设置在所述循环管道22上的循环散热器23，其中，
所述蒸汽液化水箱21，其进气口与所述热能回收箱11的液化水出口连接，其出水口与所述循环管道22的进水口连接，其进水口与所述循环管道22的出水口连接；所述蒸汽液化水箱21内预存有常温水，用于吸收所述热能回收箱11排出的水蒸汽的热量，以将所述水蒸汽进一步液化为水；所述循环管道22上还设置有出水闸口(附图中未示出)，所述出水闸口用于将所述蒸汽液化水箱21流出的水导出，作为工业热水回收利用。
可以理解的是，由于蒸汽液化水箱内预存有常温水，能够吸收热能回收箱排出的水蒸汽的热量，将水蒸汽进一步液化为水，所以蒸汽液化水箱排出的水温度相比常温要高，将这种热水排出作为工业热水回收利用，相当于对内燃机尾气进行了二次利用，可以进一步提高内燃机尾气的回收利用价值。
可以理解的是，出水闸口排出的热水可以再返回输送给六冲程内燃机的喷水嘴用，实现能量循环，也可以作为其他工作热水用。
参见图4，图4为本发明另一实施例提供的内燃机热能回收发电装置，图4相比图1多了蓄水箱31，蓄水箱31的进水口与蒸汽液化水箱21连通，蓄水箱31的出水口与内燃机的喷水嘴连通，蓄水箱31上设置有加水口311，加水口上设置有加水盖312，当蓄水箱31中的水不够内燃机使用时，打开加水盖312，通过加水口311向水箱中补给水。
优选地，所述蒸汽液化水箱21内设置有多层间隔第二预设距离的水平隔板，每层水平隔板上设有多个用于液化水蒸汽的预设尺寸的气孔。
可以理解的是，设置水平隔板的作用是进一步提升水蒸汽液化的效果。所述预设尺寸根据用户需要进行设置，优选地，预设尺寸的气孔为微小气孔。
优选地，所述蒸汽液化水箱21内还设置有进气管道211，所述进气管道211的一端与蒸汽液化水箱21的进气口连接，另一端穿过所述蒸汽液化水箱21中的多层水平隔板，与所述蒸汽液化水箱21底部间隔第三预设距离。
可以理解的是，由于水蒸汽是水和气体的混合，进气管道的一端穿过蒸汽液化水箱中的多层水平隔板，与蒸汽液化水箱底部间隔第三预设距离，这样设置的好处是，可以使气体在上升的过程中与多层水平隔板上的气孔充分接触，将水蒸汽在蒸汽液化水箱内所形成的较大气泡在通过水平隔板时大幅减小为小气泡，同时将气泡内所蕴含热量释放到蒸汽液化水箱内的水中，进一步提升液化效果。
可以理解的是，为了提高蒸汽液化回收的效率可以将多个蒸汽液化水装置串联起来共同作用。
优选地，所述内燃机热能回收发电装置，还包括第三水泵24，所述第三水泵24设置在所述循环管道22中，用于将所述循环散热器23散热过的水泵回到所述蒸汽液化水箱21中；所述蒸汽液化水箱21顶部设有排气口212，所述排气口212用于排出未被液化的内燃机尾气。
可以理解的是，蒸汽液化水箱排出的尾气由于热量已经被热能回收箱中的冷却液吸收过一次，又由蒸汽液化水箱中的常温水吸收过一次，此时尾气的温度已经降低，此时排出的尾气由于所蕴藏的温度降低将降低对全球气候变暖所产生的消极影响，同时由于尾气经过蒸汽液化水箱时蒸汽液化水箱内的水相当于给尾气起了一个净化作用，一部分有害物质溶解或沉淀于蒸汽液化水箱内，降低了有毒尾气的排放。由此可见，本发明提供的这种内燃机热能回收发电装置不仅实现了内燃机尾气热能转电能的利用，还实现了对尾气的降低有毒物质含量排放处理，节能环保，可推广价值高。
需要说明的是，本文中的第一预设距离和第二预设距离皆根据用户需要进行设置。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
Claims (10)
1.一种内燃机热能回收发电装置，其特征在于，包括热能回收箱、冷端散热器和温差发电装置，其中，
所述热能回收箱，其进气口与内燃机的排气口连接，其冷却液出口通过第一管道与所述温差发电装置的热端进液口连接，其冷却液进口通过第二管道与所述温差发电装置的热端出液口连接；所述热能回收箱用于吸收内燃机排出的尾气的热量以加热热能回收箱内的冷却液；
所述冷端散热器的进水口与所述温差发电装置的冷端出液口连接，所述冷端散热器的出水口与所述温差发电装置的冷端进液口连接。
2.根据权利要求1所述的内燃机热能回收发电装置，其特征在于，还包括：热端散热器、低温调节阀和高温调节阀，其中，所述高温调节阀设置在所述第一管道上，所述第一管道和第二管道通过第三管道连通，所述热端散热器和低温调节阀设置在所述第三管道上。
3.根据权利要求1所述的内燃机热能回收发电装置，其特征在于，所述热能回收箱内设置有换热器，所述换热器包括多层间隔第一预设距离的竖直散热水道，每两层竖直散热水道间夹着一排散热鳍片。
4.根据权利要求1～3任一项所述的内燃机热能回收发电装置，其特征在于，所述温差发电装置包括：热端管道、冷端管道、温差发电片和隔热棉，其中，
所述热端管道的两端分别设置有热端进液口和热端出液口，所述热端管道的管壁与所述温差发电片的上表面接触设置；所述冷端管道的两端分别设置有冷端进液口和冷端出液口，所述冷端管道的管壁与所述温差发电片的下表面接触设置；所述温差发电片的两端分别设置有隔热棉，所述隔热棉用于阻隔所述热端管道和冷端管道之间的热传导。
5.根据权利要求1～3任一项所述的内燃机热能回收发电装置，其特征在于，还包括第一水泵、第二水泵和散热风扇，其中，
所述第一水泵设置在第一管道中，用于将所述热端散热器散热过的冷却液和温差发电装置热端出液口流出的冷却液泵回到所述热能回收箱中；
所述第二水泵设置在所述冷端散热器与所述温差发电装置连接的管道中，用于将所述冷端散热器散热过的水泵回到所述温差发电装置中；所述散热风扇设置在所述冷端散热器旁，用于为所述冷端散热器散热。
6.根据权利要求1～3任一项所述的内燃机热能回收发电装置，其特征在于，所述热能回收箱底部设置有液化水出口；所述液化水出口用于排出所述热能回收箱内的水蒸汽，所述水蒸汽由内燃机排出的尾气液化得到。
7.根据权利要求6所述的内燃机热能回收发电装置，其特征在于，还包括蒸汽液化水装置，所述蒸汽液化水装置包括蒸汽液化水箱、循环管道及设置在所述循环管道上的循环散热器，其中，
所述蒸汽液化水箱，其进气口与所述热能回收箱的液化水出口连接，其出水口与所述循环管道的进水口连接，其进水口与所述循环管道的出水口连接；所述蒸汽液化水箱内预存有常温水，用于吸收所述热能回收箱排出的水蒸汽的热量，以将所述水蒸汽进一步液化为水；所述循环管道上还设置有出水闸口，所述出水闸口用于将所述蒸汽液化水箱流出的水导出，作为工业热水回收利用。
8.根据权利要求7所述的内燃机热能回收发电装置，其特征在于，所述蒸汽液化水箱内设置有多层间隔第二预设距离的水平隔板，每层水平隔板上设有多个用于液化水蒸汽的预设尺寸的气孔。
9.根据权利要求8所述的内燃机热能回收发电装置，其特征在于，所述蒸汽液化水箱内还设置有进气管道，所述进气管道的一端与蒸汽液化水箱的进气口连接，另一端穿过所述蒸汽液化水箱中的多层水平隔板，与所述蒸汽液化水箱底部间隔第三预设距离。
10.根据权利要求7～9任一项所述的内燃机热能回收发电装置，其特征在于，还包括第三水泵，所述第三水泵设置在所述循环管道中，用于将所述循环散热器散热过的水泵回到所述蒸汽液化水箱中；所述蒸汽液化水箱顶部设有排气口，所述排气口用于排出未被液化的内燃机尾气。
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