CN114320511A - 余热发电系统 - Google Patents

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张海锋
王耀君
胡恒广
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Hebei Guangxing Semiconductor Technology Co Ltd
Beijing Yuanda Xinda Technology Co Ltd
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Hebei Guangxing Semiconductor Technology Co Ltd
Beijing Yuanda Xinda Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及新能源发电技术领域，公开了一种利用热管技术收集生产环境中的余热发电系统，可以最大程度上回收原本散逸到环境中的热量，还不影响原来的生产工艺。该余热发电系统包括：至少一组热管模块用于收集冷却系统发出的经过了待冷却部件的冷却风带来的热量；热电模块将所述热量转换为电能并输出；至少一组热循环管道，与所述热管模块配套，用于所述热管模块与所述发电模块之间的热量传递与汇集。该余热发电系统具有效率高、体积小、模块化程度高、安装方便、环保、安全的特点。

Description

余热发电系统
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域，具体地涉及一种利用热管技术回收余热发电的系统。
背景技术
一些生产线或大型设备运行过程中会产生大量的余热，这些余热一般需要采用冷却系统快速散发到环境中。近年来，热管技术在余热利用领域有所发展，通过热管收集环境热量并完成转移是利用余热的一种重要方式。
热管技术，热流体经过热管的下部，冷流体经过热管上部，中间由隔板或绝热材料将二者分开。此时，热管内部将开始相变传热过程。加热段的工质吸收汽化潜热被沸腾或蒸发，由液体变为蒸汽。在管内一定压差的作用下，产生的蒸汽流动到冷却段，蒸汽遇到冷的壁面会同时放出汽化潜热，通过管壁传给外面的冷源。冷凝下来的液体依靠重力来帮助凝液回流到加热段，重新开始蒸发吸热过程，通过管内介质的连续相变，完成热量的连续转移。
为满足生产工艺需要，在浮法玻璃产线中锡槽需分区保持一定的温度，槽底、槽顶及两侧的保温层有大量热能散逸到环境中。锡槽所在的厂房区域的温度常年都高于正常环境温度，利用环境逸散热量是一种有利节能减排的新能源技术需求。
发明内容
本发明的目的是利用白白逸散到环境中的热量来发电，为节能减排提供技术手段，该余热发电系统具有效率高、体积小、模块化程度高、安装方便、环保、安全的特点，最重要的是几乎不需要额外能源且不影响原有的生产工艺。
为了实现上述目的，本发明提供一种余热发电系统，包括：至少一组热管模块，用于收集冷却系统发出的经过了待冷却部件的冷却风带来的热量；热电模块，将所述热量转换为电能并输出；以及至少一组热循环管道，与所述热管模块配套，用于所述热管模块与所述发电模块之间的热量传递与汇集。
优选地，系统还包括热风引流罩，用于定向引导所述冷却系统散发的冷却风到所述热管模块。
优选地，所述热管模块还包括垂直热管模块组，用于收集所述热风引流罩引导的所述冷却风中的热量，并通过所述热循环管道传输给所述热电模块。
优选地，系统还包括废弃排放烟道，用于将经过所述热管模块吸收后的冷却风排放到大气中。
进一步地，所述废弃排放烟道的出风口还设置有辅助风机，用于稳定所述冷却系统排出的冷却风的温度和压力，通过所述冷却风的余压和所述辅助风机的风压引导所述冷却风通过热管组件，并排出到大气中。
可选地，所述热管模块还包括水平热管模块组，用于收集环境逸散的热量，并通过一组所述热循环管道传输给所述热电模块。
可选地，所述热管模块还包括侧边热管模块组，用于收集环境逸散的热量，并通过一组所述热循环管道传输给所述热电模块。
可选地，所述热电模块为ORC发电模块。
可选地，所述热循环管道的热介质为水或其他液体，且热介质设计温度为80-90摄氏度。
可选地，所述冷却系统收集的余热来自于玻璃产线中锡槽逸散的热能。
本发明的有益效果：在不影响原有的生产工艺基础上，几乎不需要额外能源前提下，利用热管和发电完成余热的收集和转换，本发明方案的余热发电系统具有效率高、体积小、模块程度高、安装方便、环保、安全的特点，有利于节能减排和生产工作环境的优化。
附图说明
图1是一种余热回收发电系统原理示意图；
图2是一种生产线利用余热发电实施例的组件结构图。
附图标记说明
1—锡槽； 2—锡槽底部冷却系统；
3—热风引流罩； 4—垂直热管模块；
5—换热后管道； 6—下热量循环系统支管；
7—热量循环系统主管一； 8—发电模块；
9—热量循环系统主管二； 10—辅助风机；
11—废气排放烟道； 12—上热量循环系统支管；
13—水平热管模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是本发明的一个实施例的余热回收发电系统原理示意图，如图1所示，余热发电系统包括：
热管模块，用于收集冷却系统发出的经过了待冷却部件的冷却风带来的热量。根据余热排放的实际情况可以由多个热管模块为一组，也可以是多个热管模块组，吸收环境余热。通常，满足生产工艺条件后的多余热量，被希望快速排出当前高热生产环境，如图1所示，热管模块组应置于余热排出的通道。可回收的高温热风经过热管模块组吸收后，转换为低温风，再被排出到环境中。
热电模块，可以采用模块化组件，用于将热量转换为电能并输出。
热循环管道，与热管模块配套，用于热管模块与发电模块之间的热量传递与汇集。为控制热循环管道中的热介质流向和速度，可以在热循环管道中设置循环泵。
请参照图2，本发明一种实施例的生产线利用余热发电实施例的组件结构图。该实例是一种玻璃生产线，具有图2中所示的锡槽1，为满足玻璃生产工艺需要锡槽1既需要保温结构，也需要将多余的热量快速逸散的冷却部件——锡槽底部冷却系统2。
在不影响玻璃生产线原有生产工艺前提下，该实施例的系统还包含的设备和结构有：热风引流罩3、垂直热管模块4、换热后管道5、下热量循环系统支管6、热量循环系统主管一7、发电模块8、热量循环系统主管二9、辅助风机10、废气排放烟道11、上热量循环系统支管12、水平热管模块13。
热风引流罩3用于快速有效的引导锡槽底部冷却风带来的热能经过垂直热管模块4，热量吸收后的冷却风通过换热后管道5和排放管道11排放到大气中。本实施例采用两个热管模块为一组，吸收锡槽1底部散发的余热，实际实施中可根据逸散热量值和热管模块的吸收效率计算热管模块数量。
为实现热量定向发散和流动，还可以在锡槽1底部冷却系统2基础两侧各建设多条热管安装通道，用来安装垂直热管模块4和热风引流罩3，通道尺寸根据锡槽大小和热管模块的效率计算确定。
垂直热管模块组4用于收集热风引流罩3引导的由锡槽底部冷却系统2排出的冷却风中的热量，并通过下热量循环系统支管6和热量循环系统主管一7传输给发电模块8。
对于热管模块吸收后的冷却风，通过废气排放烟道11排放到大气中。在废气排放烟道11的出风口还设置辅助风机10，用于稳定锡槽底部冷却系统2排出的冷却风的温度和压力，通过冷却风的余压和辅助风机10的风压引导冷却风通过垂直热管模块组4排出到大气中。
在本实例中，设置有垂直热管模块组4、水平热管模块13以及侧边热管模块(未示出)，分别用于吸收锡槽1底部、顶部和侧边的余热。利用玻璃生产线原有的锡槽底部冷却系统2，余热主要通过下支路的锡槽底部冷却系统2、热风引流罩3和热管模块4收集，吸收完热量的冷却风通过专门的排风管路排出。对于水平热管模块13以及侧边热管模块没有设置热风引流和排风管道。实际上，本发明专利可用于多种环境温度较高的生产车间和一些大型耗能设备的余热回收。对于其他生产线或设备，热管模块、热风引流和排风管道的位置和数量可根据余热排放的实际情况设置。
本实施例中，水平热管模块13，收集锡槽1顶部逸散的热量，并通过上热量循环系统支管12和热量循环系统主管二9传输给发电模块8。
本实施例中，若增加设置侧边热管模块组(未示出)，收集锡槽1侧边逸散的热量，则还需要增加热循环管道将热量传输给发电模块8。生产线的大部分冷却水或风带走的热量都可以通过此方法加以利用。
在本实施例中，发电模块8为ORC发电模块。ORC发电模块通过自身循环系统将蒸发器带来的热能，把循环管道中的易挥发介质(比如氟利昂)转化成一定压力的气体流，推动膨胀螺杆机转动，然后带动发电机工作。螺杆机通过做功将此气体流降温降压后输出到散热器液化成液体，再通过液体泵输送到蒸发器完成循环。
如图2所示，经过发电模块8的蒸发器组件换热的热介质，通过循环泵(未示出)和回水管道返回到热管模块形成循环回路。为保证系统的使用寿命和安全，热循环回路中的热介质可以是水或其他液体，其设计温度为80-90摄氏度。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种余热发电系统，其特征在于，包括：
至少一组热管模块，用于收集冷却系统发出的经过了待冷却部件的冷却风带来的热量；
热电模块，将所述热量转换为电能并输出；以及
至少一组热循环管道，与所述热管模块配套，用于所述热管模块与所述发电模块之间的热量传递与汇集。
2.根据权利要求1所述的余热发电系统，其特征在于，还包括热风引流罩，用于定向引导所述冷却系统散发的冷却风到所述热管模块。
3.根据权利要求2所述的余热发电系统，其特征在于，所述热管模块还包括垂直热管模块组，用于收集所述热风引流罩引导的所述冷却风中的热量，并通过所述热循环管道传输给所述热电模块。
4.根据权利要求1所述的余热发电系统，其特征在于，还包括废弃排放烟道，用于将经过所述热管模块吸收后的冷却风排放到大气中。
5.根据权利要求4所述的余热发电系统，其特征在于，所述废弃排放烟道的出风口还设置有辅助风机，用于稳定所述冷却系统排出的冷却风的温度和压力，通过所述冷却风的余压和所述辅助风机的风压引导所述冷却风通过热管组件，并排出到大气中。
6.根据权利要求1所述的余热发电系统，其特征在于，所述热管模块还包括水平热管模块组，用于收集环境逸散的热量，并通过一组所述热循环管道传输给所述热电模块。
7.根据权利要求1所述的余热发电系统，其特征在于，所述热管模块还包括侧边热管模块组，用于收集环境逸散的热量，并通过一组所述热循环管道传输给所述热电模块。
8.根据权利要求1所述的余热发电系统，其特征在于，所述热电模块为ORC发电模块。
9.根据权利要求1所述的余热发电系统，其特征在于，所述热循环管道的热介质为水或其他液体，且热介质设计温度为80-90摄氏度。
10.根据权利要求1所述的余热发电系统，其特征在于，所述冷却系统收集的余热来自于玻璃产线中锡槽逸散的热能。
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