本實用新型涉及一種電子顯示設備，尤其涉及一種基于ORC和溫差發(fā)電的低品位余熱廢液余溫回收裝置。

背景技術：

工業(yè)作為國民經(jīng)濟三大支柱性產(chǎn)業(yè)之一，是我國經(jīng)濟增長的重要支撐。伴隨著經(jīng)濟發(fā)展和科技進步，我國工業(yè)企業(yè)也迎來新的發(fā)展機遇期。然而，工業(yè)企業(yè)的擴張使廢氣和廢液量迅速增長。長期以來，我國工業(yè)尤其是制造業(yè)仍處于外延式增長階段，一方面，依靠大量的資源投入獲得經(jīng)濟利益；另一方面，忽視資源回收和再利用，導致嚴重的資源浪費，使我國能源要素日益趨緊、環(huán)境保護壓力不斷加大。2012年12月，世界經(jīng)濟論壇(WEF)發(fā)布了《全球能源架構(gòu)表現(xiàn)指數(shù)報告》。該報告對全球105個國家和地區(qū)的能源使用效率進行了評估，中國僅排在第74位。這表明我國的能源利用效率亟待提高。2011年，我國一次能源消費量26．1億噸油當量，占全球的21．3％，居世界首位；我國煤炭消費量18．4億噸油當量，占全球的49．4％，遠超過排在第二位美國的13．5％的份額。在消耗大量能源資源的同時，我國卻沒有貢獻出與資源消耗成比例的產(chǎn)出規(guī)模，2011年我國GDP占全球的比重為10．5％，而同期美國GDP占全球的比重高達21．4％。從工業(yè)來看，一方面，近年來工業(yè)能源消耗占我國能源消耗總量始終保持在70％以上，但是工業(yè)增加值占全國GDP的比重則僅為 40％左右，對經(jīng)濟增長貢獻率在45％左右；另一方面，工業(yè)企業(yè)未對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液余溫進行二次利用，工業(yè)能源效率低下問題凸顯。

隨著全球化石能源告急，美國、日本、歐盟等發(fā)達國家更加重視溫差發(fā)電技術在民用領域的研究，而我國作為全球最大的半導體熱電器件輸出國，在溫差發(fā)電器綜合設計和應用領域的研究還很欠缺。目前溫差發(fā)電技術主要存在以下幾大問題：1、發(fā)電效率低，目前溫差發(fā)電的效率為5%-7%，遠低于火力發(fā)電的40%。最主要的原因是熱電材料性能不理想，另一方面是發(fā)電器的匹配問題。2、溫差電組件使用壽命短、可靠性差，以常見的三明治式溫差電組件為例，要達到較高的發(fā)電效率，通常要求發(fā)電組件冷熱端之間形成較大的溫差，這將造成冷端連接片收縮或熱端連接片膨脹，從而產(chǎn)生機械應力。而機械應力的存在使剛性接頭或P、N電臂很容易斷裂，最終可能導致溫差電偶損壞，縮短溫差電組件的使用壽命。

有機朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle，ORC)是目前新興起的一種低溫余熱發(fā)電技術。低溫（通產(chǎn)指常溫到100℃的溫度）余熱普遍存在于建材、冶金、化工和輕工等工業(yè)過程中，也普遍存在于我們的日常生活中，例如洗澡水等。對于傳統(tǒng)的以水為循環(huán)工質(zhì)的朗肯循環(huán)而言，低溫余熱難以回收，目前這類余熱主要是強調(diào)對其量即焓值的利用，如用于供暖回水的加熱、衛(wèi)生熱水供應、溫水養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)及水產(chǎn)業(yè)上的應用。低溫余熱具有很大的利用價值，將低溫余熱所具有的熱能轉(zhuǎn)換為電能，是提高能源能源利用效率和降低環(huán)境污染的有效途徑，ORC系統(tǒng)能較好地實現(xiàn)這一利用。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的：提供一種基于ORC和溫差發(fā)電的低品位余熱廢液余溫回收裝置，符合環(huán)保理念，可創(chuàng)造社會效益；可降低企業(yè)用電成本，提高經(jīng)濟效益。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是：

一種基于ORC和溫差發(fā)電的低品位余熱廢液余溫回收裝置，包括汽輪機、勵磁發(fā)電機、冷凝器、儲液罐、第一循環(huán)泵、第一蒸發(fā)器、溫差發(fā)電器、溫度傳感器、閥門、第二蒸發(fā)器、第二循環(huán)泵、第一管路及第二管路；熱廢水流入所述的第一蒸發(fā)器的入水口，所述的第一蒸發(fā)器的蒸汽出口連接到所述的汽輪機的入口，所述的汽輪機與所述的勵磁發(fā)電機連接，所述的汽輪機的出口連接到所述的冷凝器的入口；所述的冷凝器的出口與所述的儲液罐的一端連接，所述的儲液罐的另一端通過所述的第一循環(huán)泵連接到所述的第一蒸發(fā)器，完成一個循環(huán)；經(jīng)過所述的第一蒸發(fā)器一次利用的熱廢水通過所述的第一蒸發(fā)器進入所述的溫差發(fā)電器發(fā)電，發(fā)電后的熱廢水經(jīng)所述的溫度傳感器連接到所述的閥門的一端；所述的溫度傳感器感應到所述的熱廢水的溫度高于50℃時，熱廢水經(jīng)所述的第二管路流入所述的第二蒸發(fā)器的入水口，所述的第二蒸發(fā)器的蒸汽出口連接到所述的汽輪機的入口，熱廢水經(jīng)所述的第二蒸發(fā)器的出水口排出，所述的儲液罐通過所述的第二循環(huán)泵連接到所述的第二蒸發(fā)器的入水口；所述的溫度傳感器感應到所述的熱廢水的溫度低于50℃時，熱廢水經(jīng)所述的第一管路直接排出。

上述的基于ORC和溫差發(fā)電的低品位余熱廢液余溫回收裝置，其中，所述的汽輪機由噴嘴葉珊及與所述的噴嘴葉珊相適配的動葉柵構(gòu)成，所述的噴嘴葉珊為不規(guī)則曲面結(jié)構(gòu)。

上述的基于ORC和溫差發(fā)電的低品位余熱廢液余溫回收裝置，其中，所述的第一蒸發(fā)器及第二蒸發(fā)器為間壁式換熱器中的板式換熱器，所述的板式換熱器內(nèi)疊裝有多塊金屬片，形成多條矩形通道，溫廢水與液態(tài)循環(huán)工質(zhì)和氣態(tài)循環(huán)工質(zhì)分別在相互交錯的所述的多條矩形通道內(nèi)流動。

上述的基于ORC和溫差發(fā)電的低品位余熱廢液余溫回收裝置，其中，所述的溫差發(fā)電器包括流體通道、導電片、多塊PN結(jié)熱電偶及多塊陶瓷片，所述的導電片包裹在所述的流體通道的外部，所述的導電片的截面為正多邊形結(jié)構(gòu)，所述的多塊PN結(jié)熱電偶分別固定設置在所述的導電片的外表面上，所述的多塊陶瓷片分別對應覆蓋在所述的多塊PN結(jié)熱電偶的表面。

上述的基于ORC和溫差發(fā)電的低品位余熱廢液余溫回收裝置，其中，每塊所述的PN結(jié)熱電偶上對應設有單獨的冷板，每塊所述的冷板內(nèi)間隔設有多條冷卻水通道，所述的多塊PN結(jié)熱電偶上的冷板串聯(lián)依次連接。

本實用新型采用溫差發(fā)電裝置為兩個液泵及溫度傳感器模塊提供電源，不再需要外界提供能源驅(qū)動，正真實現(xiàn)了能源方面的自給自足，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完成，功能全面。

附圖說明

圖1是本實用新型基于ORC和溫差發(fā)電的低品位余熱廢液余溫回收裝置的連接框圖。

圖2是本實用新型基于ORC和溫差發(fā)電的低品位余熱廢液余溫回收裝置的汽輪機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本實用新型基于ORC和溫差發(fā)電的低品位余熱廢液余溫回收裝置的第一蒸發(fā)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本實用新型基于ORC和溫差發(fā)電的低品位余熱廢液余溫回收裝置的溫差發(fā)電器的主視圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例。

請參見附圖1所示，一種基于ORC和溫差發(fā)電的低品位余熱廢液余溫回收裝置，包括汽輪機1、勵磁發(fā)電機2、冷凝器3、儲液罐4、第一循環(huán)泵5、第一蒸發(fā)器6、溫差發(fā)電器7、溫度傳感器8、閥門9、第二蒸發(fā)器10、第二循環(huán)泵11、第一管路12及第二管路13；熱廢水流入所述的第一蒸發(fā)器6的入水口，所述的第一蒸發(fā)器6的蒸汽出口連接到所述的汽輪機1的入口，所述的汽輪機1與所述的勵磁發(fā)電機2連接，所述的汽輪機1的出口連接到所述的冷凝器3的入口；所述的冷凝器3的出口與所述的儲液罐4的一端連接，所述的儲液罐4的另一端通過所述的第一循環(huán)泵5連接到所述的第一蒸發(fā)器6，完成一個循環(huán)；經(jīng)過所述的第一蒸發(fā)器6一次利用的熱廢水通過所述的第一蒸發(fā)器6進入所述的溫差發(fā)電器7發(fā)電，發(fā)電后的熱廢水經(jīng)所述的溫度傳感器8連接到所述的閥門9的一端；所述的溫度傳感器8感應到所述的熱廢水的溫度高于50℃時，熱廢水經(jīng)所述的第二管路13流入所述的第二蒸發(fā)器10的入水口，所述的第二蒸發(fā)器10的蒸汽出口連接到所述的汽輪機1的入口，熱廢水經(jīng)所述的第二蒸發(fā)器10的出水口排出，所述的儲液罐4通過所述的第二循環(huán)泵11連接到所述的第二蒸發(fā)器10的入水口；所述的溫度傳感器8感應到所述的熱廢水的溫度低于50℃時，熱廢水經(jīng)所述的第一管路12直接排出。

請參見附圖2所示，所述的汽輪機1由噴嘴葉珊及與所述的噴嘴葉珊相適配的動葉柵構(gòu)成，所述的噴嘴葉珊為不規(guī)則曲面結(jié)構(gòu)。當具有一定壓力和溫度的蒸汽通過汽輪機1時，在噴嘴葉柵中膨脹，使蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為動能，然后蒸汽流入動葉柵，在動葉柵中繼續(xù)膨脹，同時流動方向發(fā)生改變，此時蒸汽對氣道產(chǎn)生離心力，推動葉柵做功，從而產(chǎn)生電能。

汽輪機1是ORC中的重要組成部分，是將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的設備，高溫高壓的有機工質(zhì)在透平機內(nèi)膨脹做功，推動葉片旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽苓M行輸出，動能輸入到發(fā)電機中，帶動線圈切割磁感線產(chǎn)生感應電流，從而達到發(fā)電的目的。

請參見附圖3所示，所述的第一蒸發(fā)器6及第二蒸發(fā)器10為間壁式換熱器中的板式換熱器，所述的板式換熱器內(nèi)疊裝有多塊金屬片，形成多條矩形通道，高溫廢水和較低溫廢水與液態(tài)循環(huán)工質(zhì)和氣態(tài)循環(huán)工質(zhì)分別在相互交錯的所述的多條矩形通道內(nèi)流動。

板式換熱器具有體積小，換熱效率高的特點，在相同壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)比管殼式換熱器高3-5倍，占地面積為管殼式換熱器的三分之一，熱回收效率可高達百分之九十以上，且價格相對較為低廉，制造方便。

請參見附圖4所示，所述的溫差發(fā)電器7包括流體通道71、導電片72、多塊PN結(jié)熱電偶73及多塊陶瓷片74，所述的導電片72包裹在所述的流體通道71的外部，所述的導電片72的截面為正多邊形結(jié)構(gòu)，所述的多塊PN結(jié)熱電偶73分別固定設置在所述的導電片72的外表面上，所述的多塊陶瓷片74分別對應覆蓋在所述的多塊PN結(jié)熱電偶73的表面。

每塊所述的PN結(jié)熱電偶73上對應設有單獨的冷板，每塊所述的冷板內(nèi)間隔設有多條冷卻水通道，所述的多塊PN結(jié)熱電偶73上的冷板串聯(lián)依次連接。

余熱廢水進入第一蒸發(fā)器6，加熱液態(tài)循環(huán)工質(zhì)（R123），循環(huán)工質(zhì)被加熱汽化，蒸汽進入汽輪機1推動葉片旋轉(zhuǎn)做功，將熱能轉(zhuǎn)變成機械能，輸入到勵磁發(fā)電機2產(chǎn)生電能；乏汽離開汽輪機1通過冷凝器3，冷凝成液態(tài)工質(zhì)，進入儲液罐4儲存，儲液罐4中的液態(tài)循環(huán)工質(zhì)因第一循環(huán)泵5被抬高一定高度進入第一蒸發(fā)器6完成一個循環(huán)。

溫差發(fā)電器7通過材料中的載流子運動進行發(fā)電。其中半導體材料應用最為廣泛，將P型材料和N型材料的一段相連形成一個PN結(jié)，并使之處于高溫狀態(tài)，另一端形成低溫，則由于熱激發(fā)作用，P(N)型材料高溫端載流子濃度高于低溫端，形成濃度差，載流子就開始向低溫端擴散，從而在低溫開路端形成電勢差，這樣就完成了熱電轉(zhuǎn)換。

綜上所述，本實用新型采用溫差發(fā)電裝置為兩個液泵及溫度傳感器模塊提供電源，不再需要外界提供能源驅(qū)動，正真實現(xiàn)了能源方面的自給自足，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完成，功能全面。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運用附屬在其他相關產(chǎn)品的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。