CN106196211B - 一种厨房烟气余热回收利用*** - Google Patents

Abstract

本发明一种厨房烟气余热回收利用***，包括集烟箱、油烟净化器、温差发电片、蓄电池、重力热管换热器、水箱、集成自动控制装置和逆变器。采用分级多次的处理方式，由集烟箱收集厨房烟气，烟气先进入油净化器去除油渍，再通过温差发电模块，采用一侧风冷一侧对流换热的形式进行发电，并连接蓄电池进行电量储存。降温后的烟气再进入室外保温管道进行热管余热回收，结合自动控制水箱加热得到恒温的生活用水，最终经过两级换热后的低温烟气从排烟口排出。故该***能充分利用温差发电和热管余热回收的特点，并将两者有效的结合，同时避免了传统烟气回收时由于温度不适合造成的能量浪费和不必要的设备布置，提高了厨房排烟***的利用效率和经济效益。

Description

一种厨房烟气余热回收利用***

技术领域：

本发明属于余热回收技术领域，具体涉及一种厨房烟气余热回收利用***。

背景技术：

随着经济快速发展，能源与环境及可持续发展已成为当今时代亟需解决的重要问题。“节能减排”不单纯是一个环境问题，而且关系到我国经济可持续发展的未来，顺应了我国经济发展的方向。在我国建设创新型国家的道路上，节能减排成为科技推动经济增长的重要领域。余热回收日益受到大众的关注，生活中的余热包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％-67％，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60％。余热的回收利用途径很多。一般说来，综合利用余热最好，其次是直接利用，再次是间接利用(如余热发电)。综合利用就是根据余热的品质，按照温度高低顺序不同按阶梯利用，品质高的可以用于生产工艺或余热发电；中等的(120℃-160℃)可以采用氨水吸收制冷设备来制取-30℃到5℃的冷量，用于空调或工业；低温的可以用来制热或利用吸收式热泵来提高热量的数量或温度供生产和生活使用。

公交车尾气、大型餐厅厨房烟气等都存在巨大的热量损失。此外，这部分高热量烟气排放到大气环境中加剧了室外温度的升高，室外温度剧增在夏季更为明显，同时影响了周围居民的生活环境。因此，对大型餐厅烟气余热的回收利用是减少建筑能耗、缓解能源与环境危机的重要途径之一。由于厨房炉灶排烟温度低，热流密度低，导致厨房炉灶排烟余热直接利用受到一定限制。因此，寻求一种高效厨房烟气余热回收***并应用到实际***中，能够有效提高能源***利用率，推动建筑节能可持续的发展，加速我国节约型社会的建设，同时对缓解我国空气雾霾方面也发挥着重要作用。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种厨房烟气余热回收利用***，其采用分级多次的处理方式，能够解决大型酒店、饭店的能源浪费和环境污染问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现的：

一种厨房烟气余热回收利用***，包括集烟箱、油烟净化器、温差发电片、蓄电池、重力热管换热器和水箱，其中，

集烟箱收集厨房烟气，烟气先进入油烟净化器去除油渍，再通过温差发电片，采用一侧风冷一侧对流换热的形式进行发电，并连接蓄电池进行电量储存，降温后的烟气再进入室外的重力热管换热器进行热管余热回收，并对水箱中的水加热得到恒温的生活用水，最终经过两级换热后的低温烟气从排烟口排出。

本发明进一步的改进在于，水箱设置在重力热管换热器的上方。

本发明进一步的改进在于，还包括设置在室外且包裹在管道外的保温层。

本发明进一步的改进在于，还包括逆变器，蓄电池通过逆变器为生活用电器供电。

本发明进一步的改进在于，还包括集成自动控制装置，其包括水阀、液位报警器、液位档、热电偶、二极管转换器和控制电磁阀；其中，热电偶感温后，通过二极管转换器连接控制电磁阀，实现水阀的实时控制的循环；液位档和液位报警器相连，用于在超过预设水位时报警。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明充分利用温差发电和热管余热回收的特点，将两者有效的结合，进一步将温差发电片的冷端改良为风冷，充分利用外界环境与烟气的温差，同时减少了***冷冻水循环管道的设置。该***能够根据温度作用区间对烟气进行分级的回收，高温烟气经过温差发电段和热管换热段两级换热，热能降低的低温烟气从排烟口排出，避免了传统烟气回收时由于温度不适合造成的能量浪费，减少了传统烟气回收不必要的设备布置，提高了***的利用效率和经济效益。

对于重力热管的选用，充分考虑了烟气余热回收效率和***布置的可行性。水箱设于重力热管的上方，保证了重力热管的正常工作和换热效率，同时减少了***的室内占用空间。

在***热管换热段包裹保温层，减少了烟气的热量损失，提高了热管换热量，扩大了集成自动控制水箱的工作范围。

在***温差发电段配置辅助设备蓄电池和逆变器，方便电量的收集储存和使用，提高***的实用性。

在恒定水温的高精度和调节性方面，***可根据水温与水量的相互制约关系进行实时控制，以电磁阀自动循环***的建立为主，对注水和放水两大功能需求进行判断操作和提醒，同时辅以方便快捷的人工干预，确保了***维持恒定水温的灵活性和高效性。除此以外，***在水位达到两端极值时可启动报警装置和自我保护装置，进一步提高工况变化较大的情况下***工作的安全性和稳定性。

本***占地面积小，发电片风冷模式的位置与热管埋线布置都是根据既有管道、水箱等设施进行改造，自然对流形式也不需要大型的动力设备，不会对厨房空间和承重造成多余的负担。同时，***自身具有很强的可行性和针对性，利用在中国民用能耗中占重要地位的餐饮业为切入点，在节能节电效果明显的同时减轻了环境的热负荷，实现了经济和政策的双赢目标。

附图说明：

图1为一种厨房烟气余热回收利用***的原理图。

图2为一种厨房烟气余热回收利用***的热管换热水箱原理图。

图中：1-集烟箱，2-油烟净化器，3-温差发电片，4-蓄电池，5-保温层，6-重力热管换热器，7-水箱，8-集成自动控制装置，9-逆变器；

801-水阀，802-液位报警器，803-液位档，804-热电偶，805-二极管转换器，806-控制电磁阀。

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。

参考图1，本发明是一种厨房烟气余热回收利用***，包括两部分，第一部分为温差发电模块，该部分包括散布于管道壁面的温差发电片3和蓄存电量的蓄电池4；第二部分为热管换热模块，该部分包括包裹在管道外的保温层5，重力热管换热器6一端嵌入在管道中，另一端连接水箱7，水箱7带有集成自动控制装置8。***的自带部分为集烟箱1和油烟净化器2。其中，由集烟箱1和油净化器2去除油渍，再通过温差发电片3，采用一侧风冷一侧对流换热的形式进行发电，并连接蓄电池4进行电量储存，拟用于厨房照明、紫外灯的杀菌以和食材保鲜等。降温后的烟气再进入室外保温管道进行重力热管余热6回收，其重力热管换热器6及水箱7在上的形式能够保证换热效率。结合集成自动控制装置8自动控制水箱7加热能够得到恒温的生活用水，最终经过两级换热后的低温烟气从排烟口排出。集成自动控制装置8包括水阀801、液位报警器802、液位档803、热电偶804、二极管转换器805和控制电磁阀806。集成自动控制装置8能够根据烟量控制水箱7中的水量，使供水水温恒定，具体控制过程是，热电偶804感温后，通过二极管转换器805连接控制电磁阀806，实现水阀801的实时控制的循环；液位档803和液位报警器802相连，用于在超过预设水位时报警。

温差发电模块采用小型的温差发电片3，将其镶嵌在网格状管道中，冷侧采用风冷，减少了水冷设备，简化了***结构，降低了***能耗。

温差发电模块采用半导体温差发电技术，其工作原理是在两块不同性质的半导体两端设置一个温差，于是在半导体两端就产生了直流电压。温差半导体发电有着无噪音、寿命长、性能稳定等特点。本发明采用小型的温差发电片，将油烟净化器2到热管换热模块的这部分管道做成网格状，在网格间依镶嵌入温差发电片，该管段不需要做保温措施，温差发电片一侧冲刷过高温烟气，一侧采取风冷，形成发电温差。

该部分配有辅助设备：蓄电池4和逆变器9。蓄电池4将温差发电片的电能转化成化学能储存起来，通过可逆的化学反应实现再充电供用电器使用；逆变器9——直流交流转换装置，由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，将蓄电池中的直流电转换成交流电(一般为220V,50Hz正弦波)，供用电器使用。

参考图2详细介绍热管换热水箱工作流程。

热管换热工作水箱工作流程分为热管加热过程以及温度控制过程。在热管加热过程工作时，由热管组成的重力热管换热器6内部真空封闭的工质在热源(烟气)端蒸发吸收热量，在冷端(水箱7)凝结放出热量，热量传递给水箱7中的水，完成热管加热工作过程。

温度控制过程工作时，嵌入水箱7中的热电偶804感知水温的变化。为保证水温维持恒定，当重力热管换热器6换热强度减小时，热电偶804感知温度下降，通过二极管转换器805控制电磁阀806，停止加水或减小加水量至相应的液位档803。当重力热管换热器6换热强度增大时，则热电偶804感知温度上升，通过二极管转换器805控制电磁阀806，增大加水量至相应的液位档803。其中，液位控制过程如下：液位档803与热电偶804共同工作，当水温过高时，电磁阀开启，液位由n档位增加到n+1档位。若此时水温高于***设计温度T，则控制电磁阀开启，继续注水，液位由n+1档上升到n+2档。重复上述工作。直到水温低于设计温度T，则控制电磁阀关闭，停止注水。

另外，为了保证***工作过程的安全性，加装有液位报警器802，当液位低于液位下限值时，降低***设计温度，由电磁转换控制增加注水量，防止干烧。当液位高于上液位警戒值时，提高***设计温度，由电磁转化控制停止注水，同时提醒用户及时用水且防止注水量过多损坏***。

Claims (3)

1.一种厨房烟气余热回收利用***，其特征在于，包括集烟箱(1)、油烟净化器(2)、温差发电片(3)、蓄电池(4)、重力热管换热器(6)和水箱(7)，其中，

集烟箱(1)收集厨房烟气，烟气先进入油烟净化器(2)去除油渍，再通过温差发电片(3)，采用一侧风冷一侧对流换热的形式进行发电，并连接蓄电池(4)进行电量储存，降温后的烟气再进入室外的重力热管换热器(6)进行热管余热回收，并对水箱(7)中的水加热得到恒温的生活用水，最终经过两级换热后的低温烟气从排烟口排出；水箱(7)设置在重力热管换热器(6)的上方；

此外，还包括集成自动控制装置(8)，其包括水阀(801)、液位报警器(802)、液位档(803)、热电偶(804)、二极管转换器(805)和控制电磁阀(806)；其中，热电偶(804)感温后，通过二极管转换器(805)连接控制电磁阀(806)，实现水阀(801)的实时控制的循环；液位档(803)和液位报警器(802)相连，用于在超过预设水位时报警。

2.根据权利要求1所述的一种厨房烟气余热回收利用***，其特征在于，还包括设置在室外且包裹在管道外的保温层(5)。

3.根据权利要求1所述的一种厨房烟气余热回收利用***，其特征在于，还包括逆变器(9)，蓄电池(4)通过逆变器(9)为生活用电器供电。