CN109538319A - 一种基于斯特林热机的高温烟气发电*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气废热利用技术领域，公开了一种基于斯特林热机的高温烟气发电***，包括斯特林热机、发电机组，还包括设置在烟道内的若干吸热盘管，烟道的外侧设有第一分布器、第二分布器，第一分布器上连接有介质进入管，第二分布器上连接有介质流出管，所述介质进入管上设有泵，介质进入管、介质流出管的外端连接有储热箱，储热箱内填充有第一导热工质，储热箱内设有若干换热盘管，储热箱的外侧设有第一管路、第二管路，第一管路、第二管路的外端分别与斯特林热机内部的缸体的热端、冷端连接，换热盘管、第一管路、第二管路中填充有第二导热工质。本发明将烟气中的热量回收利用作为斯特林热机的热源，将烟气中的废热最终转化为清洁的电能。
Description
技术领域
本发明涉及烟气废热利用技术领域，尤其涉及一种基于斯特林热机的高温烟气发电***。
背景技术
在很多工业生产中会排出高温的烟气(尾气、废气)，例如垃圾焚烧厂排出高温烟气、脱硫***中排出的高温尾气、钢铁冶炼中产生的高温烟气等，这些工业尾气中含有硫化物、氧化物等各种腐蚀性物质，需要通过降温、尾气处理后才能排放到空气中去。通常高温烟气中的热量直接散发出去浪费掉，或者需要单独设置尾气冷却***将尾气降到合适温度后才能排放，增加了尾气处理成本。
发明内容
本发明为了解决现有技术工业生产中排出的高温烟气中的热能无法利用导致浪费的问题，提供了一种基于斯特林热机的高温烟气发电***，利用高温烟气中的热量进行发电，
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于斯特林热机的高温烟气发电***，包括斯特林热机、与斯特林热机的输出端连接的发电机组，还包括设置在烟道内的若干吸热盘管，所述烟道的外侧设有第一分布器、第二分布器，所述吸热盘管的一端与第一分布器连接，吸热盘管的另一端与第二分布器连接，所述第一分布器上连接有介质进入管，所述第二分布器上连接有介质流出管，所述介质进入管上设有泵，所述介质进入管、介质流出管的外端连接有储热箱，所述储热箱内填充有第一导热工质，所述储热箱内设有若干换热盘管，所述储热箱的外侧设有第一管路、第二管路，换热盘管的一端均与第一管路连接，换热盘管的另一端均与第二管路连接，所述第一管路、第二管路的外端分别与斯特林热机内部的缸体的热端、冷端连接，所述换热盘管、第一管路、第二管路中填充有第二导热工质。
泵开启，储热箱、吸热盘管内的第一导热工质循环流动，烟道中的高温烟气(一般工业尾气温度为600℃-1000℃)与吸热盘管中的第一导热工质进行热交换，第一导热工质吸热，在泵的作用下，最终整个储热箱内的第一导热工质均被加热，吸热后的储热箱内的第一导热工质与换热盘管内的第二导热工质进行热交换，第二导热工质吸热对斯特林热机内的热端进行加热，从而带动斯特林热机工作，斯特林热机将热能转化为机械能带动发电机组转动发电；该种发电***能将烟气中的热能回收利用转化为清洁的电能。由于很多烟气中含有腐蚀性的物质，因此先通过吸热盘管吸收烟气中的热量，在通过第一导热工质与换热盘管内的第二导热工质进行热交换，从而对换热盘管起到保护作用，避免烟气中的腐蚀性气体对斯特林热机上的换热盘管的腐蚀，提高斯特林热机工作的稳定性。
作为优选，所述的第一导热工质为导热油，所述的第二导热工质为氮气或氢气或惰性气体。
作为优选，所述的第一导热工质为金属钠或金属钾，所述的泵为电磁泵，所述的第二导热工质为氮气或氢气或惰性气体。金属钠、金属钾均为低熔点金属，吸热后呈液态，液态金属在电磁泵的作用下循环流动，将烟气中的热能传递到储热箱内，同时储热箱内的液态金属与换热盘管内的第二导热工质进行热交换，第二导热工质为斯特林热机加热，整体热交换效率高，烟气中的热能利用率高。
作为优选，所述储热箱的底部设有隔离罩，所述隔离罩内设有加热腔，所述加热腔内设有电加热器。在烟道没有排放烟气的时候，可以通过电加热器对储热箱内的第一导热工质加热，第一导热工质又通过换热盘管与第二导热工质进行热交换，即在没有高温烟气的情况下斯特林热机也能工作并带动发电机组发电；同时，高温烟气开始对吸热盘管加热初期，电加热器也同时对储热箱内的固态金属进行加热，使其成为液态，然后电加热器关闭加热，最后打开电磁泵，从而便于第一导热工质的循环流动。
作为优选，所述隔离罩的外表面设有导热翅片。在电加热器加热的时候导热翅片能提高储热箱内的第一导热工质的吸热效率。
作为优选，所述吸热盘管的外表面设有环形翅片，所述吸热盘管的表面、环形翅片的表面均设有耐腐蚀涂层。耐腐蚀涂层能削弱烟气中的腐蚀性气体对吸热盘管的腐蚀，提高吸热盘管的使用寿命。
作为优选，所述的烟道内位于吸热盘管的前方设有扰流叶轮。烟道中的不同部位烟气的温度、热量均存在差异，烟气通过扰流叶轮时，带动叶轮转动，从而使得经过吸热盘管的烟气热量分布更加均匀，有利于烟气与吸热盘管之间热交换；而且烟气经过扰流叶轮时，烟气的部分动能会转化为扰流叶轮的动能，从而削弱烟气的动能，降低烟气的流速，从而使得烟气与吸热盘管之间热交换的时间延长，有利于吸热盘管更加充分的吸收烟气热量。
作为优选，所述储热箱的外侧面设有隔热层，所述介质进入管、介质流出管、第一管路、第二管路的外侧套设有隔热套。隔热层、隔热套能减小整个***中的热损失。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)回收利用烟气中的废热，将废热转化为清洁的电能；(2)整个***稳定，热交换效率高，斯特林热机工作性能稳定。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为图1的内部结构示意图。
图3为储热箱的结构示意图。
图中：斯特林热机1、发电机组2、吸热盘管3、环形翅片30、第一分布器4、第二分布器5、连接件6、介质进入管7、介质流出管8、泵9、储热箱10、换热盘管11、第一管路12、第二管路13、隔离罩14、加热腔15、电加热器16、导热翅片17、隔热层18、隔热套19、扰流叶轮20、烟道21。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
如图1、图2和图3所示的一种基于斯特林热机的高温烟气发电***，包括斯特林热机1、与斯特林热机的输出端连接的发电机组2，还包括设置在烟道21内的若干吸热盘管3，吸热盘管3的外表面设有环形翅片30，吸热盘管的表面、环形翅片的表面均设有耐腐蚀涂层，耐腐蚀涂层为石墨鳞片涂层，石墨鳞片涂层通过石墨鳞片防腐涂料喷涂而成，耐腐蚀涂层也可以是陶瓷涂层，烟道内位于吸热盘管的前方设有扰流叶轮20；烟道的外侧设有第一分布器4、第二分布器5，第一分布器4、第二分布器5均呈中空的环状结构，第一分布器、第二分布器通过连接件6固定在烟道外侧，吸热盘管3的一端与第一分布器连接，吸热盘管的另一端与第二分布器连接，第一分布器上连接有介质进入管7，第二分布器上连接有介质流出管8，介质进入管上设有泵9，介质进入管、介质流出管的外端连接有储热箱10，储热箱内填充有第一导热工质，储热箱内设有若干换热盘管11，储热箱的外侧设有第一管路12、第二管路13，换热盘管的一端均与第一管路连接，换热盘管的另一端均与第二管路连接，第一管路、第二管路的外端分别与斯特林热机内部的缸体的热端、冷端连接，换热盘管、第一管路、第二管路中填充有第二导热工质。第一导热工质为导热油或金属钠或金属钾，第二导热工质为氮气或氢气或惰性气体，本实施例中的第一导热工质为金属钠，第二导热工质为惰性气体中的氦气，本实施例中的泵9为电磁泵。
储热箱10的底部设有隔离罩14，隔离罩内设有加热腔15，加热腔内设有电加热器16；隔离罩14的外表面设有导热翅片17，储热箱的外侧面设有隔热层18，介质进入管、介质流出管、第一管路、第二管路的外侧套设有隔热套19。
结合附图，本发明的原理如下：泵开启，储热箱、吸热盘管内的第一导热工质循环流动，烟道中的高温烟气(一般工业尾气温度为600℃-1000℃)与吸热盘管中的第一导热工质进行热交换，第一导热工质吸热，在泵的作用下，最终整个储热箱内的第一导热工质均被加热，吸热后的储热箱内的第一导热工质与换热盘管内的第二导热工质进行热交换，第二导热工质吸热对斯特林热机内的热端进行加热，从而带动斯特林热机工作，斯特林热机将热能转化为机械能带动发电机组转动发电；该种发电***能将烟气中的热能回收利用转化为清洁的电能。由于很多烟气中含有腐蚀性的物质，因此先通过吸热盘管吸收烟气中的热量，在通过第一导热工质与换热盘管内的第二导热工质进行热交换，从而对换热盘管起到保护作用，避免烟气中的腐蚀性气体对斯特林热机上的换热盘管的腐蚀，提高斯特林热机工作的稳定性。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。例如，第一导热工质本实施例中仅仅举例了金属钠、金属钾两种常见的液态金属导热工质，但其保护范围不限位这两种液态金属，例如液态Na-K合金、液态锂、铅铋合金、镓铟合金等其他液态金属工质的替换也被本申请所包含。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种基于斯特林热机的高温烟气发电***，包括斯特林热机、与斯特林热机的输出端连接的发电机组，其特征是，还包括设置在烟道内的若干吸热盘管，所述烟道的外侧设有第一分布器、第二分布器，所述吸热盘管的一端与第一分布器连接，吸热盘管的另一端与第二分布器连接，所述第一分布器上连接有介质进入管，所述第二分布器上连接有介质流出管，所述介质进入管上设有泵，所述介质进入管、介质流出管的外端连接有储热箱，所述储热箱内填充有第一导热工质，所述储热箱内设有若干换热盘管，所述储热箱的外侧设有第一管路、第二管路，换热盘管的一端均与第一管路连接，换热盘管的另一端均与第二管路连接，所述第一管路、第二管路的外端分别与斯特林热机内部的缸体的热端、冷端连接，所述换热盘管、第一管路、第二管路中填充有第二导热工质。
2.根据权利要求1所述的一种基于斯特林热机的高温烟气发电***，其特征是，所述的第一导热工质为导热油，所述的第二导热工质为氮气或氢气或惰性气体。
3.根据权利要求1所述的一种基于斯特林热机的高温烟气发电***，其特征是，所述的第一导热工质为金属钠或金属钾，所述的泵为电磁泵，所述的第二导热工质为氮气或氢气或惰性气体。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于斯特林热机的高温烟气发电***，其特征是，所述储热箱的底部设有隔离罩，所述隔离罩内设有加热腔，所述加热腔内设有电加热器。
5.根据权利要求4所述的一种基于斯特林热机的高温烟气发电***，其特征是，所述隔离罩的外表面设有导热翅片。
6.根据权利要求1所述的一种基于斯特林热机的高温烟气发电***，其特征是，所述吸热盘管的外表面设有环形翅片，所述吸热盘管的表面、环形翅片的表面均设有耐腐蚀涂层。
7.根据权利要求1所述的一种基于斯特林热机的高温烟气发电***，其特征是，所述的烟道内位于吸热盘管的前方设有扰流叶轮。
8.根据权利要求1所述的一种基于斯特林热机的高温烟气发电***，其特征是，所述储热箱的外侧面设有隔热层，所述介质进入管、介质流出管、第一管路、第二管路的外侧套设有隔热套。
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Citations (7)
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2018
- 2018-12-29 CN CN201811653017.1A patent/CN109538319A/zh active Pending
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