CN205154324U - 一种内燃机余热发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种内燃机余热发电装置，包括串接在内燃机排气管热端管路上的尾气通道本体、阵列分布在尾气通道本体内的冷却水管道、贴合并分布在冷却水管道外表面上的多个温差发电模块、用于使冷却水在冷却水管道中循环流动的冷却水循环供给***；冷却水管道是由多根冷却水管道组成的一个阵列，其相互间隔、并纵向竖立分布。本装置及其方法不仅使高温尾气与尾气通道本体的内壁面接触，而且还直接接触阵列布置在其内的冷却水管道的外表面，使得高温尾气得到更加充分的采集利用，增大了传热面积，进一步提高了温差发模块热源端的温度。在相同内燃机余热工况下，相对于现有技术，本余热收集率显著提高，电能输出功率显著增加。

Description

一种内燃机余热发电装置
技术领域
本实用新型涉及内燃机余热回收利用领域，尤其涉及一种内燃机余热发电装置。
背景技术
随着能源问题的日趋严重，内燃机作为产能和用能的关键环节，内燃机节能问题越来越受到关注。众所周知，内燃机尾气带走的热量占燃油燃烧总热量的35％左右，但经排气管排出的内燃机尾气余热作为低品位余热中的一种，单位体积内包含的能量低、利用难度大，目前尾气余热回收利用的方式主要有空调制冷、余热发电、余热取暖、废气涡轮发电等。随着现代内燃机电控技术的发展，各种电子装置和电器的数量日益增加，包括燃油喷射***、点火***、起动***、照明仪表***、空调采暖***、导航等多媒体设备等，其中一些采用机械驱动的设备也改为电力驱动，如果能提高内燃机余热回收的效率，利用余热发电为这些装置供电，大型客车和客轮上就不需要采用独立的电源，可以大大降低内燃机的油耗。
近年来，将低品位热能转化为电能的余热发电装置的研发得到了普遍的关注和重视。美国Hi-z技术公司在发动机的排气管上呈圆周排列着72块HZ-14的温差发电器，采用水冷的方式，使温差发电器冷热两端形成了250—270度的温差。日本NISSAN公司用72块温差发电模块(单个输出功率为1.2W)布置在排气管内通道的矩形壁上，采用水冷方式，在温差发电器两端形成了290度的温差。
上述这些装置都是基于现有的热电材料，产生冷热端温差实现余热发电装置，但是其获取尾气的热量有限，使得热电转化效率更低。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、能充分获取热量、热电转化效率高的内燃机余热发电装置。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种内燃机余热发电装置，包括串接在内燃机排气管热端管路上的尾气通道本体2、阵列分布在尾气通道本体2内的冷却水管道3、贴合并分布在冷却水管道3外表面上的多个温差发电模块3-1、用于使冷却水在冷却水管道3中循环流动的冷却水循环供给***。
所述冷却水管道3是由多根冷却水管道组成的一个阵列，各冷却水管道3之间相互间隔、并纵向竖立分布在尾气通道本体2的内部。
所述冷却水循环供给***，包括依次管路连接的出水总管8的出水口、冷却水风冷装置10、储水箱11、水泵5和进水总管7的入水口；所述冷却水管道3的一端连通出水总管8，另一端连通进水总管7。
所述出水总管8和进水总管7分别设置在尾气通道本体2的外表面，并在出水总管8和进水总管7与尾气通道本体2之间分别放置有温差发电模块。
所述冷却水管道3的横截面形状呈多边形。
所述尾气通道本体2的进气端1和排气端4分别呈锥形收缩口结构。
所述冷却水管道3的数量为两根以上。
所述出水总管8、进水总管7和尾气通道本体2的表面均为平面。
上述内燃机余热发电装置的运行方法如下：
将尾气通道本体2的进气端1和排气端4，分别串接在内燃机排气管的热端管路上，内燃机尾气余热对冷却水管道3以及尾气通道本体2进行对流换热，并将热量传递给贴合在冷却水管道3和尾气通道本体2表面的温差发电模块；水泵5将储水箱11内的冷却水经进水总管7输送给冷却水管道3，通过冷却水将热量带走，使温差发电模块的热端与冷端之间形成温差，实现内燃机余热发电。
流出出水总管8的热水经过冷却水风冷装置10散热后，再流入储水箱11内储存，供循环使用。
本实用新型相对于现有技术，至少具有如下的优点及效果：
(1)本实用新型将尾气通道本体串接在内燃机排气管热端管路上，并在其内阵列分布冷却水管道，该冷却水管道的横截面形状呈多边形(如六边形)，并在其各个平面上贴合多个温差发电模块，相比现有温差发电装置，增加了温差发模块安装面积及数量，而且提高了温差发电模块与冷却水管道之间的贴合度，充分地采集了内燃机尾气余热。
(2)现有技术中，常见的平板式温差发模块只有内表面有对流换热产生，而高温尾气快速通过时，对外传热量不大。而本实用新型不仅使高温尾气与尾气通道本体的内壁面接触，而且还直接接触阵列布置在其内的冷却水管道的外表面，使得高温尾气得到更加充分的采集利用，增大了传热面积，进一步提高了温差发模块热源端的温度。
(3)本实用新型将所述的出水总管和进水总管分别设置在尾气通道本体的外表面，并在出水总管和进水总管与尾气通道本体之间分别放置有温差发电模块。每个冷却水管道内部直接作为冷却水通道，使温差发电模块冷端直接通过却水管道的壁面与冷却水接触，而且冷却水由进水总管进入，延长冷却水与温差发电模块冷端的接触时间，进一步延长了换热时间，与此同时也可以使冷却水的温度更加均匀，可提高换热效率，有效的使温差发电模块冷端的温度降至更低，以进一步提高温差发电模块的输出功率。
(4)本实用新型技术手段简便易行，在相同内燃机余热工况下，相对于现有技术，本实用新型余热收集率显著提高，电能输出功率显著增加。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为图1中B-B结构剖视图。
图3为冷却水管道以及阵列贴合在其表面的温差发电模块的组合示意图。
图4为尾气通道本体以及贴合在其外表面的温差发电模块的组合示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至4所示。本实用新型记载了一种内燃机余热发电装置，其包括串接在内燃机排气管热端管路上的尾气通道本体2、阵列分布在尾气通道本体2内的冷却水管道3、贴合并分布在冷却水管道3外表面上的多个温差发电模块3-1、用于使冷却水在冷却水管道3中循环流动的冷却水循环供给***。
所述冷却水管道3是由多根冷却水管道组成的一个阵列，各冷却水管道3之间相互间隔、并纵向竖立分布在尾气通道本体2的内部。
所述冷却水循环供给***，包括依次管路连接的出水总管8的出水口、冷却水风冷装置10、储水箱11、水泵5和进水总管7的入水口；所述冷却水管道3的一端连通出水总管8，另一端连通进水总管7。
所述出水总管8和进水总管7分别设置在尾气通道本体2的外表面，并在出水总管8和进水总管7与尾气通道本体2之间分别放置有温差发电模块。
所述冷却水管道3的横截面形状呈多边形，如三角形、四边形、五边形、六边形等，具体可根据情况而定。
所述尾气通道本体2的进气端1和排气端4分别呈锥形收缩口结构。所述冷却水管道3的数量为两根以上，本实用新型采用7根阵列分布。数量的多少以及各冷却水管道3之间的分布位置，可在不影响余热收集效率及内燃机尾气产生压降的情况而定，并可做出多种变换。
所述出水总管8、进水总管7和尾气通道本体2的表面均为平面，使其与温差发电模块更加紧密的贴合。
将尾气通道本体2的进气端1和排气端4，分别串接在内燃机排气管的热端管路上，内燃机尾气余热对冷却水管道3以及尾气通道本体2进行对流换热，并将热量传递给贴合在冷却水管道3和尾气通道本体2表面的温差发电模块；水泵5将储水箱11内的冷却水经进水总管7输送给冷却水管道3，通过冷却水将热量带走，使温差发电模块的热端与冷端之间形成温差，实现内燃机余热发电。
流出出水总管8的热水经过冷却水风冷装置10散热后，再流入储水箱11内储存，供循环使用。
如上所述，便可较好地实现本实用新型。
本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内燃机余热发电装置，其特征在于：包括串接在内燃机排气管热端管路上的尾气通道本体(2)、阵列分布在尾气通道本体(2)内的冷却水管道(3)、贴合并分布在冷却水管道(3)外表面上的多个温差发电模块(3-1)、用于使冷却水在冷却水管道(3)中循环流动的冷却水循环供给***。
2.根据权利要求1所述的内燃机余热发电装置，其特征在于：所述冷却水管道(3)是由多根冷却水管道组成的一个阵列，各冷却水管道(3)之间相互间隔、并纵向竖立分布在尾气通道本体(2)的内部。
3.根据权利要求1所述的内燃机余热发电装置，其特征在于：所述冷却水循环供给***，包括依次管路连接的出水总管(8)的出水口、冷却水风冷装置(10)、储水箱(11)、水泵(5)和进水总管(7)的入水口；所述冷却水管道(3)的一端连通出水总管(8)，另一端连通进水总管(7)。
4.根据权利要求3所述的内燃机余热发电装置，其特征在于：所述出水总管(8)和进水总管(7)分别设置在尾气通道本体(2)的外表面，并在出水总管(8)和进水总管(7)与尾气通道本体(2)之间分别放置有温差发电模块。
5.根据权利要求2所述的内燃机余热发电装置，其特征在于：所述冷却水管道(3)的横截面形状呈多边形。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机余热发电装置，其特征在于：所述尾气通道本体(2)的进气端(1)和排气端(4)分别呈锥形收缩口结构。
7.根据权利要求6所述的内燃机余热发电装置，其特征在于：所述冷却水管道(3)的数量为两根以上。
8.根据权利要求4所述的内燃机余热发电装置，其特征在于：所述出水总管(8)、进水总管(7)和尾气通道本体(2)的表面均为平面。
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