液化空氣輔助廢熱回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢熱回收的技術(shù)領(lǐng)域，也可能涉及儲能發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域，還涉及一種程控開關(guān)式溫差發(fā)動機(參見專利申請?zhí)?01410058639.5)、一種多缸式溫差發(fā)動機(參見專利申請?zhí)?01410712134.6)，一種轉(zhuǎn)子式溫差發(fā)動機(參見專利申請?zhí)?01410679583.5)，一種采用正時系統(tǒng)控制的溫差發(fā)動機(參見專利申請?zhí)?01410740508.5)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)生產(chǎn)往往需要消耗大量的燃料，這些燃料的能量通常只有一小部分被利用，大部分能量都以高溫廢氣的形式排放到空氣中。對工業(yè)廢熱的利用也是一個非常熱門的行業(yè)，有很多杰出的技術(shù)方案，這些技術(shù)方案一般都是基于郎肯循環(huán)、斯特林循環(huán)來實現(xiàn)的。但由于廢氣的溫度一般不高，這些技術(shù)方案回收利用廢熱的效率也都不高，這是由卡諾循環(huán)效率定律決定的，因為不管是什么技術(shù)方案，它的最高效率都不可能超過卡諾循環(huán)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種液化空氣輔助廢熱回收裝置的技術(shù)方案。根據(jù)卡諾循環(huán)效率定律，熱機的效率取決于溫差和最高溫度，比如熱機工作在300° K和400° K之間，它的最高效率不會超過(400-300)/400X 100%，也就是效率低于25%，但如果工作在200° K和400° K之間，它的最高效率則為(400-200)/400X 100%= 50%，也就是說理論最高效率相比前者提高了一倍。本技術(shù)方案就是利用液化空氣的低溫來提高熱機工作的溫差，以達到提高熱回收效率的目的。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種液化空氣輔助廢熱回收裝置，包括溫差發(fā)動機、液化空氣儲存罐、高溫廢氣輸送管道。
[0005]所述的溫差發(fā)動機的加熱器進行封閉，工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高溫廢氣經(jīng)管道進入溫差發(fā)動機的加熱器對其進行加熱，然后再通過煙囪排入大氣。
[0006]所述的溫差發(fā)動機的冷卻器進行封閉，由液化空氣儲存罐過來的液化氣體進入溫差發(fā)動機的冷卻器對其進行冷卻。
[0007]所述的溫差發(fā)動機的冷卻器同時充當了液化空氣的蒸發(fā)器，液化空氣在此處氣化，并升至接近常溫后輸出到應(yīng)用場所。
[0008]所述的溫差發(fā)動機的冷卻器和液化空氣儲存罐之間設(shè)置有節(jié)流閥，節(jié)流閥用于對液態(tài)空氣的流量進行調(diào)節(jié)，由溫差發(fā)動機的ECU控制。
[0009]所述的溫差發(fā)動機的ECU可通過調(diào)節(jié)從儲液罐流到溫差發(fā)動機的冷卻器的液化空氣的流量來調(diào)節(jié)輸出功率。
[0010]所述的溫差發(fā)動機可以是程控開關(guān)式溫差發(fā)動機，也可以是基于正時系統(tǒng)的溫差發(fā)動機，其通過利用高溫廢氣和液化空氣之間的溫差產(chǎn)生動力輸出實現(xiàn)對廢熱的回收利用。
[0011]系統(tǒng)中還可以包括發(fā)電機，將溫差發(fā)動機的動力輸出轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏敵觥?br>[0012]所述的液化空氣包括液氮、液氧，也包括在常溫下呈氣體的其它液化氣體。
[0013]本發(fā)明的有益效果
[0014]本發(fā)明提出的液化空氣輔助廢熱回收裝置，根據(jù)卡諾循環(huán)效率定律的原理，通過利用低溫的液化空氣來提高溫差發(fā)動機對廢熱的回收利用效率。雖然生產(chǎn)液化空氣也會消耗能量，但在某些工業(yè)領(lǐng)域如鋼鐵、化工等，由于需要使用某種純凈的氣體作為生產(chǎn)原料，本身就一直在使用空分設(shè)備大量生產(chǎn)液化空氣，并不需要為取得液化空氣而額外消耗能量。即便在那些現(xiàn)有生產(chǎn)過程中并不包含液化空氣生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工業(yè)領(lǐng)域，增加生產(chǎn)液化空氣的環(huán)節(jié)也可以視為是一種儲能手段，因為生產(chǎn)液化空氣可以在晚上用電低谷時間段進行，生產(chǎn)過程可以視為對電力的儲能；而本技術(shù)方案則可視為將儲能轉(zhuǎn)化為動力或電力輸出。本發(fā)明可提高廢熱利用的效率，同時提出了一種儲能發(fā)電的新形式，可對節(jié)能減排、保護環(huán)境作出貢獻，為綠色工業(yè)文明的發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0015]圖1為該液化空氣輔助廢熱回收裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖中1.發(fā)電機、2.氣化后的液化空氣出口、3.被封閉的溫差發(fā)動機的冷卻器、4、節(jié)流閥、5.儲存液化空氣的低溫儲存罐、6.高溫廢氣入口、7.被封閉的溫差發(fā)動機的加熱器、8.溫差發(fā)動機缸體、9、廢氣出口。
[0017]實施方式
[0018]實施例一:參見圖1，一種液化空氣輔助廢熱回收裝置，包括溫差發(fā)動機、液化空氣儲存罐、高溫廢氣輸送管道。
[0019]所述的溫差發(fā)動機的加熱器進行封閉，工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高溫廢氣經(jīng)管道進入溫差發(fā)動機的加熱器對其進行加熱，然后再通過煙囪排入大氣。
[0020]所述的溫差發(fā)動機的冷卻器進行封閉，由液化空氣儲存罐過來的液化氣體進入溫差發(fā)動機的冷卻器對其進行冷卻。
[0021]所述的溫差發(fā)動機的冷卻器同時充當了液化空氣的蒸發(fā)器，液化空氣在此處氣化，并升至接近常溫后輸出到應(yīng)用場所。
[0022]所述的溫差發(fā)動機的冷卻器和液化空氣儲存罐之間設(shè)置有節(jié)流閥，節(jié)流閥用于對液態(tài)空氣的流量進行調(diào)節(jié)，由溫差發(fā)動機的ECU控制。
[0023]所述的溫差發(fā)動機的ECU可通過調(diào)節(jié)從儲液罐流到溫差發(fā)動機的冷卻器的液化空氣的流量來調(diào)節(jié)輸出功率。
[0024]所述的溫差發(fā)動機可以是程控開關(guān)式溫差發(fā)動機，也可以是基于正時系統(tǒng)的溫差發(fā)動機，其通過利用高溫廢氣和液化空氣之間的溫差產(chǎn)生動力輸出實現(xiàn)對廢熱的回收利用。
[0025]系統(tǒng)中還可以包括發(fā)電機，將溫差發(fā)動機的動力輸出轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏敵觥?br>[0026]所述的液化空氣包括液氮、液氧，也包括在常溫下呈氣體的其它液化氣體。
[0027]本發(fā)明也是溫差發(fā)動機的一項應(yīng)用，所述的溫差發(fā)動機包括本人發(fā)明的程控開關(guān)式溫差發(fā)動機(參見專利申請?zhí)?01410058639.5)、一種多缸式溫差發(fā)動機(參見專利申請?zhí)?01410712134.6)，一種轉(zhuǎn)子式溫差發(fā)動機(參見專利申請?zhí)?01410679583.5)，一種采用正時系統(tǒng)控制的溫差發(fā)動機(參見專利申請?zhí)?01410740508.5)。這些溫差發(fā)動機表現(xiàn)形式各異，但其基本工作原理是相同的。本文所使用的溫差發(fā)動機可以是上述幾種形式中的一種或多種混合，也可以是建立上述基本構(gòu)型之上的其它形式的溫差發(fā)動機。
[0028]該裝置利用高溫廢氣和液化空氣之間的溫差，由溫差發(fā)動機將溫差轉(zhuǎn)化為動力輸出，可以對動力進行直接利用，也可以通過帶動發(fā)電機產(chǎn)生電力輸出，以電力的方式加以利用。
[0029]高溫廢氣用于加熱溫差發(fā)動機的加熱器，進行一次性利用后即由原來的通道排出，只是拐了一個彎，不會對其性質(zhì)進行任何改變。
[0030]液化空氣用于提高溫差發(fā)動機冷端和熱端之間的溫差，以提高溫差發(fā)動機的效率，起到冷卻溫差發(fā)動機的冷卻器的作用。液化空氣以液態(tài)方式進入冷卻器，通過吸收冷卻器的熱能，從液體變成氣體，所以在這里溫差發(fā)動機的冷卻器也就是液化空氣的蒸發(fā)器。在上述過程中，對冷卻器進行冷卻，而氣體的化學(xué)性質(zhì)不會有任何改變，其應(yīng)用范圍也不會發(fā)生任何改變，可直接輸送到需要該氣體的應(yīng)用環(huán)節(jié)中，比如鋼鐵業(yè)將液氧氣化后用于鋼鐵冶煉等等。
[0031]液化空氣儲存在低溫儲存罐中，與溫差發(fā)動機通過一個節(jié)流閥相連。溫差發(fā)動機中的ECU對節(jié)流閥進行控制，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)液化空氣的流量。調(diào)節(jié)流量的目的可以是使用該氣體的生產(chǎn)工藝流程的需要，也可以只是為了增加溫差發(fā)動機的輸出功率。
[0032]溫差發(fā)動機的功率與潛在可利用能量相適應(yīng)，可以利用的能量越大，則溫差發(fā)動機的功率也越大。對于大功率的廢熱利用裝置來說，需要配備單機功率足夠大的溫差發(fā)動機，這樣的溫差發(fā)動機一般是多缸式的，通過增加氣缸數(shù)量，來獲得更大的單機功率。
[0033]該裝置使用的溫差發(fā)動機的控制系統(tǒng)可以采用電磁閥控制，也可以采用正時系統(tǒng)控制。電磁閥控制的優(yōu)點是控制靈活，適用性強；缺點是在高溫使用環(huán)境下磁力可能減弱甚至消失。正時系統(tǒng)控制的溫差發(fā)動機的優(yōu)點則是性能穩(wěn)定可靠，設(shè)計方案成熟，零部件供應(yīng)來源充足，質(zhì)量可靠，也適應(yīng)較高的環(huán)境溫度下工作；而缺點就是不夠靈活。實際使用中可以根據(jù)使用場合選擇其中一種。
[0034]該方案適用于大部分液化氣體，既可以是液氮、液氧這樣由單一元素組成的的純凈氣體，也可以是甲烷之類的化合物。經(jīng)過該裝置后液化空氣從液體變成了氣體，但其化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生任何變化，仍可以根據(jù)需要輸送到所需的地方，實現(xiàn)原有的功能。
【主權(quán)項】
1.一種液化空氣輔助廢熱回收裝置，包括溫差發(fā)動機、液化空氣儲存罐、節(jié)流閥、高溫廢氣輸送管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化空氣輔助廢熱回收裝置，其特征是:所述的溫差發(fā)動機的加熱器進行封閉，工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高溫廢氣經(jīng)管道進入溫差發(fā)動機的加熱器對其進行加熱，然后再通過煙囪排入大氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化空氣輔助廢熱回收裝置，其特征是:所述的溫差發(fā)動機的冷卻器進行封閉，由液化空氣儲存罐過來的液化空氣進入溫差發(fā)動機的冷卻器對其進行冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液化空氣輔助廢熱回收裝置，其特征是:所述的溫差發(fā)動機的冷卻器同時充當了液化空氣的蒸發(fā)器，液化空氣在此處氣化，并升至接近常溫后輸出到應(yīng)用場所。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液化空氣輔助廢熱回收裝置，其特征是:所述的溫差發(fā)動機的冷卻器和液化空氣儲存罐之間設(shè)置有節(jié)流閥，節(jié)流閥用于對液態(tài)空氣的流量進行調(diào)節(jié)，由溫差發(fā)動機的E⑶控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液化空氣輔助廢熱回收裝置，其特征是:所述的溫差發(fā)動機的ECU可通過調(diào)節(jié)從儲液罐流到溫差發(fā)動機的冷卻器的液化空氣的流量來調(diào)節(jié)輸出功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化空氣輔助廢熱回收裝置，其特征是:所述的溫差發(fā)動機可以是程控開關(guān)式溫差發(fā)動機，也可以是基于正時系統(tǒng)的溫差發(fā)動機，其通過利用高溫廢氣和液化空氣之間的溫差產(chǎn)生動力輸出實現(xiàn)對廢熱的回收利用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化空氣輔助廢熱回收裝置，其特征是:系統(tǒng)中還可以包括發(fā)電機，將溫差發(fā)動機的動力輸出轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏敵觥?br>9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化空氣輔助廢熱回收裝置，其特征是:所述的液化空氣包括液氮、液氧，也包括在常溫下呈氣體的其它液化氣體。
【專利摘要】一種液化空氣輔助廢熱回收裝置，包括溫差發(fā)動機、液化空氣儲存罐、高溫廢氣輸送管道。還可以包括發(fā)電機以電力方式輸出。所述的溫差發(fā)動機的加熱器進行封閉，工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高溫廢氣經(jīng)管道進入溫差發(fā)動機的加熱器對其進行加熱，然后再通過煙囪排入大氣。所述的溫差發(fā)動機的冷卻器進行封閉，由液化空氣儲存罐過來的液化氣體進入溫差發(fā)動機的冷卻器對其進行冷卻。本裝置通過使用液化空氣增加了熱機冷熱兩端的溫差，提高了熱機的卡諾循環(huán)熱效率，可更有效地對廢熱進行回收利用。本發(fā)明可為節(jié)能減排、建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的綠色工業(yè)文明做出貢獻。
【IPC分類】F02G1-043, F02G1-055, F02G1-045
【公開號】CN104632460
【申請?zhí)枴緾N201510014085
【發(fā)明人】虞一揚
【申請人】上海領(lǐng)勢新能源科技有限公司, 虞一揚
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月12日