[发明专利]通过记忆金属进行温差发电的装置

说明书

本发明公开了一种通过记忆金属进行温差发电的装置，利用记忆金属的弯曲量大、塑性高、可以在记忆温度以上恢复以前形状等特点，通过叶片的伸展、收缩将热水热能通过水力推动转化为机械能，再将机械能转化为电能，减少了能耗损失最大的动能环节，提高了电能转换效率。属于一种小温差和中小规模新能源和余热利用的节能环保领域。本装置克服了传统温差发电的相变、压变过程，避免了传统温差发电过程中乏汽不能利用导致的热效率低下问题，以及对工质、规模和密封等方面的苛刻要求。本发明为小规模小温差热源开辟了新的利用途径，为太阳能、地热能和中低温余热的开发利用提供了新思路。

技术领域

本发明涉及余热回收技术领域，特别是涉及一种通过记忆金属进行温差发电的装置。

背景技术

现阶段太阳能热利用的应用领域以热水器为主，地热能应用领域以温泉和采暖为主。这些应用领域基本都必须供应在用户侧，因为热水能源供应远距离输送的散热损耗太大，而太阳能热水和地热供应和使用很难完全匹配，特别是季节应用差距明显情况下更是如此，例如供暖仅仅采暖季有需求，其余时段没有需求，则太阳能和地热供暖不能全年应用，大大降低了经济性、产品性能和寿命；洗浴要求的太阳能集热面积在夏季和冬季差别几倍，除了太阳能辐射强度差别外，不同季节的需求参数也差别较大，导致了冬夏季对太阳能总辐射量的要求差别极大。相对而言电力远距离传输的能源损耗小，且技术成熟，但是现在对于太阳能、地热能热水发电方面，考虑到现有温差发电技术的经济性、转换效率和运维成本等问题，很少落地。

在工商业领域有大量用热需求，同时有大量余热产生。随着人均用能的增加和环境污染的加剧，节能减排已经成为社会共识。针对大排量的高温余热可以通过余热发电方式进行利用，且已经得到广泛应用；对于低温余热、排量较小的余热，除了少部分产生热水就地使用外，大部分都被白白浪费。考虑到多数情况下能源利用和输出的空间不匹配，余热发电是可以实现能源生产和使用不在同一位置的有效途径，但是低温余热、小排量余热发电费用大效率低，这是限制余热发电利用推广的主要原因。而在现实生产生活过程中，集中的大排量余热所占的比重不大，分散的小排量、中低温余热的占比最多。

表1不同温度饱和蒸汽发电效率估算

表1给出了不同温度下余热热源为饱和蒸汽且排量较大情况下的发电效率估算。对于余热为热水、烟气等类型，考虑到换热温差、泵功耗等因素，同样热源温度情况下的发电效率大大降低。

由表1可以看出，100℃以下蒸汽发电效率低于10％，考虑到大部分余热热源为热水或者气体，换热温差的存在导致传统大排量小温差发电的效率不高于6％，中小排量温差利用因为自身耗电的因素，其效率更低，经济性和余热利用效率更低。

传统小温差发电最大能量损失在于热源将工质加热气化后的潜热能大部分都不能被利用，且需要额外的冷却功耗，这是限制其热电效率的主要因素。同时温差发电的部件数量不随热源排量和规模的变化而变化，随着热源规模的降低，其自身结构的耗电比率大幅度增加。这些因素导致现阶段小温差余热、中小排量余热的利用率非常低，就地用热量小而远端运输热的能耗和成本高，寻找高效小温差和中小规模余热发电方式成为节能环保的重中之重，合适的解决方案不仅可以提高余热利用率，减少社会能源消耗，而且有利于减少对环境的热污染，产生较高经济效益，提高整个社会的能源利用效率，节能环保效益显著。