[实用新型]一种采用中间流体循环的尾气温差发电系统

说明书

本实用新型为一种采用中间流体循环的尾气温差发电系统，包括尾气‑中间流体换热器、储液罐、中间流体‑冷却水温差发电器、变频泵、变频控制器。其中中间流体‑冷却水温差发电器包括中间流体通道、热电模块与冷却水通道。尾气‑中间流体换热器一端与尾气管道相连，另一端与中间流体管路连接。尾气‑中间流体换热器的中间流体侧、储液罐、中间流体‑冷却水温差发电器的中间流体通道、变频泵顺次相连。本实用新型可根据需要调节中间流体的流量，实现输出功率的可控性，避免了尾气参数变化引起输出功率的波动，具有较高输出功率，并且热电模块用量能够减少，提高了尾气温差发电器的经济性。

技术领域

本实用新型涉及内燃机尾气余热回收利用相结合的温差发电领域，尤其是一种采用中间流体循环的尾气温差发电系统。

背景技术

内燃机已广泛应用于各类交通运输工具中，近年来得到快速发展，但内燃机热效率一般只有30-40％，大约有40％的能量随着高温尾气排放到环境中，造成了极大的能量浪费。在各种尾气余热利用模式中，温差发电器由于结构简单、无传动部件、安装和维护简单方便，被认为是一种有效的尾气余热利用模式。

内燃机尾气温差发电器往往是三明治结构，在尾气通道与冷却装置之间加装热电模块，从而在热电模块两端构建温差，产生电能。对于温差发电器来说，热电模块冷热两端温差越大，发电器热电转换效率越高。但在尾气温差发电器中，由于尾气传热系数较低，造成热电模块热端温度远低于尾气温度，因此发电器的转换效率远低于理想效率。此外，内燃机工作中，随着运行工况的改变，尾气的温度、流量也在实时变化，这亦会造成发电器的输出性能会有大幅度的波动，不利于用电设备的稳定运行。授权公号CN206023618U的中国专利将固定在尾气通道上的导热体作为热电模块热端，并在导热体内添加相变材料，使发电器的热端温度维持在一个稳定范围内，提高了尾气温差发电器的输出性能与输出电压的稳定性。这种方法虽然一定程度缓解了发电器输出不稳定的问题，但相变材料的加入，一方面会增加额外的传热热阻不利于热电模块热端温度的提升，进而影响热电转化效率；另一方面相变材料储能有限，一旦全部融化，发电器的输出性能将会再次出现波动。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种采用中间流体循环的尾气温差发电系统。该发电系统能够解决尾气温差发电器输出性能不稳定的问题，避免发电器输出性能随尾气参数的变化而剧烈波动，并实现输出性能的可控。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本实用新型提供了一种结构简单、输出功率可控、成本低廉的内燃机尾气温差发电系统。

本实用新型所提供的采用中间流体循环的尾气温差发电系统，其特征在于，该发电系统包括尾气-中间流体换热器、储液罐、中间流体-冷却水温差发电器、变频泵、变频控制器；其中，中间流体-冷却水温差发电器包括中间流体通道、热电模块与冷却水通道；尾气-中间流体换热器一方面与尾气管道相连，另一方面与中间流体管路连接，实现尾气与中间流体的换热；尾气-中间流体换热器的中间流体侧、储液罐、中间流体-冷却水温差发电器的中间流体通道、变频泵顺次相连，实现中间流体的循环；所述中间流体的对流换热系数大于尾气的对流换热系数。

在尾气-中间流体换热器、中间流体-冷却水温差发电器中，两种换热流体均采用逆流模式。

所述中间流体为水或导热油等具有高导热系数的液体，或者导热系数高于尾气的气体。

本实用新型所提供的采用中间流体循环的尾气温差发电系统的运行流程为：来自内燃机的高温尾气进入尾气-中间流体换热器，与中间流体换热后，尾气温度降低由尾气-中间流体换热器出口排出；

中间流体吸收来自尾气的热量后，温度升高并进入储液罐，储液罐中的高温中间流体将进入中间流体-冷却水温差发电器中，高温中间流体将热量传递给热电模块后同时温度降低，热量一部分在热电模块中转换为电能，剩余热能由冷却水通道中的冷却水带离；