[發明專利]排氣余熱溫差熱電系統

有效

• 申請號: 201510430728.2
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN105089849B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 王志剛;沈飛翔;嚴利軍;姜小鑫;劉亞瓊;李曉波
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: F02G5/02
• 分類號: F02G5/02
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙)11435
• 代理人: 孟阿妮,郭棟梁

技術領域

本發明涉及排氣余熱利用技術領域，尤其涉及一種排氣余熱溫差熱電系統。

背景技術

船用柴油機排氣余熱蘊藏著與有效功當量的熱量，回收余熱能量可提高燃油經濟性能。目前適用于船用柴油機的排氣余熱利用技術如下：

(1)廢氣渦輪增壓：排氣推動渦輪機，帶動壓氣機工作，實現進氣增壓；使燃油燃燒充分，提高動力裝置經濟性能；但渦輪增壓只能利用部分排氣余熱，屬于高速運動部件，噪聲較大，不適用于特殊用途的船舶，適用范圍較窄。

(2)余熱制冷：以熱能為動力，利用某種介質物態變換實現制冷。但余熱制冷結構復雜，體積較大，造價高，在空間緊湊的船舶上，往往沒有足夠的空間安裝余熱制冷裝置。

(3)余熱發電：余熱加熱蒸汽或者驅動發電機發電。該方法的缺陷在于能源利用品級較低，結構復雜笨重，運動件復雜，維護復雜。

(4)改良燃燒：加熱燃油，提高燃油燃燒性能。該方法重點在于改良燃燒，而并沒有充分利用余熱能量。

(5)余熱鍋爐：加熱水媒介產生飽和蒸汽后加熱燃油、滑油。該方法的缺陷在于結構笨重，余熱利用率較低。

發明內容

在下文中給出關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。

本發明提供一種結構簡單、無運動部件、能量轉換環節少的排氣余熱溫差熱電系統，并進一步滿足能量利用率高、余熱利用范圍廣且不影響柴油機動力輸出等需求。

本發明提供一種排氣余熱溫差熱電系統，包括：

換熱單元，包括至少一個換熱模塊，所述換熱模塊用于將排氣的熱量傳遞給導熱流體；

熱電單元，包括至少一個、與所述換熱模塊一一對應的熱電子單元，所述熱電子單元包括至少一個熱電模塊，所述熱電模塊用于在所述導熱流體和冷卻流體的作用下將熱能轉化為電能；以及，

電源管理單元，與所述熱電單元連接，用于接收所述熱電模塊輸出的電能，并輸出電能或存儲電能。

本發明的諸多實施例提供的排氣余熱溫差熱電系統通過導熱流體交換排氣余熱，利用熱電器件實現熱電轉換，從而滿足了船用柴油機余熱利用系統結構簡單、能量利用率高等需求；

本發明的諸多實施例提供的排氣余熱溫差熱電系統不含有運動部件，具有結構簡單、無噪聲、無污染、壽命長、占用空間小、單位體積供電量高等優點；

本發明的一些實施例采用階梯式換熱模塊，充分回收排氣的余熱，采用導熱油作為載熱介質，并進一步使用控制系統控制導熱油的溫度，使導熱油溫度穩定在熱電模塊的最佳工作溫度，從而實現熱電轉換效率的最大化；

本發明的諸多實施例將熱能直接轉換為電能，減少了能源轉換的中間環節，提高了能量利用率的同時便于在船舶上應用。

附圖說明

參照下面結合附圖對本發明實施例的說明，會更加容易地理解本發明的以上和其它目的、特點和優點。附圖中的部件只是為了示出本發明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術特征或部件將采用相同或類似的附圖標記來表示。

圖1為根據本發明實施例的排氣余熱溫差熱電系統的結構示意圖。

圖2為根據本發明優選實施例的排氣余熱溫差熱電系統的工藝原理圖。

附圖標記說明：

10換熱單元

30熱電單元

50電源管理單元

11換熱模塊

12高溫換熱模塊

13中溫換熱模塊

14低溫換熱模塊

31熱電子單元

311熱電模塊

71控制模塊

具體實施方式

下面參照附圖來說明本發明的實施例。在本發明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發明無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述。

圖1為根據本發明實施例的排氣余熱溫差熱電系統的結構示意圖。

如圖1所示，本實施例的排氣余熱溫差熱電系統包括：

換熱單元10，包括至少一個換熱模塊11，所述換熱模塊用于將排氣的熱量傳遞給導熱流體；