[發明專利]基于二氧化碳基納米混相高導磁流體的低溫余熱發電系統

有效

• 申請號: 201710007019.2
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN106849607B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 胡少斌
• 申請（專利權）人: 胡少斌
• 主分類號: H02K44/08
• 分類號: H02K44/08;H02N11/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

本發明公開了一種基于二氧化碳基納米混相高導磁流體的低溫余熱發電系統，涉及低溫余熱發電領域。本系統是：低溫余熱吸熱器、超臨界二氧化碳流動導軌、磁流體發電裝置、散熱器和太陽能吸熱裝置依次連接形成閉合整體；罐體通過閥門與超臨界二氧化碳流動導軌相連通；在罐體內封裝有二氧化碳基納米混相高導磁流體；太陽能吸熱裝置吸收太陽能。本發明利用超臨界的二氧化碳作為循環工介，其優異的物理特性使得該系統可回收利用的低溫余熱溫度范圍更低，發電效率更高；利用二氧化碳基納米混相磁流體的發電方式，直接將熱能轉化為電能，同以往熱能?機械能?電能的轉化方式更加直接和高效；利用磁流體發電方式，結構簡單，機械加工、密封等連接方便。

技術領域

本發明涉及低溫余熱發電領域，尤其涉及一種基于二氧化碳基納米混相高導磁流體的低溫余熱發電系統；具體涉及工業廢熱排放大的行業如水泥、鋼鐵、熱電、陶瓷和有色金屬等領域的低品味熱源發電，也包括利用太陽能、地熱能和海水熱能等新能源發電。

背景技術

目前，主流的發電方式為基于煤炭和天然氣等化石燃料的火電，但化石燃料作為一種非可再生能源，終有耗盡的一天。目前，一種非常有前景的方案是利用低品位熱源來發電。工業廢熱排放大的行業如水泥、鋼鐵、熱電、陶瓷和有色金屬等，這些行業不但是廢熱的排放大戶，而且也是室溫氣體排放的主要行業。

目前我國能源形勢嚴峻的根本原因在于用能效率低下。我國每噸標準煤的產出效率僅相當于日本的10.3％、美國的28.6％。我國工業用能中近60～65%的能源轉化為余熱資源。目前余熱利用最多的國家是美國，它的利用率達60%，歐洲的利用率是50%，我們國家只有30%。就廢熱（余熱）利用現狀來看，我國還有很大的利用空間。目前國內工業企業的350℃以下的低溫余熱占余熱總量的60%以上，因其利用價值較低，回收技術相對落后，回收率和回收價值低，且投資收回期長（6～7年）而被大多數企業放棄。

我國的水泥、鋼鐵和陶瓷等高耗能產業發展迅速，帶動了高、中溫余熱發電的快速發展，已經形成了比較完備的產業，但低溫余熱發電則剛剛開始。隨著世界范圍內的能源緊缺，各國正致力于節能和減排，力爭可持續地發展?；谀茉淳o缺的這樣一個事實，低溫余熱利用的問題成了越來越重要的能源努力方向，各國都在加強這方面的投入和研究，希望獲得更大和更多的收益。

目前，低溫余熱發電技術主要包括以下幾種：

1、有機工質循環發電系統

有機工質循環發電系統是區別于傳統的以水（蒸汽）為循環工質的發電系統，采用有機工質（如R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷和異丁烷等）作為循環工質的發電系統，由于有機工質在較低的溫度下就能氣化產生較高的壓力，推動渦輪機（透平機）做功，故有機工質循環發電系統可以在煙氣溫度200℃左右，水溫在80℃左右實現有利用價值的發電。這項技術在發達國家就是比較先進的應用技術，近年來我國有的企業通過引進吸收，也掌握了這項技術，也有較優秀的產品在國內外應用。

2、斯特林熱氣機循環發電系統

斯特林熱氣機循環發電系統是利用低溫余熱發電的廢熱回收裝置，可回收100℃至300℃的廢熱，能達到20%的發電效率。從數據來看，其發電效率優于目前市場的低溫蒸汽循環發電系統和有機工質發電系統的發電效率，該系統在100℃的廢熱條件下發電效率達7.3%，150℃的條件下發電效率達13.7%，200℃的條件下發電效率達18.4%，250℃的條件下發電效率達22.1%，300℃的條件下發電效率達25.0%。在這樣的廢熱溫度條件下能達到這樣的發電效率是目前可以看到的最好的水平，達到了從低溫熱能轉化為電能的先進的技術水平。在低溫到中等溫度（100～300℃）范圍內，斯特林發動機是將低級別熱能傳化成機械或電力的最佳選擇。

3、超臨界二氧化碳循環發電系統