[发明专利]一种能量回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种能量回收装置，是复合利用温差发电和涡轮做功的能量回收装置，用于余热和废热回收利用，属于能量回收、节能减排领域。

背景技术

能量回收装置用于回收在各种类型的工作装置操作期间产生的剩余能量，以提高该工作装置的能量效率，其中余热和废热的回收利用价值较高。一次能源在其运送、储存、变换及利用过程中会产生废热并被排掉，这些废热通常达到一次能源总量的2/3，将大量放散的具有一定品位的热能回收利用，对能源节约和环境保护都起到了显著作用。 

半导体温差发电是一种直接将热能转换成电能的全固态能量转换方式，在低品位热能利用方面具有优势，低温（300℃以下）、中温（300℃-600℃）、高温（600℃-1000℃）的高性能热电转换材料的出现，为半导体温差发电在余热或废热回收利用的规模应用提供了可能（郑艺华，马永志，温差发电技术及其在节能领域的应用，节能技术，2006，2（5）：142-146）。利用半导体温差转换可靠地发电，重要的是温差足够大并且稳定。目前，大量已有专利和文献涉及余热或废热的温差发电领域，像车辆尾气、锅炉烟气和工业废水的热量回收等（201010117120.1 一种发动机余热发电系统及其发电驱动模块；201010117118.4 一种发动机余热发电装置及其发电模块；00710109938.7 废热回收装置；200380107366.9 废热发电装置；200810172026.9 用于半导体温差发电模块的冷却装置；201110092711.2，一种适用于内燃机的复合式余热回收系统；200510061142.X，一种内冷式温差发电热电装置；徐立珍，李彦，杨知，陈昌和，汽车尾气温差发电的实验研究，清华大学学报(自然科学版)，2010，2（50）：287-289，294）。迄今为止，因温差发电需要形成温差，涉及的技术方案均设置了热源和冷源，其中热端热源来自余热或废热，冷端均使用了额外的冷源，主要采用空冷或液冷的方式进行冷却，增加了系统复杂性及成本和空间要求。以车辆排气温差发电系统为例：空冷方式往往冷却能力不足，冷端温度受环境影响，不稳定；液冷方式常利用冷却系的冷却液，提高了冷却能力，但增加冷却系热负荷，降低能量效率，影响发动机运行；当车辆变负荷导致排气温度变化时，冷端温度不会相应变化，缺乏适应性，难以保证温差恒定。上述问题不仅发生在用于车辆的情况下，还发生在用于其它设备的情况下。 涡轮机是利用流体冲击涡轮转动而产生动力的发动机，是广泛用做发电、航空、航海等的动力机。目前，涡轮可以小到使用在车辆引擎内部，也存在数十米的大型涡轮。已有专利（200610118870.4，一种汽车发动机排气涡轮发电装置；201210185966.8 内燃机的尾气驱动涡轮发电装置）利用废气涡轮带动发电机发电，但技术方案和结构与公知的涡轮增压系统无异。对于余热和废热利用的气体，可通过涡轮机输出功，同时温度下降。以车辆涡轮增压为例：除输出机械功利用外，排气在通过涡轮增压器后温度下降100℃-200℃左右，这一温降可为温差发电的驱动温差，而不需要额外的冷源和冷却装置。 

目前，未见有不需额外冷源冷却的温差发电系统的相关实用化产品和可行性方案，以及温差发电和涡轮做功有机结合（推动涡轮机做功的温降形成温差，实现稳定发电）的能量回收装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供无需额外冷源冷却的温差发电能量回收装置，本发明的另一目的在于提供温差发电和涡轮做功复合能量回收的装置。