[实用新型]一种利用制备碳/碳复合材料所产生废热发电系统

说明书

本实用新型涉及碳/碳复合材料生产废热回收技术领域，尤其是一种利用制备碳/碳复合材料所产生废热发电系统，包含废热回收模块、工质循环模块和电力转换模块，废热回收模块包含相连接的换热器和水泵，工质循环模块包含蒸发器、工质泵、冷凝器和汽轮机，电力转换模块为发电机，其中，CVD设备的高温排气口与换热器相连，CVD设备的循环水出口与水泵进水端相连，所述水泵与蒸发器相连，所述蒸发器的出汽口与汽轮机相连，所述汽轮机的排汽口与冷凝器相连，所述冷凝器通过工质泵回连蒸发器，所述发电机与汽轮机的输出轴相连，可充分利用碳/碳复合材料制备过程高温废气的废热和冷却循环水的热量，进行发电，达到节省能源、保护环境、降低生产成本的目标。

技术领域

本实用新型涉及碳/碳复合材料生产废热回收技术领域，尤其是一种利用制备碳/碳复合材料所产生废热发电系统。

背景技术

碳/碳复合材料为碳纤维增强碳基体而构成的一类复合材料，具有高的比强度、比模量，良好的韧性以及高温下优良的强度保持特性，已成为高温材料的重要代表，广泛应用于航空航天、核电、冶金及汽车等领域。

碳/碳复合材料的制备技术主要包括：化学气相沉积（渗透）CVD/CVI技术、热等静压技术以及树脂浸渍裂解技术，其中尤以CVD/CVI技术应该最为广泛，其原因在于制备工艺稳定性高，所制备的复合材料通常具有较高的性能。该技术在于首先利用碳纤维编织或缝织预制体，然后将预制体放入CVD炉中，通入碳源气体，如甲烷、丙醇或天然气，在较高的温度之下，通常为850~1150ºC，碳源气体发生裂解而在碳纤维预制体内部孔隙及表面沉积，最终形成碳/碳复合材料。

碳/碳复合材料CVD致密化过程通常需要在几百甚至上千小时才能完成，在此过程之中需要消耗大量的电力资源，对沉积室炉腔进行加热，以保持碳源气体持续地发生裂解反应，这是碳/碳复合材料生产成本极高的主要原因。长时间的致密化过程产生大量的废热，目前，废热主要通过由沉积腔室排出的高温气体以及对高温部件进行冷却的冷凝水排放到环境之中，造成极大的能源浪费。

实用新型内容

为了克服现有的碳/碳复合材料制备过程中废热利用的不足，本实用新型提供了一种利用制备碳/碳复合材料所产生废热发电系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用制备碳/碳复合材料所产生废热发电系统，包含废热回收模块、工质循环模块和电力转换模块，所述废热回收模块包含相连接的换热器和水泵，所述工质循环模块包含蒸发器、工质泵、冷凝器和汽轮机，所述电力转换模块为发电机，其中，CVD设备的高温排气口与换热器相连，CVD设备的循环水出口与水泵进水端相连，所述水泵与蒸发器相连，所述蒸发器的出汽口与汽轮机相连，所述汽轮机的排汽口与冷凝器相连，所述冷凝器通过工质泵回连蒸发器，所述发电机与汽轮机的输出轴相连。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括，所述工质泵的工质为五氟丙烷，代号R245fa，用作循环工质性能稳定，效率高。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括，所述工质循环模块还包含预热器，所述预热器位于蒸发器和工质泵之间，所述预热器的出水端与换热器的进水端相连。设置预热器，可将液态工质进行初步余热，从而提高蒸发器的效率。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括，所述预热器和换热器之间设置有调节阀一。调节水回流的速度，以适应工质循环模块的能量需求。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括，所述换热器的排气口处设置有集气室。由于CVD设备的高温排气口排出的为可燃的高温废气，利用集气室收集，可以作为有机燃料，提高经济效益。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括，所述冷凝器通过冷却塔将工质冷凝。