[实用新型]利用梯级热能和梯级冷能的热声发电系统

说明书

本实用新型提供一种利用梯级热能和梯级冷能的热声发电系统，热声发电回路包括至少两组热声发电单元以及与热声发电单元连接的连接管；每组热声发电单元包括直线电机和热声发动机，直线电机和热声发动机通过连接管连接，热声发动机通过连接管与热声发电回路中相邻的热声发电单元连接；热声发动机包括第一室温换热器和第二室温换热器，并联设置于第一室温换热器和第二室温换热器之间的至少两组热声组件；低温冷能供应系统依次与并联设置的热声组件串联，在热声组件一端形成温度呈梯级分布的低温端；低品位热能供应系统依次与并联设置的热声组件串联，在热声组件的另一端形成温度呈梯级分布的高温端。本实用新型通过热声技术实现冷能回收和余热利用。

技术领域

本实用新型实施例涉及能源技术领域，尤其涉及一种利用梯级热能和梯级冷能的热声发电系统。

背景技术

能源的潜在危机和生态环境的恶化使世界各国积极开发利用低品位热能。天然气是当今世界能源消耗的重要组成部分。天然气低温液化后的LNG，其体积只有原体积的1/625，便于天然气的储运。储运过程中，LNG维持在110K，0.1MPa的低温环境中。若使用天然气，一般需要先将LNG气化。在气化过程中，LNG有大量冷量的释放，若释放的冷量直接排放至环境中，则会造成冷量的浪费。同时，在工业上常常会有大量低品位余热，这部分余热一般方法下难以利用，通常只能直接排放至环境中，未能得到有效利用。

目前来看，对于如何进行冷量回收和低品位余热利用，热声发电机是一个很好的选择。热声发电机是一种基于热致声效应的能源装置，其主要由热声发动机和直线电机组成，其中热声发动机通过管道和换热器建立声场，并利用工质气体在回热器中与固体填料互相作用，将外界热能转换为声能。热声发动机产生的声能传递至直线电机，直线电机将声能转换为电能，实现冷能回收和余热利用。热声发电机具有可靠性高，寿命长和维护成本低的优势，并且具有较高的潜在发电效率，因此具有很高的市场潜力和发展前景。

有鉴于此提出本实用新型实施例。

实用新型内容

本实用新型实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型实施例提出一种利用梯级热能和梯级冷能的热声发电系统，用以解决现有技术中如何进行冷量回收和低品位余热利用的问题，采用热声发动机通过管道和换热器建立声场，并利用工质气体在回热器中与固体填料互相作用，将外界热能转换为声能。热声发动机产生的声能传递至直线电机，直线电机将声能转换为电能，实现冷能回收和余热利用。

根据本实用新型实施例的一种利用梯级热能和梯级冷能的热声发电系统，包括：热声发电回路、低温冷能供应系统和低品位热能供应系统；

所述热声发电回路包括至少两组热声发电单元以及与所述热声发电单元连接的连接管；

每组所述热声发电单元包括直线电机和热声发动机，所述直线电机和所述热声发动机通过所述连接管连接，所述热声发动机通过所述连接管与所述热声发电回路中相邻的所述热声发电单元连接；

所述热声发动机包括第一室温换热器和第二室温换热器，以及并联设置于所述第一室温换热器和所述第二室温换热器之间的至少两组所述热声组件；

所述低温冷能供应系统依次与并联设置的所述热声组件串联，在所述热声组件的一端形成温度呈梯级分布的低温端；

所述低品位热能供应系统依次与并联设置的所述热声组件串联，在所述热声组件的另一端形成温度呈梯级分布的高温端。

根据本实用新型实施例的一种实施方式，所述热声组件包括自所述第一室温换热器向所述第二室温换热器依次设置的第一热缓冲管、低温端换热器、回热器、高温端换热器和第二热缓冲管；

所述低温冷能供应系统与所述低温端换热器连接，所述低品位热能供应系统与所述高温端换热器连接。