一種內(nèi)燃機(jī)余熱發(fā)電裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)余熱回收利用領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)燃機(jī)余熱發(fā)電裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源問題的日趨嚴(yán)重，內(nèi)燃機(jī)作為產(chǎn)能和用能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，內(nèi)燃機(jī)節(jié)能問題越來越受到關(guān)注。眾所周知，內(nèi)燃機(jī)尾氣帶走的熱量占燃油燃燒總熱量的35%左右，但經(jīng)排氣管排出的內(nèi)燃機(jī)尾氣余熱作為低品位余熱中的一種，單位體積內(nèi)包含的能量低、利用難度大，目前尾氣余熱回收利用的方式主要有空調(diào)制冷、余熱發(fā)電、余熱取暖、廢氣渦輪發(fā)電等。隨著現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展，各種電子裝置和電器的數(shù)量日益增加，包括燃油噴射系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、照明儀表系統(tǒng)、空調(diào)采暖系統(tǒng)、導(dǎo)航等多媒體設(shè)備等，其中一些采用機(jī)械驅(qū)動的設(shè)備也改為電力驅(qū)動，如果能提高內(nèi)燃機(jī)余熱回收的效率，利用余熱發(fā)電為這些裝置供電，大型客車和客輪上就不需要采用獨立的電源，可以大大降低內(nèi)燃機(jī)的油耗。
[0003]近年來，將低品位熱能轉(zhuǎn)化為電能的余熱發(fā)電裝置的研發(fā)得到了普遍的關(guān)注和重視。美國H1-z技術(shù)公司在發(fā)動機(jī)的排氣管上呈圓周排列著72塊HZ-14的溫差發(fā)電器，采用水冷的方式，使溫差發(fā)電器冷熱兩端形成了 250— 270度的溫差。日本NISSAN公司用72塊溫差發(fā)電模塊(單個輸出功率為1.2W)布置在排氣管內(nèi)通道的矩形壁上，采用水冷方式，在溫差發(fā)電器兩端形成了 290度的溫差。
[0004]上述這些裝置都是基于現(xiàn)有的熱電材料，產(chǎn)生冷熱端溫差實現(xiàn)余熱發(fā)電裝置，但是其獲取尾氣的熱量有限，使得熱電轉(zhuǎn)化效率更低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能充分獲取熱量、熱電轉(zhuǎn)化效率高的內(nèi)燃機(jī)余熱發(fā)電裝置及其方法。
[0006]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種內(nèi)燃機(jī)余熱發(fā)電裝置，包括串接在內(nèi)燃機(jī)排氣管熱端管路上的尾氣通道本體2、陣列分布在尾氣通道本體2內(nèi)的冷卻水管道3、貼合并分布在冷卻水管道3外表面上的多個溫差發(fā)電模塊3-1、用于使冷卻水在冷卻水管道3中循環(huán)流動的冷卻水循環(huán)供給系統(tǒng)。
[0008]所述冷卻水管道3是由多根冷卻水管道組成的一個陣列，各冷卻水管道3之間相互間隔、并縱向豎立分布在尾氣通道本體2的內(nèi)部。
[0009]所述冷卻水循環(huán)供給系統(tǒng)，包括依次管路連接的出水總管8的出水口、冷卻水風(fēng)冷裝置10、儲水箱11、水栗5和進(jìn)水總管7的入水口 ；所述冷卻水管道3的一端連通出水總管8，另一端連通進(jìn)水總管7。
[0010]所述出水總管8和進(jìn)水總管7分別設(shè)置在尾氣通道本體2的外表面，并在出水總管8和進(jìn)水總管7與尾氣通道本體2之間分別放置有溫差發(fā)電模塊。
[0011]所述冷卻水管道3的橫截面形狀呈多邊形。
[0012]所述尾氣通道本體2的進(jìn)氣端I和排氣端4分別呈錐形收縮口結(jié)構(gòu)。
[0013]所述冷卻水管道3的數(shù)量為兩根以上。
[0014]所述出水總管8、進(jìn)水總管7和尾氣通道本體2的表面均為平面。
[0015]上述內(nèi)燃機(jī)余熱發(fā)電裝置的運行方法如下:
[0016]將尾氣通道本體2的進(jìn)氣端I和排氣端4，分別串接在內(nèi)燃機(jī)排氣管的熱端管路上，內(nèi)燃機(jī)尾氣余熱對冷卻水管道3以及尾氣通道本體2進(jìn)行對流換熱，并將熱量傳遞給貼合在冷卻水管道3和尾氣通道本體2表面的溫差發(fā)電模塊；水栗5將儲水箱11內(nèi)的冷卻水經(jīng)進(jìn)水總管7輸送給冷卻水管道3，通過冷卻水將熱量帶走，使溫差發(fā)電模塊的熱端與冷端之間形成溫差，實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)余熱發(fā)電。
[0017]流出出水總管8的熱水經(jīng)過冷卻水風(fēng)冷裝置10散熱后，再流入儲水箱11內(nèi)儲存，供循環(huán)使用。
[0018]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，至少具有如下的優(yōu)點及效果:
[0019](I)本發(fā)明將尾氣通道本體串接在內(nèi)燃機(jī)排氣管熱端管路上，并在其內(nèi)陣列分布冷卻水管道，該冷卻水管道的橫截面形狀呈多邊形(如六邊形)，并在其各個平面上貼合多個溫差發(fā)電模塊，相比現(xiàn)有溫差發(fā)電裝置，增加了溫差發(fā)模塊安裝面積及數(shù)量，而且提高了溫差發(fā)電模塊與冷卻水管道之間的貼合度，充分地采集了內(nèi)燃機(jī)尾氣余熱。
[0020](2)現(xiàn)有技術(shù)中，常見的平板式溫差發(fā)模塊只有內(nèi)表面有對流換熱產(chǎn)生，而高溫尾氣快速通過時，對外傳熱量不大。而本發(fā)明不僅使高溫尾氣與尾氣通道本體的內(nèi)壁面接觸，而且還直接接觸陣列布置在其內(nèi)的冷卻水管道的外表面，使得高溫尾氣得到更加充分的采集利用，增大了傳熱面積，進(jìn)一步提高了溫差發(fā)模塊熱源端的溫度。
[0021](3)本發(fā)明將所述的出水總管和進(jìn)水總管分別設(shè)置在尾氣通道本體的外表面，并在出水總管和進(jìn)水總管與尾氣通道本體之間分別放置有溫差發(fā)電模塊。每個冷卻水管道內(nèi)部直接作為冷卻水通道，使溫差發(fā)電模塊冷端直接通過卻水管道的壁面與冷卻水接觸，而且冷卻水由進(jìn)水總管進(jìn)入，延長冷卻水與溫差發(fā)電模塊冷端的接觸時間，進(jìn)一步延長了換熱時間，與此同時也可以使冷卻水的溫度更加均勻，可提高換熱效率，有效的使溫差發(fā)電模塊冷端的溫度降至更低，以進(jìn)一步提高溫差發(fā)電模塊的輸出功率。
[0022](4)本發(fā)明技術(shù)手段簡便易行，在相同內(nèi)燃機(jī)余熱工況下，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明余熱收集率顯著提高，電能輸出功率顯著增加。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為圖1中B-B結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0025]圖3為冷卻水管道以及陣列貼合在其表面的溫差發(fā)電模塊的組合示意圖。
[0026]圖4為尾氣通道本體以及貼合在其外表面的溫差發(fā)電模塊的組合示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0028]實施例
[0029]如圖1至