本發(fā)明涉及壓力發(fā)電技術領域，特別是涉及一種基于壓力發(fā)電的自循環(huán)廢熱利用系統(tǒng)。

背景技術：

廢熱和余熱在生活和生產(chǎn)過程中大量存在，如何對廢熱和余熱進行再利用對于提高能源利用率具有重要意義。

目前，余熱和廢熱的主要利用形式包括余熱廢熱發(fā)電、熱水供應、制冷。研究表明，當壓電體受到某些方向的力并引起形變的時候，會在壓電體的兩個表面會出現(xiàn)等量的正負電荷。目前進行有關壓力發(fā)電的研究和應用還非常少，只有少數(shù)關于將壓力發(fā)電用在人的腳踏壓力發(fā)電以及汽車公路壓力發(fā)電的報道。因此，如何利用余熱廢熱增壓，然后將其轉(zhuǎn)換為電能是一種新的能源轉(zhuǎn)換形式，對于節(jié)能減排具有重要的意義。

技術實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術問題

本發(fā)明的目的是提供一種基于壓力發(fā)電的自循環(huán)廢熱利用系統(tǒng)，利用余熱或廢熱將流體壓力升高，使其壓縮壓力發(fā)電體產(chǎn)生形變進而轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)對余熱和廢熱的回收和利用。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種基于壓力發(fā)電的自循環(huán)廢熱利用系統(tǒng)，其包括：第一發(fā)生器、第二發(fā)生器、第一換向閥、第二換向閥、熱流體供應單元、冷流體供應單元、膜殼、冷卻器、儲液器以及電力輸出電路；

所述第一發(fā)生器和第二發(fā)生器分別設有四個接口，所述第一發(fā)生器的第一接口通過第一換向閥與所述熱流體供應單元的出口連接，所述第一發(fā)生器的第二接口通過第二換向閥與所述熱流體供應單元的入口連接；

所述熱流體供應單元通過余熱或廢熱加熱流體，為第一發(fā)生器或第二發(fā)生器提供熱流體；

所述第二發(fā)生器的第一接口通過第一換向閥與所述冷流體供應單元的出口連接，所述第二發(fā)生器的第二接口通過第二換向閥與所述冷流體供應單元的入口連接，所述冷流體供應單元用于為所述第二發(fā)生器或第一發(fā)生器提供冷流體；

所述膜殼內(nèi)設有壓力發(fā)電體，多個內(nèi)置壓力發(fā)電體的膜殼并列布置組成一組，相鄰的兩個膜殼之間留有通道，所述通道的進口端通過流體進入管路分別與所述第一發(fā)生器的第三接口以及第二發(fā)生器的第三接口連接，所述通道的出口端通過流體流出管路與所述儲液器的進口連接，所述儲液器的出口通過第一流體支路與所述第一發(fā)生器的第四接口連接，所述儲液器的出口通過第二流體支路與所述第二發(fā)生器的第四接口連接；

多個所述壓力發(fā)電體的兩端均通過導線連接并匯總連接至所述電力輸出電路；

所述流體流出管路上設有冷卻器，所述冷卻器與所述通道出口之間設有第一調(diào)節(jié)閥，所述冷卻器與所述儲液器之間設有第二調(diào)節(jié)閥，所述第二流體支路上設有第三調(diào)節(jié)閥，所述第一流體支路上設有第四調(diào)節(jié)閥，所述通道的入口與第一發(fā)生器之間的流體進入管路上設有第五調(diào)節(jié)閥，所述通道的入口與第二發(fā)生器之間的流體進入管路上設有第六調(diào)節(jié)閥；

所述第一發(fā)生器、第二發(fā)生器的壓力用于對壓力發(fā)電體壓縮，所述冷卻器用于對壓力發(fā)電體冷卻釋壓，以完成對所述壓力發(fā)電體的壓縮變形和恢復，從而產(chǎn)生電能并由所述電力輸出電路輸出。

其中，所述熱流體供應單元設有余熱或廢熱管道以及換熱管，所述換熱管與所述余熱或廢熱管道進行熱交換，通過所述換熱管為該系統(tǒng)提供熱流體。

其中，所述熱流體供應單元與第二換向閥之間的管路上設有熱流體循環(huán)泵。

其中，所述第一調(diào)節(jié)閥、第二調(diào)節(jié)閥、第三調(diào)節(jié)閥、第四調(diào)節(jié)閥、第五調(diào)節(jié)閥和第六調(diào)節(jié)閥均為電磁閥。

其中，所述壓力發(fā)電體由壓力發(fā)電材料制成。

其中，所述第一換向閥和第二換向閥均為四通換向閥。

(三)有益效果

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明提供的一種基于壓力發(fā)電的自循環(huán)廢熱利用系統(tǒng)，通過控制電磁閥的啟閉，并在換向閥的控制下使加熱和冷卻流體依次流經(jīng)兩個發(fā)生器進而實現(xiàn)保證一個發(fā)生器維持高壓，另一個發(fā)生器維持低壓，利用高壓發(fā)生器完成對壓力發(fā)電體的壓縮變形，并在冷卻器的作用下實現(xiàn)流體的降溫釋壓從而使壓力發(fā)電體恢復變形；在膜殼及其內(nèi)置的壓力發(fā)電體受壓和釋壓的過程中，通過壓力發(fā)電體的受壓形變，進而產(chǎn)生電能并由電力輸出電路輸出，實現(xiàn)對余熱或廢熱的回收和利用，且發(fā)電循環(huán)工質(zhì)的循環(huán)不需要外部提供循環(huán)動力。兩個發(fā)生器依次交替運行，保證系統(tǒng)循環(huán)的持續(xù)進行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于壓力發(fā)電的自循環(huán)廢熱利用系統(tǒng)的連接示意圖；

圖中：1、壓力發(fā)電體；2、膜殼；3、第一電磁閥；4、冷卻器；5、第二電磁閥；6、儲液器；7、第三電磁閥；8、第四電磁閥；9、第一發(fā)生器；10、第二發(fā)生器；11、第五電磁閥；12、第六電磁閥；13、熱流體供應單元；131：余熱或廢熱管道；132：換熱管；14、第一換向閥；15、第二換向閥；16、電力輸出電路；17、熱流體循環(huán)泵；18、第一流體支路；19、第二流體支路；20、流體進入管路；21、流體流出管路。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以視具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”、“多根”、“多組”的含義是兩個或兩個以上。

如圖1所示，為本發(fā)明實施例提供的一種基于壓力發(fā)電的自循環(huán)廢熱利用系統(tǒng)，其包括：第一發(fā)生器9、第二發(fā)生器10、第一換向閥14、第二換向閥15、熱流體供應單元13、冷流體供應單元、膜殼2、冷卻器4、儲液器6以及電力輸出電路16；

所述第一發(fā)生器9和第二發(fā)生器10分別設有四個接口，所述第一發(fā)生器9的第一接口通過第一換向閥14與所述熱流體供應單元13的出口連接，所述第一發(fā)生器9的第二接口通過第二換向閥15與所述熱流體供應單元13的入口連接；

所述熱流體供應單元13通過余熱或廢熱加熱流體，為第一發(fā)生器9或第二發(fā)生器10提供熱流體；

所述第二發(fā)生器10的第一接口通過第一換向閥14與所述冷流體供應單元的出口連接，所述第二發(fā)生器10的第二接口通過第二換向閥15與所述冷流體供應單元的入口連接，所述冷流體供應單元用于為所述第二發(fā)生器10或第一發(fā)生器9提供冷流體，其中，通過第一換向閥14和第二換向閥15換向，使得第二發(fā)生器10和第一發(fā)生器9內(nèi)的工質(zhì)互換；本發(fā)明的實施例中，所述第一換向閥和第二換向閥均為四通換向閥；

所述膜殼2內(nèi)設有壓力發(fā)電體1，多個內(nèi)置壓力發(fā)電體1的膜殼2并列布置組成一組，相鄰的兩個膜殼2之間留有通道，所述通道的進口端通過流體進入管路20分別與所述第一發(fā)生器9的第三接口以及第二發(fā)生器10的第三接口連接，所述通道的出口端通過流體流出管路21與所述儲液器6的進口連接，所述儲液器6的出口通過第一流體支路18與所述第一發(fā)生器9的第四接口連接，所述儲液器6的出口通過第二流體支路19與所述第二發(fā)生器10的第四接口連接；所述熱流體供應單元13與第二換向閥15之間的管路上設有熱流體循環(huán)泵17；

多個所述壓力發(fā)電體1的兩端均通過導線連接并匯總連接至所述電力輸出電路16，通過導線將電能傳輸給電力輸出電路16；

所述流體流出管路21上設有冷卻器4，所述冷卻器4與所述通道出口之間設有第一調(diào)節(jié)閥，所述冷卻器4與所述儲液器6之間設有第二調(diào)節(jié)閥，所述第二流體支路19上設有第三調(diào)節(jié)閥，所述第一流體支路18上設有第四調(diào)節(jié)閥，所述通道的入口與第一發(fā)生器9之間的流體進入管路20上設有第五調(diào)節(jié)閥，所述通道的入口與第二發(fā)生器10之間的流體進入管路20上設有第六調(diào)節(jié)閥；

所述第一發(fā)生器9、第二發(fā)生器10的壓力用于對壓力發(fā)電體1壓縮，所述冷卻器4用于對壓力發(fā)電體1內(nèi)介質(zhì)冷卻釋壓，以完成對所述壓力發(fā)電體1的壓縮變形和恢復，從而產(chǎn)生電能并由所述電力輸出電路16輸出。系統(tǒng)運行時，首先保持第五電磁閥11打開，第六電磁閥12、第一電磁閥3、第四電磁閥8、第三電磁閥7關閉，加熱流體經(jīng)第一換向閥14進入第一發(fā)生器9，冷流體由第一換向閥14進入第二發(fā)生器10。第一發(fā)生器9和第二發(fā)生器10內(nèi)的工質(zhì)的壓力分別被加熱升高和冷卻降低。當?shù)谝话l(fā)生器9內(nèi)的壓力升高至最大且穩(wěn)定時，膜殼2內(nèi)的壓力發(fā)電體1被壓縮變形，此時打開第一電磁閥3，保持第二電磁閥5關閉，在冷卻器4的作用下，第一發(fā)生器9內(nèi)的壓力降低至最低，壓力發(fā)電體1恢復形變。此時，第二發(fā)生器10在冷流體的作用下壓力降低，打開第三電磁閥7，儲液器6內(nèi)的工質(zhì)進入第二發(fā)生器10，壓力平衡后關閉第三電磁閥7。然后打開第二電磁閥5，冷卻器4內(nèi)的工質(zhì)進入儲液器6直至壓力平衡。對于加熱和冷卻流體環(huán)路，加熱流體流出第一發(fā)生器9，經(jīng)過第二換向閥15在經(jīng)過熱流體循環(huán)泵17流經(jīng)熱流體供應單元13進入第一換向閥14。冷流體則流出第二發(fā)生器10流經(jīng)第二換向閥15流出繼續(xù)被冷卻。在儲液器6和第二發(fā)生器10壓力平衡關閉第三電磁閥7的同時，關閉第一電磁閥3并打開第二電磁閥5，冷卻器4內(nèi)的工質(zhì)進入儲液器6并在壓力平衡后關閉第二電磁閥5。關閉第三電磁閥7的同時，還需要關閉第五電磁閥11，打開第六電磁閥12，切換第一換向閥14和第二換向閥15，使加熱流體和冷卻流體流分別經(jīng)第二發(fā)生器10和第一發(fā)生器9，第一發(fā)生器9內(nèi)的壓力降低，第二發(fā)生器10內(nèi)的壓力升高，然后再利用第二發(fā)生器10內(nèi)的工質(zhì)壓力去壓縮膜殼2內(nèi)的壓力發(fā)電體1，依次交替運行。在膜殼2及其內(nèi)置的壓力發(fā)電體1受壓和釋壓的過程中，通過壓力發(fā)電體1的受壓形變，進而產(chǎn)生電能并由電力輸出電路16輸出；第一發(fā)生器9、第二發(fā)生器10依次交替運行，當?shù)谝话l(fā)生器9升壓時，第二發(fā)生器10被冷卻水冷卻降壓，當壓力降低至小于儲液器內(nèi)的壓力時，儲液器內(nèi)的工作介質(zhì)進入第二發(fā)生器10，由此保證循環(huán)的持續(xù)進行。實現(xiàn)了對余熱或廢熱的回收和利用，膨脹/壓縮流體的流動依靠系統(tǒng)內(nèi)的壓力差完成循環(huán)，不需要另外提供機械循環(huán)設備。

具體地，所述熱流體供應單元13設有余熱或廢熱管道131以及換熱管132，所述換熱管132與所述余熱或廢熱管道131進行熱交換，通過所述換熱管132為該系統(tǒng)提供熱流體。

為了便于自動控制，所述第一調(diào)節(jié)閥、第二調(diào)節(jié)閥、第三調(diào)節(jié)閥、第四調(diào)節(jié)閥、第五調(diào)節(jié)閥和第六調(diào)節(jié)閥均可以為電磁閥。

其中，所述壓力發(fā)電體1可以由壓力發(fā)電材料制成，例如壓電陶瓷等。

由以上實施例可以看出，本發(fā)明能夠利用余熱或廢熱將流體壓力升高，使其壓縮壓力發(fā)電體產(chǎn)生形變進而轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)對余熱和廢熱的回收和利用。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。