余热废热的高效回收发电系统的制作方法

1.本发明属于余热发电领域。


背景技术：

2.一般而言，工业锅炉自身提供的热量是过剩的，能绰绰有余的完成工厂的供热和用热需要，而工业锅炉排放的烟气中蕴含大量的高温余热，直接排放会造成能源损失，如果能将其烟气中的余热用于发电则可以有效的起到节能的目的。


技术实现要素：

3.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种余热废热的高效回收发电系统，能最大限度的利用废气热量转换后的能量发电。
4.技术方案：为实现上述目的，本发明的余热废热的高效回收发电系统，包括上下分布的球形状的能量转换单元和发电单元，能量转换单元包括轴心处竖向的中心能量传递杆，中心能量传递杆的下端延伸至发电单元中；中心能量传递杆内有中心导气通道，中心导气通道的下端为连通外界的呼吸口，呼吸口能吸气、呼气和喷射蒸汽；
5.能量转换单元能将工业锅炉的高温烟气中蕴含的热能同时转化成中心能量传递杆的上下运动的动能和呼吸口喷射蒸汽的喷气动能。
6.进一步的，发电单元包括呈圆周阵列分布在中心能量传递杆下端外周的若干永磁片，各永磁片均通过永磁片支架固定连接中心能量传递杆的外壁；从而使各永磁片随中心能量传递杆同步上下运动；若干呈圆周阵列分布的永磁片外周包围设置有固定安装的电磁感应线圈，各永磁片随中心能量传递杆同步上下运动能使电磁感应线圈切割磁感线。
7.进一步的，发电单元还包括同轴心于中心能量传递杆下方的发电转子，发电转子外还设置有发电定子；还包括轴承座支架，轴承座支架上固定安装有轴承座，轴承座通过轴承转动安装有转轴，转轴的下端同轴心固定连接发电转子；发电转子的上端同轴心固定连接尖端朝上的伞形叶片座，伞形叶片座的外锥面呈圆周阵列分布有若干轴流气动叶片；当中心能量传递杆下降运动，直至呼吸口到达伞形叶片座尖端所在高度时，呼吸口喷射蒸汽的喷气动能驱动若干轴流气动叶片，从而使伞形叶片座、转轴和发电转子同步转动。
8.进一步的，能量转换单元包括从外到内的外球壳、换热球壳和内球壳，外球壳与换热球壳之间形成球壳状蒸汽发生仓，换热球壳和内球壳之间形成球壳状烟气通道；内球壳的内部为球形蒸汽压力仓。
9.进一步的，外球壳和换热球壳的左端共同一体化连接有横向的热烟导入管，热烟导入管内的导入通道连通球壳状烟气通道左端；外球壳和换热球壳的右端共同一体化连接有横向的烟气导出管，烟气导出管内的导出通道连通球壳状烟气通道右端；外球壳的顶部一体化连接有连通球壳状蒸汽发生仓顶部的进水管，进水管内设置有单向阀，单向阀的导通方向朝下；还包括软化水供给管，软化水供给管的导出端连通进水管；
10.换热球壳和内球壳的下端共同一体化连接有轴线与中心能量传递杆轴线重合的a
环壁，a环壁的环体内连通通道，连通通道将球形蒸汽压力仓的下端与球壳状蒸汽发生仓的下端相互连通；中心能量传递杆同轴心穿过连通通道；
11.球形蒸汽压力仓内的底部同轴心设置有水平的底盘，底盘的下端通过若干支架支撑连接在a环壁上；底盘的轴心处一体化设置有第一密封环，外球壳的下端同轴心设置有第二密封环；第一密封环和第二密封环的内壁分别设置有第一o型密封圈和第二o型密封圈；第一o型密封圈和第二o型密封圈的内圈均与中心能量传递杆的外壁滑动密封配合；
12.底盘的上方同轴心设置有升降圆盘，中心能量传递杆的上端同轴心一体化连接升降圆盘，升降圆盘与底盘之间同轴心设置有柔性圆筒状隔离气袋；柔性圆筒状隔离气袋的上下端分别固定密封连接升降圆盘和底盘的轮廓边缘，从而使柔性圆筒状隔离气袋内为圆柱形气袋内腔，柔性圆筒状隔离气袋的内侧同轴心设置有弹簧，弹簧的上下端弹性顶压升降圆盘和底盘；升降圆盘的下降运动能使柔性圆筒状隔离气袋发生褶皱变形，且使弹簧沿轴线方向压缩；
13.中心能量传递杆的上端侧壁呈圆周阵列分布有若干气体进出孔，若干气体进出孔将中心导气通道的上端与圆柱形气袋内腔内腔连通；
14.升降圆盘的偏心处一体化设置有轴线为竖向贯通的b环壁，b环壁内同轴心滑动设置有柱状阀芯，柱状阀芯的上下端分别一体化同轴心设置上限位外缘和下限位外缘；柱状阀芯内设置有连通通道，连通通道的进气端在柱状阀芯侧壁，连通通道的出气端在柱状阀芯的底端并连通圆柱形气袋内腔，柱状阀芯的下端固定连接有向下延伸的限位杆，限位杆下端固定连接有限位头；
15.柱状阀芯在重力作用下，b环壁上端接触上限位外缘，b环壁的环壁内壁面封堵连通通道的进气端；
16.当b环壁的下端接触到下限位外缘时，连通通道的进气端连通球形蒸汽压力仓。
17.进一步的，升降圆盘上设置有第一永磁体，底盘上固定安装有第二永磁体；当限位头下降到接触底盘上表面，且b环壁的下端接触到下限位外缘时，第一永磁体下端刚好接触到第二永磁体上端，且第一永磁体与第二永磁体相互磁吸；
18.当球形蒸汽压力仓内的气压与圆柱形气袋内腔内的气压一致时，呈压缩状态的弹簧对升降圆盘的向上弹性顶压力能克服第一永磁体与第二永磁体之间的磁吸力，从而使第一永磁体与第二永磁体分离，进而使升降圆盘上升；
19.进一步的，外球壳的外壁通过设备支架固定，轴承座支架固定在设备支架上。
20.进一步的，柔性圆筒状隔离气袋为双向拉伸聚酯薄膜、尼龙薄膜或纳米pet薄膜。
21.有益效果：本发明的结构简单，能量转换单元将工业锅炉的高温烟气中蕴含的热能同时转化成中心能量传递杆的上下运动的动能和呼吸口喷射蒸汽的喷气动能，最大限度的利用废气热量转换后的能量发电，工作过程中的“第一阶发电”、“第二阶发电”、和“第三阶发电”最大限度的避免发电过程中的动能损失。
附图说明
22.附图1为本装置的整体结构示意图；
23.附图2为本装置的剖视图；
24.附图3为本装置的仰视视角示意图；
25.附图4为发电单元结构示意图；
26.附图5为附图4的下部分定转子结构示意图；
27.附图6为能量转换单元剖视图；
28.附图7为附图6的标记18处的第一状态示意图(初始状态下，柱状阀芯在重力作用下，b环壁上端接触上限位外缘，b环壁的环壁内壁面封堵所述连通通道的进气端；)
29.附图8为“步骤四”结束时的柱状阀芯状态示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
31.如附图1至8所示的余热废热的高效回收发电系统，包括上下分布的球形状的能量转换单元113和发电单元114，能量转换单元113包括轴心处竖向的中心能量传递杆3，中心能量传递杆3的下端延伸至发电单元114中；中心能量传递杆3内有中心导气通道16，中心导气通道16的下端为连通外界的呼吸口43，呼吸口43能吸气、呼气和喷射蒸汽；
32.能量转换单元113能将工业锅炉的高温烟气中蕴含的热能同时转化成中心能量传递杆3的上下运动的动能和呼吸口43喷射蒸汽的喷气动能。
33.发电单元114包括呈圆周阵列分布在中心能量传递杆3下端外周的若干永磁片45，各永磁片45均通过永磁片支架44固定连接中心能量传递杆3的外壁；从而使各永磁片45随中心能量传递杆3同步上下运动；若干呈圆周阵列分布的永磁片45外周包围设置有固定安装的电磁感应线圈46，各永磁片45随中心能量传递杆3同步上下运动能使电磁感应线圈46切割磁感线。
34.发电单元114还包括同轴心于中心能量传递杆3下方的发电转子51，发电转子51外还设置有发电定子49；还包括轴承座支架54，轴承座支架54上固定安装有轴承座52，轴承座52通过轴承53转动安装有转轴47，转轴47的下端同轴心固定连接发电转子51；发电转子51的上端同轴心固定连接尖端朝上的伞形叶片座50，伞形叶片座50的外锥面呈圆周阵列分布有若干轴流气动叶片48；当中心能量传递杆3下降运动，直至呼吸口43到达伞形叶片座50尖端所在高度时，呼吸口43喷射蒸汽的喷气动能驱动若干轴流气动叶片48，从而使伞形叶片座50、转轴47和发电转子51同步转动。
35.能量转换单元113包括从外到内的外球壳26、换热球壳23和内球壳25，外球壳26与换热球壳23之间形成球壳状蒸汽发生仓28，换热球壳23和内球壳25之间形成球壳状烟气通道22；内球壳25的内部为球形蒸汽压力仓27。
36.外球壳26和换热球壳23的左端共同一体化连接有横向的热烟导入管1，热烟导入管1内的导入通道29连通球壳状烟气通道22左端；外球壳26和换热球壳23的右端共同一体化连接有横向的烟气导出管15，烟气导出管15内的导出通道14连通球壳状烟气通道22右端；外球壳26的顶部一体化连接有连通球壳状蒸汽发生仓28顶部的进水管20，进水管20内设置有单向阀19，单向阀19的导通方向朝下；还包括软化水供给管40，软化水供给管40的导出端连通进水管20；
37.换热球壳23和内球壳25的下端共同一体化连接有轴线与中心能量传递杆3轴线重合的a环壁9，a环壁9的环体内连通通道6，连通通道6将球形蒸汽压力仓27的下端与球壳状蒸汽发生仓28的下端相互连通；中心能量传递杆3同轴心穿过连通通道6；
38.球形蒸汽压力仓27内的底部同轴心设置有水平的底盘4，底盘4的下端通过若干支架11支撑连接在a环壁9上；底盘4的轴心处一体化设置有第一密封环13，外球壳26的下端同轴心设置有第二密封环8；第一密封环13和第二密封环8的内壁分别设置有第一o型密封圈10和第二o型密封圈7；第一o型密封圈10和第二o型密封圈7的内圈均与中心能量传递杆3的外壁滑动密封配合；
39.底盘4的上方同轴心设置有升降圆盘24，中心能量传递杆3的上端同轴心一体化连接升降圆盘24，升降圆盘24与底盘4之间同轴心设置有柔性圆筒状隔离气袋17；柔性圆筒状隔离气袋17的上下端分别固定密封连接升降圆盘24和底盘4的轮廓边缘，从而使柔性圆筒状隔离气袋17内为圆柱形气袋内腔2，柔性圆筒状隔离气袋17的内侧同轴心设置有弹簧30，弹簧30的上下端弹性顶压升降圆盘24和底盘4；升降圆盘24的下降运动能使柔性圆筒状隔离气袋17发生褶皱变形，且使弹簧30沿轴线方向压缩；柔性圆筒状隔离气袋17发生褶皱变形的同时，在弹簧30的支撑下不会完全向内坍缩；
40.中心能量传递杆3的上端侧壁呈圆周阵列分布有若干气体进出孔70，若干气体进出孔70将中心导气通道16的上端与圆柱形气袋内腔2内腔连通；
41.升降圆盘24的偏心处一体化设置有轴线为竖向贯通的b环壁72，b环壁72内同轴心滑动设置有柱状阀芯31，柱状阀芯31的上下端分别一体化同轴心设置上限位外缘32和下限位外缘33；柱状阀芯31内设置有连通通道34，连通通道34的进气端35在柱状阀芯31侧壁，连通通道34的出气端36在柱状阀芯31的底端并连通圆柱形气袋内腔2，柱状阀芯31的下端固定连接有向下延伸的限位杆38，限位杆38下端固定连接有限位头39；
42.如图7，柱状阀芯31在重力作用下，b环壁72上端接触上限位外缘32，b环壁72的环壁内壁面37封堵连通通道34的进气端35；
43.如图8，当b环壁72的下端接触到下限位外缘33时，连通通道34的进气端35连通球形蒸汽压力仓27。
44.升降圆盘24上设置有第一永磁体21，底盘4上固定安装有第二永磁体5；当限位头39下降到接触底盘4上表面，且b环壁72的下端接触到下限位外缘33时，第一永磁体21下端刚好接触到第二永磁体5上端，且第一永磁体21与第二永磁体5相互磁吸；
45.当球形蒸汽压力仓27内的气压与圆柱形气袋内腔2内的气压一致时，呈压缩状态的弹簧30对升降圆盘24的向上弹性顶压力能克服第一永磁体21与第二永磁体5之间的磁吸力，从而使第一永磁体21与第二永磁体5分离，进而使升降圆盘24上升；
46.外球壳26的外壁通过设备支架41固定，轴承座支架54固定在设备支架41上。
47.本实施例的；柔性圆筒状隔离气袋17为双向拉伸聚酯薄膜、尼龙薄膜或纳米pet薄膜。
48.工作原理如下：
49.包括如下步骤：
50.步骤一，初始状态下：如图7；柱状阀芯31在重力作用下，b环壁72上端接触上限位外缘32，b环壁72的环壁内壁面37封堵连通通道34的进气端35；从而使球形蒸汽压力仓27与圆柱形气袋内腔2处于完全隔离的状态；且这时第一永磁体21与第二永磁体5处于相互远离的状态，第一永磁体21与第二永磁体5之间的吸引力几乎可以忽略；
51.步骤二，工业锅炉将排出的高温烟气源源不断的通过导入通道29导入到球壳状烟
气通道22的左端，随后高温烟气均匀流过整个球壳状烟气通道22后从右端的导出通道14排出外界，高温烟气均匀流过整个球壳状烟气通道22的过程中使换热球壳23处于持续的高于水沸点的高温发热状态；
52.步骤三，定量供水装置通过软化水供给管40将预定量的软化后的超过95℃且低于100℃的液态水通过进水管20内的单向阀19向下导入到球壳状蒸汽发生仓28顶部，随后暂停软化水供给管40的供水；
53.导入到球壳状蒸汽发生仓28顶部的超过95℃的液态水贴附在发热状态的换热球壳23外球面并顺着换热球壳23外球面均匀向下流动；超过95℃的液态水贴附在发热状态的换热球壳23外球面并顺着换热球壳23外球面均匀向下流动的过程中，超过95℃的液态水在换热球壳23的进一步加热作用下全部迅速气化成水蒸气，从而使球壳状蒸汽发生仓28内迅速产生大量水蒸气，从而使球壳状蒸汽发生仓28内的气压迅速增大，与此同时，球壳状蒸汽发生仓28内的气压通过环体内连通通道6传递到球形蒸汽压力仓27中，从而使球形蒸汽压力仓27内的气压迅速增大；由于圆柱形气袋内腔2是通过呼吸口43连通外界的，从而使圆柱形气袋内腔2始终处于与环境气压一致；从而使这时的球形蒸汽压力仓27内的气压远大于圆柱形气袋内腔2内的气压，升降圆盘24在上下气压差的作用下自动向下位移，柔性圆筒状隔离气袋17自动发生褶皱变形，并使弹簧30逐渐被压缩的同时蓄发弹性势能；升降圆盘24下降的过程中圆柱形气袋内腔2的体积逐渐变小，因此圆柱形气袋内腔2内原来的气体逐渐通过呼吸口43逐渐呼出；与此同时，升降圆盘24下降的过程中使各永磁片45随中心能量传递杆3同步向下运动，使电磁感应线圈46切割磁感线，产生感应电流，从而实现第一阶发电；
54.步骤四，随着升降圆盘24的继续下降，直至限位头39接触到底盘4上表面，从而使柱状阀芯31相对于升降圆盘24上升，直至b环壁72的下端接触到下限位外缘33，此时连通通道34的进气端35连通球形蒸汽压力仓27；如图8；进而使球形蒸汽压力仓27与圆柱形气袋内腔2通过连通通道34连通，与此同时第一永磁体21也跟着下降到与第二永磁体5相互接触并相互磁吸，从而避免升降圆盘24立即上升，这时呼吸口43也随中心能量传递杆3下降到了伞形叶片座50尖端所在高度；
55.由于这时球形蒸汽压力仓27与圆柱形气袋内腔2通过连通通道34连通，从而使球形蒸汽压力仓27内的高压蒸汽源源不断的迅速通过连通通道34压入到圆柱形气袋内腔2内，从而逐渐降低球形蒸汽压力仓27与圆柱形气袋内腔2之间的压力差，与此同时进入到圆柱形气袋内腔2内的蒸汽在气压的作用下继续通过若干气体进出孔70涌入到中心导气通道16，并从呼吸口43以喷射蒸汽的喷气动能的形式驱动若干轴流气动叶片48，从而使伞形叶片座50、转轴47和发电转子51同步转动；从而实现第二阶发电；
56.步骤五，随着球形蒸汽压力仓27与圆柱形气袋内腔2之间的压力差逐渐变小，直至球形蒸汽压力仓27内的气压与圆柱形气袋内腔2内的气压基本一致时，升降圆盘24上下压力差被解除，呈压缩状态的弹簧30对升降圆盘24的向上弹性顶压力开始克服第一永磁体21与第二永磁体5之间的磁吸力，从而使第一永磁体21与第二永磁体5分离，进而使升降圆盘24上升，弹簧30蓄发的弹性势能释放，升降圆盘24上升，柱状阀芯31在重力作用下自动相对于升降圆盘24下降，直至b环壁72上端接触上限位外缘32，使b环壁72的环壁内壁面37重新封堵连通通道34的进气端35，从而使球形蒸汽压力仓27与圆柱形气袋内腔2重新恢复到处于完全隔离的状态；
57.升降圆盘24上升的过程中圆柱形气袋内腔2的体积逐渐变大，因此呼吸口43逐渐吸气，并将补充到逐渐变大的圆柱形气袋内腔2内；与此同时，升降圆盘24上升的过程中使各永磁片45随中心能量传递杆3同步向上运动，使电磁感应线圈46切割磁感线，产生感应电流，从而实现第三阶发电；
58.至此，本装置又重新回到“步骤三”还未开始时的状态，后续只要呈周期性的运行“步骤三”至“步骤五”即可实现持续的发电。
59.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。