一种中低温热能发电装置的制作方法

本实用新型涉热能发电技术领域，具体涉及一种中低温热能发电装置。

背景技术：

现在全球每日生产的60％的能源被作为废热损失掉，用这些热能产出的电力比全世界所有煤电厂、天然气发电厂和核电厂生产的电力还要多，而油田存在大量废热或伴生地热，例如油田联合站污水罐、联合站发电机组循环水及烟道气、计量站水套加热炉等。油(气)田伴生地热在油(气)田广泛存在，温度大部分在100℃左右。如果将这些热能加以利用，将可以获得额外的经济收益并能够较大幅度地减排二氧化碳、保护环境。热能直接发电(半导体温差发电)技术可以将大量废热回收转化为电能，且具有设备简单、无传动部件、无噪音、无污染、安全可靠、维护费用低等优点。

目前，还没有用于油田废热及油田伴生地热的热能直接发电系统。

现有的地热发电系统存在如下问题：不具备普适性，不同地质条件需要不同设计发电系统；由于存在高速的机械运动，系统的维护费用较高，安全隐患较大；部分发电系统中使用的工质费用昂贵且有毒。

现有的其他用途的热能直接发电系统存在如下问题：由于热源不稳定而造成的发电输出起伏波动；由于冷却端降温效果不好而造成的两面温差减小，功率输出降低，效率较低；开放性的热源对系统损坏较大，维护成本高；不容易模块化，不利于大规模发电。

技术实现要素：

要解决的技术问题是如何利用热源的余热发电。

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种中低温热能发电装置，其特征在于，所述发电装置连接在热源输送管路上，包括：热能发电装置，

所述热能发电装置包括热源入口热源出口；

所述热源入口连接热源，所述热源出口连接所述热源输送管路；

所述热能发电装置包括冷却介质入口和冷却介质出口，

还包括冷却系统；

所述冷却系统出口通过循环管路连接所述冷却介质入口，所述冷却系统入口连接所述冷却介质出口；

所述发电装置包括多个正反交替叠摞的发电单元，所述多个发电单元通过管路串联或并联；

所述发电单元包括多个正反交替连接的半导体发电单元，多个半导体发电单元串联或并联；

所述热源输送管路与所述循环管路不连通。

可选地，所述热源为油田联合站发电机组产出的高温烟气、所述热源为油田联合站发电机组冷却用循环水、所述热源为油田计量站水套加热炉经分离器后产出高温污水、热源为油田或地热田井下的地热资源、所述热源为所述的热源为油田联合站污水罐高温污水中的至少一种。

可选地，所述冷却系统包括：

储液罐、循环泵，所述循环泵设置在所述储液罐出口与所述冷却介质入口之间的循环管路上。

可选地，还包括过滤器，所述过滤器设置在所述热源的输出出口与所述热源入口之间的热源输送管路上，用于过滤热源输出出口输出的热能载体介质。

可选地，还包括热能载体介质存储装置，所述热能载体介质存储装置通过管路与所述热源输送管路连通。

可选地，所述冷却介质流向与所述热能载体介质在所述发电装置中的流向相同。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的中低温热能发电装置可以较好的适应油田或地热田的各类设备，具有较好的普适性，任何高温流体类型均可进行有效发电，并且发电过程并不影响油田或地热田正常生产。同时，热能直接发电系统具有无机械功转换、无噪音、无污染、维护费用较低、可分布式发电、可便捷地扩展发电规模等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一个实施例中油田或地热田井口热能直接发电系统原理图；

图2为本实用新型一个实施例中热电半导体工作装置原理图；

图3为本实用新型一个实施例中油田或地热田计量站热能直接发电系统原理图；

图4为本实用新型一个实施例中油田或地热田联合站热能直接发电系统原理图；

图5为本实用新型一个实施例中热能直接发电装置组装示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种中低温热能发电装置，发电装置连接在热源输送管路上，包括：热能发电装置13，热能发电装置包括热源入口2、热源出口6；热源入口2连接热源1，热源出口6连接热源输送管路；热能发电装置13包括冷却介质入口133和冷却介质出口134，还包括冷却系统；冷却系统出口41通过循环管路连接冷却介质入口133，冷却系统入3口连接冷却介质出口134；发电装置13包括多个正反交替叠摞的发电单元130，多个发电单元130通过管路串联。如图2所示，每个发电单元130包括多个正反交替连接的半导体发电单元131，多个半导体发电单元131串联或并联。发电单元130由多对PN型导体131构成；热源输送管路与循环管路不连通。下面对本实用新型提供的中低温热能发电装置。

在本实用新型中，如图3至图4所示，热源1优选为为油田联合站发电机组产出的高温烟气、热源为油田联合站发电机组冷却用循环水、热源为油田计量站水套加热炉经分离器后产出高温污水、热源为油田或地热田井下的地热资源、热源为油田联合站污水罐高温污水中的至少一种。

如图5所示，发电装置13包括多个正反交替叠摞的发电单元130组成的发电模块，多个发电单元130通过管路串联或并联。多个发电单元130首尾相接形成热源输送管路和循环管路，热源输送管路与循环管路不连通。在本实用新型中冷却介质流向与热能载体介质在发电装置中的流向相同。

如图2、图3、图4所示冷却系统包括：储液罐4、循环泵5，循环泵5设置在储液罐4出口与冷却介质入口之间的循环管路上。

如图3所示，还包括过滤器，过滤器设置在热源的输出出口与热源入口之间的热源输送管路上，用于过滤热源输出出口输出的热能载体介质。

如图4所示，还包括热能载体介质存储装置，热能载体介质存储装置通过管路与热源输送管路连通。

本实用新型是一种能广泛应用于油田或地热田的热能直接发电系统，如图2、3、4所示，它包括热能直接发电装置13、储液罐4、循环泵5等；热能直接发电装置13具有一对热源入口2和出口6，还有一对冷却液入口3和出口3，热源入口2与热源端通过法兰或其它类似装置连接，而热源出口6则与后续的原始管线连通；储液罐4与循环泵5连通，同时循环泵5另一端与热能直接发电装置冷却液入口3连接，而储液罐的另一端与热能直接发电装置冷却液出口3相连接，形成一个完整的冷却循环系统，并且要在储液罐4所在的循环给水主管路上设置阀门，控制循环冷却的进程。热能直接发电装置是基于半导体温差发电技术，冷热交换器交错排列，在内部半导体模块两端形成稳定的温差，从而进行温差发电。

热能直接发电装置的四个接口端都有安装有法兰，通过连接法兰可以便捷地与油田各类设备相连接，热源流体由发电设备热源入口2进入，而后继续进入原来后续生产设备6，不影响油田或地热田的生产活动。热能直接发电装置的热源入口2可以与油田或地热田的井口装置通过连接法兰连通，当在油田井口使用的时候需要注意的是油藏具有高含水特征。

如图3所示，热能直接发电装置可以用在油田计量站的水套加热炉7之后，在水套加热炉的烟囱12上安装过滤器8后，高温烟气或经过热交换后得到的高温流体可以与热能直接发电装置热端入口2相连接，热能直接发电装置利用温差进行发电。

如图4所示，热能直接发电装置可以用在油田联合站的发电机组9处，通过改造发电机组烟囱14构造将其与发电装置热源入口2连接，使高温废气或经过热交换后得到的高温流体进入热能直接发电装置既可进行发电；同时还可以运用在发电机组的循环冷却水的出口端15，将其与发电装置热源入口端法兰连接，让升温后的循环水进入热能直接发电装置中，提供稳定热量进行发电。热能直接发电装置13可以作为一个模块，多个模块可以连接法兰进行组装成为具有更大发电规模的热能直接发电装置。

综上所述，本实用新型中低温热能发电装置可以较好的适应油田或地热田的各类设备，具有较好的普适性，任何高温流体类型均可进行有效发电，并且发电过程并不影响油田或地热田正常生产。同时，热能直接发电系统具有无机械功转换、无噪音、无污染、维护费用较低、可分布式发电、可便捷地扩展发电规模等优点。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本实用新型公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。