[0001] 本发明涉及余热回收利用技术领域，具体涉及一种余热利用方法。

[0002] 余热是指生产过程中由各种热能转换设备、用能设备、化学反应设备及生产的高温工件产生而未被利用的热能。在纺织印染、电镀加工、化工制药、印刷烘干、煤泥烘干、铸造、电解铝生产等工业领域存在大量需要回收利用的余热，现在的加工厂对余热利用仅限于换热器回收，但是，换热器回收的工作效率低，对于异形工件等高温工件的回收仍处于基本空白的状态，现在这部分高温异形工件均通过自然冷却的方式处理。如果通过回收可以充分利用这部分能量，将极大地减少工业能源损耗。同时余热回收利用是提高经济性、节约燃料的一条重要途径。

[0003] 基于上述问题，申请人对余热利用展开了研发，以通过利用高温工件的余热来进行发电、加热水、生产说蒸汽等，以提高余热利用率，减少能源浪费。

[0040] 下面通过具体实施方式进一步详细说明：

[0041] 说明书附图中的附图标记包括：机械泵1、吸热组件2、电磁泵3、加热器4、斯特林电机5、换热器6、储液箱7、内筒101、外筒102、凹槽103、散热孔104、吸热管105、安装孔106、抱箍107、安装耳108、支撑管109、接料板110、顶盖200、凸起201、空腔202、盖板203、导热板300、减速电机301、导杆302、轴承座303、不完全齿轮304、端面齿轮305、气囊306、排气孔
307、出气单向阀308。

[0042] 实施例一：

[0043] 一种余热利用方法，包括以下步骤：

[0044] S1：使用一种余热利用系统，如附图1和附图2所示，包括用于驱动热交换介质循环的泵组件，本实施例中泵组件包括机械泵1和电磁泵3，机械泵1的进液口和出液口均设置有加热组件，加热组件为电热棒，电热棒的型号为：DN40，电热棒电连接有电源。

[0045] 还包括吸热组件2、耗能组件和储液组件，本实施例中，吸热组件2包括外筒102和设置在外筒102内的内筒101，内筒101与外筒102之间设置有供热交换介质流动的通道。具体的，机械泵1与通道连通，电磁泵3与空腔连通。

[0046] 储液组件为储液箱7，储液箱7与机械泵1连通。耗能组件包括斯特林电机5和换热器6，具体的换热器6分别与储液箱7、斯特林电机5连通。斯特林电机5与电磁泵3之间连通有辅热组件，辅热组件包括加热容器和固定在加热容器上的加热器4，加热器4的型号为：DN125X800，具体的，斯特林电机5上固定有储液容器，斯特淋电机的吸热片伸入到储液容器内，储液容器分别与换热器6、加热容器连通。加热器4与电磁泵3之间设置有温敏传感器，型号为：SIN-WZP-PT100，温敏传感器电连接有安装在加热器4上的控制器，控制器型号为：
900U，控制器与加热器4电连接，且控制器控制加热器4的启闭，温敏传感器位于电磁泵3的出液口处。本实施例中的连通均使用现有的管道，此处不再赘述。

[0047] 本实施例中热交换介质为液态金属，是由质量分数为镓20％、铟30％、铋19％、铝5％、铁3％、镁5％和锡18％组成的合金，该液态金属的熔点为40℃。

[0048] 将机械泵1、吸热组件2、电磁泵3、加热器4、斯特林电机5、换热器6、储液箱7依次连通，且构成一个循环回路。

[0049] S2:本实施例中以电解铝残极为例，将粘附有电解铝残极的母线放置于内筒101内，由于本方案的吸热组件2为筒状，可容纳电解铝残极等异形结构。

[0050] S3：初始时，液态金属在常温下容易凝固，因此先启动电热泵对液态金属进行加热，再启动机械泵1对液态金属进行驱动。放入电解铝残极之后，启动电磁泵3，机械泵1将液态金属送入到通道内,在通道内的液态金属对电解铝残极进行热交换，然后电磁泵3将吸热的高温液态金属送入到加热容器内，再进入到储液容器内，再进入到换热器6内。

[0051] S4：高温的液态金属在储液容器内与加热片进行热交换，斯特林发电机吸收大量的热从而工作发电，本实施例中斯特林发电机的工作温度在400℃，并且经过换热器6。斯特林发电机消耗热能过后，液态金属残余部分热能，换热器6对残余的热能进行利用，例如：加热水、产生水蒸汽等。经过长时间换热，电解铝残极的温度会逐渐降低，因此，液态金属的温度也会逐渐降低，且液态金属的温度不足以使得斯特林电机5工作。此时，温敏传感器检测到液态金属的温度，例如：200℃，温度传感器会将温度信号发送给控制器，控制器会控制加热器4工作，加热器4对加热容器内的液态金属进行加热，如此升高液态金属的温度，从而使得斯特林发电机持续工作。操作人员，发现加热器4工作时，对内筒101内的电解铝残极进行更换。

[0052] S5：在机械泵1和电磁泵3的作用下，余热被利用过后的液态金属，回流到储液箱7内，再通过机械泵1送入到通道内，通道内的液态金属再次对电解铝残极吸热，如此完成液态金属的循环。

[0053] S6：重复以上步骤循环。

[0054] 实施例二：

[0055] 实施例二与实施例一的不同之处在于，如附图2、附图3、附图4和附图5所示，吸热组件2设置在机架上，内筒101的外壁上开设有呈螺旋状的凹槽103，且凹槽103的横截面呈半圆形，如图3，在内筒101的内壁上开设有多个与凹槽103位置对应且连通的散热孔104，且散热孔104为通孔，在凹槽103内卡紧有供热交换介质循环的吸热管105，吸热管105位于通道内，在外筒102的上部和下部均开设有供吸热管105通过的安装孔106。

[0056] 在内筒101外壁上设有多个固定吸热管105的锁紧机构，其中锁紧机构包括呈半环形的抱箍107和螺栓，抱箍107的两端向外(朝向抱箍107凸起一侧)弯折形成安装耳108，在安装耳108上开设有定位孔Ⅰ，在内筒101外壁上设有一组与定位孔位置对应的螺纹孔Ⅰ，一组螺纹孔Ⅰ中的两个螺纹孔Ⅰ分别位于凹槽103上下两侧，将螺栓装入定位孔Ⅰ和螺纹孔Ⅰ内，从而实现将抱箍107固定在吸热管105的外部。

[0057] 在吸热组件2的底部纵横交错分布有多根与吸热管105连通的支撑管109，支撑管109可以固定在机架上，也可以通过其他方式固定在吸热组件2下方，支撑管109为不锈钢的硬管，在支撑管109下方还设有水平滑动连接在机架上的接料板110，该接料板110用于收集从待吸热工件上掉落的杂质物。

[0058] 在吸热组件2的顶部设有盖合吸热组件2的顶盖200，本实施例中顶盖200呈圆形，如图4所述，在顶盖200底部的中心处设有呈倒锥形的凸起201，在顶盖200内设有顶部敞口的空腔202，空腔202同样呈倒锥形，顶盖200上可拆卸连接有将空腔202封闭的盖板203，具体设置为：在盖板203上设有定位孔Ⅱ，在顶盖200上设有与定位孔Ⅱ位置对应的螺纹孔Ⅱ，将螺栓装入定位孔Ⅱ与螺纹孔Ⅱ实现盖板203在顶盖200上的安装，使用时，空腔202内装有保温材料，本实施例中保温材料选用玻璃棉；在顶盖200上还设有便于行车吊装的吊耳。

[0059] S2中，以电解铝残极为例，利用车间中的行车(或其他方式)将待降温的电解铝残极放置在支撑管109上，后通过吊耳将顶盖200盖合在吸热组件2的顶部，工件放入时与支撑管109轻微碰撞，使得工件上残留的碎渣经支撑管109之间的间隙掉落在接料板110上，高温工件使其周围的空气被加热，由于热气流具有上升的特性，热气流不断向上流动。

[0060] 当热气流上升至靠近顶盖200附近时，由于凸起201呈倒锥形，因此热气流会沿着凸起201的外周向靠近内筒101一侧流动，热气流经散热孔104进入凹槽103，其热量被吸热管105内的液态金属带走。

[0061] 实施例三：

[0062] 实施例三与实施例一的不同之处在于，如图6所示，在顶盖200的底部沿着凸起201均布有多个导热单元，导热单元用于将顶盖200底部的热量分散至吸热管105处，其中导热单元包括导热板300和驱动导热板300绕着水平轴线往复摆动的驱动机构，导热板300位于凸起201与内筒101之间，本实施例中驱动机构包括减速电机301和导杆302，减速电机301固定在顶盖200的顶部，且顶盖200上设有供减速电机301的输出轴穿过的轴孔，在减速电机301的驱动轴上同轴固定有位于顶盖200下方的不完全齿轮304，导杆302水平转动连接在顶盖200的底部，具体为：在顶盖200的底部固定有轴承座303，导杆302与轴承座303之间通过轴承连接，在导杆302的端部同轴固定有与不完全齿轮304啮合的端面齿轮305，本实施例中端面齿轮305与不完全齿轮304上的凸齿均为直齿，导杆302上设有固定在顶盖200底部的扭簧，导热板300固定在导杆302上。

[0063] 当不完全齿轮304与端面齿轮305处于未啮合状态时，导热板300的低端朝向凸起201一侧倾斜，工作时，减速电机301驱动不完全齿轮304慢速转动，当不完全齿轮304与端面齿轮305啮合时，导杆302产生转动，使得导热板300向远离凸起201一侧摆动，同时扭簧蓄能，当不完全齿轮304与端面齿轮305脱离啮合时，扭簧释放能量，使得导杆302快速反向转动，导热板300迅速复位，从而实现导热板300的往复摆动。

[0064] 在导热板300与凸起201之间固定有多个气囊306，气囊306的一侧粘接在凸起201上，而气囊306的另一侧粘接在导热板300上，多个气囊306之间具有间隙，各气囊306上均设有进气单向阀，在导热板300上开设有多个连通气囊306内部的排气孔307，排气孔307相对于导热板300倾斜设置，即导热板300靠近凸起201时，排气孔307的中轴线呈竖直状态，在排气孔307内设有出气单向阀308，当气囊306的体积减小时，气囊306内部的气压增大，出气单向阀308打开，气囊306内部的气体排出，当气囊306的体积增大时，气囊306内部的气压减小，进气单向阀打开，气囊306外部的气体补入到气囊306内。

[0065] 由于热气流上升至顶盖200附近时，其中的大部分热量已被热交换介质吸收，温度大幅度下降，大约在100-150℃，因此本实施例中，气囊306、导热板300、导杆302等与热气流直接接触的机构全部选用耐高温的材料制成，如气囊可采用耐高温的硅橡胶制成，而导热板可采用铝合金板，导杆采用45钢制成。

[0066] S2中，以电解铝为例，将电解铝放置于内筒101过后，将顶盖200盖合在吸热组件2上之后，开启连接减速电机301的电源，使得位于吸热组件2内的导热板300往复摆动，当热气流上升至靠近顶盖200附近时，由于凸起201阻挡，热气流向凸起201四周流动，凸起201与导热板300之间气囊306的存在，气囊306对热气流有一定的阻挡作用，使得热气流向导热板300处流动，当导热板300远离凸起201一侧摆动时，给予热气流向内筒101的侧壁流动的推力，促使热气流快速与吸热管105内的热交换介质换热，降低热气流经顶盖200与外界换热的几率。

[0067] 当导热板300向远离凸起201一侧摆动时，气囊306拉伸其内部体积增大，内部气压减小，进气单向阀打开，外部的热气流进入到气囊306内部，而当导热板300向靠近凸起201一侧摆动时，挤压气囊306，使得气囊306体积缩小，其内部的气压增大，出气单向阀308打开，气囊306内部的热气经排气孔307排出，由于排气孔307的出口倾斜朝下，因此气囊306排出的气流给予靠近顶盖200的热气流向下的作用力，减缓热气流上升的速度，降低热气流经顶盖200与外界换热的几率，从而提高余热的回收效果。

[0068] 另外由于导热板300复位是通过扭簧释放能量驱动的，因此导热板300复位的速度较快，经排气孔307排出的气体流速较大，对其下方气流的作用力也会加大。

[0069] 以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。