[实用新型]低温烟气温差发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油化工、煤化工加热炉使用的发电装置，特别涉及一种低温烟气温差发电装置。

背景技术

目前，为了节能的需要，石油化工管式加热炉已经广泛应用了空气预热系统，使加热炉的排烟温度有所降低。按加热炉的热效率平均90％计算，排向大气的烟气温度有160～180℃。目前，对这些低品位的热能，还没有更好的回收方法。其中，进一步降低排烟温度的方法有两种方法，一种方法是继续预热空气，这受到经济方面的限制。随着排烟温度的降低，烟气余热回收系统的末端温差越来越小，传热效果也越来越差，回收余热的换热面积也就越来越大，一次投资迅速增加。另一种方法是用低品位的烟气热能加热冷水，这除了也要面临上述问题外，还存在低品位的热水在石油化工企业无处使用的难题。温差发电技术是近些年出现的一种热能向电能直接转化的方法，对开发利用低品位热能有重大的现实意义。

中国专利ZL200820221509.9介绍了一种温差发电装置，具体地说是涉及一种利用余热温差发电装置，其包括吸热板、半导体制冷组件和散热板，吸热板和散热板附着在半导体制冷组件的两侧，半导体制冷组件两个极接有导线，半导体制冷组件是若干个半导体制冷件电串连或并联接导线而成，这样的余热发电装置具有使用方便、容易维修的特点。但该专利的半导体制冷组件需要耗费额外的能耗，这不但使温差发电装置的系统复杂化，也大大降低了发电的总效率。此外该专利的导热元件为简单的平板状，当发电功率较大时，必然会导致发热面温度急剧上升，使两边温差缩小，导致半导体元件损毁。

中国专利ZL 200810220647.X公开了一种温差发电热管，其包括一热管，该热管的底段为热段，顶段为冷段，热段和冷段之间为中段；此外，所述热管其热段的外壁及端头设有保温封闭层而构成温差发电热管的温差段，所述保温封闭层至少有部分由半导体温差发电片构成，所述半导体温差发电片的一面以热传导形式包裹封闭在热段的外面；所述各半导体温差发电片之间以串联和/或并联的方式连接。本专利还公开了一种使用上述温差发电热管的温差发电装置。本专利利用热管作为温差发电片的导热、散热装置，解决了温差发电中温差发电片冷热两面难以形成比较高且比较稳定温差的问题以及冷端散热不快的问题，有效提高了温差发电器件的热电转换效率，并为余热多级利用奠定了基础。该专利的温差发电热管结构较为复杂，这给制造带来了困难。第二，它的温差发电片直接与热介质接触，容易受到污染。第三，由于温差发电片是通过集热保温套与热管传热，这也增加了传热热阻，从而降低发电效率。第四，该装置的单根热管若出现失效，温差发电片的热量就散不出去，就会导致温差发电片两边温差缩小，导致半导体元件烧毁。

中国专利ZL 200820041939.2提供了一种管道式余热回收半导体温差发电装置。该专利是管道式余热回收半导体温差发电装置，导体温差发电模块夹在管道式集热器与套管式散热器间，轮毅式集热器紧贴于半导体温差发电模块内侧的热面，套管式散热器紧贴于半导体温差发电模块外侧的冷面，轮毅式集热器、套管式散热器与半导体温差发电模块分别以导热胶粘贴结合。发电是散发余热的气态或液态热源通过轮毅式集热器的通道传递到半导体温差发电模块热面；套管式散热器布置在半导体温差发电模块外侧的冷面，将冷面冷却到比热面低得多的温度，在半导体温差发电模块的两端面产生电势差，经稳压、交直流转换输出作为电源使用。该专利同样需要在套管式散热器的套管中间通入冷却介质进行强制冷却。这就增加了额外的能源消耗，降低了发电的总效率。

中国专利ZL200910024648.1提供了一种大管径高温烟道烟气余热半导体温差发电系统，其包括热电转换模块以及电池或负载，上述热电转换模块具体组成如下：布置于管道外壁的单面受热式半导体温差发电模块，其与管道外壁贴合面为受热面，另一面为冷却面；沿流线方向布置于管道内的阵列排布的双面受热式半导体温差发电模块，该模块内部为冷却通道，外周与高温烟气接触的面为受热面；该内部冷却通道采用水冷或空气冷却方式；由于安装阵列排布的双面受热式半导体温差发电模块，使管道内部形成堵塞，堵塞比在0.2～0.3。该专利的半导体强制冷却肋片结构，需要耗费额外的水冷或空气冷却能耗，这会不但使温差发电装置的系统复杂化，容易出现冷却介质泄露，也大大降低了发电的总效率。

但是，目前的温差发电装置技术，为了保持半导体两端的温差，都需要采用专用的冷却系统，这就增加了额外的能耗，降低了发电的总效率，所以温差发电技术的应用受到了一定的限制。

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