[發明專利]以熱載體為熱媒的工業余熱半導體發電方法及裝置

有效

• 申請號: 201010511700.9
• 申請日: 2010-10-20
• 公開（公告）號: CN101976987A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 王海波;王海軍
• 申請（專利權）人: 王海波
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

技術領域

本發明涉及一種以熱載體如導熱油為熱媒的工業余熱半導體發電方法及裝置，屬工業余熱回收領域。

背景技術

電站鍋爐、工業鍋爐、工業爐窯等排放的煙氣中含有大量的熱量，通常設有余熱回收裝置如省煤器和空氣預熱器等，吸收部分煙氣余熱，但排煙溫度通常在140℃～160℃或更高，較小容量的爐窯排煙溫度甚至更高。由于煙氣中硫化物的存在，空氣預熱器尾部受熱面的煙氣出口溫度受到限制，排煙溫度過低會導致受熱面的壁面溫度低于煙氣酸露點而發生嚴重的結露腐蝕和堵灰甚至穿孔，這是繼續利用煙氣余熱、降低排煙溫度必須面對的難題。

相變換熱器可以在維持較低壁面溫度的前提下回收利用余熱、大幅度降低排煙溫度，并將排煙溫度控制在僅比最低壁面溫度高15℃左右，通常可以控制壁溫100℃時，排煙溫度115℃左右。但在實際應用中也必須處理好熱平衡的限制，才有可能達到既避免結露又降低排煙溫度的效果。實際操作中在不結露的前提下排煙溫度控制在130℃左右為宜。這已被楊本洛教授的相變換熱器技術的成功實施所證明。

ZL200710046604.X提供了一種鍋爐煙氣余熱回收的裝置流程，該技術主要應用領域是電站蒸汽鍋爐。該技術是一種鍋爐余熱回收的好方法。但是，該余熱回收流程產生的是低品位的中低壓蒸汽，且如果產生的蒸汽如無法外供使用，該技術的應用即受到很大的限制，通常僅能通過增加空氣預熱器或給水預熱器回收部分煙氣余熱，鍋爐的排煙溫度仍然較高，能量浪費仍然較大，不符合節能要求。

ZL200910183368.5公開了一種以導熱油為傳熱介質的工業余熱半導體溫差發電機發電技術，如圖1所示，圖中標識為：1-換熱器，2-半導體溫差發電機，3-儲油罐，4-溫控器，5-輸油泵，6-導熱油管道，7-冷卻水管，8-半導體溫差發電芯片。

該技術采用共知的導熱油回收工業低溫余熱技術，回收了余熱的導熱油作為傳熱介質，作為半導體溫差發電機的熱源，不失為一種很好的余熱利用技術。但是該技術存在一定的缺點：即半導體溫差發電機的冷源需要使用大量的冷卻水，冷卻水帶走的熱量經冷卻塔等散熱后才能循環使用，且冷卻水的循環需要使用一定量的電能。實際半導體溫差發電機的發電效率很低，大量的熱量被冷卻水帶走白白散失在大氣中并造成熱污染；設置的儲油罐，里面的導熱油溫度較高，儲油罐兼起油氣分離器的作用，導熱油回收余熱過程中產生的氣體要通過儲油罐分離出去，由于溫度高，接觸氧氣時容易導致導熱油變質；輸油泵采用變流量調節作為保證半導體發電模塊入口導熱油溫度的措施，勢必導致輸油泵不能經濟、高效運行，仍需配套變頻調速技術才能解決問題；而且為保證半導體發電模塊入口溫度的相對穩定，勢必要采用大流量、低溫度的導熱油回收工業余熱，如通過半導體發電模塊的導熱油進出口溫差大，會引起發電模塊的熱應力，對其使用壽命有一定的影響；如采用通過半導體發電模塊的導熱油進出口溫差小、低流量的運行方式，將導致導熱油的供回油溫度均提高，余熱回收的熱量又會減少。

ZL200810172026.9公開了一種比較高效的用于半導體溫差發電模塊的冷卻裝置，主要用于對內燃機尾氣余熱回收半導體溫差發電系統頭功一種比較高效的冷卻系統。利用液體相變潛熱較大的特點，可從半導體溫差發電模塊的冷端面吸收更多的熱量，能夠進一步提高半導體溫差發電模塊冷熱端面的溫差，從而取得更好的利用余熱的發電效果。同時冷卻液循環使用，無需動力，無介質耗損、泄漏，節能環保。如圖2所示，圖中標識：21-散熱器，22-冷凝器，23-導液管，24-導氣管，25、26-薄翅片，27-半導體溫差發電模塊。但該技術也有存在問題的地方：由于半導體溫差發電模塊冷端面的熱量無法回收利用，只能散失到大氣中，因此該技術限制了冷卻液的沸點低于100℃；發電模塊冷端面蒸發器內部空腔為長方體，里面并未充滿冷卻液體，吸收發電模塊熱量的冷卻液體氣化時必然會夾帶冷卻液體，從而與長方體空腔的大氣端薄翅片接觸吸熱氣化，吸收熱量的氣化氣體又會與冷卻液進行熱交換而是冷卻液部分氣化，冷卻液的氣化潛熱并未被發電模塊冷端面全部利用。而且蒸發器內部空腔為長方體，氣液并存，體積會加大。

????因此如何進一步合理回收利用如何利用工業余熱，如降低排煙溫度等進而應用半導體溫差發電機發電等成為該領域研究的熱點。

發明內容