[發(fā)明專利]連續(xù)鑄造過程熱光伏發(fā)電裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510336077.0
• 申請日: 2015-06-17
• 公開（公告）號: CN104935240B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志強(qiáng);楊紹輝;黃曉娟;歐鯉輝;吳春婷;馬火華;柯炳賢
• 申請（專利權(quán)）人: 集美大學(xué)
• 主分類號: H02S10/30
• 分類號: H02S10/30;H02S40/22;H02S40/42
• 代理公司: 廈門市新華專利商標(biāo)代理有限公司35203
• 代理人: 朱凌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種連續(xù)鑄造過程熱光伏發(fā)電裝置及其方法。

背景技術(shù)

熱光伏發(fā)電技術(shù)是將高溫（溫度為1000~2000k）熱輻射體的紅外波段輻射能（波長為800~2000nm）投射到熱光伏電池上轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。熱光伏發(fā)電技術(shù)與太陽能光伏發(fā)電技術(shù)相比，具有不依賴太陽光的特點(diǎn)，可以不受晝夜、季節(jié)或天氣的影響而提供穩(wěn)定的電能，同時(shí)具有較高的能量輸出密度和理論轉(zhuǎn)換效率，因此熱光伏發(fā)電技術(shù)越來越受到人們的重視。目前，部分熱光伏發(fā)電系統(tǒng)已投入市場應(yīng)用，但絕大多數(shù)都集中在軍事領(lǐng)域，而在民用設(shè)備上的應(yīng)用仍然很少。連續(xù)鑄造工藝在冶金行業(yè)的應(yīng)用十分廣泛，該工藝過程是將高溫金屬液體連續(xù)注入水冷結(jié)晶器，待金屬液體冷凝成硬殼后從結(jié)晶器出口連續(xù)拉出，經(jīng)過直接噴水系統(tǒng)進(jìn)行二次冷卻，全部凝固后經(jīng)過全長大約為20~30m的空氣冷卻區(qū)再矯直切割成鑄錠送出或直接送至軋制工序的過程。以連續(xù)鑄鋼為例，連續(xù)鑄鋼過程中從結(jié)晶器拉出的鋼錠表面溫度一般在1300~1500k左右，經(jīng)過二次冷卻區(qū)后表面溫度下降至950~1100k左右，進(jìn)入空氣冷卻區(qū)后，由于鋼錠中心往表面的熱傳遞，鋼錠表面溫度上升至1100~1200k左右，由上述分析可知連續(xù)鑄造過程中鑄件可認(rèn)為是不斷向外界發(fā)射紅外線的高溫?zé)彷椛潴w，并且在二次冷卻區(qū)鑄件與冷卻水的換熱溫差非常大，該環(huán)節(jié)熱量嚴(yán)重貶值利用，造成極大的熱損失。基于上述情況可以考慮在連續(xù)鑄造過程中布置熱光伏發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電同時(shí)加以冷卻，由此實(shí)現(xiàn)高溫鑄件輻射能量的最優(yōu)化利用。為了合理地布置熱光伏發(fā)電裝置而不對整個(gè)工藝過程產(chǎn)生影響，一般考慮在空氣冷卻區(qū)進(jìn)行熱光伏發(fā)電裝置的布置，此時(shí)該連續(xù)鑄造過程可適當(dāng)減小二次冷卻區(qū)的長度和水冷換熱量或者直接取消二次冷卻區(qū)，同時(shí)根據(jù)具體的需求增加空氣冷卻區(qū)的長度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能量利用率高、發(fā)電成本低、安裝維修方便的連續(xù)鑄造過程熱光伏發(fā)電裝置。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種連續(xù)鑄造過程熱光伏發(fā)電方法，它具有發(fā)電效率高、電池壽命長、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)，可被廣泛應(yīng)用于冶金行業(yè)中。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

本發(fā)明是一種連續(xù)鑄造過程熱光伏發(fā)電裝置，它包括高溫鑄件、反射壁、光學(xué)濾波器組件、線型菲涅爾透鏡組件、冷卻風(fēng)通道、液浸熱光伏電池板組件、支架、冷卻風(fēng)機(jī)；所述的高溫鑄件為連續(xù)鑄造過程中從結(jié)晶器拉出直至切割前的連續(xù)運(yùn)動(dòng)鑄件；所述的反射壁為可彎曲圓管型空腔結(jié)構(gòu)，反射壁將高溫鑄件包圍在其內(nèi)腔，并且反射壁的中心軸線與高溫鑄件的中心軸線一致，反射壁設(shè)有三層結(jié)構(gòu)，最內(nèi)層為由高純石英玻璃制成的透射材料，中間層為銠鍍層制成的反射材料，最外層為耐火保溫材料制成的基材，反射壁的頂部沿軸線方向開設(shè)一條開口；所述的光學(xué)濾波器組件布置在反射壁頂部的開口上，光學(xué)濾波器組件的端緣與反射壁頂部開口的端緣密封連接；所述的線型菲涅爾透鏡組件布置在反射壁頂部的開口上并處于光學(xué)濾波器組件的上方，線型菲涅爾透鏡組件的端緣與反射壁頂部開口的端緣密封連接；所述的冷卻風(fēng)通道為中心軸線與高溫鑄件的中心軸線平行的空氣通道，冷卻風(fēng)通道的底部沿軸線方向開設(shè)一條開口，該開口的端緣與反射壁頂部開口的端緣密封連接；所述的液浸熱光伏電池板組件布置在冷卻風(fēng)通道的內(nèi)部且位于線型菲涅爾透鏡組件的上方，液浸熱光伏電池板組件的軸線與線型菲涅爾透鏡組件的軸線平行，以保證透過線型菲涅爾透鏡的所有光線完全投射到液浸熱光伏電池板組件的電池表面上；所述的支架7將液浸熱光伏電池板組件固定支撐在冷卻風(fēng)通道的內(nèi)壁上；所述的冷卻風(fēng)機(jī)安裝在冷卻風(fēng)通道的外側(cè)且通過管道與冷卻風(fēng)通道的一端連通。

利用上述連續(xù)鑄造過程熱光伏發(fā)電裝置的熱光伏發(fā)電方法，它包括以下步驟：

1）連續(xù)運(yùn)動(dòng)的高溫鑄件向周圍發(fā)射的光線經(jīng)反射壁發(fā)生多次反射后到達(dá)光學(xué)濾波器組件，能夠被熱光伏電池吸收的光線透過光學(xué)濾波器到達(dá)線型菲涅爾透鏡組件，不能被熱光伏電池吸收的光線被反射回去；

2）到達(dá)線型菲涅爾透鏡組件的光線透過線型菲涅爾透鏡聚焦在液浸熱光伏電池板組件的電池表面上，液浸熱光伏電池板組件上的熱光伏電池利用光生伏特效應(yīng)輸出電能；

3）冷卻風(fēng)機(jī)為冷卻風(fēng)通道提供冷卻空氣，冷卻空氣經(jīng)過布置在冷卻風(fēng)通道內(nèi)的液浸熱光伏電池板組件表面時(shí)帶走熱光伏電池的散熱量，使電池板組件維持低溫水平。

采用上述方案后，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：