[發明專利]應用于鍋爐尾部煙道的熱管式溫差發電儲能及輸電系統

在審

• 申請號: 201710790700.9
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107528499A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 秦嶺;尤運;潘衛國;汪臘珍;姜未汀;涂釗;佘小利;黃春迎;張莉;胡雙清
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;F28D15/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,徐穎

技術領域

本發明涉及一種傳熱與節能技術，特別涉及一種應用于鍋爐尾部煙道的熱管式溫差發電儲能及輸電系統。

背景技術

電站鍋爐、工業鍋爐或者燃氣鍋爐中燃料燃燒產生的煙氣具有較高的溫度。電站鍋爐中一般通過布置受熱面的方式對這部分熱量進行利用后通過煙囪排入環境，但是這個過程中仍然存在著大量的損失，這些損失包括散熱損失、傳熱損失和排煙損失等。工業鍋爐中的排煙一般直接排入環境，很少將其利用，造成大量的能量浪費。如果能將這些熱量高效的利用起來，進行溫差發電，將是一種有效的節能方式。

溫差發電是利用賽貝殼效應，將熱端和冷端的溫差儲存的熱能轉化為電能，但是直接通過溫差發電片產生的電能為直流電，不能直接儲存，需要經過穩壓保護器調整后才能儲存，如果需要輸出給用電器，則需要逆變器、穩壓保護器等才可轉化為交流電輸送給用戶。

熱管是一種利用工質的相變來進行熱量傳遞的高效導熱元件，蒸發段與高溫區域接觸，工質發生相變，帶走大量的汽化潛熱，到達冷凝段與低溫區域接觸，放出大量的汽化潛熱，同時工質冷凝變成液態回流到蒸發段，如此往復循環，可傳遞大量的熱量。利用熱管的這種特性，可以形成較大的溫差，結合溫差發電片，便可產生電能。

燃煤鍋爐燃料燃燒產生的煙氣中含有大量的粉塵等固體顆粒物，這些固體顆粒物對受熱面造成嚴重的磨損，如果不對受熱面進行改造和處理，受熱面磨損嚴重，將會降低受熱面的使用壽命。

發明內容

本發明是針對現有利用鍋爐尾部煙道進行溫差發電熱利用率較低的問題，提出了一種應用于鍋爐尾部煙道的熱管式溫差發電儲能及輸電系統，改進結構，提高溫差發電熱利用率，并且解決此技術應用于燃煤鍋爐等煙氣中含有大量粉塵等固體顆粒物的尾部煙道時，受熱面磨損嚴重的問題。

本發明的技術方案為：一種應用于鍋爐尾部煙道的熱管式溫差發電儲能及輸電系統，包括溫差發電系統、供電系統和儲能系統；

溫差發電系統包括多個溫差發電單元，溫差發電單元包括上下結構的冷端熱管裝置和熱端熱管裝置、以及冷端熱管裝置和熱端熱管裝置之間的溫差發電片，溫差發電單元嵌設在尾部煙道上，溫差發電單元的熱端熱管裝置與高溫煙氣接觸吸熱，維持溫差發電片熱面高溫，冷端熱管裝置與環境大氣接觸，維持溫差發電片冷面低溫；

供電系統依次包括逆變器、輸電穩壓保護器和用電器，儲能系統包括儲電設備；溫差發電系統產生直流電，經過逆變器轉變為交流電，輸出的交流電經過穩壓保護器調整電壓輸出給電器供電；溫差發電系統產生的直流電直接儲存在儲能裝置。

所述熱端熱管裝置從下到上包括吸熱肋片、熱端熱管裝置熱管、冷凝腔、第一緊密性導熱材料及熱端熱管裝置熱管和冷凝腔內部的熱端熱管裝置工質；冷端熱管裝置從上到下包括散熱肋片、冷端熱管裝置熱管、蒸發腔、第二緊密性導熱材料及冷端熱管裝置熱管和蒸發腔內部的冷端熱管裝置工質；

數個吸熱肋片均勻分布在熱端熱管裝置熱管上，數根熱管端部均與冷凝腔連通，熱管與冷凝腔中均充有熱端熱管裝置工質，熱端熱管裝置熱管在煙氣管道中，高溫煙氣從煙氣管道通過，熱端熱管裝置熱管從高溫煙氣中吸熱，冷凝腔位于煙氣管道外，處于大氣環境中，冷凝腔外側通過第一緊密性導熱材料與溫差發電片的熱面接觸，蒸發的工質沿著熱端熱管裝置熱管管道走到冷凝腔放熱冷凝，將熱量傳遞給溫差發電片的熱面，同時工質冷凝后回流到下部熱端熱管裝置熱管管道，維持溫差發電片熱面高溫狀態；

蒸發腔通過第二緊密性導熱材料與溫差發電片的冷面接觸，數個散熱肋片均勻分布在冷端熱管裝置熱管上，數根冷端熱管裝置熱管端部均與蒸發腔連通，有散熱肋片的冷端熱管裝置熱管與環境空氣接觸，冷端熱管裝置熱管向環境中散熱，冷端熱管裝置熱管內冷端熱管裝置工質在蒸發腔吸熱蒸發，帶走冷面的熱量，蒸發的工質在冷端熱管裝置熱管管道中與空氣換熱，將熱量傳給空氣，同時工質冷凝后回流到下部蒸發腔，維持溫差發電片冷面低溫狀態。

所述熱端熱管裝置熱管為橢圓形管道。