一種利用鍋爐尾部煙道煙氣余熱的熱電發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是一種尾部煙道煙氣余熱回收利用的裝置，具體涉及一種回收尾部煙道煙氣余熱并利用半導(dǎo)體熱敏性發(fā)電的熱電發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國能源相對緊缺的前提下，需加大節(jié)能力度。
[0003]鍋爐的排煙溫度較高，一般在150°C?200°C之間，是潛力很大的余熱資源。
[0004]現(xiàn)有的煙氣余熱利用裝置主要為低壓省煤器，但由于煙氣溫度太低，并且低壓省煤器換熱系數(shù)較小，所以需要較大的換熱面積，從而造成裝置體積龐大，金屬耗材較多。
[0005]現(xiàn)有煙氣余熱利用的主要技術(shù)為有機物郎肯循環(huán)，但其所需工質(zhì)量較大，且又多為有機物，使其原材料成本及運輸和維護成本相對較高。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種利用鍋爐尾部煙道煙氣余熱的半導(dǎo)體發(fā)電設(shè)備，利用了半導(dǎo)體的熱敏性對尾部煙道中煙氣的余熱進行利用，實現(xiàn)了將低溫余熱直接轉(zhuǎn)化為電能，無污染、安裝便利，屬于節(jié)能減排領(lǐng)域。
[0007]根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種熱電發(fā)電裝置，其包括熱端面、冷端面、引出線、焊接點、導(dǎo)流片、P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體和保溫材料，在冷端面上設(shè)有散熱孔。熱電發(fā)電裝置通過固定的保溫材料層與鍋爐尾部煙道連接；鍋爐尾部煙道中煙氣余熱形成的熱端面與處于大氣溫度下的冷端面產(chǎn)生溫差，使P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體分別產(chǎn)生電動勢；P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體通過導(dǎo)流片串聯(lián)起來，最后通過焊接點連接的引出線將所產(chǎn)電能輸出供用戶使用或儲存保留。
[0008]所述冷端面材料可由陶瓷等散熱性能良好的材料構(gòu)成，并可借助波形結(jié)構(gòu)來加強散熱，或在其大氣外側(cè)開設(shè)一定數(shù)量的散熱孔來加強散熱。
[0009]所述P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體對稱布置，且與豎直方向夾角在15°?30°之間；可使用碲化鉍熱電發(fā)電半導(dǎo)體材料或其他熱電優(yōu)值較高的材料。
[0010]所述熱電發(fā)電裝置可模塊化生產(chǎn)，其數(shù)目可根據(jù)實際鍋爐尾部煙道結(jié)構(gòu)尺寸和煙氣余熱量來確定；通過開設(shè)與保溫材料同等面積大小孔洞進行固定安裝。
[0011]所述P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體及導(dǎo)流片迂回連接，結(jié)構(gòu)緊湊，使得模塊體積小，質(zhì)量輕。
[0012]根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種熱電發(fā)電裝置，其特征在于包括:熱端面、冷端面、引出線、焊接點、導(dǎo)流片、多個P型半導(dǎo)體、多個N型半導(dǎo)體、保溫材料，
[0013]其中
[0014]在冷端面上設(shè)有散熱孔，
[0015]熱電發(fā)電裝置通過固定的保溫材料層與鍋爐尾部煙道連接，
[0016]多個P型半導(dǎo)體與多個N型半導(dǎo)體通過導(dǎo)流片依次串聯(lián)起來，
[0017]依次串聯(lián)的所述多個P型半導(dǎo)體與多個N型半導(dǎo)體所產(chǎn)生的電能通過焊接點連接的引出線輸出。
[0018]本實用新型的有益效果包括:
[0019]I)低壓省煤器換熱系數(shù)較小，可降低煙氣溫度約30°C。而P、N半導(dǎo)體發(fā)電的原理是:半導(dǎo)體熱敏性高，煙氣流經(jīng)半導(dǎo)體表面時，P、N半導(dǎo)體表面分別產(chǎn)生“+” 電荷，再由導(dǎo)流片將電能傳出。P、N半導(dǎo)體發(fā)電能利用高于大氣溫度約60°C以上的溫度，煙氣余熱約150?180°C，可降低煙氣溫度70?120°C左右，大大提高了能源利用效率。
[0020]2)由于煙氣溫度低，使得低壓省煤器內(nèi)工質(zhì)與煙氣傳熱溫差小，需要很大的換熱面積來利用煙氣余熱，使得低壓省煤器裝置本身制造和加工成本高；且低壓省煤器管間容易產(chǎn)生積灰和結(jié)渣等現(xiàn)象。而P、N半導(dǎo)體發(fā)電設(shè)備耗材少，資源消耗小，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，易于模塊化生產(chǎn)，與低壓省煤器相比，P、N半導(dǎo)體發(fā)電設(shè)備設(shè)備成本投入很低，經(jīng)濟性高、且安裝便利且更節(jié)能環(huán)保。
[0021]3)對采用有機物朗肯循環(huán)方式進行煙氣余熱利用的裝置，由于使用有機物作為工質(zhì)，工質(zhì)使用量大、價格昂貴，且有機物多有毒性和腐蝕性，需要設(shè)置嚴(yán)密的防泄漏措施，運行成本高，難以推廣。而P、N半導(dǎo)體發(fā)電設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，模塊化結(jié)構(gòu)更換方便，運行成本低，維護簡單，經(jīng)濟性好。
[0022]4)在引出線外面加裝不同型號的電壓互感裝置，進而可以產(chǎn)生不同電壓等級的電壓。當(dāng)通過電壓互感裝置產(chǎn)生220V電壓等級的電壓的時候可以供家庭照明以及家用電器所用，也可通過蓄電池將電能儲存以用于其他方面。當(dāng)通過電壓互感裝置產(chǎn)生380V電壓等級的電壓的時候可以供廠、礦機電設(shè)備所用。通過增加電壓互感裝置，大大增加了該專利的適用范圍，提高了其適用性。
【附圖說明】
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[0023]圖1是根據(jù)本實用新型的一個實施例的利用鍋爐尾部煙道煙氣余熱的半導(dǎo)體發(fā)電設(shè)備的剖面圖，其中包括了本發(fā)明的熱電發(fā)電裝置；
[0024]圖2是根據(jù)本實用新型的一個實施例的熱電發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0025]圖3是波形冷端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中:101—尾部煙道；102—冷端面；103—引出線；104—焊接點；105—散熱孔；106 —導(dǎo)流片；107—P型半導(dǎo)體；108—N型半導(dǎo)體；109—熱電發(fā)電裝置；110—熱端面；111 一保溫材料。
【具體實施方式】
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[0027]以下結(jié)合附圖描述本實用新型的實施例。如圖1所示，根據(jù)本實用新型的一個實施例的利用鍋爐尾部煙道煙氣余熱的半導(dǎo)體發(fā)電設(shè)備包括鍋爐尾部煙道(101)和熱電發(fā)電裝置(109)。其中，熱電發(fā)電裝置(109)又包括熱端面(110)、冷端面(102)、引出線(103)、焊接點(104)、導(dǎo)流片(106)、P型半導(dǎo)體(107)、N型半導(dǎo)體(108)和保溫材料(111)，在冷端面(102)上設(shè)有散熱孔(105)。
[0028]熱電發(fā)電裝置(109)通過固定的保溫材料(111)層與鍋爐尾部煙道(101)連接；鍋爐尾部煙道(101)中煙氣余熱形成的熱端面(110)與處于大氣溫度下的冷端面(102)產(chǎn)生溫差，使P型半導(dǎo)體(107)與N型半導(dǎo)體(108)分別產(chǎn)生相反的電動勢屮型半導(dǎo)體(107)與N型半導(dǎo)體(108)通過導(dǎo)流片(106)串聯(lián)起來，最后通過焊接點(104)連接的引出線(103)將所產(chǎn)電能輸出，供用戶使用或儲存保留。
[0029]如圖2所示，根據(jù)本實用新型的一個實施例的熱電發(fā)電裝置(109)(見圖1)中的P型半導(dǎo)體(107)與N型半導(dǎo)體(108)采取導(dǎo)電串聯(lián)和導(dǎo)熱并聯(lián)的方式，結(jié)構(gòu)緊湊，最大程度利用余熱發(fā)電。且本實用新型熱電發(fā)電模塊數(shù)量的多少不受限制，并可在煙道的多側(cè)進行安裝。
[0030]如圖2所示，利用煙氣余熱的熱電發(fā)電裝置(109)(見圖1)中的P型半導(dǎo)體(107)與N型半導(dǎo)體(108)與豎直方向呈現(xiàn)15°?30°的夾角，顯著地增加了氣流的擾動，提高了熱電器件的熱利用率，避免積灰；在安裝時，通過在煙道上開設(shè)與保溫材料(111)同等面積大小的孔洞進行固定安裝，安裝方便且易于更換。
[0031]圖3所示的是根據(jù)本實用新型的一個實施例的熱電發(fā)電裝置(109)，其中，為了加強熱電發(fā)電裝置(109)中冷端面(102) —側(cè)的散熱，將冷端面(102)設(shè)計為波浪形，并在導(dǎo)流片(106)(見圖1和圖2)的對側(cè)開設(shè)了多個散熱孔(105);散熱孔(105)的直徑與導(dǎo)流片(106)大小相當(dāng)，且散熱孔(105)的數(shù)量不受限制。根據(jù)一個進一步的實施例，也可通過用循環(huán)冷卻水作為工質(zhì)對其進行水冷散熱處理。
[0032]根據(jù)一個進一步的實施例，為了減小工作時熱端面(110)所產(chǎn)生的應(yīng)力，預(yù)先對P型半導(dǎo)體(107)、N型半導(dǎo)體(108)以及熱端的導(dǎo)流片(106)進行了熱處理。
[0033]由于煙氣中含有大量粉塵、氮化物、硫化物，根據(jù)一個進一步的實施例，為了減少對P型半導(dǎo)體(107)、N型半導(dǎo)體(108)以及熱端的導(dǎo)流片(106)的低溫腐蝕和磨損，事先在它們的表面鍍鉻或者包裹耐磨耐腐蝕材料，以減少損耗。
【主權(quán)項】
1.一種利用鍋爐尾部煙道煙氣余熱的熱電發(fā)電裝置(109)，其特征在于包括:熱端面(110)、冷端面(102)、引出線(103)、焊接點(104)、導(dǎo)流片(106)、多個P型半導(dǎo)體(107)、多個N型半導(dǎo)體(108)、保溫材料(111)， 其中 在冷端面(102)上設(shè)有散熱孔(105)， 熱電發(fā)電裝置(109)通過固定的保溫材料(111)層與鍋爐尾部煙道(101)連接， 多個P型半導(dǎo)體(107)與多個N型半導(dǎo)體(108)通過導(dǎo)流片(106)依次串聯(lián)起來，依次串聯(lián)的所述多個P型半導(dǎo)體(107)與多個N型半導(dǎo)體(108)所產(chǎn)生的電能通過焊接點(104)連接的引出線(103)輸出。2.如權(quán)利要求書I所述的利用鍋爐尾部煙道煙氣余熱的熱電發(fā)電裝置(109)，其特征在于: 冷端面(102)為波浪形， 在導(dǎo)流片(106)的對側(cè)開設(shè)有多個散熱孔(105)。3.如權(quán)利要求書2所述的利用鍋爐尾部煙道煙氣余熱的熱電發(fā)電裝置(109)，其特征在于: 散熱孔(105)的直徑與導(dǎo)流片(106)大小相當(dāng)。4.如權(quán)利要求書I所述的利用鍋爐尾部煙道煙氣余熱的熱電發(fā)電裝置(109)，其特征在于: 每組P型半導(dǎo)體(107)與N型半導(dǎo)體(108)對稱布置，且與豎直方向成15°?30°的夾角。5.如權(quán)利要求書I所述的利用鍋爐尾部煙道煙氣余熱的熱電發(fā)電裝置(109)，其特征在于: 通過在尾部煙道開設(shè)與保溫材料(111)同等面積大小孔洞進行固定安裝。6.如權(quán)利要求書I一 5之一所述的利用鍋爐尾部煙道煙氣余熱的熱電發(fā)電裝置(109)，其特征在于: P型半導(dǎo)體(107)、N型半導(dǎo)體(108)及導(dǎo)流片(106)迂回連接。
【專利摘要】一種利用鍋爐尾部煙道煙氣余熱的熱電發(fā)電裝置，包括鍋爐尾部煙道101和熱電發(fā)電裝置109。后者包括熱端面110、冷端面102、引出線103、焊接點104、導(dǎo)流片106、P型半導(dǎo)體107、N型半導(dǎo)體108和保溫材料層111，冷端面上設(shè)有散熱孔105。熱電發(fā)電裝置通過保溫材料層與鍋爐尾部煙道連接；后者中煙氣余熱形成的熱端面110與處于大氣溫度下的冷端面102產(chǎn)生溫差，使P型與N型半導(dǎo)體分別產(chǎn)生電動勢；P型與N型半導(dǎo)體通過導(dǎo)流片串聯(lián)，并通過焊接點和引出線將所產(chǎn)電能輸出給用戶。本實用新型利用半導(dǎo)體的熱敏性，對煙氣的余熱進行利用，將低溫余熱直接轉(zhuǎn)化為電能，無污染、安裝便利，并具有節(jié)能減排的效果。
【IPC分類】H02N11/00, F27D17/00
【公開號】CN204810178
【申請?zhí)枴緾N201520388693
【發(fā)明人】王為術(shù), 徐維暉, 朱曉靜, 張鳴, 路統(tǒng), 郭會軍, 柳藝多
【申請人】華北水利水電大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年6月5日