CN105103432A - 热电发电装置及热电发电方法 - Google Patents
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Abstract
将热电发电装置(1)与钢材(2)对置设置，并且根据热电发电单元的输出进行设置，由此能够得到具备热电发电单元的热电发电装置，在热源流动的连续铸造生产线或板坯连铸生产线中，该热电发电单元将放出状态变动的热能转换为电能并进行回收。
Description
技术领域
本发明涉及将钢材辐射的热能转换为电能并进行回收的热电发电装置及使用该热电发电装置的热电发电方法。
背景技术
在对不同种类的导体或半导体施加温度差时，在高温部与低温部之间产生电动势，一直以来这种现象作为塞贝克效应而为人所知，已知利用这样的性质，使用热电发电元件将热直接转换为电。
近年来，在炼铁工厂等的制造设备中推进使用以下搭配，例如，通过上述的热电发电元件的发电，来利用此前作为废热废弃的能量，例如钢材辐射的热能。
作为利用热能的方法，例如，在专利文献1中记载了将吸热装置与高温物体对置配置，将高温物体的热能转换为电能并进行回收的方法。
在专利文献2中记载了如下方法，使热电元件模块与作为废热被处理的热能接触而将热能转换为电能，并进行回收。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开昭59-198883号公报
专利文献2：(日本)特开昭60-34084号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在专利文献1中，虽然存在能够适用于板坯连铸生产线的记载，但是对于实际作业中的板坯的温度分布、板坯量的变动所导致的放出热量(热能)的变动等作业中的热源的差异则完全没有考虑。并且，在专利文献2中，需要使模块相对于热源固定，因此对于板坯连铸生产线那样的移动的热源，存在无法设置模块的问题。
本发明是鉴于上述现状而做出的，其目的在于提供具备热电发电单元的热电发电装置及使用该热电发电装置的热电发电方法，在各种制造工序、特别是热源流动的连续铸造生产线和板坯连铸生产线等钢材制造生产线中，即使在作业中的热源的产生状态存在差异的情况下，热电发电单元也能够将产生的热能稳定地转换为电能并进行回收。
用于解决课题的手段
发明人为解决上述课题进行了仔细研究，结果发现通过根据热能的放出状态，有效地调整热源和热电发电单元的距离等，能够进行高效率的热电发电，特别开发了钢材制造生产线中的、能够进行高效的热利用的热电发电装置和使用该热电发电装置的热电发电方法。
本发明是立足于上述发现而完成的。
即，本发明的主要结构如下。
1.一种热电发电装置，具备将钢材辐射的热能转换为电能的热电发电单元，该热电发电装置的特征在于，
使所述热电发电单元与所述钢材对置，并且根据所述热电发电单元的输出进行设置。
2.根据1所述的热电发电装置，其特征在于，
根据该热电发电单元的输出，与输出高的高温部相比在输出低的低温部更接近地设置所述热电发电单元。
3.根据1或2所述的热电发电装置，其特征在于，
根据该热电发电单元的输出，与输出低的低温部相比在输出高的高温部更密集地配置所述热电发电单元中的热电发电模块或热电元件。
4.根据1至3中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
所述热电发电装置具备热反射材料。
5.根据1至4中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
进一步根据该热电发电单元的温度和/或钢材的温度设置所述热电发电单元。
6.根据1至5中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
所述热电发电装置具有距离控制构件，所述距离控制构件根据对钢材的温度、热电发电单元的温度及该热电发电单元的输出中的至少一项进行监视而求出的温度和/或输出，对该热电发电单元与该钢材的距离进行控制。
7.根据1至6中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
所述热电发电装置还具备进行与热电发电单元一体移动的移动构件。
8.一种热电发电方法，使用1至7中任一项所述的热电发电装置，吸收钢材的热进行热电发电。
发明效果
根据本发明，能够将热电发电单元和热源(钢材)保持在发电效率良好的距离等，因此发电效率得以提高，与以往相比，能够高水平地回收从制造生产线产生的热能。
附图说明
图1是表示根据本发明一实施方式的热电发电装置的设置例的图。
图2是表示根据本发明一实施方式的热电发电装置的其他设置例的图。
图3是表示根据本发明一实施方式的热电发电装置的其他设置例的图。
图4是根据本发明一实施方式的热电发电单元的剖视图。
图5是表示根据本发明一实施方式的热电发电装置的设置场所的图。
图6是表示根据本发明一实施方式的热电发电装置的其他设置场所的图。
图7(a)和图7(b)是表示在热电发电单元安装有距离调整机构和温度传感器的情况的设置例的图。
图8是表示发电输出比相对于钢材与热电发电单元的距离的关系的曲线图。
图9A是表示根据本发明一实施方式的热电发电单元中的热电发电模块的配置例的剖视图。
图9B是表示根据本发明一实施方式的热电发电单元中的热电发电模块的其他配置例的剖视图。
图9C是表示根据本发明一实施方式的热电发电单元中的热电发电模块的其他配置例的剖视图。
图10(a)和图10(b)是表示根据本发明的带有反射件的热电发电装置的设置例的图。
具体实施方式
以下，对本发明具体地进行说明。
图1是说明本发明的热电发电装置一实施方式的示意图。图中，附图标记1是热电发电单元，附图标记2是钢材(热源)。
在本发明中，热电发电装置与钢材2对置并具备根据的热电发电单元的输出而配置的热电发电单元1。
本发明中的钢材只要是在炼铁厂或加工工厂等被加热并达到600～1300℃左右的温度的钢材，则没有特别的限制，连续铸造机中的热板坯、热轧装置中的板坯、粗型材、热轧钢带、锻焊管设备中的板材或管材以及其他钢管、钢棒、盘条及钢轨等条形钢材等(以下，简称为钢材)为优选例。
并且，本发明的热电发电装置在钢材的宽度方向和长度方向上具备至少一个热电发电单元。
具体地，如图2和图3所示，可以在钢材的长度方向上排列。即，如图2所示，可以设置为相对于钢材的移动方向(即钢材的温度逐渐降低的方向)逐渐接近地倾斜。另外，如图3所示，也可以在多个面上设置热电发电单元。
此外，上述热电发电单元具有以下所示的与钢材对置的受热构件、至少一个热电发电模块、放热构件。
取决于材质，受热构件达到比热电元件的高温侧温度高几度乃至几十度、有时会达到比热电元件的高温侧温度高几百度左右的温度。因此，受热构件只要在该温度下具有耐热性、耐久性即可。例如，除了铜或铜合金、铝、铝合金、陶瓷、碳之外，也能够使用一般的钢铁材料。
另一方面，放热构件为现有公知的构件即可，没有特别的限制，但作为优选的方式举例示出了具备散热片的冷却设备、利用接触热传递的水冷设备、利用沸腾热传递的散热器、具有制冷剂流路的水冷板等。
在本发明中使用的热电发电模块5，如图4所示，是使利用数十～数千对电极将作为热电元件3的P型和N型的半导体连接起来的热电元件组二维地排列，进而在其两侧配置绝缘材料6而构成的。并且，上述热电发电模块5可以在两侧或单侧具备热传导片或保护板。而且该保护板可以分别兼作受热构件7或放热构件8。
在作为受热构件和/或放热构件的冷却板自身是绝缘材料，或在表面覆盖有绝缘材料的情况下，可以作为绝缘材料的替代品。本发明一实施方式的热电发电单元1包括热电发电模块、在其外侧设置的受热构件7和放热构件8。
在本发明中，在受热构件与热电发电模块之间、放热构件与热电发电模块之间、而且在绝缘材料与保护板之间等，为了降低部件彼此之间的接触热阻，实现热电发电效率的进一步的提高，可以设置所述热传导片。该热传导片具有规定的导热系数，并且只要是能够在热电发电模块的使用环境下使用的热传导片，就没有特别的限制，能够举例示出石墨片等。
此外，根据本发明的热电发电模块的尺寸优选为1×10-2m2以下。这是由于通过使模块的尺寸为上述程度能够抑制热电发电模块的变形。更优选的是2.5×10-3m2以下。
并且，热电发电单元的尺寸优选为1m2以下。这是由于通过使热电发电单元的尺寸为1m2以下能够抑制热电发电模块的彼此之间、热电发电单元自身的变形。更优选的是2.5×10-1m2以下。
在本发明中，具有与钢材对置并根据热电发电单元的输出而设置的热电发电单元。
通过根据各自的钢材的温度将所述热电发电单元设置在，如图5所示，连续铸造装置的板坯切断装置14的上游侧、板坯切断装置的下表面和板坯切断装置输出侧中的任一个位置(图中A)，或如图6所示，从锻焊管线的加热炉直到成型锻焊机的钢板输送路、管材输送路(图中B至C)，能够与实际作业中的热源的温度变动等对应地，进行高效的发电。需要说明的是，图5中，附图标记9是浇包，附图标记10是中间包，附图标记11是铸模，附图标记12是板坯冷却装置，附图标记13是矫直辊等辊组，附图标记14是板坯切断装置，附图标记15是温度计，附图标记16是热电发电装置，附图标记17是引锭杆工作台。并且，图6中，附图标记18是钢板，附图标记19是管材，附图标记20是加热炉，附图标记21是成型锻焊机，附图标记22是退热器，附图标记23是旋转热锯，附图标记24是冷床，附图标记25是定径机，附图标记26是矫直机。
并且，从不增加设备的构造物这一点考虑，优选将热电发电单元安装在用于回收调整用板坯的所谓的引锭杆工作台17下表面。
这里，钢材的温度根据尺寸、品种，在某种程度上相同，因此可以针对每个尺寸和品种，预先设定热电发电单元的设置场所。并且，不仅可以根据每个热电发电单元的实际输出功率，也可以根据从钢材的温度等预测的输出功率预测值，按照尺寸、品种预先设定热电发电单元的设置位置。此外，也可以在引进设备时，预先决定热电发电单元与作为热源的钢材的距离、热电发电单元中的热电发电模块的配置。
此外，本发明中的热电发电装置(热电发电单元)的设置不限于钢材的上方也可以设置在下方或侧面，设置部位也不限于一个部位，也可以是多个部位。
在本发明中，如图5所示，可以在热电发电装置16的上游侧设置温度计15，并根据该温度计的测定值，控制热电发电单元与钢材的距离。通过具有上述功能，即使在例如产品批次的切换等、钢材存在温度变动等的情况下，也能够与其温度变动等适当对应地进行热电发电，因此热电发电的效率进一步提高。
此外，优选所述温度计是辐射温度计等非接触式，但在生产线断续地停止的情况下，也可以在每次停止时，使热电偶接触来进行测量。作为测定的频率，优选将温度计设置在生产线上并自动地定期进行测定，但在制造条件发生改变的情况下，作业者可以手动测定。
而且，如果预先求出钢材的温度与热电发电效率最佳的距离之间的关系，则根据上述温度计的测定值，能够与其温度变动对应地适当控制热电发电单元与钢材的距离。
在本发明中，根据由热电发电单元与钢材的温度差引起的热电发电单元的输出进行设置。即，调整热电发电单元与作为热源的钢材的距离以使发电输出变大。此时，可以使用实测输出，也可以使用根据钢材或热电发电单元的温度等预测的输出值。
在以与钢材对置的方式设置热电发电单元的情况下，对热源与热电发电单元的距离没有特别的限定，优选为10～1000mm左右的范围。
例如，在连续铸造机中的热板坯的温度为950℃的情况下，将以70mm间隔设置50mm见方的热电发电模块的热电发电单元与热板坯的距离控制为340mm，或者在热板坯的温度为900℃的情况下，将上述距离控制为160mm，则能够进行高效的热电发电。
另一方面，在锻焊管设备中的管材的温度为1150℃的情况下，将以80mm间隔设置50mm见方的热电发电模块的热电发电单元与管材等的距离控制为150mm，或者在管材的温度为1000℃的情况下，将上述距离控制为60mm，则能够进行最高效的热电发电。
如图7(a)和(b)所示，将作为距离调整构件的能够沿上下方向和横向独立的两个方向移动的距离调整机构和温度传感器安装于热电发电单元，对从钢材或管材受热的热电发电单元是否进入最佳温度范围(250～280℃)进行监视，在脱离该范围的情况下，可以使用能够沿上下方向和横向独立的两个方向移动的距离调整机构，手动或自动地调整钢材与热电发电单元的距离。即，在本发明中，热电发电单元可以根据钢材的温度/形状、环境(与热电发电单元相对的位置、适合温度测定的位置以及各自的附近)的温度进行设置。
在图8中，以热电发电单元中的热电发电模块间隔和钢材的温度为参数，表示从钢材到热电发电单元的距离与将额定输出时的发电输出比设为1时的发电输出比之间的关系进行调查的结果。在本发明中，通过求出这样的关系，调整热电发电单元与作为热源的钢材的距离、热电发电单元中的热电发电模块的配置，以使热电发电单元的输出变大。此时，可以使用实测输出，也可以使用根据钢材的温度等预测的输出值。
如上所述，优选将热电发电单元的输出设定为额定输出，但为了不使热电元件损坏，需要考虑热电发电单元的耐热温度上限地进行设定。在考虑耐热温度上限的情况下，可以适当降低发电输出比的目标，优选降低到0.7左右。
在本发明中，优选根据热电发电单元的输出，靠近比输出高的高温部输出低的低温部设置热电发电单元。上述设置特别是针对温度几乎不发生变化的连续生产线。这是由于可以预先测定钢材的宽度方向(与钢材的行进方向成直角的方向)的温度分布，并反映到上述距离，与简单地平坦设置热电发电单元的情况相比，能够进一步提高热电发电单元的发电效率。
而且，如果预先求出热电发电单元的输出与热电发电的效率最高的热电发电单元－钢材间的距离之间的关系，在钢材的中央部即输出高的高温部，较远地设置热电发电单元，在钢材的端部，即输出低的低温部，较近地设置宽度方向的热电发电单元，则各个热电发电单元能够进行效率高的热电发电。
例如，在图1的中央部分，将单元1与钢材2的距离控制为340mm，在钢材2的端缘部分，将与单元1的距离控制为160mm，能够高效地进行热电发电。
这里，宽度方向的温度分布多为在钢材的板厚～板厚的两倍左右的位置处急剧降低的情况，因此特别是对于钢材端部即相当于钢材的板厚～板厚的两倍左右的部分，优选如上所述地控制热电发电单元－钢材间的距离。
通常，钢材的端部的温度低，如图1所示的实施方式能够将热电发电单元的设置部位的形状形成为将椭圆切成一半的形状，因此具有包入热源的效果，从而热流的运动变化，因此具有保温效果优异的优点，其结果是，能够形成热能的回收效果优异的热电发电装置。
相对于该实施方式，如果增加对热电发电单元与钢材的距离进行控制的构件，则形成能够如下热电发电装置，即使在实际作业中的热源存在温度变动等的情况下，对热电发电单元与钢材的距离进行适当控制，也能够更高效地进行发电。
另外，本发明的热电发电装置根据热电发电单元的输出，能够使热电发电单元中的热电发电模块或热电元件的配置密度在输出高的高温部比输出低的低温部更密集。上述配置也针对温度几乎不发生改变的连续生产线。这是由于通过预先测定钢材的宽度方向(与钢材的行进方向成直角的方向)的温度分布，并反映到上述配置密度，与简单地以恒定间隔配置热电发电模块或热电元件的情况相比，热电发电单元的发电效率进一步提高。
如图9A至图9C所示，如果在钢材2的正上部，即输出高的高温部，密集地配置热电发电单元1中的热电发电模块5，或者配置密集地配置热电元件的热电发电模块5a，在钢材2的端部，即输出低的低温部，稀疏地配置宽度方向的热电发电单元1中的热电发电模块5，或者配置稀疏地配置热电元件的热电发电模块5b，则能够形成使各个热电发电单元1的发电效率有效地提高的热电发电装置。
例如，如果在热电发电单元的中央部分，使热电模块5的配置为70mm间隔，在端缘部分为78mm间隔，则能够高效地进行热电发电。并且，如前述图8所示，以热电发电单元中的热电发电模块间隔为参数，可以研究最合适的热电发电模块间隔并进行设定。
而且，改变热电发电模块或热电元件的配置密度的实施方式可以使单元中的热电模块或热电元件的配置稀疏或密集，也可以稀疏或密集地设置单元自身。
并且，改变上述热电发电模块或热电元件的配置密度的实施方式特别适合在钢材的上方不存在设备的设置自由度而在横向具有自由度的情况。此外，如果该实施方式增加对热电发电单元与钢材的距离进行控制的构件，则能够形成如下热电发电装置，即使在实际作业中的热源存在温度变动等的情况下，也能够对热电发电单元与钢材的距离适当地进行控制，更高效地进行发电。
本发明中的根据热电发电单元的输出是指，与钢材的温度对应地改变位置，或者改变热电发电模块或热电元件的配置密度，但也包括如下应对，在将热电发电单元设置在初始位置时等存在单元间的输出差的情况下，移动输出小的单元使输出变大，具体地说，接近钢材设置。并且，根据温度是指，不只是仅以钢材的温度为基准，也可以将钢材的温度分布和几何因素作为基准。
如图10(a)和图10(b)所示，本发明中的热电发电装置还可以具备聚集热的热反射材料。图中，附图标记27是热反射材料，附图标记1是热电发电单元。通过使用上述热反射材料27，相对于各个热电发电单元的聚热效率得以提高，进而能够进行高效的热电发电。
此外，从聚热效率这一点考虑，优选热反射材料如图10(a)所示地设置在钢材2的两侧(图中，钢材的行进方向是从附图里侧朝向近前侧)。
例如，如图10(a)所示，通过均衡地将热聚集到热电发电单元1，即使使用热电发电单元为通常的平面设置的热电发电装置，也能够使各个热电发电单元的发电效率进一步提高。另外，如图10(b)所示，能够向热电发电单元1照射聚集在任意部位的热能。该实施方式的优点在于，即使在热电发电单元的设置面积受限、不能获得期望的面积的热电发电单元、或热电发电单元无法上下移动的情况下等，通过适当移动热反射材料27，也能够进行高效的热电发电。即，对热反射材料27设置驱动部并利用外部信号改变角度，能够改变上述聚热部位。
并且，对于热反射材料27的设置场所，考虑如上述图10(a)和图10(b)所示地设置在钢材2的两侧，但也可以根据热电发电单元的设置位置，设置在钢材的下部或上部。
本发明的热反射材料的形状可以是平面、曲面或具有V形或U形截面的形状。此外，热反射材料具有平面～凹面为宜，但由于焦点处的像差根据对凹面的热反射材料的入射角而变化，因此相对于规定的入射角，为使像差最少，优选以具有最合适的热反射材料形状(曲率)的方式配置一个热反射材料或多个热反射材料面组。
在本发明中，上述热反射材料可以兼作保温板。当然，也可以在热反射材料的外侧，以覆盖热反射材料的方式进一步设置保温板。
并且，在上述图10中，没有记载另外设置的情况下的保温板，但可以采用覆盖反射件整体的形式、或在热电发电单元和反射材的设置场所形成开口部的形式的保温板。
此外，使用热反射材料的实施方式能够将热聚集到热电发电单元的任意部位，因此如下所述，具有热电发电装置的设置自由度进一步提高的优点。
作为本发明中的热反射材料，只要能够反射热能(红外线)就没有特别的限制，可以考虑设置场所、物品采购的难易等，适当选择经过镜面加工的铁等金属或对耐热瓦等实施镀锡的材料等。
即，本发明中的根据钢材的温度、热电发电单元的温度及输出中的至少一项设置的热电发电单元不仅是距离被设定的单元，也包括能够利用如上所述的热反射材料改变距离或角度的单元。
在本发明中，在钢材的侧面或下表面设置热电发电单元的情况下，由于来自钢材的热的对流影响，优选以满足ds≤du的关系地进行设置，其中热电发电装置与钢材的侧面或下表面的距离：ds，热电发电装置与钢材的上表面的距离：du。此外，在本发明中，在同一装置内，也可以适当改变钢材(热源)与热电发电单元的距离。
在未全面地设置热电发电单元的情况下，为使热源的热向不放出到外部而设置板(保温板)，能够进行高效的热电发电。保温板的材质是铁或因科镍合金等金属(合金)、陶瓷等，一般作为高温物的保温板的材料而被使用，只要能够耐受设置场所的温度，就没有特别的限制，但优选使板的辐射率小，从而减少来自热源的辐射热被板的吸收，使辐射热朝向热电发电单元传导。
本发明可以具备进行与热电发电单元一体移动的移动构件。
通过使用该移动构件，能够控制热电发电单元与板坯等的距离。优选使用动力缸进行距离控制。
作为上述移动构件，可以例举出能够使热电发电单元一体地上下升降移动的结构。并且，使用能够向前后左右移动的结构，也没有问题。
并且，在本发明中，可以选择具有多个热电发电单元的热电发电装置，在这样地具有多个热电发电单元的情况下，可以在至少一个热电发电单元中具有移动构件。
此外，上述移动构件可以采用对钢材的温度、热电发电单元的温度和输出中的至少一项进行监视而根据求出的温度和/或输出，控制该热电发电单元与钢材的距离的距离控制构件。
另外，在作业开始或结束时等非稳定状态下，为了防止了钢材的高度变动等引起的装置的破损，可以使用上述移动构件，使热电发电单元从发电区域移动到退避位置，并再次移动至发电区域。
上述各个实施方式分别可以任意地组合。例如，在仅通过距离的调整获得最合适的热电发电效率的情况下，在热电发电单元成为极大的曲率的椭圆弧状的设置时等，对使用热反射材料的实施方式等进行组合，能够缓和该曲率。
当然，本发明也可以同时具备全部的实施方式。
根据本发明的热电发电方法将钢材辐射的热能转换为电能。因此，例如，在图5和图6所示的制造生产线中，以图1至图3、图7、图9及图10所示的形态的热电发电装置即其热电发电单元根据热电发电单元的温度和/或输出进行设置作为必要条件，可以成为以下结构：根据钢材的温度进行设置；根据热电发电单元的温度和/或输出，与输出高的高温部靠近输出低的低温部设置；根据钢材的温度、热电发电单元的温度和输出中的至少一项，与输出低的低温部相比在输出高的高温部更密集地配置热电发电单元中的热电发电模块或热电元件；具备热反射材料；具有能够与热电发电单元一体移动的移动构件。另外，上述移动构件可以采用对钢材的温度、热电发电单元的温度和输出中的至少一项进行监视而根据求出的温度和/或输出，控制该热电发电单元与钢材的距离的距离控制构件。
此外，在实施根据本发明的热电发电方法时，也可以结合使用上述多个实施方式的热电发电装置。
实施例
为了确认根据本发明的热电发电装置的效果，使用在板坯上方具有约1m2的面积的热电发电装置，并将热电发电单元设置在图5所示的A位置，实施确认各个热电发电单元的输出的试验。需要说明的是，热板坯(以下，简称为板坯)的宽度：900mm，厚度：250mm。
作为发明例1，板坯的温度为950℃，使用以80mm间隔设置50mm见方的热电发电模块的热电发电单元，为了使宽度方向的大部分为按照大致额定输出的输出，与板坯的距离为495mm。
其结果是，相对于额定输出，宽度方向的大部分按能够照大致额定输出进行发电。在宽端为81％的发电输出。此外，宽端的钢板温度是908℃。
作为发明例2，板坯的温度为850℃，使用以80mm间隔设置50mm见方的热电发电模块的热电发电单元，为了使宽度方向的大部分为按照大致额定输出的输出，与板坯的距离为220mm。
其结果是，相对于额定输出，宽度方向的大部分能够按照大致额定输出进行发电。在宽端部(距离宽端大约80mm以内的范围，以下，称作端缘部分)为83％左右的发电输出。此外，端缘部分的钢板温度是825℃。
作为发明例3，板坯的温度为950℃，使用以80mm间隔设置50mm见方的热电发电模块的热电发电单元，为了在宽度方向整体能够得到大致额定输出，在中央部分，使单元与钢材的距离为495mm，另一方面，在端缘部分使该距离为400mm。
其结果是，在宽度方向整体能够得到大致额定输出。此外，端缘部分的钢板温度是908℃。
作为发明例4，板坯的温度为850℃，使用以80mm间隔设置50mm见方的热电发电模块的热电发电单元，为了在宽度方向整体能够得到大致额定输出，在中央部分，使单元与钢材的距离为220mm，另一方面，在端缘部分使该距离为100mm。
其结果是，在宽度方向整体能够得到大致额定输出。此外，端缘部分的钢板温度是825℃。
作为发明例5，板坯的温度为950℃，为了在宽度方向整体得到大致额定输出，使单元与钢材的距离为495mm，在热电发电单元的中央部分，使热电模块的配置为80mm间隔，在端缘部分为90mm间隔。
其结果是，在宽度方向整体能够得到大致额定输出。另外，端缘部分的钢板温度是908℃。
作为发明例6，板坯的温度为950℃，为了在宽度方向整体得到大致额定输出，使单元与钢材的距离为400mm，在热电发电单元的中央部分，使热电模块的配置为73mm间隔，在端缘部分为80mm间隔。
其结果是，在宽度方向整体能够得到大致额定输出。而且，热电模块的个数从168个增加至184个，总输出也变大为1.2倍。另外，端缘部分的钢板温度是908℃。
作为发明例7，为了在宽度方向整体得到大致额定输出，选用图10(a)所示的结构，实施对将热聚集到热电发电单元的热反射材料进行配置的试验。此外，板坯使用与上述发明例1相同的温度分布的板坯。
其结果是，热电发电单元能够大致得到额定输出。
作为比较例，在板坯的温度为950℃的情况下，使以60mm间隔设置50mm见方的热电发电模块的热电发电单元与板坯的距离为495mm。其结果是，相对于额定输出，在端缘部分仅得到42％的输出，在其他的宽度方向上仅得到53％的输出。
另外，作为发明例9，在板坯的温度为950℃的情况下，在板坯处于被稳定输送的状态的时刻，移动以60mm间隔设置50mm见方的热电发电模块的热电发电单元，使热电发电单元与板坯的距离为100mm。
其结果是，相对于额定输出，在端缘部分能够得到92％的额定输出，在其他的宽度方向上能够得到额定输出。并且，在根据热电发电单元的温度设置热电发电单元时，也得到大致同样的结果。
另外，以上实施例表示根据连续铸造生产线中的钢材(板坯)的温度，设定热电发电单元的设置场所的情况，但即使增加根据作为其他钢材的粗型材或热轧钢带以及锻焊管设备中的板材或管材等的温度、或者根据各个热电发电单元的输出，进一步移动设置场所的实施方式，也能够得到同样的效果。
工业实用性
根据本发明，能够将钢材产生的热有效地转换为电能，因此有助于制造工厂的节能。
附图标记说明
1：热电发电单元；
2：钢材；
3：热电元件；
4：电极；
5，5a，5b：热电发电模块；
6：绝缘材料；
7：受热构件；
8：放热构件；
9：浇包；
10：中间包；
11：铸模；
12：板坯冷却装置；
13：矫直辊等辊组；
14：板坯切断装置；
15：温度计；
16：热电发电装置；
17：引锭杆工作台；
18：钢板；
19：管材；
20：加热炉；
21：成型锻焊机；
22：退热器；
23：旋转热锯；
24：冷床；
25：定径机；
26：矫直机；
27：热反射材料。
Claims (8)
1.一种热电发电装置，具备将钢材辐射的热能转换为电能的热电发电单元，该热电发电装置的特征在于，
使所述热电发电单元与所述钢材对置，并且根据上述热电发电单元的输出进行设置。
2.根据权利要求1所述的热电发电装置，其特征在于，
根据该热电发电单元的输出，与输出高的高温部相比在输出低的低温部更接近地设置所述热电发电单元。
3.根据权利要求1或2所述的热电发电装置，其特征在于，
根据该热电发电单元的输出，与输出低的低温部相比在输出高的高温部更密集地配置所述热电发电单元中的热电发电模块或热电元件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
所述热电发电装置具备热反射材料。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
进一步根据该热电发电单元的温度和/或钢材的温度设置所述热电发电单元。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
所述热电发电装置具有距离控制构件，所述距离控制构件根据对钢材的温度、热电发电单元的温度及该热电发电单元的输出中的至少一项进行监视而求出的温度和/或输出，对该热电发电单元与该钢材的距离进行控制。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
所述热电发电装置还具备进行与热电发电单元一体移动的移动构件。
8.一种热电发电方法，使用权利要求1至7中任一项所述的热电发电装置，吸收钢材的热进行热电发电。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105656355A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-06-08 | 安徽工业大学 | 一种钢铁生产中高温热辐射余热温差发电装置及发电方法 |
| CN105743393A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-07-06 | 安徽工业大学 | 一种钢铁生产中轻压下处钢坯热辐射余热温差发电系统 |
| CN105762269A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-07-13 | 安徽工业大学 | 一种利用钢厂铁水沟废热辐射的热电转换系统 |
| CN105807171A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-07-27 | 安徽工业大学 | 一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统及检测方法 |
| CN105929280A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-09-07 | 安徽工业大学 | 工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统及检测方法 |
| CN106998158A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-08-01 | 安徽易芯半导体有限公司 | 单晶硅生长炉停冷却热场阶段部分热能回收利用装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6032235B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2016-11-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 熱電発電設備を備えた連続鋳造設備およびそれを用いた熱電発電方法 |
| JP6235437B2 (ja) * | 2014-09-09 | 2017-11-22 | 京セラ株式会社 | 熱電モジュール |
| JP6500685B2 (ja) * | 2015-08-03 | 2019-04-17 | 株式会社デンソー | 熱電発電装置 |
| JP6597501B2 (ja) * | 2016-07-04 | 2019-10-30 | 株式会社デンソー | 熱電発電装置 |
| KR102253518B1 (ko) * | 2020-02-21 | 2021-05-18 | 고등기술연구원연구조합 | 주조 폐열 회수용 열전발전 시스템 |
| KR102468622B1 (ko) * | 2021-04-15 | 2022-11-22 | 에스엔시스(주) | 폐열 회수 장치 및 이를 포함하는 폐열 회수 시스템 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004343898A (ja) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Komatsu Ltd | 熱電発電装置 |
| CN102025296A (zh) * | 2009-09-17 | 2011-04-20 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 热回收装置 |
| JP2011176131A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Toshiba Corp | 熱電発電装置および熱電発電システム |
| JP2012039756A (ja) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Sintokogio Ltd | 熱電発電ユニット |
| CN102667336A (zh) * | 2009-10-28 | 2012-09-12 | Sms西马格股份公司 | 用于在冶炼技术设备中回收能量的方法和基于热电偶的冶炼技术设备 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004343898A (ja) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Komatsu Ltd | 熱電発電装置 |
| CN102025296A (zh) * | 2009-09-17 | 2011-04-20 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 热回收装置 |
| CN102667336A (zh) * | 2009-10-28 | 2012-09-12 | Sms西马格股份公司 | 用于在冶炼技术设备中回收能量的方法和基于热电偶的冶炼技术设备 |
| JP2011176131A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Toshiba Corp | 熱電発電装置および熱電発電システム |
| JP2012039756A (ja) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Sintokogio Ltd | 熱電発電ユニット |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105656355A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-06-08 | 安徽工业大学 | 一种钢铁生产中高温热辐射余热温差发电装置及发电方法 |
| CN105743393A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-07-06 | 安徽工业大学 | 一种钢铁生产中轻压下处钢坯热辐射余热温差发电系统 |
| CN105762269A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-07-13 | 安徽工业大学 | 一种利用钢厂铁水沟废热辐射的热电转换系统 |
| CN105807171A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-07-27 | 安徽工业大学 | 一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统及检测方法 |
| CN105929280A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-09-07 | 安徽工业大学 | 工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统及检测方法 |
| CN105807171B (zh) * | 2016-05-26 | 2019-05-07 | 安徽工业大学 | 一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统及检测方法 |
| CN106998158A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-08-01 | 安徽易芯半导体有限公司 | 单晶硅生长炉停冷却热场阶段部分热能回收利用装置 |
| CN106998158B (zh) * | 2017-05-11 | 2023-09-08 | 安徽易芯半导体有限公司 | 单晶硅生长炉停冷却热场阶段部分热能回收利用装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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