CN105871041A - 一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统 - Google Patents

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潘卫国
尤运
姜未汀
王文欢
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Abstract

本发明涉及一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统，包括温差发电装置、储能装置和输电装置，所述的温差发电装置包括多个温差发电单元，所述的多个温差发电单元通过导线分别与储能装置和输电装置连接，所述的温差发电装置设置在锅炉过热器上，并且温差发电单元的热端与锅炉水平烟道的热流烟气接触，冷端与锅炉过热器接触，所述的储能装置和输电装置设置在锅炉外与现有技术相比，本发明具有提高发电效率、提高吸热率、提高热量传递效率、提供高压直交流电、充分利用等优点。

Description

一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统
技术领域
本发明涉及强化传热和节能减排技术领域，尤其是涉及一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统。
背景技术
温差发电是利用塞贝克效应将高温与低温的温差产生的热能转变成电能，但直接产生的电能是直流电压，如果进行储能，需要经稳压保护器调整后才能储存；如果进行输电，需要依次经逆变器、稳压保护器调整后才能供电。
如图5所示，图为现有的电厂基于朗肯循环原理发电的结构示意图。传统的化石燃料在发电过程中通常效率很低，在电厂朗肯循环中大量的能量损失存在于锅炉部分，是由于高温烟气温度和高压蒸汽温度之间的温度差造成的。因为现代燃煤电站锅炉炉内燃烧温度高达1700℃左右，而高温高压受热面温度一般在600℃以下，在炉内的不同区域烟温与受热面内工质的温差高到1000℃以上，在过热器区域也有500-750℃的温差，根据热力学第二定律可知，传热温差越大引起的不可逆损失越大，损越大，机组的经济性会变差。若能把传热温差利用起来，就能有效地减少传热过程中的能量损失，提高基于朗肯循环的火电发电厂的效率。
如何具体的尽可能的有效获取上述损失的能量，可以将温差发电装置热端暴露于热流气体中，冷端被连接到锅炉过热器的表面上，即分别作为热侧和冷侧的边界条件，利用温度差通过热电转换产生额外的电能，已达到节能减排的目的。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高发电效率、提高吸热率、提高热量传递效率、提供高压直交流电、充分利用的应用于锅炉炉膛的温差发电储能及输电系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统，包括温差发电装置、储能装置和输电装置，所述的温差发电装置包括多个温差发电单元，所述的多个温差发电单元通过导线分别与储能装置和输电装置连接，所述的温差发电装置设置在锅炉过热器上，并且温差发电单元的热端与锅炉水平烟道的热流烟气接触，冷端与锅炉过热器接触，所述的储能装置和输电装置设置在锅炉外；
本系统进行发电时，温差发电单元将锅炉水平烟道内高温烟气产生的能量作为热端，将锅炉过热器作为冷端，利用温度差产生电能，并通过导线输送给储能装置和输电装置。
所述的温差发电单元包括依次夹紧的散热板、热电模块、吸热板，所述的散热板与锅炉过热器上的锅炉过热器管接触，所述的吸热板伸入到锅炉水平烟道内。
所述的温差发电单元还包括与吸热板连接的肋片或热管。
所述的储能装置包括依次通过导线连接的储能稳压保护器、储能电表和蓄电池，所述的储能稳压保护器与温差发电单元连接。
所述的输电装置包括逆变器、输电稳压保护器和输电电表，所述的温差发电单元、逆变器、输电稳压保护器、输电电表和用电器依次通过导线连接。
所述的多个温差发电单元通过并联的方式连接后再分别与储能装置和输电装置连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、提高发电效率：散热损失过大是半导体温差发电效率低下的主要原因，也是阻碍该技术推广的最大障碍，但对于锅炉而言，由于其有可靠的保温绝热,如果在锅炉受热面上复合温差发电模块，那么结果温差发电模块的热量除了直接转化为电能外，剩余热量传递给冷流体，整个过程没有能量浪费，本发明采用在锅炉过热器上安装温差发电装置，利用高温烟气温度和高压蒸汽的温度之间较高的温度差，通过热电转换产生额外的电能，降低了朗肯循环中大量的能量损失，提高了电厂的发电效率。
二、提高吸热率：本发明通过在热电模块的热端加设吸热板，在冷端加设散热板，吸热板上加设多组肋片或热管，增加了与高温烟气的接触面积，能有效提高吸热率，使得由于温差发电装置的加入增大了传热热阻的情况下，最小限度的影响锅炉自身的朗肯循环，从而优化节能。
三、提高热量传递效率：本发明通过在热电模块的热端加设吸热板，在冷端加设散热板，使得热端吸热更快，冷端散热更快，提高热量传递效率，从而增大冷热端的温度差，使得温差发电单元实际产生更大的发电功率。
四、提供高压直交流电：单个温差发电单元直接产生的电能是低压直流，如果将若干温差发电单元用导线并联起来，不但可以解决由于单个温差发电单元损坏对整个装置的影响，还可以提供高压直流；如果进行储能，经稳压保护器调整后储存；如果进行输电，依次经逆变器、稳压保护器调整后供电。
五、充分利用：本发明通过设置储能和输电系统将产生的电能充分利用起来，实现节能减排的目的，创造更高的经济价值。
附图说明
图1为温差发电装置的结构主视图；
图2为温差发电装置的结构俯视图；
图3为温差发电装置的结构左视图；
图4为本发明的系统结构示意图。
图5为现有的电厂基于朗肯循环原理发电的结构示意图。
其中，1、温差发电单元，2、锅炉过热器，3、导线，4、过热器管，5、散热板，6、热电模块，7、吸热板，8、肋片或热管，9、温差发电装置，10、储能稳压保护器，11、储能电表，12、蓄电池，13、逆变器，14、输电稳压保护器，15、输电电表，16、用电器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
如图1-4所示，一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统，该系统设置在锅炉炉膛内，包括温差发电装置9、储能装置和输电装置，温差发电装置9包括多个温差发电单元1，多个温差发电单元1通过导线3分别与储能装置和输电装置连接，温差发电单元1的热端与锅炉水平烟道的高温烟气接触，冷端与锅炉过热器2接触；
本系统进行发电时，温差发电单元1将锅炉水平烟道内高温烟气产生的能量作为热端，将锅炉过热器2作为冷端，利用温度差产生电能，并通过导线输送给储能装置和输电装置。
温差发电单元1包括依次夹紧的散热板5、热电模块6、吸热板7，散热板5与锅炉过热器2内的锅炉过热器管4接触，吸热板7伸入到水平烟道内。
温差发电单元1还包括与吸热板7连接的肋片或热管8。
储能装置包括依次通过导线连接的储能稳压保护器10、储能电表11和蓄电池12，储能稳压保护器10与温差发电单元1连接。
本系统进行储能时，温差发电装置9产生的是高压直流电，依次经储能稳压保护器10调整为适电压，储能电表11显示记录电量，最后储存在蓄电池12中。
输电装置包括逆变器13、输电稳压保护器14和输电电表15，温差发电单元1、逆变器13、输电稳压保护器14、输电电表15和用电器16依次通过导线连接。
本系统进行输电时，温差发电装置9产生的是高压直流电，依次经逆变器13转变成交流电、输电稳压保护器14调整合为适电压，输电电表15显示记录电量，最后向用电器16供电。

Claims (6)

1.一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统，其特征在于，包括温差发电装置(9)、储能装置和输电装置，所述的温差发电装置(9)包括多个温差发电单元(1)，所述的多个温差发电单元(1)通过导线(3)分别与储能装置和输电装置连接，所述的温差发电装置(9)设置在锅炉过热器(2)上，并且温差发电单元(1)的热端与锅炉水平烟道的热流烟气接触，冷端与锅炉过热器(2)接触，所述的储能装置和输电装置设置在锅炉外；
本系统进行发电时，温差发电单元(1)将锅炉水平烟道内高温烟气产生的能量作为热端，将锅炉过热器(2)作为冷端，利用温度差产生电能，并通过导线输送给储能装置和输电装置。
2.根据权利要求1所述的一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统，其特征在于，所述的温差发电单元(1)包括依次夹紧的散热板(5)、热电模块(6)、吸热板(7)，所述的散热板(5)与锅炉过热器(2)上的锅炉过热器管(4)接触，所述的吸热板(7)伸入到锅炉水平烟道内。
3.根据权利要求2所述的一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统，其特征在于，所述的温差发电单元(1)还包括与吸热板(7)连接的肋片或热管(8)。
4.根据权利要求1所述的一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统，其特征在于，所述的储能装置包括依次通过导线连接的储能稳压保护器(10)、储能电表(11)和蓄电池(12)，所述的储能稳压保护器(10)与温差发电单元(1)连接。
5.根据权利要求1所述的一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统，其特征在于，所述的输电装置包括逆变器(13)、输电稳压保护器(14)和输电电表(15)，所述的温差发电单元(1)、逆变器(13)、输电稳压保护器(14)、输电电表(15)和用电器(16)依次通过导线连接。
6.根据权利要求1所述的一种应用于锅炉过热器的温差发电储能及输电系统，其特征在于，所述的多个温差发电单元(1)通过并联的方式连接后再分别与储能装置和输电装置连接。
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