CN106533265A - 一种基于热力管道温差发电的节能装置及方法 - Google Patents
一种基于热力管道温差发电的节能装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106533265A CN106533265A CN201710022175.6A CN201710022175A CN106533265A CN 106533265 A CN106533265 A CN 106533265A CN 201710022175 A CN201710022175 A CN 201710022175A CN 106533265 A CN106533265 A CN 106533265A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat
- energy
- pipeline
- thermal conductive
- conductive ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title abstract description 12
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 9
- 238000004512 die casting Methods 0.000 claims description 4
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims 1
- 229910002899 Bi2Te3 Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 description 2
- 241000784732 Lycaena phlaeas Species 0.000 description 1
- 229910017629 Sb2Te3 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002463 transducing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
- H02N11/002—Generators
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one thermoelectric or thermomagnetic element covered by groups H10N10/00 - H10N15/00
- H10N19/101—Multiple thermocouples connected in a cascade arrangement
Landscapes
- Pipe Accessories (AREA)
Abstract
热力管网在输送热工质的过程中，由于管道的散热导致了大量的热能耗散在空气中，造成巨大经济损失。一种基于热力管道温差发电的节能装置，它由十二部分组成，分别是正电极、负电极、导线、供热管道、内导热陶瓷、聚氨酯填充层、外导热陶瓷、钢箍、螺栓、铜电极、P型半导体、N型半导体。二次管网供热管道输送的热工质通常在80℃以上，北方冬季室外平均温度约为4℃，供热管内外的温差将导致大量热能损失。采用压铸法制备半圆形导热陶瓷套筒，将热电换能半导体材料N‑Bi2Te3、P‑Bi2Te3及铜电极压铸在两个陶瓷套筒之间，构成一个温差发电的半导体器件，每米长度的热力管道可实现500W的发电功率。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于热力管道温差发电的节能装置及方法，属于热电转换及废热利用领域。
背景技术
我国北方地区冬季采暖的主要方式是通过火电厂将热能经过热力管网输送到采暖终端。热力管网在输送热水或热蒸汽的过程中由于管道的散热导致了约30%的热能耗散在空气中，造成巨大的经济损失和资源浪费。因此，如何利用好热力管道的热损失成为亟待解决的节能环保问题。然而，热力管道的热损具有热流密度低、扩散面积大、传送距离长的特点，使热能回收具有较大难度。目前对于供热系统的热回收主要集中在电厂、锅炉等热量的产生环节，采用强制换热方法将废热提取用于热工质的二次加热。半导体热电换能技术主要应用于电子设备野外供电、垃圾焚烧发电、高炉废热发电等，具有较高的可靠性与环境保护价值。但是，转换效率较低与成本较高的缺点限制了热电换能技术的应用。近年来，随着热电材料及制造工艺的发展，热电换能效率得到了大幅提高，使该技术得到了更广泛的应用。对于热力管网热损回收的研究，国内尚处于初期阶段。若能将管网耗散的热能直接转化为电能，将有效地节约成本、促进环保。本发明旨在利用半导体热电换能技术，采用多级半导体芯片集成的方法，高效回收热力管网在输送热工质过程中发生的热量损失。
发明内容
本发明涉及将一种管道热量损失转换为电力的节能装置，它由十二部分组成，分别是正电极、负电极、导线、供热管道、内导热陶瓷套筒、聚氨酯填充层、外导热陶瓷套筒、钢箍、螺栓、铜电极、P型半导体、N型半导体。本发明提出了采用热压工艺将多级半导体热电换能芯片集成在导热Al2O3陶瓷基体上，利用供热管道与外界环境的温差实现发电的装置及方法。普通热力管网管壁与外界环境温度的温差在60℃~80℃, 该温差能够有效驱动热电换能芯片组正常发电。单片半导体热电换能芯片发电功率可达4~5W。每米热力管道的最大发电功率约为500W，可以将获得的直流电通过变压器及逆变器转变为交流电并入电网，为火力供暖节省大量的成本。
附图说明
图1为本发明的管道热损转换电力节能装置的主视图剖面图。
图2为本发明的管道热损转换电力节能装置的左视图剖面图。
图3为本发明的管道热损转换电力节能装置中热电转换芯片的局部视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。
参考附图1~3，本发明的技术方案的实现：一种管道热量损失转换为电力的节能装置，它由十二部分组成，分别是正电极、负电极、导线、供热管道、内导热陶瓷套筒、聚氨酯填充层、外导热陶瓷套筒、钢箍、螺栓、铜电极、P型半导体、N型半导体。二次管网供热管道输送的热工质通常在80℃以上，北方冬季室外平均温度约为4℃，供热管内外的温差足以驱动热电换能装置的正常工作。采用压铸法制作半圆形导热陶瓷套筒，将热电换能半导体材料N-Bi2Te3、P-Bi2Te3及铜电极压铸在两个陶瓷套筒之间，构成一个温差发电的半导体器件。通过正负极端子可以将直流电引出，送入电网或蓄电池。
导线：可采用普通铜质或铝质导线(直径0.1~0.25mm)。
内导热陶瓷套筒：采用Al2O3陶瓷材料，利用热压铸法成型。套筒与供热管道外壁采用导热硅胶连接。
外导热陶瓷套筒：采用Al2O3陶瓷材料，利用热压铸法成型。内套筒与外套筒之间填充发泡聚氨酯，起到隔热与支撑的作用。
钢箍：外导热陶瓷套筒外部，通过半圆形钢箍束紧，钢箍之间通过螺栓连接。
P-型半导体:采用Bi2Te3-Sb2Te3合金粉末压铸成型。
N-型半导体:采用Bi2Te3-Bi2Se3合金粉末压铸成型。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种管道热损转换电力的节能装置，其特征在于：
所述的节能装置由十二部分组成，分别是正电极、负电极、导线、供热管道、内导热陶瓷套筒、聚氨酯填充层、外导热陶瓷套筒、钢箍、螺栓、铜电极、P型半导体、N型半导体。
2.如权利要求1所述的一种管道热损转换电力的节能装置，其特征在于：
所述的内导热陶瓷套筒及外导热陶瓷套筒均为热压铸工艺制作的Al2O3半圆形套筒结构，通过钢箍固定上下导热陶瓷套筒。
3.如权利要求1所述的一种管道热损转换电力的节能装置，其特征在于：
所述的铜电极是采用热压铸法与半导体及导热陶瓷结合。
4.如权利要求1所述的一种管道热损转换电力的节能装置，其特征在于：
所述的聚氨酯填充层发泡密度为3.3Kg/m3。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710022175.6A CN106533265A (zh) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | 一种基于热力管道温差发电的节能装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710022175.6A CN106533265A (zh) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | 一种基于热力管道温差发电的节能装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106533265A true CN106533265A (zh) | 2017-03-22 |
Family
ID=58335442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710022175.6A Pending CN106533265A (zh) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | 一种基于热力管道温差发电的节能装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106533265A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106899236A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-06-27 | 东北大学 | 一种利用钢包表面余热的热电发电装置 |
| CN110752785A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-04 | 珠海格力电器股份有限公司 | 温差发电装置、电控箱、空调及散热控制方法 |
| WO2020118835A1 (zh) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | 深圳大学 | 一种基于余废热发电的热伏发电装置 |
| WO2020118815A1 (zh) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | 深圳大学 | 一种原位热伏发电装置 |
| CN111446887A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-07-24 | 北京热力装备制造有限公司 | 热能转化结构及井下温差发电装置 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006002704A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Toyota Motor Corp | 熱電発電装置 |
| CN201277082Y (zh) * | 2008-11-03 | 2009-07-22 | 厦门大学 | 温差发电型汽车节能减排器 |
| CN102339946A (zh) * | 2010-07-20 | 2012-02-01 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种高性能热电复合材料及其制备方法 |
| CN102482766A (zh) * | 2009-06-30 | 2012-05-30 | 欧-弗莱克斯科技有限公司 | 用于制造热电层的方法 |
| CN102742040A (zh) * | 2010-03-25 | 2012-10-17 | 京瓷株式会社 | 热电元件及热电模块 |
| CN202513852U (zh) * | 2012-02-24 | 2012-10-31 | 山东大学 | 利用城市沥青路面与地下水源管道温差发电系统 |
| CN102931884A (zh) * | 2012-11-28 | 2013-02-13 | 西南科技大学 | 高热流密度器件废热发电装置 |
| CN203104338U (zh) * | 2013-01-29 | 2013-07-31 | 山东聚力科技有限公司 | 太阳能管中管热电发电器件 |
| CN103368470A (zh) * | 2013-07-17 | 2013-10-23 | 华东理工大学 | 废热回收装置 |
| CN203289355U (zh) * | 2013-06-03 | 2013-11-13 | 常州晨凯光电科技有限公司 | 一种利用低温热源的发电机构 |
| CN203906056U (zh) * | 2014-05-13 | 2014-10-29 | 江苏大学 | 一种汽车尾气废热回电装置 |
| CN204361942U (zh) * | 2015-02-11 | 2015-05-27 | 华北电力大学 | 用于家用锅炉的发电装置及家用锅炉系统 |
| CN105515501A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-04-20 | 俞亮芽 | 太阳能发电装置 |
| CN106246259A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-21 | 郭远军 | 一种基于半导体冷凝的油田废气热能动力系统 |
-
2017
- 2017-01-12 CN CN201710022175.6A patent/CN106533265A/zh active Pending
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006002704A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Toyota Motor Corp | 熱電発電装置 |
| CN201277082Y (zh) * | 2008-11-03 | 2009-07-22 | 厦门大学 | 温差发电型汽车节能减排器 |
| CN102482766A (zh) * | 2009-06-30 | 2012-05-30 | 欧-弗莱克斯科技有限公司 | 用于制造热电层的方法 |
| CN102742040A (zh) * | 2010-03-25 | 2012-10-17 | 京瓷株式会社 | 热电元件及热电模块 |
| CN102339946A (zh) * | 2010-07-20 | 2012-02-01 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种高性能热电复合材料及其制备方法 |
| CN202513852U (zh) * | 2012-02-24 | 2012-10-31 | 山东大学 | 利用城市沥青路面与地下水源管道温差发电系统 |
| CN102931884A (zh) * | 2012-11-28 | 2013-02-13 | 西南科技大学 | 高热流密度器件废热发电装置 |
| CN203104338U (zh) * | 2013-01-29 | 2013-07-31 | 山东聚力科技有限公司 | 太阳能管中管热电发电器件 |
| CN203289355U (zh) * | 2013-06-03 | 2013-11-13 | 常州晨凯光电科技有限公司 | 一种利用低温热源的发电机构 |
| CN103368470A (zh) * | 2013-07-17 | 2013-10-23 | 华东理工大学 | 废热回收装置 |
| CN203906056U (zh) * | 2014-05-13 | 2014-10-29 | 江苏大学 | 一种汽车尾气废热回电装置 |
| CN204361942U (zh) * | 2015-02-11 | 2015-05-27 | 华北电力大学 | 用于家用锅炉的发电装置及家用锅炉系统 |
| CN105515501A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-04-20 | 俞亮芽 | 太阳能发电装置 |
| CN106246259A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-21 | 郭远军 | 一种基于半导体冷凝的油田废气热能动力系统 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106899236A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-06-27 | 东北大学 | 一种利用钢包表面余热的热电发电装置 |
| CN106899236B (zh) * | 2017-04-13 | 2018-11-27 | 东北大学 | 一种利用钢包表面余热的热电发电装置 |
| WO2020118835A1 (zh) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | 深圳大学 | 一种基于余废热发电的热伏发电装置 |
| WO2020118815A1 (zh) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | 深圳大学 | 一种原位热伏发电装置 |
| CN110752785A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-04 | 珠海格力电器股份有限公司 | 温差发电装置、电控箱、空调及散热控制方法 |
| CN111446887A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-07-24 | 北京热力装备制造有限公司 | 热能转化结构及井下温差发电装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106533265A (zh) | 一种基于热力管道温差发电的节能装置及方法 | |
| CN201332372Y (zh) | 利用液冷循环冷却的余热温差发电系统 | |
| CN101645674B (zh) | 液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置 | |
| KR20140040071A (ko) | 열전 에너지 생성을 위한 시스템들, 방법들 및/또는 장치들 | |
| CN105932909B (zh) | 外加冷源型干热岩热电发电系统与方法 | |
| CN101534077A (zh) | 太阳能温差发电装置 | |
| CN104410328A (zh) | 低温差发电散热新技术 | |
| CN108322096A (zh) | 一种地热温差发电方法及系统 | |
| CN103997281A (zh) | 一种二次发电的热光伏热电联产装置 | |
| CN101325386A (zh) | 管道式余热回收半导体温差发电方法及装置 | |
| CN101562415B (zh) | 发电装置 | |
| CN206572997U (zh) | 一种储能换热装置 | |
| CN201270483Y (zh) | 液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置 | |
| CN218646075U (zh) | 一种环冷机烟气热能回收装置 | |
| CN106152558A (zh) | 保温套管 | |
| CN107846158A (zh) | 一种用地热发电的热电发电机组 | |
| CN211451376U (zh) | 一种双循环、逐级加热装置 | |
| CN208010535U (zh) | 一种提升中低温地热水品位的多能互补发电装置 | |
| CN207664893U (zh) | 一种用地热发电的热电发电机组 | |
| CN201414096Y (zh) | 发电装置 | |
| CN201349188Y (zh) | 一种热管式热电模块及其发电装置 | |
| CN205940222U (zh) | 一种高效热水交换器 | |
| CN211127625U (zh) | 节能型锅炉排渣余热利用装置 | |
| CN104821646A (zh) | 一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统 | |
| CN221146620U (zh) | 一种气导式分布供热装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170322 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |