CN110739883B - 一种余热发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种中温余热发电装置，包括支架平台，所述支架平台上设置导轨，所述导轨上设置温差发电装置；所述温差发电装置由半导体温差发电片构成，所述半导体温差发电片的一面为热端端面，所述半导体温差发电片的另一面为冷端端面，其中，所述半导体温差发电片的冷端端面分别与软水冷却管路和循环水冷却管路连接；所述温差发电装置上设置输出电路，所述输出电路通过电路放大模块与电池储能装置连接；这样，可以通过温差发电装置对连铸、热送、轧钢冷床等场所及炉渣中存在大量可通过辐射或直接热传导回收的废热进行回收，并转化为电能，进而进行利用。

Description

一种余热发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其涉及一种余热发电装置。

背景技术

相接的两种不同的金属如果分别保持不同的温度，两种不同金属之间就会产生一个电动势，两种不同的金属组成的回路中就会产生电流，这就是塞贝克效应。塞贝克效应产生的电动势是温差电动势，产生的电流是温差电流。目前，在钢铁行业中，特别是在连铸、热送、轧钢冷床等场所及炉渣中，存在大量可通过辐射或直接热传导回收的废热，由于工艺的限制，传统废热回收技术难以将其转换为电能。因此需要一种可以将废热转化为电能的装置。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明实施例提供一种中温余热发电装置，可以通过温差发电装置对连铸、热送、轧钢冷床等场所及炉渣中存在大量可通过辐射或直接热传导回收的废热进行回收，并转化为电能，进而进行利用。

为达上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种中温余热发电装置，包括支架平台，所述支架平台上设置导轨，所述导轨上设置温差发电装置；所述温差发电装置由半导体温差发电片构成，所述半导体温差发电片的一面为热端端面，所述半导体温差发电片的另一面为冷端端面，其中，所述半导体温差发电片的冷端端面分别与软水冷却管路和循环水冷却管路连接；所述温差发电装置上设置输出电路，所述输出电路通过电路放大模块与电池储能装置连接。

在本发明实施例中，所述半导体温差发电片的冷端端面上设置冷水板，所述软水冷却管路由进水管、水箱、第一水箱出水管和出水管构成，其中，所述第一水箱出水管上设置第一阀门，所述进水管与所述水箱连接，所述水箱依次通过第一水箱出水管和所述冷水板与所述出水管连接。

在本发明实施例中，所述循环水冷却管路由所述水箱、第二水箱出水管和回水管构成，其中，所述第二水箱出水管上设置水泵和第二阀门，所述水箱通过所述第二水箱出水管与所述冷水板连接，所述冷水板通过回水管与所述水箱连接。

在本发明实施例中，所述半导体温差发电片有两片以上，且相互平行竖直设置，其中，

两片以上的所述半导体温差发电片的顶部设置第一导热板，所述第一导热板上设置与所述半导体温差发电片热端端面相接的第一传热板，所述半导体温差发电片的底部设置第二导热板，所述第二导热板上设置与所述半导体温差发电片冷端端面相接的第二传热板。

在本发明实施例中，所述支架平台通过升降液压缸设置在龙门架装置上。

本发明实施例提供了一种中温余热发电装置，包括支架平台，所述支架平台上设置导轨，所述导轨上设置温差发电装置；所述温差发电装置由半导体温差发电片构成，所述半导体温差发电片的一面为热端端面，所述半导体温差发电片的另一面为冷端端面，其中，所述半导体温差发电片的冷端端面分别与软水冷却管路和循环水冷却管路连接；所述温差发电装置上设置输出电路，所述输出电路通过电路放大模块与电池储能装置连接；这样，通过所述支架平台可以对所述温差发电装置进行移动，使所述温差发电装置在使用时处于工作工位，而在检修的时，又能通过所述支架平台上的导轨拉出，从而减轻工作人员的劳动强度，方便工作人员维修；所述半导体温差发电片的热端端面可以用于吸收连铸、热送、轧钢冷床等场所及炉渣中存在大量废热，而所述软水冷却管路能保证在正常工作中对所述半导体温差发电片的冷端端面进行冷却，所述循环水冷却管路能保证在断电状态下通过启动备用电源对所述半导体温差发电片的冷端端面进行冷却，从而使得所述半导体温差发电片的热端端面与所述半导体温差发电片的冷端端面之间产生温差，进而产生电流；而所述电路放大模块能将所述温差发电装置产生的电流放大，所述电池储能装置能将对电流进行储存。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种中温余热发电装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的软水冷却管路和循环水冷却管路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的温差发电装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的与温差发电装置连接的PLC控制器的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明实施例提供一种中温余热发电装置，如图1所示，包括支架平台1，所述支架平台1上设置导轨11，所述导轨11上设置温差发电装置2；所述温差发电装置2由半导体温差发电片21构成，所述半导体温差发电片21的一面为热端端面，所述半导体温差发电片21的另一面为冷端端面，其中，所述半导体温差发电片21的冷端端面分别与软水冷却管路和循环水冷却管路连接；所述温差发电装置2上设置输出电路，所述输出电路通过电路放大模块与电池储能装置连接。

这里，所述温差发电装置2设置在所述导轨11上，并能通过电动或者是手动的方式的方式沿着所述导轨11进行移动。

所述温差发电装置2由所述半导体温差发电片21构成，所述半导体温差发电片21的原理是温差发电，即利用高、低温热源之间的温差，采用低沸点工作流体作为循环工质，在朗肯循环基础上，用高温热源加热并蒸发循环工质产生的蒸汽推动透平发电的技术。这里，所述半导体温差发电片21是根据赛贝克效应原理，采用独特的薄膜技术加工制造而成的，所述半导体温差发电片21包括热端外壳端面和冷端外壳端面，所述热端外壳端面和冷端外壳端面之间设置p型半导体和n型半导体，其中，所述半导体温差发电片21上还设置有正电极和负电极，所述正电极和负电极通过导线连接至所述电路放大模块。

较为优选地，所述p型半导体和所述n型半导体的材料可以为Half Heusler(HH)合金，其功率因子分别达到18μWcm-1K-2和25μWcm-1K-2。

所述半导体温差发电片21在使用时，所述半导体温差发电片21的热端端面与连铸、热送、轧钢冷床等场所及炉渣中废热热源导热连接，从而吸收热量，所述半导体温差发电片21的冷端端面与软水冷却管路和循环水冷却管路连接，从而带走热量，这样就是的所述半导体温差发电片21的热端端面与所述半导体温差发电片21的冷端端面之间存在温度差，进而产生电能。

这里，由于产生的电能电压较低，因此可以通过所述电路放大模块将电压放大后存入电池储能装置中。在实际使用中，所述半导体温差发电片21通过正电极和负电极将电流输入至所述电池储能装置中，由于存入所述电池储能装置中的电流仍为直流电，因此所述电池储能装置的输出端还需设置逆变器，从而使得所述电池储能装置中输出的直流电能转化为交流电进而进行使用。这里需要注意的是，所述电路放大模块的电路设置和直流电变交流电的电路设置对于所属领域的技术人员而言是公知的，因此此处不再赘述。

进一步地，在本发明实施例中，如图2所示，所述半导体温差发电片21的冷端端面上设置冷水板5，所述软水冷却管路由进水管31、水箱32、第一水箱出水管33和出水管34构成，其中，所述第一水箱出水管33上设置第一阀门，所述进水管31与所述水箱32连接，所述水箱32依次通过第一水箱出水管33和所述冷水板5与所述出水管34连接。

所述循环水冷却管路由所述水箱32、第二水箱出水管41和回水管42构成，其中，所述第二水箱出水管41上设置水泵和第二阀门，所述水箱32通过所述第二水箱出水管41与所述冷水板5连接，所述冷水板5通过回水管42与所述水箱32连接。

这里，当所述温差发电装置2处于正常的工作状态时，所述软水冷却管路对所述半导体温差发电片21的冷端端面进行冷却。具体地，打开所述第一水箱出水管33上的第一阀门，外部的冷却水源通过所述进水管31进入至水箱32，然后通过所述第一水箱出水管33流至所述冷水板5上，通过所述冷水板5与所述半导体温差发电片21的冷端端面导热连接，从而使得冷却所述半导体温差发电片21的冷端端面，冷却后的水通过所述出水管34流向循环回收水池当中。

当出现突然应急掉电的情况时，为了避免高温对半导体温差发电片21烤坏，立即可以启动应急事故水泵系统进行循环冷却。即关掉所述第一水箱出水管33上的第一阀门，关闭所述出水管34上的阀门，打开所述第二水箱出水管41上的水泵和第二阀门，打开所述回水管42的阀门，使得所述水箱32中的水通过水泵的作用，流至所述冷水板5上，冷却后的水可以通过所述回水管42流回所述水箱32中。

进一步地，在本发明实施例中，所述半导体温差发电片21有两片以上，且相互平行竖直设置，其中，两片以上的所述半导体温差发电片21的顶部设置第一导热板6，所述第一导热板6上设置与所述半导体温差发电片21热端端面相接的第一传热板61，所述半导体温差发电片21的底部设置第二导热板7，所述第二导热板7上设置与所述半导体温差发电片21冷端端面相接的第二传热板71。

这里，如图3中所示出的，所述半导体温差发电片21有5片，且相互平行竖直设置，其中，每片所述半导体温差发电片21的左端端面为热端端面，每片所述半导体温差发电片21的右端端面为冷端端面，其中，所述第一导热板6设置在5片所述半导体温差发电片21的上方，并通过5块所述第一传热板61分别与所述半导体温差发电片21热端端面相接。所述第二导热板7设置在5片所述半导体温差发电片21的下方，并通过5块所述第二传热板71分别与所述半导体温差发电片21冷端端面相接。

进一步地，在本发明实施例中，所述支架平台1通过升降液压缸设置在龙门架装置8上。

这里，所述升降液压缸的驱动端可以与所述支架平台1连接，所述升降液压缸设置在所述龙门架装置8上，这样所述支架平台1可以通过所述龙门架装置8上下移动。

具体地，在实际使用过程中，所述龙门架在安装时包括龙门架基础灌浆预埋板安装：炼钢维保施工组根据龙门架安装位置，以引锭杆存放架H型钢立柱基础为水平基准面，在水平面进行龙门架基础的制作，浇注尺寸为1800*260mm,深度为800mm,采用C25水泥标号混凝土进行浇注，根据龙门架实际标高及横向、纵向的中心距，采用拉线的方式，将龙门架每组的带预埋螺栓预埋板的安装基线放好，并检测对角线是否一致后，作业组将每组预埋螺栓预埋板安装的位置调整好(含标高、间距及对角线、螺栓的垂直高度)后，利用现场钢筋将预埋板螺栓一次浇筑的位置进行点焊定位，防止浇筑过程中出现变形而影响后期设备的顺利安装。所有的预埋板螺栓安装好后，必须使用塑料或其它制品将丝牙位置包裹好，防止浇筑时浇筑料滴落在丝牙上而影响龙门架定位板的安装。

龙门架组装：依据龙门架图纸尺寸，将龙门架定位板(300*260*12mm)在水平面定位好，采用拉线方式，确定好对角线、间距尺寸等；然后将龙门架两根H型钢竖梁(160*88*8mm)先底部进行点焊定位；然后将龙门架底部横梁16#槽钢进行点焊定位；然后施焊龙门架竖梁X方向与Z方向的加强筋板；然后对龙门架顶端横梁进行组装，在H型钢横梁先将连接定位板进行焊接，然后采用螺栓连接方式将龙门架顶部16#槽钢进行连接起来；接着焊接组装龙门架底部液压缸升降底座定位板，配对安装上对应的液压升降杆装置，液压升降杆上端连接的是一个主轴，两端将链轮组装好，安装好对应爬升托架、链条、液压站等。

平台架安装：根据平台架安装图纸，遵循按照先中间后两边的顺序进行安装，先采用人工搬运的方式将中间带导轨的第一根H型钢平台架放置在安装区域的正中间位置，接着布置两侧的带导轨的H型钢平台支架，再接着采用人工搬运的方式布置最外侧的H型钢平台支架，在水平地面摆放好后；下一步开始所有横向连接筋的组装了，横向连接筋与纵向平台支架都是采用的是螺栓孔进行连接的方式，待以上H向钢平台支架与横向连接筋连接好后，采用螺栓螺母垫圈进行紧固定位。平台支架上有三根纵向带导轨H型钢支架，上面相应安装导向滑轮，方便后期温差发电装置可以纵向移动，便于预热回收与温差发电装置的维护。同时，通过螺栓连接可以方便龙门架装置的拆卸。

进一步地，在本发明实施例中，所述升降液压缸、所述软水冷却管路的阀门开关、所述循环水冷却管路的阀门开关、驱动所述温差发电装置在所述导轨上移动的电机和所述冷却板上设置的温度检测装置均与PLC控制器连接。

这里，如图4所示，当所述PLC控制器可以控制所述升降液压缸的驱动从而控制所述支架平台进行上升和下降动作；所述PLC控制器可以控制所述软水冷却管路上的阀门开关和所述循环水冷却管路上的阀门开关，从而使得所述温差发电装置在处于正常的工作状态和出现突然应急掉电的工作状态下进行切换；所述PLC控制器可以控制所述电机驱动所述温差发电装置在所述导轨上的工作工位和检修工位的位置上进行移动；所述冷却板上设置的温度检测装置可以检测从所述冷却板上流动的冷水的温度，所述PLC控制器接收到所述温度检测装置检测的温度信号，并对温度信号与警戒温度进行比对，当冷水的温度高于警戒温度时，所述PLC控制器控制警报器发送报警信号。

所述PLC控制器还可以上位机控制器连接，这样方便工作人员去控制所述升降液压缸、所述软水冷却管路的阀门开关、所述循环水冷却管路的阀门开关、驱动所述温差发电装置在所述导轨上移动的电机和所述冷却板上设置的温度检测装置进行动作。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种余热发电装置，其特征在于，包括支架平台(1)，所述支架平台(1)上设置导轨(11)，所述导轨(11)上设置温差发电装置(2)；所述温差发电装置(2)由半导体温差发电片(21)构成，所述半导体温差发电片(21)的一面为热端端面，所述半导体温差发电片(21)的另一面为冷端端面，其中，所述半导体温差发电片(21)的冷端端面分别与软水冷却管路和循环水冷却管路连接；所述温差发电装置(2)上设置输出电路，所述输出电路通过电路放大模块与电池储能装置连接；

所述半导体温差发电片(21)的冷端端面上设置冷水板(5)，所述软水冷却管路由进水管(31)、水箱(32)、第一水箱出水管(33)和出水管(34)构成，其中，所述第一水箱出水管(33)上设置第一阀门，所述进水管(31)与所述水箱(32)连接，所述水箱(32)依次通过所述第一水箱出水管(33)和所述冷水板(5)与所述出水管(34)连接；

所述循环水冷却管路由所述水箱(32)、第二水箱出水管(41)和回水管(42)构成，其中，所述第二水箱出水管(41)上设置水泵和第二阀门，所述水箱(32)通过所述第二水箱出水管(41)与所述冷水板(5)连接，所述冷水板(5)通过回水管(42)与所述水箱(32)连接；

当出现突然应急掉电的情况时，关掉所述第一水箱出水管( 33) 上的第一阀门，关闭所述出水管( 34) 上的阀门，打开所述第二水箱出水管( 41) 上的水泵和第二阀门，打开所述回水管( 42) 的阀门，使得所述水箱( 32) 中的水通过水泵的作用，流至所述冷水板( 5) 上，冷却后的水通过所述回水管( 42) 流回所述水箱( 32) 中。

2.根据权利要求1所述的一种余热发电装置，其特征在于，所述半导体温差发电片(21)有两片以上，且相互平行竖直设置，其中，

两片以上的所述半导体温差发电片(21)的顶部设置第一导热板(6)，所述第一导热板(6)上设置与所述半导体温差发电片(21)热端端面相接的第一传热板(61)，所述半导体温差发电片(21)的底部设置第二导热板(7)，所述第二导热板(7)上设置与所述半导体温差发电片(21)冷端端面相接的第二传热板(71)。

3.根据权利要求1所述的一种余热发电装置，其特征在于，所述支架平台(1)通过升降液压缸设置在龙门架装置(8)上。

Images