RU2012137692A

RU2012137692A - Система регенерации тепла для пирометаллургического сосуда с применением термоэлектрических/термомагнитных устройств

Info

Publication number: RU2012137692A
Application number: RU2012137692/02A
Authority: RU
Inventors: Инго Байер; Брюс Рингсби ОЛМСТЕД
Original assignee: БиЭйчПи БИЛЛИТОН ЭЛЮМИНИУМ ТЕКНОЛОДЖИС ЛИМИТЕД
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2014-04-20
Also published as: EP2545192A1; WO2011110590A1; AU2011226139A1; CA2791472A1; US20130048045A1

Abstract

1. Способ утилизации отработанной тепловой энергии пирометаллургического реактора (1) и ее преобразования в постоянный электрический ток, включающий:получение и контролирование потока первичной текучей среды из первичного теплообменника (10), объединенного с пирометаллургическим реактором (1), причем первичный теплообменник (10) отводит тепло из пирометаллургического реактора (1) и переносит тепло к потоку первичной текучей среды в управляемом режиме;использование вторичного теплообменника (12), в котором происходит перенос тепла между потоком первичной текучей среды и потоком вторичной текучей среды;использование во вторичном теплообменнике (12) по меньшей мере одного термоэлектрического или магнитотермоэлектрического устройства, имеющего две рабочие противоположно расположенные стороны, причем рабочие противоположно расположенные стороны термически связаны с потоками первичной и вторичной текучей среды, соответственно;размещение вторичного теплообменника (12) в положении, физически удаленном от пирометаллургического реактора;установление или поддержание разницы температур между двумя рабочими противоположно расположенными сторонами по крайней мере одного термоэлектрического или магнитоэлектрического устройства и выработку электрической энергии за счет разницы температур; исъем электрического тока, выработанного термоэлектрическим устройством.2. Способ по п.1, в которомпирометаллургический реактор (1) создает магнитное поле в зоне, окружающей пирометаллургический реактор, за счет электрического тока, используемого для работы реактора, причем магнитное поле (14) имеет максимальную составляющу

Claims

1. Способ утилизации отработанной тепловой энергии пирометаллургического реактора (1) и ее преобразования в постоянный электрический ток, включающий:

получение и контролирование потока первичной текучей среды из первичного теплообменника (10), объединенного с пирометаллургическим реактором (1), причем первичный теплообменник (10) отводит тепло из пирометаллургического реактора (1) и переносит тепло к потоку первичной текучей среды в управляемом режиме;

использование вторичного теплообменника (12), в котором происходит перенос тепла между потоком первичной текучей среды и потоком вторичной текучей среды;

использование во вторичном теплообменнике (12) по меньшей мере одного термоэлектрического или магнитотермоэлектрического устройства, имеющего две рабочие противоположно расположенные стороны, причем рабочие противоположно расположенные стороны термически связаны с потоками первичной и вторичной текучей среды, соответственно;

размещение вторичного теплообменника (12) в положении, физически удаленном от пирометаллургического реактора;

установление или поддержание разницы температур между двумя рабочими противоположно расположенными сторонами по крайней мере одного термоэлектрического или магнитоэлектрического устройства и выработку электрической энергии за счет разницы температур; и

съем электрического тока, выработанного термоэлектрическим устройством.

2. Способ по п.1, в котором

пирометаллургический реактор (1) создает магнитное поле в зоне, окружающей пирометаллургический реактор, за счет электрического тока, используемого для работы реактора, причем магнитное поле (14) имеет максимальную составляющую в основном направлении;

вторичный теплообменник (12), имеющий по меньшей мере одно магнитотермоэлектрическое устройство, размещают в положении, находящемся в пределах окружающего пирометаллургический реактор (1) магнитного поля (14);

устанавливают или поддерживают разницу температур между двумя операционно-противоположными сторонами магнитотермоэлектрического устройства, где направление температурного градиента ориентировано по нормали к максимальному основному направлению магнитного поля, и вырабатывают электрическую энергию за счет разницы температур и магнитного поля благодаря эффекту Нернста или магнитотермоэлектрическим эффектам; и

снимают электрический ток, выработанный магнитотермоэлектрическим устройством.

3. Способ по п.1 или 2, в котором первичная текучая среда является газообразной.

4. Способ по п.1 или 2, в котором вторичная текучая среда является газообразной, жидкой или двухфазной.

5. Способ по п.4, в котором вторичная текучая среда представляет собой жидкость.

6. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий стадии контролирования расходной скорости первичной текучей среды, чтобы контролировать температурный градиент в термоэлектрическом или магнитотермоэлектрическом устройстве;

7. Способ по п.6, в котором скорости первичной текучей среды и вторичной текучей среды контролируют, чтобы максимизировать температурный градиент.

8. Устройство утилизации отработанной тепловой энергии пирометаллургического реактора (1) и ее преобразования в электрическую энергию, причем пирометаллургический реактор (1) имеет первичный теплообменник (10), который извлекает тепло из реактора (1) и производит нагретую первичную теплопередающую текучую среду, содержащее:

вторичный теплообменник (12), связанный с первичным теплообменником пирометаллургического реактора (1), чтобы принимать первичную теплопередающую среду, при этом вторичный теплообменник (12) перемещен от пирометаллургического реактора (1);

термоэлектрическое или магнитотермоэлектрическое устройство, имеющее первую рабочую сторону и вторую рабочую сторону, и имеющее по меньшей мере один термоэлектрический или магнитотермоэлектрический элемент, способный преобразовывать температурный градиент между первой рабочей стороной и второй рабочей стороной в электрическую энергию; при этом

вторичный теплообменник (12) поддерживает термоэлектрическое или магнитотермоэлектрическое устройство в фиксированном положении таким образом, чтобы первая рабочая сторона была термически связана с первичной теплопередающей средой из первичного теплообменника (10), а вторая рабочая сторона была термически связана с вторичным охладителем, и таким образом устанавливать разницу температур между первой рабочей стороной и второй рабочей стороной термоэлектрического или магнитотермоэлектрического устройства с целью выработки электрической энергии (105).

9. Устройство по п.8, в котором

пирометаллургический реактор (1) окружен магнитным полем (14), создаваемым подачей рабочей электроэнергии (100) к пирометаллургическому реактору (1), при этом магнитное поле (14) имеет максимальную составляющую в основном направлении; и

вторичный теплообменник поддерживает (12) по меньшей мере одно термоэлектрическое или магнитотермоэлектрическое устройство в фиксированном положении таким образом, что максимальный основной компонент магнитного поля ориентирован по нормали к направлению температурного градиента, создаваемому между первой рабочей стороной и второй рабочей стороной термоэлектрического или магнитотермоэлектрического устройства.

10. Устройство по пп.8 или 9, дополнительно содержащее

по меньшей мере один клапан (16), расположенный на холодной стороне трубопровода, подающего первичную теплопроводящую текучую среду (102) в первичный теплообменник (10);

по меньшей мере одно контрольное устройство (17) и клапан на холодной стороне, сообщающиеся между собой, чтобы регулировать расходную скорость потока охладителя (103) через горячую сторону трубопровода первичного теплообменника.

11. Устройство по пп.8 или 9, в котором первичная текучая среда предпочтительно является газообразной.

12. Устройство по п.11, в котором вторичная текучая среда является газообразной, жидкой или двухфазной.

13. Устройство по п.11, в котором первичная текучая среда предпочтительно является жидкой.

14. Пирометаллургический реактор (1), содержащий

первичный теплообменник (10), который отводит тепло из реактора (1) и нагревает первичную теплопередающую текучую среду,

вторичный теплообменник (12), связанный с первичным теплообменником (10) пирометаллургического реактора (1), чтобы принимать первичную теплопередающую среду (102), при этом вторичный теплообменник (12) физически удален от пирометаллургического реактора (1); и

термоэлектрическое или магнитотермоэлектрическое устройство поддерживаемое в фиксированном положении во вторичном теплообменнике, причем термоэлектрическое или магнитотермоэлектрическое устройство имеет первую рабочую сторону и вторую рабочую сторону и имеет по меньшей мере один термоэлектрический или магнитотермоэлектрический элемент, способный преобразовывать температурный градиент между первой рабочей стороной и второй рабочей стороной в электрическую энергию (105); первая рабочая сторона термически связана с первичной теплопередающей средой (103) из первичного теплообменника (10), а вторая рабочая сторона термически связана со вторичным охладителем, чтобы таким образом устанавливать разницу температур между первой рабочей стороной и второй рабочей стороной термоэлектрического или магнитотермоэлектрического устройства с целью выработки электрической энергии (105).

15. Устройство по п.14, в котором

пирометаллургический реактор окружен магнитным полем, создаваемым подачей рабочей электроэнергии к пирометаллургическому реактору, при этом магнитное поле имеет максимальную составляющую в основном направлении,

вторичный теплообменник поддерживает по меньшей мере одно термоэлектрическое или магнитотермоэлектрическое устройство таким образом, что максимальный основной компонент магнитного поля ориентирован по нормали к направлению температурного градиента, создаваемому между первой рабочей стороной и второй рабочей стороной термоэлектрического или магнитотермоэлектрического устройства.