CN105048871A - 一种利用高温废气的温差发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于节能减排技术领域，具体涉及一种利用高温废气的温差发电系统。一种利用高温废气的温差发电系统，包括鼓风进气装置、传热装置、温差发电模块和冷却水循环模块；进气管的另一端与壳体气箱的进气端接通，壳体气箱的排气端与排气管接通；温差发电模块由许多在壳体气箱外表面规则排列的热电材料构成，热电材料的一端与壳体气箱的外表面相接触，热电材料的另一端与水冷箱的外表面相接触；冷却水循环模块由储水箱、水泵、第一水管、第二水管、冷凝器和水冷箱组成。本发明可以充分利用高温废气的热量进行发电，节省了大量的能源，提高了能源的利用率。

Description

一种利用高温废气的温差发电系统

技术领域

本发明属于节能减排技术领域，具体涉及一种利用高温废气的温差发电系统。

背景技术

现实生产和生活中，有许多高温废气排出的情况。例如汽车和摩托车等车辆尾气以及工厂锅炉烟囱的废气等，这些高温废气源头的温度可达500℃至800℃，目前这些废气均是直接排放到空中，造成了能量的大量浪费。如果能将这些高温废气的热能进行充分的利用，一方面可以提高能量的利用率，另一方面也可以降低高温废气对环境的污染。

发明内容

本发明的目的是针对生产和生活中存在的高温废气直接排放的现象，提供一种利用高温废气的温差发电系统，以提高能量利用率，减轻环境污染。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种利用高温废气的温差发电系统，包括鼓风进气装置、传热装置、温差发电模块和冷却水循环模块；鼓风进气装置包括鼓风机和进气管，鼓风机的入口端与高温废气源的排气口接通，鼓风机的出口端与进气管的一端接通；传热装置为一个中空的壳体气箱；进气管的另一端与壳体气箱的进气端接通，壳体气箱的排气端与排气管接通；温差发电模块由许多放置在壳体气箱外表面规则排列的热电材料构成，热电材料的一端与壳体气箱的外表面相接触，热电材料的另一端与水冷箱的外表面相接触；冷却水循环模块由储水箱、水泵、第一水管、第二水管、冷凝器和水冷箱组成；水冷箱位于壳体气箱外；储水箱由第一水管与水冷箱的进水口接通，所述第一水管上设有水泵，水冷箱的出水口通过第二水管与储水箱相连接，所述的第二水管上设有冷凝器。

水冷箱的进水口与壳体气箱的排气端位于同一侧。

水冷箱为2个，分别位于壳体气箱的上方和下方。

壳体气箱内表面靠近进气管侧布置有两块V型的分流板，两块分流板的角度为60°至120°，壳体气箱中间部分的内表面布置有两块支撑板，两块支撑板相对壳体的轴线对称分布，壳体气箱内表面均布有球面凹坑，球面凹坑的深度与半径之比为0.3至0.7。

本发明具有以下的优点：

1.鼓风机可以将大量热源气体抽入进气管中，可以提高进气速度，且防止了高温气体的逃逸。

2.壳体气箱内表面靠近进气管侧布置有两块V型的分流板，高温废气进入气后被分流，可以使气体在壳体气箱中均匀分布。

3.壳体气箱内表面均布有球面凹坑，气体流经壳体内表面时将在球面凹坑内形成紊流，使高温气体在壳体气箱中换热更加充分，且球面凹坑是在壳体内表面均匀分布的，壳体外表面温度分布均匀性好。

4.水泵促进了冷却水在水管中的循环速度，同时冷凝器工作带走储水箱中的热量，极大地降低了水冷箱的温度，从而提高了热电材料冷热端温差，增大了发电量。

5.水冷箱进水的方向与壳体气箱进气的方向相反，可以使各个热电材料的温差趋近一致。

6.热电材料和水冷箱均相对壳体气箱的水平对称面对称分布，充分利用了壳体气箱上下外表面所得的热量，可以提高能量的利用率。

7.本发明可以充分利用高温废气的热量进行发电，节省了大量的能源，提高了能源的利用率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明温差发电模块、壳体气箱以及水冷箱的连接关系结构示意图。

图3为本发明壳体气箱的全剖视图。

图中：1-储水箱；2-水泵；3-水冷箱；4-第一水管；5-排气管；6-热电材料；7-壳体气箱；8-进气管；9-鼓风机；10-高温废气源（高温气体源）；11-冷凝器；12-分流板；13-支撑板；14-球面凹坑。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种利用高温废气的温差发电系统，包括鼓风进气装置、传热装置、温差发电模块和冷却水循环模块。鼓风进气装置包括鼓风机9和进气管8，鼓风机9的入口端与高温废气源10的排气口接通（鼓风机9安装在高温废气源10排气口后，用于将高温废气抽入进气管8中），鼓风机9的出口端与进气管8的一端接通。

传热装置为一个中空的壳体气箱7；进气管8的另一端与壳体气箱7的进气端接通，壳体气箱7的排气端与排气管5接通。

温差发电模块由许多放置在壳体气箱7外表面规则排列的热电材料6构成，热电材料6的一端与壳体气箱7的外表面相接触，热电材料6的另一端与水冷箱3的外表面相接触。

冷却水循环模块由储水箱1、水泵2、第一水管4、第二水管、冷凝器11和水冷箱3组成；水冷箱3位于壳体气箱7外[如图2所示，本实施例采用2个水冷箱3，分别位于壳体气箱7的上方和下方；水冷箱3还可采用环状的，或采用多个；水冷箱3与壳体气箱7之间设热电材料6，壳体气箱用于将高温气体的热量从壳体气箱内表面传导至壳体气箱外表面，然后传导给热电材料6；储水箱1由第一水管4与水冷箱3的进水口接通，所述第一水管4上设有水泵2，水冷箱3的出水口通过第二水管与储水箱1相连接，所述的第二水管上设有冷凝器11（冷凝器用于带走储水箱中的热量，降低冷却水的温度）。

水冷箱3的进水口与壳体气箱的排气端位于同一侧（即水冷箱的进水方向与壳体气箱的进气方向相反）。

鼓风机9将高温废气源中的废气抽入进气管8中，高温废气进入壳体气箱7后，经过充分的换热，将热量从壳体气箱的内表面传导至壳体气箱的外表面；热电材料6的一端与壳体气箱7的外表面相接触，热电材料6的另一端与水冷箱3的外表面相接触，由于温差的存在，热电材料可以将热能转化成电能。冷却水循环由水泵2驱动运转，不断地将传递至水冷箱的热量带走。

所述的鼓风机9用于将高温废气抽入进气管8中。鼓风机可以将大量热源气体抽入气管中，可以提高进气速度，同时防止了高温气体的逃逸。

如图3所示，壳体气箱7为一个中空的壳体，壳体气箱7内表面靠近进气管侧布置有两块V型的分流板12，两块分流板12的角度为60°至120°，壳体气箱中间部分的内表面布置有两块支撑板13，两块支撑板13相对壳体的轴线对称分布，壳体气箱内表面均布有球面凹坑14，球面凹坑14的深度与半径（半径为壳体内表面与球面凹坑相交的圆的半径）之比为0.3至0.7，气体流经壳体内表面时将在球面凹坑内形成紊流，使高温气体在壳体气箱中换热更加充分，且球面凹坑是在壳体内表面均匀分布的，壳体外表面温度分布均匀性好。

热电材料6在壳体气箱7外表面上按一定规则分布，其一端与壳体气箱的外表面相接触，另一端与水冷箱的外表面相接触，热电材料利用冷热端温差将热能转换成电能输出。热电材料6每两排构成一组，组与组之间间隔相同。

水泵安装在储水箱中，储水箱的水面高于水泵。冷凝器安装在储水箱前方。水泵可以促进冷却水在水管中的循环速度，同时冷凝器工作带走储水箱中的热量，极大地降低了水冷箱的温度，从而提高了热电材料冷热端温差，提高了发电量。水冷箱3进水的方向与壳体气箱7进气的方向相反，冷却水在水冷箱中流动，其温度沿着流动方向不断升高，进水与进气的方向相反，可以使各个热电材料的温差趋近一致。

热电材料和水冷箱均相对壳体气箱的水平对称面对称分布，水管包含有第一水管4、第二水管（即进水歧管和出水歧管），分别用于使冷却水流入和流出上下两个水冷箱。这样可以充分利用壳体气箱上下外表面所得的热量，提高能量的利用率。

Claims (6)

1.一种利用高温废气的温差发电系统，包括鼓风进气装置、传热装置、温差发电模块和冷却水循环模块；鼓风进气装置包括鼓风机（9）和进气管（8），鼓风机（9）的入口端与高温废气源（10）的排气口接通，鼓风机（9）的出口端与进气管（8）的一端接通；传热装置为一个中空的壳体气箱（7）；进气管（8）的另一端与壳体气箱（7）的进气端接通，壳体气箱（7）的排气端与排气管（5）接通；温差发电模块由许多放置在壳体气箱（7）外表面的热电材料（6）构成，热电材料（6）的一端与壳体气箱（7）的外表面相接触，热电材料（6）的另一端与水冷箱（3）的外表面相接触；冷却水循环模块由储水箱（1）、水泵（2）、第一水管（4）、第二水管、冷凝器（11）和水冷箱（3）组成；水冷箱（3）位于壳体气箱（7）外；储水箱（1）由第一水管（4）与水冷箱（3）的进水口接通，所述第一水管（4）上设有水泵（2），水冷箱（3）的出水口通过第二水管与储水箱（1）相连接，所述的第二水管上设有冷凝器（11）。

2.根据权利要求1所述的一种利用高温废气的温差发电系统，其特征在于：水冷箱（3）的进水口与壳体气箱的排气端位于同一侧。

3.根据权利要求1所述的一种利用高温废气的温差发电系统，其特征在于：水冷箱（3）为2个，分别位于壳体气箱（7）的上方和下方。

4.根据权利要求1所述的一种利用高温废气的温差发电系统，其特征在于：壳体气箱（7）内表面靠近进气管侧布置有两块V型的分流板（12），两块分流板（12）的角度为60°至120°。

5.根据权利要求1所述的一种利用高温废气的温差发电系统，其特征在于：壳体气箱中间部分的内表面布置有两块支撑板（13），两块支撑板（13）相对壳体的轴线对称分布。

6.根据权利要求1所述的一种利用高温废气的温差发电系统，其特征在于：壳体气箱内表面均布有球面凹坑(14)，球面凹坑(14)的深度与半径之比为0.3至0.7。