基于翅片换热的船舶焚烧炉高温废气余热温差发电装置的制作方法

本实用新型涉及船舶节能技术领域，具体地说是一种新型船舶焚烧炉高温废气余热回收发电装置。

背景技术：

目前，船舶排出的余热有高低品质之分，其应该遵循其品质的高低而合理利用。船舶余热回收利用主要分为两个方面，一是高品位余热，主要是废气余压能的利用；二是低品位余热，主要以废气余热回收利用。对于废气余压能主要以涡轮的方式利用回收，常见的有动力涡轮和涡轮增压技术，比如主机废气涡轮增压器。

而对于废气余热能的回收，通常的做法是直接作为其他用热设备的加热热源使用，比如加热热水、为海水淡化装置提供热源、加热油舱、供暖等。随着社会对能源和环境问题的关注以及科研人员对节能技术的深入探索，船舶余热回收技术有了长足发展其中比较成熟技术包括废气锅炉、海水淡化以及有机朗肯循环，然而采用这些技术的装置相对体积较大、成本较高且需要定期维护。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于翅片换热的船舶焚烧炉高温废气余热温差发电装置，用于解决现有的船舶焚烧炉废气回收装置体积较大、成本较高且需要定期维护的缺点。本实用新型采用的技术手段如下：

一种基于翅片换热的船舶焚烧炉高温废气余热温差发电装置，包括：烟气管路、外部十面体结构、温差发电单元、翅片和冷板；所述烟气管路的输入端同焚烧炉排气管的输出端连通，所述烟气管路输出端连通的管路上依次安装有风机和热电偶；

所述的烟气管路设置于所述外部十面体结构的管路内，所述的烟气管路内壁布置有规则排列的翅片；所述温差发电单元和冷板分别对应依次安装于所述外部十面体结构外壁。

所述温差发电单元包括规则排列于所述外部十面体结构外壁的温差发电片；

所述温差发电片包括陶瓷基板、P&N型半导体和导电材料；温差发电片的两个陶瓷面分别与外部十面体结构外壁和冷板接触，承受高温及低温，且分别作为温差发电单元热端和温差发电单元冷端，所述P&N型半导体规则排列在所述陶瓷基板之间，所述的P型半导体和N型半导体之间通过导电材料连接固定。

作为优选所述翅片于所述烟气管路内以圆环状的形式布置若干列，每列所述翅片分别同外部十面体结构的一个外端面对应设置。

作为优选所述的冷板内设置有规则设置的冷却水流道，所述的冷却水流道上，相对于烟气管路的进气方向一侧设置有冷却水出口，相对于烟气管路的出气方向一侧设置有冷却水进口；所述的冷却水流道为蛇形流道。

作为优选所述温差发电单元热端的陶瓷基板和外部十面体结构外壁间涂有高性能耐高温导热硅脂层。

作为优选所述温差发电片，通过不同的螺栓扭矩实现特定的紧固压力。

作为优选所述导电材料为金属导体连接件。

作为优选所述的冷却水进口连接有海水泵。

作为优选所述冷板为金属铜板。

与现有技术相比较，本实用新型所述的基于翅片换热的船舶焚烧炉高温废气余热温差发电装置，具有以下优点：

1、基于翅片换热结构的船舶焚烧炉高温废气余热利用温差发电装置提供了一种利用船舶焚烧炉排放的高温废气余热进行发电的途径。

2、十面体外部结构，使各面的温差发电单元受热更加均匀

3、烟气管路内布置翅片，强化换热，装置传热效率提高。

4、船舶废气余热温差发电装置工作时产生的电能通过并入带有储能及功率调节单元的船舶微电网后，能够持续为船上设备供电，实现船舶能效提升。

5、直接将热能转化为电能、无运动部件、无污染。

6、本实用新型结构简单、造价低廉、便于管理和维护。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型温差发电部分的主剖视图。

图3是本实用新型温差发电部分的剖视图。

图4是本实用新型温差发电片局部视图。

其中：1a、焚烧炉，2a、紧固螺栓，3a、风机，4a、热电偶，

1、冷板，2、温差发电单元，3、外部十面体结构，4、烟气管路，5、翅片，31、陶瓷基板，32、温差发电单元冷端，33、P&N型半导体，34、导电材料，35、温差发电单元热端。

具体实施方式

如图1到图4所示，一种基于翅片换热的船舶焚烧炉高温废气余热温差发电装置，其特征在于包括：烟气管路4、外部十面体结构3、温差发电单元2、翅片6和冷板1；为实现传热效率最优，减少热损失，综合多方面考虑选用铜作为装置整体材料。

所述烟气管路4直径与船舶焚烧炉1a排气管直径相同，在船舶焚烧炉1a排气管中部截取掉一段管路并用所述烟气管路4替换；所述烟气管路4的输入端同焚烧炉1a排气管的输出端连通，所述烟气管路4输出端连通的管路上依次安装有风机3a和热电偶4a；所述的烟气管路4设置于所述外部十面体结构3的管路内，所述的烟气管路4内壁布置有规则排列的翅片6；所述翅片6于所述烟气管路4内以圆环状的形式布置有若干列，每列所述翅片6分别同外部十面体结构3的一个外端面对应设置。

烟气管路4内以圆环状的形式布置有若干列翅片6，在烟气管路4内布置翅片6结构以强化换热，使传递到温差发电单元热端35的热量最大化。

所述温差发电单元2和冷板1分别对应依次安装于所述外部十面体结构3外壁；所述温差发电单元包括规则排列于所述外部十面体结构外壁的温差发电片；所述温差发电片包括陶瓷基板31、P&N型半导体33、导电材料34；每一面的温差发电片的两个陶瓷面分别与外部十面体结构3外壁和冷板1接触，承受高温及低温，分别作为温差发电单元热端35和温差发电单元冷端32，所述P&N型半导体规则排列在所述陶瓷基板之间。

装置依靠温差发电技术进行发电，其主要的工作单元为温差发电片，十面体每一面的温差发电片串联连接，组成温差发电单元2；每面的温差发电单元2并联，共同构成一个整体的热电转换装置；由于船舶焚烧炉排气温度在350℃到850℃之间，装置采用的温差发电片为高温温差发电片。

所述温差发电单元热端35的陶瓷基板31和外部十面体结构3外壁间涂有导热硅脂层，以增强热量的传递。

外部十面体结构3外壁与温差发电单元热端35之间涂有高性能耐高温导热硅脂，使接触面之间间隙尽量减小，避免空气传热造成热量的损失，高性能耐高温导热硅脂具有高导热性，增强了热量的传递。

所述温差发电单元2固定在所述外部十面体结构3与所述冷板1之间，所述冷板1与所述外部十面体结构3外壁间通过螺栓及多层垫片(弹簧垫片、隔热垫片等)连接，为了保证性能最优，针对不同种类的温差发电片，通过不同的螺栓扭矩实现特定的紧固压力。

外形采用十面体结构，采用此结构使各面温差发电单元热端35的温度分布更加均匀，避免热端温度过高烧毁温差发电单元2。

所述P&N型半导体33包括间隔设置的P型半导体和N型半导体，所述的P型半导体和N型半导体之间通过导电材料34连接固定。所述导电材料34为金属导体连接件，优选的，所述导电材料34为铜或铝。

所述的冷板1内设置有规则设置的冷却水流道，所述的冷却水流道上，相对于烟气管路的进气方向一侧设置有冷却水出口，相对于烟气管路的出气方向一侧设置有冷却水进口；冷却水流向与烟气流向相反，即冷却水进口在烟气出口端，冷却水出口在烟气进口端。所述的冷却水进口连接有海水泵。所述冷板1为金属铜板。所述的冷却水流道为蛇形流道。

工作时，当船舶焚烧炉1a高温废气通过烟气管路4时，高温烟气通过翅片6，与翅片6进行对流换热，大量的热量传递至外部十面体结构3外壁，外壁与温差发电单元热端35之间涂有高性能耐高温导热硅脂，以强化热量传递，此时，温差发电单元热端35温度升高。

海水泵吸入海水由冷却水进口进入到冷板1，与温差发电单元冷端32进行对流换热，对温差发电单元冷端32进行冷却，而后冷却水由冷却水出口排出，冷却水流向与烟气流向相反。

此时，温差发电单元热端35与温差发电单元冷端32之间形成温差，进行余热发电。

本实用新型所述的基于翅片换热的船舶焚烧炉高温废气余热温差发电装置，能够实现对船舶焚烧炉1a高温废气余热的回收利用，进行发电后并入船舶微电网，为船上设备供电，减少船舶发电柴油机的燃料消耗，实现船舶的能效提升，适用于船舶焚烧炉1a高温烟气的回收利用，焚烧炉1a烟气温度范围约为350℃～850℃，选用温差发电片为高温温差发电片。

本实用新型船舶焚烧炉高温废气余热温差发电装置，是利用船舶焚烧炉1a排放的废气维持高温、水循环冷却维持低温和塞贝克效应原理来发电的余热利用装置，安全可靠，基于翅片换热结构，采用温差发电技术来利用船舶焚烧炉1a排出的高温废气进行发电。同时，其还具有结构简单、无转动部件、无污染、成本低、便于维护等特点。装置工作时产生的电能通过并入带有储能及功率调节单元的船舶微电网后，能够持续为船上设备供电。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。