一种适用于不同规格余热源的温差发电装置

本发明涉及利用高温钢坯余热资源进行温差发电的装置，具体涉及一种适用于不同规格余热源的温差发电装置。

背景技术：

1、温差发电技术是利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术。余热发电不仅节能，还有利于环境保护。高温钢坯温差发电是工业余热温差发电的一项分支，目前国内利用较少，尚处于理论测试阶段。

2、公开号cn105743393a的中国专利于2016年7月6日公开了一种利用高温钢坯生产中的余热资源进行发电的温差发电装置。它包括底座、支架机构、温差发电装置、水循环降温装置等。该温差发电装置用于吸收工业生产余热发电，水循环降温装置分布在温差发电片背面，可提供较大的温差用于发电。但是该专利申请设计的水循环装置降温而提高温差的温差发电装置，其结构较为复杂，所运用的水循环降温器后期需要投入运营成本与维护时间，不利于本身温差发电量较小的装置使用，而且较多的零部件也会随着使用时间变久而容易损坏，不利于拆卸与组装，运行维护成本也比较高。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种适用于不同规格余热源的温差发电装置，其便于拆卸且无需额外供电，可根据高温钢坯生产规格实现不同大小温差发电装置的组装，适应性强。

2、本发明是根据以下技术方案实现的：

3、一种适用于不同规格余热源的温差发电装置，包括用于容纳余热源的支撑架，所述支撑架形成的容纳空间与余热源的规格大小相适配；所述支撑架的顶部和两侧均设有保温组件、降温组件及位于所述保温组件与降温组件之间的温差发电组件，所述保温组件聚集余热源的热量并将所述热量传递给温差发电组件的热端，所述降温组件连接温差发电组件的冷端并通过散热降低传递至温差发电组件冷端的热量；所述温差发电组件包括至少一个温差发电芯片，用于利用温差发电组件冷热两端的温差形成电能。

4、上述技术方案可以根据余热源的规格大小自适应定制相适配的容纳空间，以便于容纳余热源，并通过侧壁与顶部的保温组件聚集余热源的热量，同时，通过侧壁与顶部的降温组件降低温差发电组件的冷端的温度，增大其冷热两端的温差，从而将余热源的热量转换为电能，实现对不同规格余热源资源的可靠利用。

5、上述的温差发电装置通过合理布置各功能模块，能够减小该装置的体积和重量，使其具有质量轻、安全性能好、使用方便等优点，而且便于维护。

6、所述温差发电装置的各部件之间采用一体化连接，连接部位存在较小缝隙，可允许较小幅度震动。连接部件材料为新型高分子符复合材料，这类材料具备不易损坏，可小幅度震动，质量较轻，价格低廉的特点。所述装置通过一体化连接之后再经过连接板加固。

7、进一步地，上述技术方案通过支撑架的方式固定各功能组件，各功能组件在支撑架上可拆卸连接，支撑架的顶部与侧壁之间可拆卸连接，在面对不同规格大小的余热源时，可根据需求配置对应大小的支撑架，并在支撑架上配置对应需求的功能组件，实现所述温差发电装置的高适应性。

8、同时，上述技术方案的温差发电装置独立可移动，其可直接与待供电设备相连，或者在储存足够的电量后为其他设备供电，达到节能减排的目的。

9、作为进一步的技术方案，所述保温组件包括铝片外壳，所述铝片外壳内设有高分子聚热罩，所述高分子聚热罩内设有吸热铝片，所述吸热铝片的一侧设有温差发电板块，所述温差发电板块内设有温差发电芯片。

10、所述温差发电组件利用余热源(如高温钢坯生产产生余热)达到发电的效果，所述聚热罩外壳能阻挡过高热源进入保温空间内部，生产环境的最高和最低温度都不会使该装置受到损坏。

11、进一步地，所述温差发电组件使用高性能温差发电芯片，该装置基于塞贝克效应，将热能直接转换成电能的一种发电器件。将一个p型温差电元件和一个n型温差电元件在热端用金属导体电极连接起来，在其冷端分别连接冷端电极，就构成一个温差电单体或单偶。在温差电单体开路端接入电阻为rl的外负载，如果温差电单体的热面输入热流，在温差电单体热端和冷端之间建立了温差，则将会有电流流经电路，负载上将得到电功率i2rl，因而该发电片可为监测器提供电力续航。

12、可选地，所述高分子聚热罩内涂有吸热层。

13、所述保温组件使用特定吸热涂料，包括高温zs-1061黑绿色远红外涂料，其采用高温溶液和多种纳米陶瓷粉料精加工而成，耐温达到1400℃，热吸收幅度保持在600-1400摄氏度内很均匀的热吸收系数，热吸收系数保持在0.95ε，能提高受热物体的热吸收系数30％以上。高温zs-1061黑绿色远红外涂料涂层结构致密，保护内衬，涂层能渗透基体形成过渡层和涂层的结构，耐机械冲击和热冲击，有很好的耐磨、耐腐蚀性，保护裂解管、水冷壁、预热器、省煤器、过热器等金属氧化腐蚀，延长金属使用寿命，提高热吸收率。高温zs-1061黑绿色远红外涂料吸收系数高，保持全波段系数，能将燃烧气氛中不连续红外线波谱辐射能改变为连续波谱辐射能，有利于受热物全波段吸收热量，利于温差发电芯片热端拥有良好的高温环境。

14、作为进一步的技术方案，所述温差发电板块上设有若干安装槽，用于放置若干温差发电芯片，若干所述温差发电芯片串联连接并与dc-dc转换器相连。

15、电力转换部分起到总的电力控制作用，能够接受温差发电组件所发出的电能并经过dc-dc转换器，将温差发电组件发出的多余的电能储存在装置所具备的磷酸铁锂蓄电池中。

16、所述电力转换部分设有转换器模块，所述转换器模块通过导线连接所述dc-dc转换器，所述转换器是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。如通过一个转换器能将一个直流电压(5.0v)转换成其他的直流电压(1.5v或12.0v)，这个转换器称为dc-dc转换器，或称之为开关电源或开关调整器。具体的是指通过自激振荡电路把输入的直流电转变为交流电，再通过变压器改变电压之后再转换为直流电输出，或者通过倍压整流电路将交流电转换为高压直流电输出。

17、作为进一步的技术方案，所述dc-dc转换器与蓄电池和/或待供电设备相连，用于将余热源转换得到的电能储存在蓄电池或者通过导线供应至待供电设备。

18、作为进一步的技术方案，所述支撑架的顶部和两侧的保温组件内的温差发热芯片串联连接后，连接至dc-dc转换器。

19、作为进一步的技术方案，所述降温组件包括顶部降温组件和侧壁降温组件，所述顶部降温组件包括片状热管散热器，所述侧壁降温组件包括塔式鳍片散热器，所述片状热管散热器和塔式鳍片散热器均位于对应的蓄水池内。

20、所述降温组件仅仅需要保持蓄水池内水位稳定，无需能源输入。所述散热系统的半封闭结构能够保持温差发电装置冷源的稳定，结合环境温度，可提供较为稳定的温差用于发电。

21、所述塔式鳍片散热器，其散热片和外界的温度不相一致时,就会有热的转换产生.热量的传播方式：传导(conduction),对流(convection),幅射(radiation)，转换的速度是以比热较小者传热速度较快。能量守恒定律下，需要平均热能所以会由高温流向低温,一直到受此传导效应完全平衡时才会停止。热传导的系数：铝(237w/m℃)>水(0.556w/m℃)>空气(0.024w/m℃),金属>液体>气体。当物质的两端存在于不同温度下时,金属能够最好的传导热量，其中金属铝为较好的一种低成本散热材料。

22、作为进一步的技术方案，所述塔式鳍片散热器的吸热块采用内芯为实心铜柱、外芯为圆环铝柱的结构。

23、作为进一步的技术方案，所述蓄水池内填充有冷却液。

24、作为进一步的技术方案，所述支撑架包括顶部支板和两个侧壁支板，分别用于安装保温组件、降温组件和温差发电组件；所述顶部支板与两个侧壁之间之间为可拆卸连接。

25、作为进一步的技术方案，所述顶部支板和两个侧壁支板的外表面均设有蓄水池，所述蓄水池上设有注水口。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

27、1、本发明通过合理布置所述温差发电组件和降温组件、保温组件及其相关附件，能够减小该装置的体积和重量，使其具有质量轻、安全性能好、使用方便等优点，而且便于维护。

28、2、本发明能够实现更长的续航时间，并且可以与其它装置配合，该装置无需额外供电，装置结构简单，利于拆卸与组装，且人工维护成本低。