一种工业余热温差发电装置的制作方法

本技术涉及一种工业余热温差发电装置，属于热电回收利用领域。

背景技术：

1、目前,炼钢厂在生产钢坯时,钢坯从连铸机出口至冷床段末端的全流程全部暴露在车间环境中,没有采取任何遮蔽或余热回收措施。钢坯强烈的热辐射导致车间的环境温度明显升高,而生产线附近的环境温度则更高,导致车间一线工人的工作条件恶化,特别是在夏季,上述问题尤其突出。另外,钢坯向环境散发的热量无法利用,也造成了部分可用热能的损失。通过温差发电可将产生的热流直接转变为电能。温差发电是一种利用热电材料中微观粒子，如电子或空穴的迁移，将温差发电技术在军事、航空航天、医学、余热和废热利用以及太阳能利用等方面均有广泛的应用前景，并有望在未来的节能和可再生能源利用市场占有重要的一席之地。温差发电是完全绿色的新一代发电技术：设备制造过程无污染、低耗能；工作中零排放、无水耗。此外温差发电是一种固态发电技术，发电过程中没有移动部件，因此，可以被制成任意大小和形状，灵活应用于各种需要的场合。

2、在目前已公开的中国专利中，公开号cn201359284y公开了一种自发电烟囱，利用温差发电片对烟气热量进行发电，温差发电片加装了肋片，但是温差发电模块之间如何连接以及如何合理地将这些模块组合成一个大的电池组并没有记载。然而不可忽视的是，单个温差发电片在烟囱壁面这个低温热源下，能够产生的电量是非常小的，这些电能如果不集中起来很难被有效利用。在烟囱壁面这个大面积的环境下，整个壁面温度沿高度方向是不均匀的，这会导致每片温差发电片的发电性能不一样，这些温差发电片不能全部串联连接形成电池组，否则如果一个温差发电片坏了，那么整个电池组都无法工作。但是如果每个发电片都是并联连接也是不合理的，因为温差发电片之间性能有差异，导致每个发电片的发电电压和内阻不同，性能不同的电池并联的话，高电压的电池会向低电压的电池放电，导致电池组内耗。如何将这些性能不同的温差发电片合理组成一个电池组，这是钢烟囱壁面废热回收的难点和关键点。而且普通的肋片会加强烟囱与周围环境的换热，导致烟气温度下降，引起烟气含水增加，导致烟囱壁面低温腐蚀。

技术实现思路

1、本实用新型为解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种工业余热温差发电装置，本装置能够在保证良好散热的同时进行轻量化，灵活组合形成电池组，同时避免因温差发电片之间性能差异导致的电压稳定问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：一种工业余热温差发电装置，至少包括用于温差发电的teg芯片，温差发电装置由温差发电单元组成，温差发电单元至少包括集热板、teg芯片和水冷套，teg芯片位于集热板与水冷套之间，teg芯片的热端贴合在集热板上表面，teg芯片的冷端与水冷套相贴合，三者压合形成一体，所述的teg芯片以矩阵方式形成芯片组布设在集热板上表面，所述水冷套为长条板状结构，水冷套并排的布置在集热板上，水冷套短边端面上开设有沿水冷套长边方向贯穿水冷套的通孔，水冷套的通孔之间通过管道相互联通，其中通孔的进水孔和出水孔均通过管道与外部水泵连接，水冷套的上方设有用于稳定teg芯片电流方向的二极管，二极管通过导线与teg芯片并联，芯片组通过并联的逆变电路与负载连接。

3、所述集热板的形状与所需收集工业余热的工业装置形状相匹配，当工业装置为圆壁结构时，集热板的内表面根据圆壁结构的弧度进行切削，集热板的外表面上设有与teg芯片相匹配的安装位。

4、水冷套的上表面设有用于嵌入二极管的安装槽，二极管安装于安装槽中，二极管的表面与水冷套相贴合。

5、水冷套通孔的上端通过并联水路出水管连接，通孔的下端通过并联水路进水管连接，并联水路进水管和并联水路出水管均通过外部水泵连接，使水冷套之间相互并联。

6、集热板上表面上若干个芯片组横向串联，横向串联的芯片组之间相互并联形成用于大规模发电的温差发电模组。

7、所述芯片组为并排水冷套下方的同一行teg芯片之间横向串联，横向串联的teg芯片之间相互并联，在每一行横向串联的teg芯片末端设有单向导通的二极管，二极管的导通方向与teg芯片的电流方向相同，以防止因某一teg芯片故障导致的整个横向串联电路无输出。

8、所述水冷套的通孔包括并排布设的两个通孔，并排的两个水冷套之间的通孔通过管道相互串联，形成互不干预的两条水路，在水冷套不同水路的头部和尾部分别设有用于进水的水管，形成交叉的水路。

9、根据上述技术方案可知，本实用新型提供的工业余热温差发电装置通过布置在集热板上的teg芯片和水冷套，将集热板上收集的热量进行温差发电。因为本实用新型的水冷套为轻薄的长条板状结构，通过水冷套内部的通孔对teg芯片进行降温，所以本实用新型能够根据不同的热源的范围，可以通过增加或减少水冷套的数量来进行散热，降低了冷水套的生产和设计成本，只需定制生产简单的集热板尺寸。而且因为本实用新型的teg芯片与冷水套相匹配，集热板的形状根据所需收集工业余热的工业装置确定，保证集热板与工业装置相贴合，所以本装置能够提高集热效率的同时，不影响工业装置的正常运行。

10、因为本装置并排水冷套之间的同一行teg芯片之间横向串联，在每一行横向串联的teg芯片末端设有单向导通的二极管，横向串联的teg芯片之间相互并联，冷却水从下侧进入并从上侧流出，teg片两端温差最高的位置在每个水冷套的入水口处，在出水口处温差最低，所以相对于teg芯片纵向串联，teg芯片横向串联后纵向并联的电路温差发电效率更高，且左右两侧支路的电压差距更小，更有利于温差发电电路的稳定。

技术特征：

1.一种工业余热温差发电装置，至少包括用于温差发电的teg芯片，其特征在于：温差发电装置由温差发电单元组成，温差发电单元至少包括集热板、teg芯片和水冷套，teg芯片位于集热板与水冷套之间，teg芯片的热端贴合在集热板上表面，teg芯片的冷端与水冷套相贴合，三者压合形成一体，所述的teg芯片以矩阵方式形成芯片组布设在集热板上表面，所述水冷套为长条板状结构，水冷套并排的布置在集热板上，水冷套短边端面上开设有沿水冷套长边方向贯穿水冷套的通孔，水冷套的通孔之间通过管道相互联通，其中通孔的进水孔和出水孔均通过管道与外部水泵连接，水冷套的上方设有用于稳定teg芯片电流方向的二极管，二极管通过导线与teg芯片并联，芯片组通过并联的逆变电路与负载连接。

2.根据权利要求1所述的工业余热温差发电装置，其特征在于：所述集热板的形状与所需收集工业余热的工业装置形状相匹配，当工业装置为圆壁结构时，集热板的内表面根据圆壁结构的弧度进行切削，集热板的外表面上设有与teg芯片相匹配的安装位。

3.根据权利要求1所述的工业余热温差发电装置，其特征在于：水冷套的上表面设有用于嵌入二极管的安装槽，二极管安装于安装槽中，二极管的表面与水冷套相贴合。

4.根据权利要求1所述的工业余热温差发电装置，其特征在于：水冷套通孔的上端通过并联水路出水管连接，通孔的下端通过并联水路进水管连接，并联水路进水管和并联水路出水管均通过外部水泵连接，使水冷套之间相互并联。

5.根据权利要求1所述的工业余热温差发电装置，其特征在于：集热板上表面上若干个芯片组横向串联，横向串联的芯片组之间相互并联形成用于大规模发电的温差发电模组。

6.根据权利要求1所述的工业余热温差发电装置，其特征在于：所述芯片组为并排水冷套下方的同一行teg芯片之间横向串联，横向串联的teg芯片之间相互并联，在每一行横向串联的teg芯片末端设有单向导通的二极管，二极管的导通方向与teg芯片的电流方向相同，以防止因某一teg芯片故障导致的整个横向串联电路无输出。

7.根据权利要求1所述的工业余热温差发电装置，其特征在于：所述水冷套的通孔包括并排布设的两个通孔，并排的两个水冷套之间的通孔通过管道相互串联，形成互不干预的两条水路，在水冷套不同水路的头部和尾部分别设有用于进水的水管，形成交叉的水路。

技术总结
本技术涉及一种工业余热温差发电装置，属于热电回收利用领域。本技术提供的工业余热温差发电装置通过布置在集热板上的TEG芯片和水冷套，将集热板上收集的热量进行温差发电。本装置能够在保证良好散热的同时进行轻量化，灵活组合形成电池组，同时避免因温差发电片之间性能差异导致的电压稳定问题。

技术研发人员：代向阳,陈卓,王宇冲,商少伟,王俊伟,贺铸
受保护的技术使用者：武汉温差电新能源有限公司
技术研发日：20230221
技术公布日：2024/1/13