[发明专利]一种利用工厂废气、废汽、废液余热的多通道换热器

说明书

技术领域

本发明涉及工业低品位余热回收利用换热器，特别涉及一种从低温工业余热中提取热源为温差热电材料发电装备提供热源的热端。

背景技术

制造业和加工业在生产过程中产生大量的工业余热，其中的高温余热资源由于其利用技术易于实现，大多数都已经实现回收利用，但60-225℃之间的低温余热由于品位低、相关技术成熟度低、经济性较差等原因，工业企业对其回收应用的积极性不高，大量的低温余热资源未能被有效利用，随固态、液态、气态介质排放到环境中。据2013年国家统计年鉴的报道，工业领域中225℃以下低温余热约占全社会总能耗的14.2％，钢铁、石化及化工等重点耗能行业均存在大量未被利用的低温余热资源，如宝钢宝山园区低温余热资源有134万吨标煤/年。低品位余热和废热的回收利用具有减轻环境污染和改善能源紧缺的重要作用，具有良好的经济效益和社会效益。废热的回收和利用已成为发展中国家和发达国家的热门研究课题，其中低温余热发电是该领域的重要课题之一。

国外发达国家大力推进低温余热利用的研究，如日本东京发电公司于1984年制作了工业余热发电的温差发电机组；1991年,日本大阪大学与英国威尔士大学合作研究大规模利用工业低温余热产生兆瓦级电功率的项目，以钢铁厂98℃的循环水为热源，25℃的冷却水为冷源，整个循环温差接近70℃，效率在8％～10％之间；2003年，美国能源部公布了“工业废热温差发电用先进热电材料”资助项目，针对冶金炉等工业高温炉的废热发电以降低能耗；而我国的低品位余热和废热的回收利用还处在起步阶段。因此，我们需要深入研究低品位余热和废热的回收利用技术，尤其是回收工业60-225℃间的大量低温余热，该技术无疑具有巨大的节能潜力和环保效应。

热电材料(半导体)温差发电技术利用温差电效应将热能转换为电能，其原理如图1所示，在热电器件的两端施加温差，冷端会产生从p型电偶传到n型电偶的电动势，整个回路中会产生电流，实现温差发电。热电材料温差发电具有清洁、高效、稳定性好、无噪音污染和减少有害物排放等优点，符合绿色环保的要求，在低品位热源的利用上具有极大的优势和应用前景。半导体温差发电装备需要从工业余热中提取热源，但是由于低品位热源大多附着在腐蚀性、含尘介质上，不能直接被热电材料发电装置利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用工厂废气、废汽、废液余热的多通道换热器，解决了工业低品位余热不能被热电材料发电器件直接利用的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种利用工厂废气、废汽、废液余热的多通道换热器，为热电材料发电器件提供热源端，包括废热流体导入端集流箱、废热流体导出端集流箱和至少两个换热通道组件；所述换热通道组件的两端分别连通废热流体导入端集流箱和废热流体导出端集流箱，所述换热通道组件的外部安装热电材料发电器件。废气，或废汽，或废液形成的废热流体经废热流体导入端集流箱进入换热通道组件，并在换热通道组件中完成向热电材料发电器件的热传递，热传递后的废热流体经废热流体导出端集流箱输出，从而解决了废热流体中的余热不能被热电材料发电器件直接利用的技术问题。

较佳的，所述换热通道组件包括换热腔体、换热腔体流体导入端通道及换热腔体流体导出端通道；所述换热腔体流体导入端通道连通换热腔体和废热流体导入端集流箱，所述换热腔体流体导出端通道连通换热腔体和废热流体导出端集流箱；所述换热腔体的外壁与热电材料发电器件形成面接触，废热流体的热量通过换热腔体的外壁传递给热电材料发电器件。

较佳的，所述换热通道组件还包括用于增加导热面积的扰流导热体，所述扰流导热体设于换热腔体的内壁。所述扰流导热体可为多面体、圆柱体、椭圆柱、椎体、球体和弧形体中的任意几何体的镂空体。

较佳的，所述换热通道组件还包括用于连接的工程连接件，所述工程连接件设于废热流体导入端集流箱和换热腔体流体导入端通道之间、废热流体导出端集流箱和换热腔体流体导出端通道之间。上述连接处可采用螺纹连接、法兰连接等方式，因此所述工程连接件可为螺纹连接、法兰连接等连接方式中配套使用的连接件。

较佳的，所述换热腔体的外壁设计成吻合热电材料发电器件形状的曲面或平面，以更好地使换热腔体和热电材料发电器件接触，降低传输过程中的热量损耗。

较佳的，所述扰流导热体的材质可为铜、铝、铁、镁、钛中的任意一种，或上述五种材料中任意两种、或三种、或四种材料组合成的合金材料，以使扰流导热体具有更好的导热性。

较佳的，根据热电材料发电器件安装面积和废热流体的流量确定换热通道组件数目。