[发明专利]一种余热回收式温差发电固体颗粒收集装置及其工作方法

说明书

本发明公开一种余热回收式温差发电固体颗粒收集装置及其工作方法，装置包括余热回收单元和固体颗粒收集单元，所述余热回收单元的内部设置温差发电装置，所述温差发电装置为固体颗粒收集单元持续提供电能。本发明将温差发电技术与相变材料余热回收技术相结合，充分利用低品位余热资源，在不消耗额外能源的前提下，降低温差发电装置对能源供应的时间依赖性，从而持续为大功率空气净化装置提供电能，提高能源利用率，同时还能够持续净化工厂车间内的空气，为工作人员提供一个健康的工作环境。

技术领域

本发明涉及一种余热回收式温差发电固体颗粒收集装置及其工作方法，属于空气净化处理设备领域。

背景技术

工业生产过程中经常会产生一些可吸入颗粒物如粉尘、雾尘、烟雾等等，工作人员长时间处于这种含有大量可吸入颗粒物的环境中会对其机体呼吸系统、心脏及血液系统、免疫系统和内分泌系统等身体机能产生严重的损害。目前比较有效的车间环境净化方法主要有减少污染源、安装大功率排放设备和采用空气净化处理设备等，其中空气净化处理设备由于其效率高，见效快等优点，已成为改善室内空气质量的首选。但是，长时间运行空气净化处理设备需要消耗大量的电能，这又增加了能源的消耗，提高了企业的经济负担。因此，迫切需要开发具有低能耗的可有效改善车间空气质量的空气净化装置。

企业在工业生产过程中，往往会排放出大量的低品位余热，若能对其加以利用，可有效提高能源系统用能效率，缓解能源短缺，减轻环境污染。

伴随着可持续发展的推进，工厂对低品位余热的再利用越来越重视。如何将低品位余热资源中的热量高效利用，使能耗降低已经成为工厂的重要目标。而基于热电效应的温差发电技术，可以在低温差的工况下，将低品位热能转换为电能，提高能量系统的用能效率，该发电技术的应用设备结构简单，材料坚固耐用，保证了发电设备的持久耐用。温差发电设备结构简单，运行噪音低，对环境无污染，所应用的能源多为可再生能源如太阳能、地热能、工业余热等低品位能源，是一种绿色环保的发电方式。但温差发电技术对于热源的依赖性较大，若工业生产活动停止，则温差发电装置将失去其热量来源，从而不能维持发电所需温差，保证持续工作。

相变材料在环境温度高于其相变温度时，会通过相变吸收环境中的热量，当环境温度低于其相变温度时，则将热量释放。因此，相变材料吸放热的延时性恰好解决了能源供应和需求对时间的依赖性，可以使能量在设备不需使用时进行储存，当到需要时，再进行释放。

常见的固液相变材料在发生相变时，由于固相与液相的密度不一致，其体积会发生一定量的变化，导致封装后的相变材料与换热面出现缝隙，大大增加了传热热阻，影响其传热效率。此外，部分固液相变材料处于液相时具有腐蚀性，对容器产生侵蚀，从而对封装造成影响，甚至会造成泄漏。而定形相变材料在相变过程中，可在温度变化范围内保持固态形状且具有一定的机械强度，能够很好的适应封装，减小体积变化对传热产生的影响。

另外，相变材料的导热系数一般较低，因此在蓄热过程中，会出现热量在靠近相变材料区域附近积聚而不能及时的被传递到远离换热区域的相变材料中，而出现局部高温的情况。放热过程正好相反，远离换热区域的相变材料不能及时的将热量释放出来。因此，存在进一步提高相变材料内传热效率的需求。

发明内容

本发明是针对上述现有技术的不足，而提供了一种利用温差发电驱动引流风扇吸入空气从而收集固体颗粒的设备。本发明利用相变储能材料可利用材料本身相态或结构变化，在维持温度不变的情况下向环境自动吸收或释放潜热的功能，可满足温差发电对能源的供应和需求的时间依赖性要求。该固体颗粒收集装置能够利用余热进行温差发电，达到节能的效果，带肋片的变管径管束使高温相变材料均匀且充分地吸收热量进行相变，使用高温定形相变材料储能，可使固体颗粒收集装置在无余热供给时持续运行，且减少相变体积变化而增加的传热热阻，使用保温层防止热量散失延长装置持续运行时间。

本发明采用的技术方案是：