[发明专利]一种利用泡沫金属回收余热的温差发电装置

说明书

本发明属于设计工业超低温余热领域，并公开了一种利用泡沫金属回收余热的温差发电装置。该装置包括风道、泡沫金属、热电片堆和冷却机构，其中，风道与废气管道连接，泡沫金属填充在风道中，用于吸收从废气管道进入风道中废气的热量，热电片堆包覆在风道外，冷却机构设置在热电片堆的外侧，泡沫金属吸收风道中废气的热量后，通过风道将热量传递给热电片堆的一侧，冷却机构在热电片堆的外侧降低该热电片另外一侧的温度，以此在热电片堆上形成温度差，该热电片堆将该温度差转化为电压输出，从而实现发电。通过本发明，有效回收数据中心、楼宇空调、SVG室等超低温废气余热，实现将热能转化为电能，变废为宝，安全可靠。

技术领域

本发明涉及数据中心、楼宇空调、SVG室等工业超低温余热领域，更具体地，涉及一种利用泡沫金属回收余热的温差发电装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，我国年能源消费总量不断增加，如今我国已经成为世界第一大能源消费国。其中，工业能耗占我国能源消费总量超过70％，且至少有50％的工业能耗转化为载体不同、温度不同的工业余热。然而我国工业余热回收利用率偏低，仅有30％的余热可以回收加以利用。其余的则以废热的形式排放到大气或水体中去。

温度是衡量工业余热品质的重要参数，温度的高低对余热回收利用方式也起着决定性的作用，工业余热根据温度可以分为三类：高温余热(温度大于500℃)、中温余热(温度为200到500℃)和低温余热(温度小于200℃)。其中，工业余热中的低温余热由于回收温差小，换热设备庞大，技术复杂，经济效益不明显，投资回收期长等缺陷，导致企业对低温工业余热不予重视。但是低温工业余热量总量较大，约占工业余热量总量的15％～23％。当下，主要基于低温有机朗肯循环和Kalina循环回收90℃到200℃的低温余热，尽管诸多科研机构对该系统进行了一定理论或小型实验研究，但在实际应用中尚数空白，而对于回收室温到100℃的超低温余热，该系统也难以取得有效成果。

泡沫金属是一种在金属基体中形成无数三维空间网状结构的多孔金属材料，多孔特性使得其与空气有极大的接触面积，因此常用作热交换器，正因其巨大的表面积，其相对于传统的集热设备也具有巨大的优势。温差发电作为一种新型的发电技术，当热电模块两端具有一定温差时，基于塞贝克效应会输出电压。温差发电具有无噪音，无维护成本，工作寿命长，没有运动部件，可将热能直接转化为电能等优点。因此，将泡沫金属和温差发电技术相结合，回收数据中心、楼宇空调、SVG室等工业超低温余热将其转化为电能具有独特的优势和良好的前景，能够填补超低温工业余热这部分的空白。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种利用泡沫金属回收余热的温差发电装置，通过对该装置的整体布局和关键组件的设计，尤其是通过在热电片堆的一侧设置泡沫金属用于吸热，另一侧设置冷却机构用于降温，使得热电片堆的两侧形成温差，将温差转化为电压后输出，实现发电，以此实现将温差转化为电能，实现数据中心、楼宇空调、SVG室等不含颗粒的工业超低温废气能量的再利用。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种利用泡沫金属回收余热的温差发电装置，该装置包括风道、泡沫金属、热电片堆和冷却机构，其中，

所述风道与废气管道连接，所述泡沫金属填充在所述风道中，用于吸收从所述废气管道进入所述风道中超低温废气的热量，所述热电片堆包覆在所述风道外，所述冷却机构设置在所述热电片堆的外侧，所述泡沫金属吸收所述风道中超低温废气的热量后，通过所述风道将热量传递给所述热电片堆的内侧，所述冷却机构在所述热电片堆的外侧降低其温度，以此在所述热电片堆的内外两侧形成温度差，该热电片堆将所述温度差转化为电压输出实现发电。

进一步优选地，所述泡沫金属优选为泡沫金属铜、泡沫金属铝、泡沫金属镍或泡沫金属铁。

进一步优选地，所述热电片堆包括多个通过串联或并联方式排列的热电片，通过改变所述热电片的排列方式，改变输出电压、输出电流和输出功率的大小。