[发明专利]一种面向气热环境的温差发电模块及装置

说明书

本发明公开了一种面向气热环境的温差发电模块及装置，属于温差发电领域，本模块包括：冷端结构，具有流道用以冷水流通；集热结构，所述集热结构包括集热基底和多个相互平行设置在集热基底上的集热鳍片；及热电器件，所述热电器件位于所述冷端结构和集热基底之间并通过两者温差发电。本发明面向气热环境的温差发电模块，可将其直接置于气热环境中，通过高效采集热能与冷却水建立高温差，通过热电转换技术将低品味热能转换为高品位电能，避免对烟道等已有工程进行改造，具有较高的经济性和实用性，本发明所提供的面向气热环境的温差发电装置，可依据实际使用场景，优化模块结构并进行扩展集成，适于工程化应用。

技术领域

本申请涉及一种面向气热环境的温差发电模块及装置，属于温差发电领域。

背景技术

电厂、石化等行业中存在大量的气热环境，如电厂的烟道、化工厂的蒸馏塔气热环境等。这类气热环境温度一般在150℃以下，属于中低温热源，而且这些场景均需要进行降温处理，以提升热效率，因此厂区通常会有大型冷却水系统。该场景下有稳定的热源和冷源，非常适合温差发电技术。温差发电技术是基于半导体热电材料的塞贝克效应，将热能直接转换为电能，在低品位余热回收方面极具优势。

面向上述气热场景，现有的温差发电装置通常需对烟道进行改造，以引出高温烟气流经发电装置，将产生较高的工程造价，为此我们提出了一种面向气热环境的温差发电模块及装置。

发明内容

为解决当前气热环境中发电装置使用时工程造价大的问题，本申请提供了一种面向气热环境的温差发电模块及装置，本温差发电模块和装置，可直接放置于电厂、石化等行业工艺流程中的大空间气热环境中，通过高效采集热能与冷却水建立高温差，将热能转换为电能。

第一方面，本发明提供了一种面向气热环境的温差发电模块，应用于气热环境中，包括：

冷端结构，具有流道用以冷水流通；

集热结构，所述集热结构包括集热基底和多个相互平行设置在集热基底上的集热鳍片；及

热电器件，所述热电器件位于所述冷端结构和集热基底之间并通过两者温差发电。

可选地，所述温差发电模块还包括柔性导热层，所述柔性导热层设置于所述集热基底与冷端结构的接触面之间和/或所述热电器件与冷端结构的接触面之间。

优选地，所述柔性导热层包括石墨纸、导热硅脂、泡沫铜和硅脂垫中的一种或多种，以提升冷热两端与热电器件的接触致密性，减少系统接触热阻。

可选地，所述温差发电模块还包括包裹设置于所述冷端结构和热电器件外表面的封装结构，该封装结构可有效避免高温气热与器件侧面及冷端进行热交换，达到隔热效果，同时保护器件线路，避免烟气对线路的腐蚀。

可选地，两个所述集热结构对称设置于一个所述冷端结构的两相对外侧。

可选地，还包括用以将两个所述集热结构的集热基底紧固的紧固件，紧固件起机械固定及为器件施压的作用，通过施加80MPa的压力，进一步提升器件与冷热两端的接触致密性。

优选地，所述紧固件包括螺柱和螺母。

可选地，所述集热结构材质包括铝、铜或不锈钢。

优选地，所述集热鳍片的高度为10mm-100mm。

优选地，所述集热鳍片之间的间距为1mm-5mm。

优选地，所述集热基底厚度为3mm-20mm。

可以依据使用需求，调节鳍片高度、基底厚度及鳍片间距优化压降、传热效率及热阻分配等，获得最佳的换热能力。

可选地，所述冷端结构包括冷水板，板状结构上等间距设置鳍片，可有效减少体积，实现空间利用最大化，在有限空间内可吸收更多的热量，减少了气热环境中的热量损失。