一种供热锅炉的余热利用系统及方法

技术领域

本发明涉及余热回收技术领域，具体为一种供热锅炉的余热利用装置及方法。

背景技术

在日益重视节能减排的今天，能源紧缺是我国社会和经济可持续发展所面临的重要问题。

清洁高效的利用能源是行业发展的必然方向，无论是电厂还是热力站，锅炉机组的排烟中含有大量的低品位余热，对锅炉排烟进行低温余热利用可以有效的提高能源利用率，起到节能减排效果。

常见的供热锅炉机组排烟温度在90℃-180℃之间，该烟温下余热难以利用，节能潜力小，效率低，在现有技术中，仍存在采用厂用电或其他电源对系统进行大量的电能输入，导致节能效果并不是很明显。

发明内容

针对现有技术中存在热力站间供站的余热回收效率低的问题，本发明提供一种供热锅炉的余热利用系统及方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种供热锅炉的余热利用系统，包括多个铝制蓄热器和温差发电装置；铝制蓄热器一侧为光滑平面且设置在锅炉尾部烟道内壁，另一侧为若干个H型吸热翅片；温差发电装置的多个热端分别连接铝制蓄热器，冷端连接冷却器，且输出端依次连接直流汇流器和逆变器。

进一步，温差发电装置包括多个相互并联的半导体温差发电机。

进一步，多个半导体温差发电机的输出端汇流至同一线路，并连接直流汇流器的输入端。

进一步，半导体温差发电机采用包括碲化铋或硒化锡的高能效半导体温差发电机，其内部包括多个温差发电模块。

进一步，一个铝制蓄热器对应配合设置三个半导体温差发电机。

进一步，冷却器包括内置冷却工质的冷却水箱，温差发电装置的冷端设置在冷却水箱内；所述冷却工质采用水或低温防冻冷却液的液体冷却器。

进一步，冷却水箱上设置有冷却工质的循环管路，循环管路上设置有工质循环泵，水箱外侧设置有冷却风扇。

进一步，冷却水箱外部设置有散翅片，散热翅片上设置有电加热丝。

一种供热站温差发电方法，包括以下步骤：锅炉尾部烟道内的排烟余热加热铝制储热器，铝制储热器吸热同时对温差发电装置热端进行热传导，提供稳定的热源；温差发电装置冷端通过冷却器进行降温，使得温差发电装置两端保持恒定的高温差，持续发电；温差发电装置产生电流并汇流至直流汇流箱，后经逆变器持续输出稳定电能。

进一步，温差发电装置的多个并联半导体温差发电机的冷端，分别由冷却器中的水或者低温防冻冷却液，在工质循环泵和冷却风扇的作用下进行强制冷却。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种供热锅炉的余热利用系统，通过锅炉的尾部排烟余热与冬季环境的稳定低温，使得温差发电装置的冷端与热端保持稳定的高温差，进而产生电能，通过直流汇流器和逆变器对电能进行定频定压，提供稳定高效清洁的厂用电；其中的尾部排烟余热属于锅炉废热，而冷端的冷源依靠冷却器内置冷却工质的冷却水箱和冷却风扇即可完成冷却降温效果，进一步提升了能源利用效率，简单高效，安全环保，无污染物排放。

本发明一种供热锅炉的余热利用方法，通过锅炉尾部烟气余热加热铝制储热器，铝制储热器将热能转移到温差发电装置热端，同时利用冷却工质将温差发电装置冷端降温，进而使温差发电装置热端和冷端保持恒定的高温差，持续发电；本方法能够高效利用锅炉尾部烟气进行电能转换，操作方便，极大提升锅炉余热的利用。

附图说明

图1为本发明具体实施例中一种供热锅炉的余热利用系统。

图中：锅炉尾部烟道1，铝制蓄热器2，温差发电装置3，半导体温差发电机31，水冷器4，直流汇流器5，逆变器6。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

一种供热锅炉的余热利用系统，如图1所示，包括锅炉尾部烟道1、铝制蓄热器2和温差发电装置3；铝制蓄热器2一侧为光滑平面且设置在锅炉尾部烟道1内壁，另一侧为若干个H型吸热翅片；温差发电装置3的多个热端分别连接铝制蓄热器2进行热转移，冷端连接冷却器4，且输出端依次连接直流汇流器5和逆变器6。

温差发电装置3包括多个相互并联的半导体温差发电机31，其中，多个半导体温差发电机31的输出端汇流至同一线路，并连接直流汇流器5的输入端；其中，半导体温差发电机31采用包括碲化铋或硒化锡的高能效半导体温差发电机，转换效率更高；且半导体温差发电机31内部包括多个温差发电模块，进一步提高转换效率。

其中，本发明公开的一种具体实施例中，包括但不限于，一个铝制蓄热器2对应配合设置三个半导体温差发电机31，亦可根据实际情况，即铝制蓄热器2在锅炉尾部烟道1内壁，H型吸热翅片的吸热情况，以及铝制蓄热器2与温差发电装置3热端的热转移效率，进行铝制蓄热器2对应配合设置几个半导体温差发电机31。

冷却器4包括内置冷却工质的冷却水箱，温差发电装置3的冷端设置在冷却水箱内；冷却工质采用水或低温防冻冷却液的液体冷却器，其中，冷却水箱上设置有冷却工质的循环管路，循环管路上设置有工质循环泵，水箱外侧设置有冷却风扇。由风扇对冷却工质进行强制冷却，风扇带走冷却工质附近区域的热量，加快冷却工质的冷却时间；冷却器4包括但不限于水冷冷却器，冷却器4的散翅片上有电加热丝，避免长期运行散翅片结霜。

所述逆变器6输出端还连接供电电池组，供电电池组向厂用电设备及仪表持续供电，最终实现锅炉尾部烟道1余热转换为用电，实现余热的利用，提高供热锅炉的节能潜力，提高能源的利用率。

本发明一种供热站温差发电方法，包括以下步骤：

锅炉尾部烟道1内的排烟余热加热铝制储热器2，铝制储热器2吸热同时对温差发电装置3热端进行热传导，提供稳定的热源；

温差发电装置3冷端通过冷却工质进行降温，使得温差发电装置3两端保持恒定的高温差；

温差发电装置3的多个并联半导体温差发电机31受冷热两端的温差，产生电流并汇流至直流汇流箱5，后经逆变器6持续输出稳定电能，向供电电池组充电，供电电池组向厂用电设备及仪表持续供电。

同时，因为本系统是搭建于供热锅炉的基础上，而供热锅炉的使用，主要集中在冬季低温环境下，因此，本发明提供的一种供热锅炉的余热利用系统也更加适合在冬季低温环境下运行，其中，温差发电装置3冷端连接的冷却器4，在冬季低温环境下，其冷却水箱内部的冷却工质可依靠外界低温环境进行降温，配合小功率的冷却风扇即可达到温差发电装置3冷端的冷却温度需求，进而极大地减少了冷却风扇的所需要提供的的降温功率，进而提高本系统利用供热锅炉烟气尾道余热的利用率。