本發(fā)明涉及一種基于熱力管道溫差發(fā)電的節(jié)能裝置及方法，屬于熱電轉(zhuǎn)換及廢熱利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國(guó)北方地區(qū)冬季采暖的主要方式是通過(guò)火電廠將熱能經(jīng)過(guò)熱力管網(wǎng)輸送到采暖終端。熱力管網(wǎng)在輸送熱水或熱蒸汽的過(guò)程中由于管道的散熱導(dǎo)致了約30%的熱能耗散在空氣中，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。因此，如何利用好熱力管道的熱損失成為亟待解決的節(jié)能環(huán)保問(wèn)題。然而，熱力管道的熱損具有熱流密度低、擴(kuò)散面積大、傳送距離長(zhǎng)的特點(diǎn)，使熱能回收具有較大難度。目前對(duì)于供熱系統(tǒng)的熱回收主要集中在電廠、鍋爐等熱量的產(chǎn)生環(huán)節(jié)，采用強(qiáng)制換熱方法將廢熱提取用于熱工質(zhì)的二次加熱。半導(dǎo)體熱電換能技術(shù)主要應(yīng)用于電子設(shè)備野外供電、垃圾焚燒發(fā)電、高爐廢熱發(fā)電等，具有較高的可靠性與環(huán)境保護(hù)價(jià)值。但是，轉(zhuǎn)換效率較低與成本較高的缺點(diǎn)限制了熱電換能技術(shù)的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著熱電材料及制造工藝的發(fā)展，熱電換能效率得到了大幅提高，使該技術(shù)得到了更廣泛的應(yīng)用。對(duì)于熱力管網(wǎng)熱損回收的研究，國(guó)內(nèi)尚處于初期階段。若能將管網(wǎng)耗散的熱能直接轉(zhuǎn)化為電能，將有效地節(jié)約成本、促進(jìn)環(huán)保。本發(fā)明旨在利用半導(dǎo)體熱電換能技術(shù)，采用多級(jí)半導(dǎo)體芯片集成的方法，高效回收熱力管網(wǎng)在輸送熱工質(zhì)過(guò)程中發(fā)生的熱量損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及將一種管道熱量損失轉(zhuǎn)換為電力的節(jié)能裝置，它由十二部分組成，分別是正電極、負(fù)電極、導(dǎo)線、供熱管道、內(nèi)導(dǎo)熱陶瓷套筒、聚氨酯填充層、外導(dǎo)熱陶瓷套筒、鋼箍、螺栓、銅電極、P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體。本發(fā)明提出了采用熱壓工藝將多級(jí)半導(dǎo)體熱電換能芯片集成在導(dǎo)熱Al₂O₃陶瓷基體上，利用供熱管道與外界環(huán)境的溫差實(shí)現(xiàn)發(fā)電的裝置及方法。普通熱力管網(wǎng)管壁與外界環(huán)境溫度的溫差在60℃~80℃, 該溫差能夠有效驅(qū)動(dòng)熱電換能芯片組正常發(fā)電。單片半導(dǎo)體熱電換能芯片發(fā)電功率可達(dá)4~5W。每米熱力管道的最大發(fā)電功率約為500W，可以將獲得的直流電通過(guò)變壓器及逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姴⑷腚娋W(wǎng)，為火力供暖節(jié)省大量的成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的管道熱損轉(zhuǎn)換電力節(jié)能裝置的主視圖剖面圖。

圖2為本發(fā)明的管道熱損轉(zhuǎn)換電力節(jié)能裝置的左視圖剖面圖。

圖3為本發(fā)明的管道熱損轉(zhuǎn)換電力節(jié)能裝置中熱電轉(zhuǎn)換芯片的局部視圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了各種實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)施，且不應(yīng)該解釋為局限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開(kāi)將是徹底和完全的，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。

在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。

參考附圖1~3，本發(fā)明的技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)：一種管道熱量損失轉(zhuǎn)換為電力的節(jié)能裝置，它由十二部分組成，分別是正電極、負(fù)電極、導(dǎo)線、供熱管道、內(nèi)導(dǎo)熱陶瓷套筒、聚氨酯填充層、外導(dǎo)熱陶瓷套筒、鋼箍、螺栓、銅電極、P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體。二次管網(wǎng)供熱管道輸送的熱工質(zhì)通常在80℃以上，北方冬季室外平均溫度約為4℃，供熱管內(nèi)外的溫差足以驅(qū)動(dòng)熱電換能裝置的正常工作。采用壓鑄法制作半圓形導(dǎo)熱陶瓷套筒，將熱電換能半導(dǎo)體材料N-Bi₂Te₃、P-Bi₂Te₃及銅電極壓鑄在兩個(gè)陶瓷套筒之間，構(gòu)成一個(gè)溫差發(fā)電的半導(dǎo)體器件。通過(guò)正負(fù)極端子可以將直流電引出，送入電網(wǎng)或蓄電池。

導(dǎo)線：可采用普通銅質(zhì)或鋁質(zhì)導(dǎo)線(直徑0.1~0.25mm)。

內(nèi)導(dǎo)熱陶瓷套筒：采用Al₂O₃陶瓷材料，利用熱壓鑄法成型。套筒與供熱管道外壁采用導(dǎo)熱硅膠連接。

外導(dǎo)熱陶瓷套筒：采用Al₂O₃陶瓷材料，利用熱壓鑄法成型。內(nèi)套筒與外套筒之間填充發(fā)泡聚氨酯，起到隔熱與支撐的作用。

鋼箍：外導(dǎo)熱陶瓷套筒外部，通過(guò)半圓形鋼箍束緊，鋼箍之間通過(guò)螺栓連接。

P-型半導(dǎo)體:采用Bi₂Te₃-Sb₂Te₃合金粉末壓鑄成型。

N-型半導(dǎo)體:采用Bi₂Te₃-Bi₂Se₃合金粉末壓鑄成型。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明可以有各種合適的更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。