[发明专利]利用半导体发电装置实现导热油炉热电联产的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以高额定温度导热油炉供应低温度导热油的方法及装置，采用半导体温差发电装置作为调温设备，同时可以联产蒸汽或热水供热用户使用，属锅炉热电联产技术领域。

背景技术

导热油炉作为一种特种锅炉，采用导热油作为热载体供热，在实际生产中得到广泛应用。由于工艺生产的需要，用热设备耗热量不一样，对导热油的温度要求也不同，因此，导热油加热站根据不同用热设备的需要供应不同温度的导热油。一般导热油炉的额定供油温度要高于实际使用温度，比如导热油炉额定温度一般为320℃，但实际使用中供油温度通常为250℃～280℃，有的甚至更低，企业还可能需要蒸汽或热水供应，需要配套一定容量的蒸汽或热水锅炉才能满足使用要求。因此如何合理利用这部分温差实现供热的目的成为研究的热点。

ZL200910183368.5公开了一种以导热油为传热介质的工业余热半导体温差发电机发电技术，如图1、图2所示，图中标识为：1-换热器，2-半导体温差发电机，3-储油罐，4-温控器，5-输油泵，6-导热油管道，7-冷却水管，8-半导体温差发电芯片。

该技术采用共知的导热油回收工业低温余热技术，回收了余热的导热油作为传热介质，作为半导体温差发电机的热源，不失为一种很好的余热利用技术。但是该技术存在一定的缺点：即半导体温差发电机的冷源需要使用大量的冷却水，冷却水带走的热量经冷却塔等散热后才能循环使用，且冷却水的循环需要使用一定量的电能。实际半导体温差发电机的发电效率很低，大量的热量被冷却水带走白白散失在大气中并造成热污染；设置的储油罐，里面的导热油温度较高，储油罐兼起油气分离器的作用，导热油回收余热过程中产生的气体要通过储油罐分离出去，由于温度高，接触氧气时容易导致导热油变质；输油泵采用变流量调节作为保证半导体发电模块入口导热油温度的措施，势必导致输油泵不能经济、高效运行，仍需配套变频调速技术才能解决问题；而且为保证半导体发电模块入口温度的相对稳定，势必要采用大流量、低温度的导热油回收工业余热，如通过半导体发电模块的导热油进出口温差大，会引起发电模块的热应力，对其使用寿命有一定的影响；如采用通过半导体发电模块的导热油进出口温差小、低流量的运行方式，将导致导热油的供回油温度均提高，余热回收的热量又会减少。

ZL200810172026.9公开了一种比较高效的用于半导体温差发电模块的冷却装置，主要用于对内燃机尾气余热回收半导体温差发电系统头功一种比较高效的冷却系统。利用液体相变潜热较大的特点，可从半导体温差发电模块的冷端面吸收更多的热量，能够进一步提高半导体温差发电模块冷热端面的温差，从而取得更好的利用余热的发电效果。同时冷却液循环使用，无需动力，无介质耗损、泄漏，节能环保。如图3所示，图中标识：21-散热器，22-冷凝器，23-导液管，24-导气管，25、26-薄翅片，27-半导体温差发电模块。但该技术也有存在问题的地方：由于半导体温差发电模块冷端面的热量无法回收利用，只能散失到大气中，因此该技术限制了冷却液的沸点低于100℃；发电模块冷端面蒸发器内部空腔为长方体，里面并未充满冷却液体，吸收发电模块热量的冷却液体气化时必然会夹带冷却液体，从而与长方体空腔的大气端薄翅片接触吸热气化，吸收热量的气化气体又会与冷却液进行热交换而使冷却液部分气化，冷却液的气化潜热并未被发电模块冷端面全部利用。而且蒸发器内部空腔为长方体，气液并存，体积会加大。

因此如何在导热油炉中利用半导体温差发电技术，在发电的同时解决供应较低温度导热油的难题、实现热电联产成为该领域研究的热点。

发明内容

本发明的目的就是解决上述现有技术存在的缺点，采用导热油炉实现热电联产，利用导热油为热媒的半导体温差发电装置，在发电的同时实现供应较低温度导热油的目的，并有效回收了半导体温差发电装置冷端的热量，把这部分热量全部转化成供热负荷，不需要冷却水，系统的综合效率大大提高，同时系统运行调节方便，达到了节能降耗的目的。

本发明以利用半导体发电装置实现导热油炉热电联产的系统示意图（见附图4附图标识说明）做说明：利用导热油炉热电联产装置，包含导热油炉42，导热油炉42包括燃烧设备41,以及导热油炉42外设备及其连接管道。其中燃烧设备41可以采用煤、石油或气体燃料。导热油炉42外设备包括半导体温差发电装置50、油气分离器44、过滤器45、热油泵46、低温换热器64、高位膨胀槽47以及低位储油槽48，以及配套的管道仪表阀门等。