本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別涉及一種利用鋼包表面余熱的熱電發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

在鋼鐵生產(chǎn)的煉鋼過(guò)程，高溫鋼液(1600℃左右)的精煉、運(yùn)輸、靜置、澆注等環(huán)節(jié)都在鋼包容器內(nèi)進(jìn)行，雖然保溫技術(shù)的發(fā)展一定程度上減少了熱量損失，但由于鋼液與外部環(huán)境的巨大溫差，鋼包表面仍然有相當(dāng)可觀的熱量不可避免地散失到環(huán)境中。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，當(dāng)盛裝鋼液后，鋼包表面溫度處于100-400℃的溫度范圍。由于受空間和技術(shù)限制，采用傳統(tǒng)技術(shù)尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)該部分余熱的利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種利用鋼包表面余熱的熱電發(fā)電裝置，具體技術(shù)方案如下：

一種利用鋼包表面余熱的熱電發(fā)電裝置，其特征在于：該裝置包括保護(hù)罩、骨架、上部絕熱板、熱電系統(tǒng)、下部絕熱板和冷卻系統(tǒng)；

所述骨架為半圓筒型支架；

所述保護(hù)罩焊接在骨架上；

所述上部絕熱板、熱電系統(tǒng)和下部絕熱板均通過(guò)螺栓固定在骨架上，形成半圓筒形；絕熱板主要作用是減少裝置與鋼包壁縫隙內(nèi)熱空氣與外部環(huán)境冷空氣交換造成的熱量損失；

所述冷卻系統(tǒng)置于熱電系統(tǒng)外側(cè)；

所述裝置為兩個(gè)半圓筒形組成。

所述的一種利用鋼包表面余熱的熱電發(fā)電裝置，其優(yōu)選方案為所述熱電系統(tǒng)包括內(nèi)側(cè)接收熱銅板、雙層熱電模塊、外側(cè)散熱銅板；

所述熱電系統(tǒng)通過(guò)螺栓壓緊；

所述熱電系統(tǒng)為平行于鋼包表面的多層板狀結(jié)構(gòu)；

所述雙層熱電模塊包括絕緣板、p型和n型熱電對(duì)和導(dǎo)電電極。

所述的一種利用鋼包表面余熱的熱電發(fā)電裝置，其優(yōu)選方案為所述冷卻系統(tǒng)包括流量控制閥、水冷散熱器、冷卻水入口和冷卻水出口；

所述水冷散熱器緊貼熱電系統(tǒng)外側(cè)散熱銅板上；

所述冷卻水入口設(shè)有流量控制閥；

所述冷卻水入口和冷卻水出口連接連鑄結(jié)晶器冷卻循環(huán)水供應(yīng)系統(tǒng)。

所述的一種利用鋼包表面余熱的熱電發(fā)電裝置，其優(yōu)選方案為所述保護(hù)罩由角鋼和鍍鋅鐵板焊接而成，呈三角形。所述保護(hù)罩位于裝置頂端，其作用為防止上部煙氣夾帶的灰塵或高溫飛濺物掉落對(duì)下部主體熱電系統(tǒng)造成影響；

所述的一種利用鋼包表面余熱的熱電發(fā)電裝置，其優(yōu)選方案為所述上部絕熱板、熱電系統(tǒng)和下部絕熱板之間的縫隙通過(guò)密封膠填充。

所述的一種利用鋼包表面余熱的熱電發(fā)電裝置，其優(yōu)選方案為所述雙層電熱模塊與內(nèi)側(cè)接收熱銅板和外側(cè)散熱銅板之間通過(guò)導(dǎo)熱硅膠填充。保證其良好的導(dǎo)熱性。

冷卻水采用連鑄結(jié)晶器冷卻循環(huán)水供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)，從而不增加額外成本。

所述筒型結(jié)構(gòu)上下端內(nèi)徑可根據(jù)具體其匹配的鋼包尺寸確定，熱電系統(tǒng)高度以及其與鋼包壁面的距離根據(jù)鋼包側(cè)壁具體溫度分布確定。

本發(fā)明工作原理：當(dāng)裝置被安裝在盛裝鋼液的鋼包四周后，鋼包表面輻射的熱量被熱電系統(tǒng)中內(nèi)側(cè)接收熱銅板的表面接收，由于銅板具有良好的導(dǎo)熱性能，被接受的熱量以導(dǎo)熱的方式傳導(dǎo)給內(nèi)部的絕緣板和熱電模塊(由多個(gè)熱電對(duì)和導(dǎo)電電極串聯(lián)構(gòu)成)形成熱端；當(dāng)水冷散熱器通入冷卻水后，熱端傳導(dǎo)的熱量穿過(guò)雙層熱電模塊和外側(cè)銅板，而后通過(guò)水冷散熱器的流體帶走，從而形成冷端。熱電模塊在冷熱端的作用下產(chǎn)生溫差，由于材料的賽貝克效應(yīng)，熱電材料將部分熱能轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)導(dǎo)電電極外接導(dǎo)線輸出利用。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的技術(shù)方案利用熱電模塊中熱電材料的賽貝克效應(yīng)，可以直接的將接受的熱能轉(zhuǎn)換為電能輸出利用。相比傳統(tǒng)蒸汽或流體介質(zhì)類(lèi)余熱發(fā)電技術(shù)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，無(wú)噪音等特點(diǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)在有限空間內(nèi)的余熱回收利用，解決了當(dāng)前鋼包表面余熱無(wú)法利用的問(wèn)題。

此裝置通過(guò)增加上部的保護(hù)罩，降低了工作環(huán)境對(duì)熱電系統(tǒng)工作的干擾；通過(guò)安裝上部和下部絕緣板，減少裝置與鋼包壁縫隙內(nèi)熱空氣與外部環(huán)境冷空氣交換而造成的熱損失，保證了熱電系統(tǒng)的熱端保持在一個(gè)較高的溫度，獲得更高的轉(zhuǎn)換效率，采用密封膠填充絕熱板和熱電系統(tǒng)的接觸縫隙，進(jìn)一步減小空氣的流動(dòng)；采用雙層結(jié)構(gòu)的熱電模塊，在工作面積固定的基礎(chǔ)上增加了熱電單元的數(shù)量，增大的輸出功率；水冷系統(tǒng)中循環(huán)水采用鋼廠生產(chǎn)中現(xiàn)有的連鑄結(jié)晶器冷卻水的供應(yīng)系統(tǒng)提供，避免了增加額外供應(yīng)系統(tǒng)，降低了成本。采用螺栓結(jié)構(gòu)對(duì)相應(yīng)部件進(jìn)行固定和鏈接，方便后續(xù)的檢修和維護(hù)。采用導(dǎo)熱硅膠對(duì)熱電模塊和兩側(cè)銅板接觸面上存在縫隙的地方進(jìn)行填充，保證其良好的導(dǎo)熱性，降低接觸熱阻。

附圖說(shuō)明

圖1為一種利用鋼包表面余熱的熱電發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為熱電系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1保護(hù)罩，2為骨架，3為上部絕熱板，4為熱電系統(tǒng)，5為下部絕熱板，6為冷卻系統(tǒng)，7為內(nèi)側(cè)接收熱銅板，8為雙層熱電模塊，9為外側(cè)散熱銅板，10為絕緣板，11為p型和n型熱電對(duì)，12為導(dǎo)電電極，13為冷卻水入口，14為冷卻水出口，15為流量控制閥，16為水冷散熱器，17為鋼包。

具體實(shí)施方式

如圖1-圖4所示一種利用鋼包表面余熱的熱電發(fā)電裝置，其特征在于：該裝置包括保護(hù)罩1、骨架2、上部絕熱板3、熱電系統(tǒng)4、下部絕熱板5和冷卻系統(tǒng)6；

所述骨架2為半圓筒型支架；

所述保護(hù)罩1焊接在骨架2上；

所述上部絕熱板3、熱電系統(tǒng)4和下部絕熱板5均通過(guò)螺栓固定在骨架2上，形成半圓筒形；

所述冷卻系統(tǒng)6置于熱電系統(tǒng)4外側(cè)；

所述裝置為兩個(gè)半圓筒形組成。

所述熱電系統(tǒng)4包括內(nèi)側(cè)接收熱銅板7、雙層熱電模塊8、外側(cè)散熱銅板9；

所述熱電系統(tǒng)4通過(guò)螺栓壓緊；

所述熱電系統(tǒng)4為平行于鋼包17表面的多層板狀結(jié)構(gòu)；

所述雙層熱電模塊8包括絕緣板10、p型和n型熱電對(duì)11和導(dǎo)電電極12。

所述冷卻系統(tǒng)6包括流量控制閥15、水冷散熱器16、冷卻水入口13和冷卻水出口14；

所述水冷散熱器16緊貼熱電系統(tǒng)4外側(cè)散熱銅板9上；

所述冷卻水入口13設(shè)有流量控制閥15；

所述冷卻水入口13和冷卻水出口14連接連鑄結(jié)晶器冷卻循環(huán)水供應(yīng)系統(tǒng)。

所述保護(hù)罩1由角鋼和鍍鋅鐵板焊接而成，呈三角形。

所述上部絕熱板3、熱電系統(tǒng)4和下部絕熱板5之間的縫隙通過(guò)密封膠填充。

所述雙層電熱模塊8與內(nèi)側(cè)接收熱銅板7和外側(cè)散熱銅板9之間通過(guò)導(dǎo)熱硅膠填充。