專利名稱:加熱爐壁廢熱回收發(fā)電方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是關(guān)于一種廢熱回收方法及其裝置,特別是關(guān)于一種加熱爐壁廢熱回收發(fā)電方法及其裝置。
背景技術(shù):
在煉鋼廠的標準作業(yè)中,加熱爐的功用主要是將扁鋼胚(冷胚或熱進爐胚)加熱至大約105(Γ1250 ,并配合軋延作業(yè)做適當?shù)目販?。一般加熱爐的設(shè)計采用直接加熱型,且其爐壁內(nèi)通常具有耐火材與耐火磚,用以隔絕爐內(nèi)熱量傳出。然而,耐火材并無法達到100%絕熱,因此,如圖1所示,其仍有少部份熱量會經(jīng)由爐壁11傳出并散逸至周遭空氣中,進而造成加熱爐10周圍環(huán)境溫度上升,例如加熱爐10的外壁面IOa的溫度約為150°C時,其周遭空氣溫度約為50°C。目前雖已有許多廢熱回收方法可將廢熱回收再利用,然而,用于廢熱回收的設(shè)備的體積龐大,其無法裝設(shè)于加熱爐周圍的有限空間,此外,上述設(shè)備必須在高溫廢熱源的條件下,其回收發(fā)電效果才會明顯。另外,上述用于廢熱回收的設(shè)備因具有復(fù)雜的機械驅(qū)動及傳動構(gòu)件,故所需的維護成本相對較高。有鑒于此,有必要提供一創(chuàng)新且具進步性的加熱爐壁廢熱回收發(fā)電方法及其裝置,以解決上述問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種加熱爐壁廢熱回收發(fā)電方法,該方法包括:(a)提供加熱爐,該加熱爐具有外壁面;(b)設(shè)置熱電發(fā)電裝置于該加熱爐的該外壁面,該熱電發(fā)電裝置具有熱端、冷端、電力輸出端及多個熱電堆,該熱端設(shè)置于該外壁面,該冷端與該熱端呈相對設(shè)置,所述多個熱電堆設(shè)置于該熱端與該冷端之間;以及(C)設(shè)置冷卻組件于該熱電發(fā)電裝置的該冷。本發(fā)明還提供一種加熱爐壁廢熱回收發(fā)電裝置,其被設(shè)置于加熱爐的外壁面并且包括:熱電發(fā)電裝置,其被設(shè)置于該加熱爐的該外壁面并且具有熱端、冷端、電力輸出端及多個熱電堆,該熱端設(shè)置于該外壁面,該冷端與該熱端呈相對設(shè)置,所述多個熱電堆設(shè)置于該熱端與該冷端之間;以及冷卻組件,設(shè)置于該熱電發(fā)電裝置的該冷端。本發(fā)明主要是利用熱電發(fā)電裝置的冷、熱端的溫差發(fā)電特性,以回收加熱爐壁廢熱,其可在不影響加熱爐燃耗及生產(chǎn)作業(yè)下,直接將廢熱能轉(zhuǎn)換成電能,且只要維持冷熱端的溫差在一定范圍內(nèi),便能24小時不斷地擷取廢熱進行發(fā)電。此外,本發(fā)明的熱電發(fā)電裝置呈薄板狀,因此,可輕易貼附于加熱爐的外壁面,且不占空間。另外,本發(fā)明不須使用復(fù)雜的機械驅(qū)動及傳動構(gòu)件,因此,維修率及維護成本可大幅降低。
圖1顯示已知的加熱爐運作狀態(tài)示意圖; 圖2顯示本發(fā)明加熱爐壁廢熱回收發(fā)電方法的流程 圖3A顯示本發(fā)明的方法中的加熱爐的示意 圖3B顯示依據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)置熱電發(fā)電裝置于加熱爐的外壁面的示意 圖3C顯示依據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)置冷卻組件于熱電發(fā)電裝置的冷端的示意 圖3D顯示依據(jù)本發(fā)明的方法連接熱電發(fā)電裝置的電力輸出端至負載組件的示意及
圖4顯示依據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)置導(dǎo)熱件于熱電發(fā)電裝置的熱端的示意圖。
具體實施例方式請參閱圖2及圖3A,圖2顯示本發(fā)明加熱爐壁廢熱回收發(fā)電方法的流程圖,而圖3A顯示本發(fā)明的方法中的加熱爐的示意圖。請配合參閱圖2的步驟S21及圖3A,提供加熱爐10,該加熱爐10具有外壁面10a,在本實施例中,該加熱爐10的該外壁面IOa的溫度介于130。。至160°C之間。圖3B顯示依據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)置熱電發(fā)電裝置于加熱爐的外壁面的示意圖。請配合參閱圖2的步驟S22及圖3B,設(shè)置熱電發(fā)電裝置20于該加熱爐10的該外壁面10a,該熱電發(fā)電裝置20具有熱端21、冷端22、電力輸出端23及多個熱電堆24。其中該熱端21設(shè)置于該外壁面10a,該冷端22與該熱端21呈相對設(shè)置,在本實施例中,所述多個熱電堆24設(shè)置于該熱端21與該冷端22之間,且所述熱電堆24中的每一個由P型半導(dǎo)體241及η型半導(dǎo)體242構(gòu)成。圖3C顯示依據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)置冷卻組件于熱電發(fā)電裝置的冷端的示意圖。請參閱圖2的步驟S23及圖3C,設(shè)置冷卻組件30于該熱電發(fā)電裝置20的該冷端22,在本實施例中,該冷卻組件30為水冷散熱鋁件,該水冷散熱鋁件具有內(nèi)部空間31、冷卻水進口 32及冷卻水出口 33,且該冷卻水進口 32及該冷卻水出口 33連通該內(nèi)部空間31,以讓冷卻水可經(jīng)由該冷卻水進口 32進入該內(nèi)部空間31,進而冷卻該熱電發(fā)電裝置20的該冷端22,并于冷卻后再由該冷卻水出口 33離開,由于冷卻水可循環(huán)冷卻該冷端22,因此,可將該冷端22與該熱端21之間的溫差控制在一較佳的范圍內(nèi),以維持較佳的發(fā)電效率?;蛘撸诹硪粚嵤├?,該冷卻組件30可為氣冷散熱件。圖3D顯示依據(jù)本發(fā)明的方法連接熱電發(fā)電裝置的電力輸出端至負載組件的示意圖。請參閱圖2的步驟S24及圖3D,在步驟S23之后還包括連接該熱電發(fā)電裝置20的該電力輸出端23至負載組件50的步驟S24,在本實施例中,該熱電發(fā)電裝置20所產(chǎn)生的電力可用于照明用途,也就是說該負載組件50可為該加熱爐10外圍的照明組件。圖4顯示依據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)置導(dǎo)熱件于熱電發(fā)電裝置的熱端的示意圖。請配合參閱圖2及圖4,在步驟S22中還可以包括設(shè)置導(dǎo)熱件40于該熱電發(fā)電裝置20的該熱端21的步驟,在本實施例中,該導(dǎo)熱件40設(shè)置于該熱端21與該外壁面IOa之間,且該導(dǎo)熱件40可選自于由集熱塊及高熱傳導(dǎo)率導(dǎo)管組成的群組中的其中一種,以增加該熱端21的熱收集效果。在又一實施例中,該熱電發(fā)電裝置20可作為加熱爐壁內(nèi)外層的組織材料,使其兼具隔熱及發(fā)電功能。請再參閱圖3C,本發(fā)明的加熱爐壁廢熱回收發(fā)電裝置設(shè)置于加熱爐10的外壁面IOa,其包括熱電發(fā)電裝置20以及冷卻組件30,該熱電發(fā)電裝置20設(shè)置于該加熱爐10的該外壁面10a,且該熱電發(fā)電裝置20具有熱端21、冷端22、電力輸出端23及多個熱電堆24,在本實施例中,該熱端21設(shè)置于該外壁面10a,該冷端22與該熱端21呈相對設(shè)置,而所述多個熱電堆24設(shè)置于該熱端21與該冷端22之間,此外,該冷卻組件30設(shè)置于該熱電發(fā)電裝置20的該冷端22。本發(fā)明利用該熱電發(fā)電裝置20的該冷端22及該熱端21的溫差發(fā)電特性,以回收加熱爐壁廢熱,其可在不影響加熱爐燃耗及生產(chǎn)作業(yè)下,直接將廢熱能轉(zhuǎn)換成電能,且只要維持該冷端22與該熱端21之間的溫差在一定范圍內(nèi),便能24小時不斷地擷取廢熱進行發(fā)電。此外,本發(fā)明的該熱電發(fā)電裝置20呈薄板狀,因此,可輕易貼附于該加熱爐10的該外壁面10a,且不占空間。另外,本發(fā)明不須使用復(fù)雜的機械驅(qū)動及傳動構(gòu)件,因此,維修率及維護成本可大幅降低。上述實施例僅為說明本發(fā)明的原理及其功效,并非限制本發(fā)明,因此在不脫離本發(fā)明的精神的情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對上述實施例進行修改及改變。本發(fā)明的范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求限定。部件符號說明:
10加熱爐
IOa外壁面
20熱電發(fā)電裝置
21熱端
22冷端
23電力輸出端
24熱電堆
241P型半導(dǎo)體
242η型半導(dǎo)體
30冷卻組件
31內(nèi)部空間
32冷卻水進口
33冷卻水出口 40 導(dǎo)熱件
50負載組件
權(quán)利要求
1.一種加熱爐壁廢熱回收發(fā)電方法,其包括以下步驟: (a)提供加熱爐,該加熱爐具有外壁面; (b)設(shè)置熱電發(fā)電裝置于該加熱爐的該外壁面,該熱電發(fā)電裝置具有熱端、冷端、電力輸出端及多個熱電堆,該熱端設(shè)置于該外壁面,該冷端與該熱端呈相對設(shè)置,所述多個熱電堆設(shè)置于該熱端與該冷端之間;以及 (C)設(shè)置冷卻組件于該熱電發(fā)電裝置的該冷端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述熱電堆中的每一個由P型半導(dǎo)體及η型半導(dǎo)體構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中在步驟(b)中還包括設(shè)置導(dǎo)熱件于該熱電發(fā)電裝置的該熱端的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的,其中該導(dǎo)熱件選自于由集熱塊及高熱傳導(dǎo)率導(dǎo)管組成的群組中的其中一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中該冷卻組件為水冷散熱鋁件,該水冷散熱鋁件具有內(nèi)部空間、冷卻水進口及冷卻水出口,該冷卻水進口及該冷卻水出口連通該內(nèi)部空間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中該冷卻組件為氣冷散熱件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中該加熱爐的該外壁面的溫度介于80°C至160°C之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中在步驟(c)之后還包括連接該熱電發(fā)電裝置的該電力輸出端至負載組件的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中該負載組件為照明組件。
10.一種加熱爐壁廢熱回收發(fā)電裝置,被設(shè)置于加熱爐的外壁面,其包括: 熱電發(fā)電裝置,設(shè)置于該加熱爐的該外壁面,其具有熱端、冷端、電力輸出端及多個熱電堆,該熱端設(shè)置于該外壁面,該冷端與該熱端呈相對設(shè)置,所述多個熱電堆設(shè)置于該熱端與該冷端之間;以及 冷卻組件,設(shè)置于該熱電發(fā)電裝置的該冷端。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置,其中所述熱電堆中的每一個由P型半導(dǎo)體及η型半導(dǎo)體構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置,其還包括導(dǎo)熱件,該導(dǎo)熱件設(shè)置在該熱電發(fā)電裝置的該熱端。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置,其中該導(dǎo)熱件選自于由集熱塊及高熱傳導(dǎo)率導(dǎo)管組成的群組中的其中一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置,其中該冷卻組件為水冷散熱鋁件,該水冷散熱鋁件具有內(nèi)部空間、冷卻水進口及冷卻水出口,該冷卻水進口及該冷卻水出口連通該內(nèi)部空間。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置,其中該冷卻組件為氣冷散熱件。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種加熱爐壁廢熱回收發(fā)電方法及其裝置,該方法包括以下步驟(a)提供加熱爐,該加熱爐具有外壁面;(b)設(shè)置熱電發(fā)電裝置于該加熱爐的該外壁面,該熱電發(fā)電裝置具有熱端、冷端、電力輸出端及多個熱電堆,該熱端設(shè)置于該外壁面,該冷端與該熱端呈相對設(shè)置,所述多個熱電堆設(shè)置于該熱端與該冷端之間;以及(c)設(shè)置冷卻組件于該熱電發(fā)電裝置的該冷端。因此,在不影響加熱爐燃耗及生產(chǎn)作業(yè)下,直接將廢熱能轉(zhuǎn)換成電能。
文檔編號H02N11/00GK103166523SQ20111041885
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者方俊仁 申請人:中國鋼鐵股份有限公司