锅炉渣斗热源的温差发电系统的制作方法

本发明属于利用低品位热源的半导体温差发电技术领域，具体涉及锅炉渣斗热源的温差发电系统。

背景技术：

锅炉的焦渣所含余热总量大，但热量品级低、回收效率低及提质技术水平低，还存在采用螺旋捞渣排渣输送速度定速而蓄热不足导致余热回收困难等问题。尤其是在燃烧煤矸石或掺烧煤泥的情况下，底渣量很大，底渣显热损失可达1％以上。

目前，大型煤粉锅炉低渣余热回收一般采用埋管冷却器、导热油蓄热器。但总体余热回收潜力尚不足，不能充分回收低渣热量，同时为保证降温或保证渣粉碎效果而采用喷水冷却，消耗用水。本发明可以深度进行焦渣余热回收，有效降低发电煤耗约1.5g/kwh，而且对焦渣余热进行蓄热过程，起到强化换热和节约用水的效果，更加适合大型锅炉节能改造。

正常运行时，从炉膛排出的高温灰渣进入灰渣斗，在冷却水作用下冷却焦渣及以及通过螺旋捞渣机搅压粉碎，而后经灰渣泵输送至灰渣存储场。由于渣水混合，热品质较低，换热效果较差，渣水混合物温度在70-95℃之间，加之系统冷却水调节手段不能与余热回收智能结合，产生热量和水的巨大浪费，同时降低了灰渣可以更有效利用的温度，即恶化了焦渣余热回收条件，给输送系统、灰渣存储场、及渣水回用造成系统性的能耗增加。

现有焦渣余热利用大多采用热利用的方式进行回收，不能达到回收总量和回收品质的总体效果，而本发明将针对灰渣的余热总量大、回收困难、回收效率低、回收品质低、炉底水封密封容易失效造成炉膛燃烧恶化、冷却水量大等问题发明了锅炉渣斗热源的温差发电系统。

技术实现要素：

本发明目的是为了解决锅炉焦渣余热回收效率低、回收品质低、炉底水封密封容易失效造成炉膛燃烧恶化、冷却水量大等问题。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

锅炉渣斗热源的温差发电系统，包括汽水型的半导体温差发电器系统、有机工质型的半导体温差发电器系统、汽水型的半导体温差发电器系统与有机工质型的半导体温差发电器系统间热力连接部件、控制器组、蓄电池组储能连接开关、蓄电池组、变频器，且采用梯级共用冷却给水冷却，利用渣斗焦渣热源进行半导体温差发电；

所述汽水型的半导体温差发电器系统包括渣斗冷却总给水电动门、炉底水封槽给水门、汽水型的半导体温差发电器的低温侧给水门、汽水型的半导体温差发电器、汽水型的半导体温差发电器高温侧、汽水型的半导体温差发电器低温侧、水封槽甲侧换热器入口水门、水封槽乙侧换热器入口水门、水封槽内密封环流水道、炉底渣斗水封槽、水封槽甲乙侧换热器、锅炉炉膛下部、汽水型的半导体温差发电器的内阻、汽水型的半导体温差发电器的电力输出开关；在此系统热力过程作用下，高温侧热源为95-160℃的汽水介质，低温侧冷源均采用渣斗冷却水水源冷却，温度范围为1-30℃，焦渣热源通过蓄热、温差发电转化方式实现发电，并根据实际工程技术需要，满足蓄电、用电需求切换。

所述有机工质型的半导体温差发电器系统包括蓄热器、闪蒸器、有机工质型的半导体温差发电器、有机工质型的半导体温差发电器高温侧、有机工质型的半导体温差发电器低温侧、有机工质注入门、有机工质备用门、有机工质型的半导体温差发电器内阻、有机工质型的半导体温差发电器电力输出开关；在此系统热力过程作用下，高温侧热源为85-150℃的有机工质，低温侧冷源采用渣斗冷却水水源冷却，温度范围为1-30℃。焦渣热源通过蓄热、温差发电转化方式实现发电功能，并根据实际工程技术需要，满足蓄电、用电需求切换。

所述热力连接部件包括渣斗冷却池内换热管、渣斗冷却池、炉底渣斗冷却给水入口门、炉底渣斗侧板、冷凝器；通过此系统连接方式，在对热渣进行冷却的过程中，实现了汽水型的半导体温差发电器与有机工质型的半导体温差发电器的梯级能量利用。

所述渣斗冷却总给水电动门经过汽水型的半导体温差发电器低温侧给水门与汽水型的半导体温差发电器的低温侧的入口连接，汽水型的半导体温差发电器的低温侧的出口与有机工质型的半导体温差发电器低温侧的入口连接，有机工质型的半导体温差发电器低温侧的出口与泠凝器的冷介质入口连接，泠凝器的冷介质出口与设置在渣斗冷却池内的换热管入口连接，所述换热管的出口与炉底渣斗冷却给水入口门的一端连接，炉底渣斗冷却给水入口门的另一端分别与水封槽甲侧换热器入口水门和水封槽乙侧换热器入口水门的一端连接，所述水封槽甲侧换热器入口水门和水封槽乙侧换热器入口水门的另一端分别与设置在炉底渣斗水封槽内的水封槽甲乙侧换热器入口连接，水封槽甲乙侧换热器的出口与汽水型的半导体温差发电器的高温侧的入口连接，所述水封槽甲乙侧换热器的热源主要来源于炉底渣斗水封槽与锅炉炉膛下部所处位置下落焦渣的辐射热，在此过程中，水封槽甲乙侧换热器的热源同时受到换热管在渣斗冷却池的温度提升作用，提高换热效率。汽水型的半导体温差发电器的高温侧的出口与闪蒸器的热介质入口连接，闪蒸器的热介质出口与设置在炉底渣斗水封槽内的水封槽内密封环流水道连接，在所述渣斗冷却总给水电动门与汽水型的半导体温差发电器低温侧给水门之间设有炉底水封槽给水门，所述炉底水封槽给水门与所述水封槽内密封环流水道连接，炉底渣斗水封槽外侧设有炉底渣斗侧板与渣斗冷却池连接，用于为所述换热管和设置在渣斗冷却池内的蓄热器提供热源，冷却后的渣水混合物经灰渣泵进行输送排放；渣斗冷却池内布置渣斗冷却池内换热管和蓄热器，换热管管内介质为水，蓄热器内介质为有机工质。有机工质可以实现低温状态下的相态转化，提高系统的换热效果。

所述闪蒸器设有有机工质注入门，所述闪蒸器的上端出口与半导体温差发电器高温侧的入口连接，所述半导体温差发电器高温侧出口的一路通过有机工质备用门留出备用接口，另一路与冷凝器热介质入口连接，冷凝器的热介质出口与所述蓄热器的入口连接，所述蓄热器的出口与闪蒸器的下端入口连接；此热力过程，为低品位焦渣热能的回收利用提供了转换基础

所述汽水型的半导体温差发电器通过汽水型的半导体温差发电器内阻和汽水型的半导体温差发电器电力输出开关与控制器组连接，所述控制器组出口通过蓄电池组储能连接开关与蓄电池组连接，所述控制器组的另一出口连接到变频器；所述有机工质型的半导体温差发电器通过有机工质型的半导体温差发电器内阻和有机工质型的半导体温差发电器电力输出开关与控制器组连接，所述控制器组出口通过蓄电池组储能连接开关与蓄电池组连接，所述控制器组另一出口连接到变频器。

汽水型的半导体温差发电器和有机工质型的半导体温差发电器采用梯级共用冷却给水的模式，冷却给水的循环动力，来自于经过渣斗冷却总给水电动门的压头及布置的高低位能。此热力过程实现了冷却水的梯级利用。

冷却水经过水封槽甲侧换热器入口水门和水封槽乙侧换热器入口水门后进入水封槽甲乙侧换热器后，进入汽水型的半导体温差发电器高温侧流出，再经过闪蒸器后流出，进入炉底渣斗水封槽与水封槽内密封环流水道内的冷却水混合，形成渣斗热源的一级蓄热；同时在渣斗冷却池内布置渣斗冷却池内换热管和蓄热器，完成水和有机工质双介质的二级蓄热，经炉底渣斗冷却给水入口门进入水封槽甲乙侧换热器。即本发明采用二级蓄热的方法，提高系统换热效果。

进一步，所述有机工质型的半导体温差发电器系统内的工质为临界温度在35～140℃范围内的有机工质。

进一步，所述蓄电池组与变频器连接，按用户要求电压类型提供电力输出。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

本发明的锅炉渣斗热源的温差发电系统，采用汽水型的半导体温差发电器和有机工质型的半导体温差发电器组合，且梯级共用渣斗冷却给水，采用了两级蓄热模式，利用渣斗焦渣热源进行温差发电，提高焦渣余热发电效率，具有显著的节能减排效果。

附图说明

图1为锅炉渣斗热源的温差发电系统。

图1中：1渣斗冷却总给水电动门，2炉底水封槽给水门，3汽水型的半导体温差发电器低温侧给水门，4汽水型的半导体温差发电器，4-1汽水型的半导体温差发电器高温侧，4-2汽水型的半导体温差发电器低温侧，5渣斗冷却池内换热管，6渣斗冷却池，7炉底渣斗冷却给水入口门，8水封槽甲侧换热器入口水门，9水封槽乙侧换热器入口水门，10水封槽内密封环流水道，11炉底渣斗水封槽，12水封槽甲乙侧换热器，13锅炉炉膛下部，14炉底渣斗侧板，15汽水型的半导体温差发电器内阻，16汽水型的半导体温差发电器电力输出开关，17控制器组，18蓄电池组储能开关，19蓄电池组，20变频器，21有机工质型的半导体温差发电器蓄热器，22闪蒸器，23有机工质型的半导体温差发电器，23-1有机工质型的半导体温差发电器高温侧，23-2有机工质型的半导体温差发电器低温侧，24冷凝器，25有机工质型的半导体温差发电器内阻，26有机工质型的半导体温差发电器电力输出开关，27有机工质注入门，28有机工质备用门。

具体实施方式

锅炉渣斗热源的温差发电系统，包括汽水型的半导体温差发电器系统、有机工质型的半导体温差发电器系统、汽水型的半导体温差发电器系统与有机工质型的半导体温差发电器系统间热力连接部件、控制器组17、蓄电池组储能连接开关18、蓄电池组19、变频器20；

所述汽水型的半导体温差发电器系统包括渣斗冷却总给水电动门1、炉底水封槽给水门2、汽水型的半导体温差发电器的低温侧给水门3、汽水型的半导体温差发电器4、汽水型的半导体温差发电器高温侧4-1、汽水型的半导体温差发电器低温侧4-2、水封槽甲侧换热器入口水门8、水封槽乙侧换热器入口水门9、水封槽内密封环流水道10、炉底渣斗水封槽11、水封槽甲乙侧换热器12、锅炉炉膛下部13、汽水型的半导体温差发电器的内阻15、汽水型的半导体温差发电器4的电力输出开关16；

所述有机工质型的半导体温差发电器系统包括蓄热器21、闪蒸器22、有机工质型的半导体温差发电器23、有机工质型的半导体温差发电器高温侧23-1、有机工质型的半导体温差发电器低温侧23-2、有机工质注入门27、有机工质备用门28、有机工质型的半导体温差发电器内阻25、有机工质型的半导体温差发电器电力输出开关26；

所述热力连接部件包括渣斗冷却池内换热管5、渣斗冷却池6、炉底渣斗冷却给水入口门7、炉底渣斗侧板14、冷凝器24；

所述渣斗冷却总给水电动门1经过汽水型的半导体温差发电器低温侧给水门3与汽水型的半导体温差发电器的低温侧4-2的入口连接，汽水型的半导体温差发电器的低温侧4-2的出口与有机工质型的半导体温差发电器低温侧23-2的入口连接，有机工质型的半导体温差发电器低温侧23-2的出口与泠凝器24的冷介质入口连接，泠凝器24的冷介质出口与设置在渣斗冷却池6内的换热管5入口连接，所述换热管5的出口与炉底渣斗冷却给水入口门7的一端连接，炉底渣斗冷却给水入口门7的另一端分别与水封槽甲侧换热器入口水门8和水封槽乙侧换热器入口水门9的一端连接，所述水封槽甲侧换热器入口水门8和水封槽乙侧换热器入口水门9的另一端分别与设置在炉底渣斗水封槽11内的水封槽甲乙侧换热器12入口连接，水封槽甲乙侧换热器12的出口与汽水型的半导体温差发电器的高温侧4-1的入口连接，所述水封槽甲乙侧换热器12的热源主要来源于炉底渣斗水封槽11与锅炉炉膛下部13所处位置下落焦渣的辐射热，汽水型的半导体温差发电器的高温侧4-1的出口与闪蒸器22的热介质入口连接，闪蒸器22的热介质出口与设置在炉底渣斗水封槽11内的水封槽内密封环流水道10连接，在所述渣斗冷却总给水电动门1与汽水型的半导体温差发电器低温侧给水门3之间设有炉底水封槽给水门2，所述炉底水封槽给水门2与所述水封槽内密封环流水道10连接，炉底渣斗水封槽11外侧设有炉底渣斗侧板14与渣斗冷却池6连接，用于为所述换热管5和设置在渣斗冷却池6内的蓄热器21提供热源，冷却后的渣水混合物经灰渣泵进行输送排放；

所述闪蒸器22设有有机工质注入门27，所述闪蒸器22的上端出口与有机工质型的半导体温差发电器高温侧23-1的入口连接，所述有机工质型的半导体温差发电器高温侧23-1出口的一路通过有机工质备用门28留出备用接口，另一路与冷凝器24热介质入口连接，冷凝器24的热介质出口与所述蓄热器21的入口连接，所述蓄热器21的出口与闪蒸器22的下端入口连接；

所述汽水型的半导体温差发电器4通过汽水型的半导体温差发电器内阻15和汽水型的半导体温差发电器电力输出开关16与控制器组17连接，所述控制器组17出口通过蓄电池组储能连接开关18与蓄电池组19连接，所述控制器组17的另一出口连接到变频器20；所述有机工质型的半导体温差发电器23通过有机工质型的半导体温差发电器内阻25和有机工质型的半导体温差发电器电力输出开关26与控制器组17连接，所述控制器组17出口通过蓄电池组储能连接开关18与蓄电池组19连接，所述控制器组17另一出口连接到变频器20，所述蓄电池组19与变频器20连接，按用户要求电压类型提供电力输出。

所述有机工质型的半导体温差发电器系统内的工质为临界温度在35～140℃范围内的有机工质。

工作流程：

汽水型的半导体温差发电器4采用水封槽甲乙侧换热器12提供的汽水介质作为汽水型的半导体温差发电器的高温侧4-1的热源，以渣斗冷却给水作为冷源。汽水型的半导体温差发电器的高温侧4-1的热源的流程为：冷却水依次经过渣斗冷却总给水电动门1、汽水型的半导体温差发电器低温侧给水门3、汽水型的半导体温差发电器的低温侧4-2、有机工质型的半导体温差发电器低温侧23-2、冷凝器24、渣斗冷却池内换热管5、炉底渣斗冷却给水入口门7、水封槽甲侧换热器入口水门8和水封槽乙侧换热器入口水门9、水封槽甲乙侧换热器12、汽水型的半导体温差发电器的高温侧4-1、闪蒸器22、水封槽内密封环流水道10、与来自于炉底水封槽给水门2供水的炉底渣斗水封槽11内水混合，再经炉底渣斗侧板14流进渣斗冷却池6，对炽热焦渣冷却，为渣斗冷却池内的换热管5和蓄热器21提供热源，进行蓄热和提升温度，冷却后的渣水混合物经灰渣泵进行输送排放。汽水型的半导体温差发电器的低温侧4-2的冷源的流程为：冷却水经过渣斗冷却总给水电动门1后，再经过热水型的半导体温差发电器低温侧给水门3后，进入汽水型的半导体温差发电器低温侧4-2，流出后连接至有机工质型的半导体温差发电器低温侧23-2。在此热力过程中，汽水型的半导体温差发电器4发出电力，经过汽水型的半导体温差发电器内阻15和汽水型的半导体温差发电器电力输出开关16，电力输出至控制器组17，进行功能控制调整。控制器组17出口通过蓄电池组储能连接开关18后在蓄电池组19作用下进行储能。控制器组17出口连接到变频器20，根据用户电力需求进行模式转换后输出。

有机工质型的半导体温差发电器采用闪蒸器22流出的有机工质作为高温侧23-1的热源，以渣斗冷却给水作为冷源。低温侧23-2的冷源的流程为：从汽水型的半导体温差发电器低温侧4-2的冷却水，进入有机工质型的半导体温差发电器低温侧23-2后流出。在此热力过程中，有机工质型的半导体温差发电器23发出电力，经过有机工质型的半导体温差发电器内阻25和有机工质型的半导体温差发电器电力输出开关26，电力输出至控制器组17，进行功能控制调整。控制器组17出口通过蓄电池组储能连接开关18后在蓄电池组19作用下进行储能。控制器组17出口连接到变频器20，根据用户电力需求进行模式转换后输出。

本发明采用二级蓄热，提高系统换热能力。冷却水经过水封槽甲侧换热器入口水门8和水封槽乙侧换热器入口水门9后进入水封槽甲乙侧换热器12后，进入汽水型的半导体温差发电器4高温侧4-1流出，再经过闪蒸器22后流出，进入炉底渣斗水封槽11与水封槽内密封环流水道10内的冷却水混合，形成渣斗热源的一级蓄热；同时在渣斗冷却池6内布置渣斗冷却池内换热管5和蓄热器21，完成水和有机工质双介质的二级蓄热，经炉底渣斗冷却给水入口门7进入水封槽甲乙侧换热器12。

通过有机工质注入门27向闪蒸器22内注入有机工质，有机工质受热蒸发后，流经有机工质型的半导体温差发电器高温侧23-1后流出，一路通过有机工质备用门28留出备用接口，正常状态处于阀门关闭备用状态，另一路流进冷凝器24进行冷凝，然后流进有机工质型的半导体温差发电器蓄热器21，蓄热器21的出口连接至闪蒸器22，完成有机工质的循环。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。