0我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀-資料下載頁
2025-06-22 12:31本頁面
【正文】 2009河南省科學(xué)院能源研究所從不可逆過程熱力學(xué)的角度出發(fā)，推導(dǎo)出了穩(wěn)態(tài)條件下的半導(dǎo)體溫差發(fā)電性能的基本表述方程，并進(jìn)一步分析推導(dǎo)了循環(huán)效率與材料優(yōu)值系數(shù)ZT之間的函數(shù)關(guān)系及其影響。首次得到了低溫半導(dǎo)體熱電堆內(nèi)部溫度場在發(fā)電循環(huán)建立后能夠達(dá)到平衡狀態(tài)的時間域（6～10秒），以及冷端溫度對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。哈爾濱工業(yè)大學(xué)胥大川針對溫差電轉(zhuǎn)換效率低這個問題，討論了如何改進(jìn)熱點摸塊的設(shè)計，以提高溫差發(fā)電器的性能，促進(jìn)溫差發(fā)電器在實際中的應(yīng)用。西安交通大學(xué)陳浩在國內(nèi)首次研究了半導(dǎo)體熱電堆的發(fā)電堆的發(fā)點問題，提出了求解的方法和分析的公式，為國內(nèi)溫差發(fā)電的設(shè)計提供了理論和實驗依據(jù)。 半導(dǎo)體溫差發(fā)電的國內(nèi)外應(yīng)用案例廈門納米克熱電電子有限公司自2001年起開始自主研發(fā)半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)，經(jīng)過三年多的努力，成功研發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的模塊產(chǎn)品。其耐溫性能、疲勞性能、輸出功率等均達(dá)到國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，而制造成本僅為國外同類廠商的的20%。在我國的西氣東輸工程中，直徑超過3m的輸氣管道總長度達(dá)到6000km。為此我國研制以天然氣為燃料的熱電發(fā)電器，它將作為輸氣管道陰極保護(hù)電源應(yīng)用在西氣東輸工程。 熱聲技術(shù)的原理熱聲效應(yīng)是由熱在彈性介質(zhì)（常為高壓惰性氣體）中引起聲學(xué)自激振蕩的物理現(xiàn)象。熱聲效應(yīng)可分為兩類：一類用熱能來產(chǎn)生聲波，即熱致聲效應(yīng)；另一種是用聲波來產(chǎn)生制冷效應(yīng)，即聲致冷效應(yīng)。 熱聲技術(shù)的特點熱聲技術(shù)應(yīng)用的范圍相當(dāng)廣泛，將來會給整個能源工業(yè)帶來很大的影響，它的簡單、環(huán)保、節(jié)能高效的特性符合當(dāng)今時代的需求。熱聲技術(shù)近十幾年來的研究已經(jīng)取得了飛速發(fā)展作為發(fā)動機，其轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到30%以上，完全可以同內(nèi)燃機（轉(zhuǎn)換效率在25%～40%之間）相媲美；作為制冷劑，完全無運動部件的熱聲驅(qū)動脈沖管制冷機已達(dá)到液氫溫度以下（低于20K），而熱聲驅(qū)動的室溫行波熱聲制冷機則在20℃獲得了300W以上的制冷量，顯示了熱機制冷技術(shù)子啊室溫以及深低溫制冷領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。但是就現(xiàn)在的情況而言，由于設(shè)計水平?jīng)]有達(dá)到優(yōu)化的程度，材料的選擇和制造技術(shù)都在完善之中，并且制造的成本會高于普通的現(xiàn)有技術(shù)，這也是行業(yè)研究的主要方向。 熱聲技術(shù)的國內(nèi)外研究案例南京大學(xué)聲學(xué)研究所的韓飛等人對Rijke管內(nèi)的非線性效應(yīng)進(jìn)行了比較深入的研究。指出了Rijke管內(nèi)引起非線性效應(yīng)的兩個因素，并通過計算聲波的增長率和實驗分析聲波的頻譜，發(fā)現(xiàn)非線性效應(yīng)限制了管內(nèi)聲波振幅的增長，并且導(dǎo)致了二次高階諧波的產(chǎn)生。西安交通大學(xué)的劉繼平研究管受熱氣體層流流動時發(fā)現(xiàn)：由于氣體密度隨溫度增加而減少，動力粘度和導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度增加而增加，在一定的加熱條件下，加熱管內(nèi)會形成壓力與流量關(guān)系的奇異性，產(chǎn)生不穩(wěn)定性。認(rèn)為這是Rijke管震蕩的原因所在。中國科學(xué)院理化所的李青老師對熱聲發(fā)動機起振的非線性飽和過程進(jìn)行了研究，認(rèn)為熱聲熱機其回?zé)崞鲗嶋H就是一個由聲感和流容構(gòu)成的儲能部件—諧振器，聲感對于維持系統(tǒng)起振起到了舉足輕重的作用，聲感是實現(xiàn)并維持熱聲轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵的時變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。提出了定量判斷系統(tǒng)工作能力的指標(biāo)調(diào)制度。中南大學(xué)制冷與低溫研究所的劉益才經(jīng)過計算表明，與環(huán)境溫度溫差為250K的余熱或者廢熱，采用熱聲技術(shù)的效率可以接近30%，接近了內(nèi)燃機的熱轉(zhuǎn)換效率。 斯特林熱氣機循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)斯特林熱氣機循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是利用低溫余熱發(fā)電的廢熱回收裝置，可回收100℃至300℃的廢熱，能達(dá)到20%的發(fā)電效率。從數(shù)據(jù)來看，其發(fā)電效率優(yōu)于目前市場的低溫蒸汽循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和有機工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率，該裝置在100℃%，150℃%，200℃%，250℃%，300℃%。超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)是超臨界二氧化碳液體為郎肯循環(huán)系統(tǒng)的工質(zhì)，以二氧化碳透平專用渦輪機為核心技術(shù)的最新余熱發(fā)電技術(shù)。此發(fā)電系統(tǒng)在余熱發(fā)電方面有較寬泛的應(yīng)用優(yōu)勢，各項技術(shù)指標(biāo)都優(yōu)于在用的水蒸汽浪肯循環(huán)系統(tǒng)和當(dāng)前最先進(jìn)的有機浪肯循環(huán)系統(tǒng)，特別是在發(fā)電效率和設(shè)備體積方面有著明顯的優(yōu)勢。超臨界二氧化碳熱機是一種平臺技術(shù)，目前可提供的功率范圍為250Kwe至50Mwe的設(shè)計，效率可達(dá)30%。應(yīng)用范圍包括燃?xì)廨啓C、固定式動力發(fā)電機組、工業(yè)廢熱回收、太陽能熱量、地?zé)?、混合?nèi)燃機等的循環(huán)熱能。從技術(shù)發(fā)展看，低溫有機朗肯循環(huán)技術(shù)是利用低溫工業(yè)余熱、地?zé)?、太陽能的?jīng)濟(jì)有效方案，但國內(nèi)未掌握該技術(shù)。我國許多行業(yè)對熱源的需求溫度多集中在70~250℃之間,且存在著低溫余熱大量浪費的情況,可以把熱能由低品位熱源轉(zhuǎn)移到高品位熱源的中高溫?zé)岜眉夹g(shù)有著巨大的應(yīng)用空間。由于在工業(yè)過程中產(chǎn)生余熱的熱源一般水質(zhì)都比較差)如油田含油污水（其中除了含有石油類物質(zhì),還有硫化氫、鹽類等）對普通的熱泵換熱器會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，必須采用特制的鈦管換熱管或者其他抗腐蝕材料，并通過清水與含油污水換熱后再進(jìn)入熱泵機組。一批高性能的熱電轉(zhuǎn)換材料出現(xiàn)，溫差發(fā)電技術(shù)的性價比相對提高，使溫差發(fā)電技術(shù)在工業(yè)和民用產(chǎn)業(yè)中推廣應(yīng)用成為可能。當(dāng)前中高溫余熱利用技術(shù)普及率不高，低溫余熱未被利用是我國余熱利用率低的原因之一。將原被遺棄的工業(yè)余熱應(yīng)用于溴化鋰吸收式制冷,滿足生產(chǎn)或生活的需要,這無疑是提高能源利用率的一個有力措施，尤其是在不同季節(jié)交替需要供暖與制冷負(fù)荷的企業(yè),應(yīng)優(yōu)先考慮采用溴化鋰吸收式制冷。在中高溫?zé)岜眉夹g(shù)的實際應(yīng)用中，要結(jié)合余熱源的具體情況采取相應(yīng)措施，發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。國內(nèi)外對溫差發(fā)電的研究較少，但半導(dǎo)體溫差發(fā)電用于工業(yè)余熱利用是可行的，目前國內(nèi)尚未普及溫差發(fā)電的應(yīng)用。溫差發(fā)電技術(shù)可以靈活利用各種不同等級和形式的熱能，適用于工業(yè)余熱。熱聲技術(shù)作為一種新型的工業(yè)余熱利用方式，目前尚未廣泛研究和應(yīng)用。參考文獻(xiàn)
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1