專利名稱：一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法。
背景技術(shù)：
我國電解生產(chǎn)金屬鋁過程，大多采用預(yù)焙陽極鋁電解技術(shù)，電解溫度為950 。C左右，鋁電解槽的平均電能利用率為48%左右，鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道約 150'C的溫度，能量以廢熱的形式散發(fā)到環(huán)境中，造成巨大的能源浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境 造成熱污染。到目前為止尚未有對(duì)該廢熱的工業(yè)利用的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供可將鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道上的熱能有效地利 用及轉(zhuǎn)化的一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法及裝置。 本發(fā)明的目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的。
鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道外壁上設(shè)有熱電模塊，熱電模塊的熱端通風(fēng)排氣 管道外壁相連，熱電模塊的冷端通過冷卻裝置冷卻，通風(fēng)排氣管道中的熱能通過 熱電模塊轉(zhuǎn)化為電能，并通過其引出端輸出。
熱電模塊的優(yōu)選的工作溫差為60~180°C，發(fā)出電壓3~4. 5V，電流0. 5~3A。
熱電模塊熱端工作溫度為優(yōu)選為150~200°C。冷端優(yōu)選的溫度為5~45°C。
熱電模塊的熱端用環(huán)氧樹脂固定于玻璃纖維布上，玻璃纖維布再包覆于通風(fēng) 排氣管道外壁上。
所述的冷卻裝置包括風(fēng)冷或是通過循環(huán)導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻。
所述的循環(huán)導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻是將金屬管與熱電模塊冷端緊密接觸，金屬管沿通 風(fēng)排氣管道軸向平行排列，金屬管內(nèi)通入導(dǎo)熱介質(zhì)。
所述的導(dǎo)熱介質(zhì)為水或阻燃絕緣油。導(dǎo)熱介質(zhì)為水時(shí)，所得40 5(TC的水可 作為供生活用水，阻燃絕緣油降溫后循環(huán)使用。
金屬管外部包覆絕熱材料，最外層用玻璃纖維布固定。
4本發(fā)明所述的風(fēng)冷的方法是熱管散熱器件設(shè)置在熱電模塊的冷端，鼓風(fēng)管 連接鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)管噴氣口安裝在熱管散熱器件正對(duì)位置。
按所需輸出電壓串聯(lián)熱電模塊的輸出線，如需要輸出6~9V，則每兩個(gè)塊模 塊串聯(lián)作為一個(gè)輸出單元，然后并聯(lián)增加其輸出電流。
熱電模塊采用串聯(lián)并聯(lián)方式達(dá)到所需直流電壓范圍，并聯(lián)方式達(dá)到所需電流。
熱電模塊的面積占管道面積的80%~95%。
輸出電壓采用市場(chǎng)成熟的穩(wěn)壓電路輸出穩(wěn)定電壓。
輸出電能可儲(chǔ)存于二次電池或直接用于鋁電解使用。
熱電模塊的工作原理每塊熱電材料由幾十至幾百個(gè)熱電單元組成，如圖l 所示，每個(gè)熱電單元由一個(gè)p型半導(dǎo)體和一個(gè)n型半導(dǎo)體組成，如圖2所示，冷 端接低溫區(qū)，熱端接高溫區(qū)，冷端p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體通過導(dǎo)體連接，熱端接 外電路，當(dāng)熱端與冷端存在溫差時(shí)，則熱端的p， n半導(dǎo)體外接引線向外輸出電能。 由于單個(gè)熱龜單元電壓較低，需要通過串聯(lián)提高其輸出電壓。
可用于本發(fā)明的方法裝置之一為由可環(huán)繞包覆于鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管 道上的內(nèi)層玻璃纖維布層、熱電模塊層、金屬管層、絕熱材料層、外層玻璃纖維 布層依次連接而成；熱電模塊層中的熱電模塊的熱端固定在內(nèi)層的玻璃纖維布 上；金屬管層由數(shù)個(gè)通有導(dǎo)熱介質(zhì)的金屬管與熱電模塊的冷端緊密接觸，數(shù)個(gè)金 屬管沿通風(fēng)排氣管道軸向平行排列。
可用于本發(fā)明的方法裝置之二為鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道外壁上設(shè)有熱
電模塊，熱電模塊的熱端與通風(fēng)排氣管道外壁相連，熱電模塊的冷端連接有熱管 散熱器件，鼓風(fēng)管連接鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)管噴氣口安裝在熱管散熱器件正對(duì)位置。連 接鼓風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)管，可以是多根鼓風(fēng)管圍繞通風(fēng)排氣管道，或一根鼓風(fēng)管呈螺線 管型圍繞通風(fēng)排氣管道。
本發(fā)明的鋁電解槽風(fēng)管的廢熱利用方法可有效地鋁電解槽風(fēng)管內(nèi)的熱能進(jìn) 行有效地利用，轉(zhuǎn)化為電能繼續(xù)用生產(chǎn)等其它環(huán)節(jié)中，是對(duì)能源的一種綜合有效 地利用，特別是目前能源短缺，最大限度的節(jié)約和利用能源是各個(gè)企業(yè)都要面對(duì)和解決的問題，而本發(fā)明的方法正在就是這一方面的創(chuàng)新。
圖l為熱電模塊單元示意圖。
圖2為鋁電解槽上部的通風(fēng)排氣管道安裝熱電模塊及釆用導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻的裝 置的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
圖3為圖2裝置的安裝立體圖。
圖4為鋁電解槽上部的通風(fēng)排氣管道安裝熱電模塊及采用風(fēng)冷裝置的結(jié)構(gòu)示
意圖
圖示說明
1-內(nèi)層玻璃纖維布層，2-熱電模塊層，3-金屬管層，4-絕熱材料層，5-外層 玻璃纖維布層，6-通風(fēng)排氣管道，7-熱管散熱器件，8-鼓風(fēng)管，9-鼓風(fēng)機(jī)。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。本發(fā)明可以按 發(fā)明內(nèi)容所述的任一種方式實(shí)施。 實(shí)施例1
針對(duì)一臺(tái)240kA預(yù)焙陽極鋁電解槽，電解槽電解過程中產(chǎn)生大量的高溫CO2 等氣體，由通風(fēng)排氣管道統(tǒng)一收集，通風(fēng)排氣管道每根3.6m ，但管徑0.5m開 始以每根增加O.lm的幅度梯增，直到1.5m。管道表面溫度150'C左右。以平 均管徑計(jì)算
通風(fēng)排氣管道面積3.6*10*2*3.14*0.5= 113 m2
每片熱電發(fā)電模塊40*40*4 mm3
以平均利用其表面積的70%,安裝113*70%/0.0016=4.9*104(片) 將熱端工作溫度為18(TC的熱電模塊2 (安陽市現(xiàn)代教育技術(shù)服務(wù)中心 TECI-031100T125)的熱端用環(huán)氧樹脂固定于3. 14~4. 71*3. 6 m2的最內(nèi)層的玻璃 纖維布1上，再包覆于鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道6周圍，使接觸良好。
按所需設(shè)計(jì)的輸出電壓串聯(lián)熱電模塊的輸出線，如需要輸出6~9V，則每兩 個(gè)塊模塊串聯(lián)作為一個(gè)輸出單元，然后并聯(lián)增加其輸出電流。耐壓耐腐蝕的數(shù)個(gè)金屬管3沿通風(fēng)管道軸向平行排列，如圖3所示，與熱 電模塊的冷端緊密接觸，使良好傳熱，外部包覆絕熱材料4，用最外層玻璃纖維 布5固定。
金屬管內(nèi)通入室溫水或阻燃絕緣油，根據(jù)氣候環(huán)境不同，通入冷卻介質(zhì)溫度 為5~40°C。
導(dǎo)熱介質(zhì)為水時(shí)，所得40 5(TC的水可作為供生活用水，阻燃絕緣油降溫后 循環(huán)使用。
熱電模塊采用串聯(lián)并聯(lián)方式達(dá)到所需直流電壓范圍，并聯(lián)方式達(dá)到所需電流。
輸出電壓采用市場(chǎng)成熟的穩(wěn)壓電路輸出穩(wěn)定電壓，可以采用目前鋁電解槽的 穩(wěn)流裝置穩(wěn)定其電流。輸出電能可儲(chǔ)存于二次電池或直接用于鋁電解使用。
權(quán)利要求
1、一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法，其特征在于，鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道外壁上設(shè)有熱電模塊，熱電模塊的熱端與通風(fēng)排氣管道外壁相連，熱電模塊的冷端通過冷卻裝置冷卻，通風(fēng)排氣管道中的熱能通過熱電模塊轉(zhuǎn)化為電能，并通過其引出端輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法，其特征在于， 熱電模塊的工作溫差為60~180°C。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法，其特征在于， 熱電模塊的發(fā)出電壓3~4. 5V，電流0. 5~3A。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法，其特 征在于，熱電模塊熱端工作溫度為150~200°C，冷端工作溫度為5~45°C。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法，其特征在于， 熱電模塊的熱端用環(huán)氧樹脂固定于玻璃纖維布上，玻璃纖維布再包覆于通風(fēng)排氣 管道外壁上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法，其特征在于， 所述的冷卻裝置包括風(fēng)冷或是通過循環(huán)導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法，其特征在于， 所述的循環(huán)導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻是將金屬管與熱電模塊冷端緊密接觸，金屬管沿通風(fēng)排 氣管道軸向平行排列，金屬管內(nèi)通入導(dǎo)熱介質(zhì)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法，其特征在于， 所述的導(dǎo)熱介質(zhì)為水或阻燃絕緣油。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法，其特征在于， 金屬管外部包覆絕熱材料，最外層用玻璃纖維布固定。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法，其特征在于， 所述的風(fēng)冷是熱管散熱器件設(shè)置在熱電模塊的冷端，鼓風(fēng)管連接鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)管 噴氣口安裝在熱管散熱器件正對(duì)位置。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法，其特征在于， 熱電模塊的面積占管道面積的80%~95%。
12、 一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用裝置，其特征在于，由可環(huán)繞包覆于鋁電解 槽上部通風(fēng)排氣管道上的內(nèi)層玻璃纖維布層、熱電模塊層、金屬管層、絕熱材料 層、外層玻璃纖維布層依次連接而成；熱電模塊層中的熱電模塊的熱端固定在內(nèi) 層的玻璃纖維布上；金屬管層由數(shù)個(gè)通有導(dǎo)熱介質(zhì)的金屬管與熱電模塊的冷端緊 密接觸，數(shù)個(gè)金屬管沿通風(fēng)排氣管道軸向平行排列。
13、 一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用裝置，其特征在于，鋁電解槽上部通風(fēng)排氣 管道外壁上設(shè)有熱電模塊，熱電模塊的熱端與通風(fēng)排氣管道外壁相連，熱電模塊 的冷端連接有熱管散熱器件，鼓風(fēng)管連接鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)管噴氣口安裝在熱管散熱 器件正對(duì)位置。
全文摘要
一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法，鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道外壁上設(shè)有熱電模塊，熱電模塊的熱端與通風(fēng)排氣管道外壁相連，熱電模塊的冷端采用風(fēng)冷或是通過循環(huán)導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻，通風(fēng)排氣管道中的熱能通過熱電模塊轉(zhuǎn)化為電能，并通過其引出端輸出。本發(fā)明提供了一種可將鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道上的熱能有效地利用及轉(zhuǎn)化的鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法及裝置。
文檔編號(hào)H02N11/00GK101615870SQ20081003159
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者丹 劉, 劉憲鋒, 振 廖, 汪奕醒, 肖忠良 申請(qǐng)人:湖南晟通科技集團(tuán)有限公司