本實用新型專利技術涉及一種燃氣熱水器煙氣溫差發電煙管裝置，它包括內部強化換熱煙管、圓筒狀溫差發電片、圓筒狀冷水散熱器、水箱強化換熱肋片以及煙管強化換熱肋片。本實用新型專利技術與熱水器排氣管相結合，既可以用于新產品，也可以用于改造目前已有燃氣熱水器。本實用新型專利技術提供的燃氣熱水器溫差發電煙管一方面能夠對煙氣中的熱能進行回收用于加熱進水，另一方面能夠利用煙氣與進水的溫差進行發電，不僅提高了燃氣熱水器的熱效率，而且節約了運行成本。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及燃氣煙氣余熱回收利用相結合的溫差發電領域,具體是一種燃氣熱水器煙氣溫差發電煙管裝置。
技術介紹
隨著能源問題和環境問題的日益嚴重，如何在確保環境友好的前提下最大限度的提高能源的利用效率己成為世界各國普遍關注的問題。現有能源體系中，近70%的能量是以余熱或廢熱的形式散發到大氣中，造成嚴重的能源浪費，如果能將這部分能量利用起來，那么將具有非常大的節能空間。據統計，全國燃氣熱水器的使用量已超過7000萬臺，行業年產量已達到2000萬臺以上。并且近年來隨著房地產大力發展，燃氣壁掛爐的使用量也越來越大。熱水器、采暖爐是直接利用燃氣燃燒釋放的熱量，通過換熱器將冷水加熱到所需溫度的裝置，根據產品類型的不同，其排煙溫度波動較大，實際運行中，非冷凝產品排煙溫度大約在120℃～180℃，冷凝產品排煙溫度大約在50～100℃。即使熱效率較高的冷凝產品，排煙損失也在15%以上，大量的熱量隨尾氣排放到大氣中，造成熱量的巨大浪費。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種燃氣熱水器煙氣溫差發電煙管裝置，該煙氣溫差發電煙管與熱水器排氣管相結合，既可以用于新產品，也可以用于改造目前已有燃氣熱水器。本技術一方面能夠對煙氣中的熱能進行回收用于加熱進水，另一方面能夠利用煙氣與進水的溫差進行發電，不僅提高燃氣熱水器的熱效率，而且節約了運行成本。此外,本技術通過合理設計盡可能利用煙氣的冷凝潛熱，提高煙氣余熱利用率。
本技術提供的燃氣熱水器煙氣溫差發電煙管裝置包括內部強化換熱煙管、圓筒狀溫差發電片、圓筒狀冷水散熱器、水箱強化換熱肋片以及煙管強化換熱縱向肋片。圓筒狀溫差發電片的外側為溫差發電片的冷端，內側為溫差發電片的熱端，在外側加裝圓筒狀冷水散熱器，冷水散熱器是一個密閉的圓筒狀箱體，圓筒狀冷水散熱器兩端分別設置冷水的進口和出口，并且在散熱器內沿煙管方向加裝水箱強化換熱肋片以達到強化換熱的目的。在圓筒狀溫差發電片內側加裝內部強化換熱煙管，內部強化換熱煙管內裝有煙管強化換熱縱向肋片以強化換熱。
本技術提供的燃氣熱水器煙氣溫差發電煙管裝置將內部強化換熱煙管、圓筒狀溫差發電片、圓筒狀冷水散熱器分別做成有較小角度的錐形（角度3-5度），在圓筒狀溫差發電片的內外側接觸面涂抹導熱硅脂，然后依次套裝而成，導熱硅脂能夠確保溫差發電片能夠分別與換熱煙管、圓筒狀水冷散熱器緊密接觸。為方便規模化生產，本裝置可以做成模塊化單體，實際應用中，根據煙氣溫度以及發電量的需求選擇相應數量的模塊化溫差發電煙管組裝使用。此外，溫差發電煙管的內部強化煙管的尺寸與接口參照傳統煙管制作，方便本裝置替換傳統煙管。
本技術能夠有效利用熱氣熱水器煙氣的余熱資源，不僅能夠預熱設備進水，而且能夠發出可觀的電量，既節約了能源，提高了熱氣熱水器整體的熱效率，又創造了部分經濟價值（電能可用來供應外部設備或者儲備）。本技術不僅能夠用于新產品（在制備燃氣熱水器發電裝置上的應用），也能改造既有燃氣熱水器，且安裝簡單，只需要將原煙管替換掉即可。本技術煙管通過薄肋片加強煙氣換熱，由于肋片厚度很薄，對排煙阻力影響不大，但通過加強煙氣側以及水側的換熱能力，使溫差發電片盡可能有較大的溫差，發出較大的電量，并且通過強化傳熱過程，盡可能的利用煙氣的冷凝熱量。
附圖說明
圖1為本技術提供的熱氣熱水器煙氣溫差發電煙管的剖面圖。
圖2為本技術提供的熱氣熱水器煙氣溫差發電煙管的原理簡圖。
圖3為本技術提供的燃氣熱水器煙氣溫差發電煙管裝置模塊組裝簡圖。
圖4為本技術提供的燃氣熱水器煙氣溫差發電煙管裝置的環形卡箍結構簡圖。
圖5為本技術提供的熱氣熱水器煙氣溫差發電煙管的運行簡圖。
具體實施方式
本技術參照附圖進行詳細說明。本技術中使用的設備和零件在沒有特別說明的情況下均為市售產品。
如圖1所示，本裝置包括內部強化換熱煙管1、圓筒狀溫差發電片2、圓筒狀冷水散熱器3、水箱強化換熱肋片4以及煙管強化換熱肋片5。圓筒狀溫差發電片2的外側為溫差發電片的冷端，內側為溫差發電片的熱端，在外側加裝圓筒狀冷水散熱器3，冷水散熱器3是一個密閉的圓筒狀箱體，冷水散器兩端分別設置冷水的進出口，并且在散熱器內沿煙管方向加裝肋片4以達到強化換熱的目的。在圓筒狀溫差發電片2內側加裝強化換熱煙管1，煙管內裝有縱向肋片5以強化換熱。
如圖2所示，然氣熱水器的煙氣通過內層強化煙管1排出，煙氣的熱量依此通過煙管1進入圓筒狀溫差發電片2，在圓筒狀溫差發電片2中，一部分熱量轉化成電能，剩余的熱量被圓筒狀冷水散熱器3中的冷水吸收，冷卻水與煙氣逆流換熱。由于煙氣煙管1內加裝了薄肋片5強化了煙氣換熱，使溫差發電片2的熱端溫度得到提高，冷卻水箱3中加裝肋片4強化了冷端的換熱，降低了溫差發電片2冷端的溫度，由于溫差發電器的電量與冷熱端溫差成正比，因此溫差發電器的發電量得到盡可能的提高。
為方便規模化生產，可以將溫差發電煙管做成模塊化單元，如圖3所示，溫差發電煙管模塊是將內部強化換熱煙管1、圓筒狀溫差發電片2、圓筒狀冷水散熱器3分別做成有較小角度的錐形（角度3-5度），并在圓筒狀溫差發電片2的內外側接觸面涂抹導熱硅脂，然后依次套裝，使各部件緊密接觸，形成溫差發電模塊。相鄰兩個溫差發電模塊的內部煙管1利用環形卡箍7連接，冷水散熱器3利用膠管6連接。圖3所示的是三個發電模塊連接使用的情形，實際應用中，可根據煙氣溫度以及發電量的需要選擇任意數量的模塊組裝使用。如圖4所示，卡箍7利用螺栓8進行緊固，以達到密封煙管1的目的。
如圖5所示，實際應用中，熱氣熱水器31的進水管33與溫差發電煙管32的進水管34通過三通連接，溫差發電煙管32的出水管35連接到燃氣熱水管31的進水管33，實際運行中，燃氣熱水器31的進水通過進水管34首先進入溫差發電煙管32中，設備進水在溫差發電煙管32中，一方面可以冷卻煙氣，提升設備進水的溫度，另一方面設備進水與高溫煙氣存在溫度差，可以使得圓筒壯溫差發電片2發出可觀的電量，這樣燃氣熱水器整體的熱效率將會提高很多，煙氣余熱利用率提高。
煙氣中冷凝熱量占所有熱量的12%，實際應用中，應盡可能利用煙氣的冷凝潛熱，由于煙氣發生冷凝時，其換熱系數要比單純對流換熱大得多，此時圓筒狀溫差發電片2的熱端溫度也相對提升；并且煙氣冷凝時，定壓比熱容要比非冷凝時大得多，單位長度溫差發電煙管32的發電量也得到提高，綜上所述，在實際應用中，應盡可能的利用煙氣中的冷凝潛熱。可根據實際情況，通過適當延長溫差發電管以利用煙氣冷凝潛熱。
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【技術保護點】
一種燃氣熱水器煙氣溫差發電煙管裝置，其特征在于它包括內部強化換熱煙管(1)、圓筒狀溫差發電片(2)、圓筒狀冷水散熱器(3)、水箱強化換熱肋片(4)以及煙管強化換熱縱向肋片(5)；圓筒狀溫差發電片(2)的外側為溫差發電片的冷端，內側為溫差發電片的熱端，在圓筒狀溫差發電片(2)的外側安裝圓筒狀冷水散熱器(3)，在圓筒狀溫差發電片(2)內側安裝內部強化換熱煙管(1)，內部強化換熱煙管(1)內裝有煙管強化換熱縱向肋片(5)；圓筒狀冷水散熱器(3)兩端分別設置冷水的進口和出口，并且在圓筒狀冷水散熱器(3)內沿煙管方向安裝水箱強化換熱肋片(4)。
【技術特征摘要】
1.一種燃氣熱水器煙氣溫差發電煙管裝置，其特征在于它包括內部強化換熱煙管(1)、圓筒狀溫差發電片(2)、圓筒狀冷水散熱器(3)、水箱強化換熱肋片(4)以及煙管強化換熱縱向肋片(5)；圓筒狀溫差發電片(2)的外側為溫差發電片的冷端，內側為溫差發電片的熱端，在圓筒狀溫差發電片(2)的外側安裝圓筒狀冷水散熱器(3)，在圓筒狀溫差發電片(2)內側安裝內部強化換熱煙管(1)，內部強化換熱煙管(1)內裝有煙管強化換熱縱向肋片(5)；圓筒狀冷水散熱器(3)兩端分別設置冷水的進口和出口，并且在圓筒狀冷水散熱器(3)內沿煙管方向安裝水箱強化換熱肋片(4)。
2.根據權利要求1所述的燃氣熱水器煙氣溫差發電煙管裝置，其特征在于該燃氣熱水器溫差發電煙管是將溫差發電模塊各個部件分別單獨制造，依次套裝形成模塊：將內部強化...
【專利技術屬性】
技術研發人員：葛明慧，嚴健儒，劉聯勝，張富貴，李寧，
申請(專利權)人：河北工業大學，
類型：新型
國別省市：天津;12
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