稀土輻射器熱光伏系統(tǒng)余熱發(fā)電研究.pdf

1、鋼鐵、玻璃生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的高溫廢氣，熱光伏系統(tǒng)作為一種新型發(fā)電方式，能夠利用工業(yè)廢氣余熱產(chǎn)生電能。本文對該余熱型熱光伏系統(tǒng)展開分析研究。
　　 首先，依據(jù)熱光伏發(fā)電的基本原理，結(jié)合具體的工作環(huán)境，確定余熱型熱光伏系統(tǒng)的基本組件為稀土輻射器、透明導(dǎo)電氧化物(TCOs)濾波器、硅光伏電池?；谳椛鋫鬏敺匠毯湍芰科胶夥匠袒纠碚?，引入典型波長的光譜分析方法，對稀土輻射器的選擇性涂層厚度進(jìn)行優(yōu)化分析。研究表明：稀土材料氧化鐿具有良好

2、的選擇性輻射特性，適合作為輻射器涂層材料。不同的工作溫度下，氧化鐿涂層的最優(yōu)厚度略有變化，最優(yōu)涂層厚度隨工作溫度升高而線性增長，針對玻璃熔窯高溫廢氣進(jìn)行余熱回收的熱光伏系統(tǒng)，其工作溫度在1000～1800K之間，氧化鐿涂層的最佳厚度應(yīng)在L=0.2～0.23mm之間，此時系統(tǒng)具有最大的輸出功率和發(fā)電效率。
　　 再次，對稀土輻射器光譜發(fā)射特性、TCOs濾波器濾波特性、硅光伏電池發(fā)電特性進(jìn)行分析，并利用蒙特卡羅法對整個熱光伏系統(tǒng)發(fā)電

3、性能進(jìn)行理論研究。結(jié)果表明：在碳化硅基體上涂氧化鐿后，熱光伏系統(tǒng)的熱電轉(zhuǎn)換效率大幅度提高；TCOs濾波器對提高系統(tǒng)效率也作用明顯，但其濾波性能仍有較大的改善空間。該余熱型熱光伏系統(tǒng)在T-1600 K工作溫度下，理論上發(fā)電功率可達(dá)1.4 kW/m2，熱電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)16.6％。熱光伏發(fā)電模型試驗(yàn)證明了熱光伏發(fā)電的可行性，實(shí)現(xiàn)能量由熱能到輻射能再到電能的全過程。
　　 最后對余熱型熱光伏系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性及工業(yè)應(yīng)用進(jìn)行了分析，經(jīng)計(jì)算其投資