[發明專利]礦井乏風逆流氧化溫差發電系統

無效

• 申請號: 200910010612.8
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101505120A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 鄧洋波;解茂昭;劉陽
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 大連八方知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱秀芬

技術領域

本發明屬于利用礦井乏風中甲烷逆流氧化釋放熱量進行高效溫差熱電轉換的技術領域。

背景技術

煤礦抽放甲烷含量較低的瓦斯時，采用“風排”的方法，向礦井注入空氣，與瓦斯摻混排出礦井，這部分氣體被稱為“礦井乏風”。由于礦井乏風中甲烷含量一般低于1％，難以被常規的燃燒技術所利用，大部分被直接排放到大氣當中。我國是煤炭大國，根據統計，每年排空的礦井乏風折合成純甲烷有10～15×10⁹m³，與西氣東輸的12×10⁹m³天然氣量相當，造成具大的能源浪費。此外，每年排空礦井乏風占我國工業甲烷總排放量多于20％，占總溫室氣體排放量的5％，如此巨大的排放量對環境產生巨大危害。

目前，瑞典MEGTEC公司開發研制出了逆流氧化反應系統，正趨于商業化。我們國家勝動集團公司自主開發研制出一臺逆流氧化反應裝置，并在阜新礦業集團恒大公司北風井安裝試運行。但逆流氧化反應系統在回收利用礦井乏風在其內燃燒釋放出熱量時，特別是將其轉化為高品質電能，必須采用傳統的蒸汽循環和發電系統，使得整個逆流氧化反應發電系統結構復雜、體積龐大，核心設備昂貴，應用項目投資大收益小，所以，至今沒有得到大范圍的推廣應用。

發明內容

本發明就是克服上述不足，提供一種設備簡單、結構緊湊、生產成本低的礦井乏風逆流氧化溫差發電系統。礦井乏風中甲烷在本發明的逆流氧化床內氧化，生成二氧化碳和水，利用氧化釋放熱量實現高效溫差熱電轉換。

本發明的技術解決方案是：礦井乏風逆流氧化溫差發電系統，由礦井1、管路2、引風機3、氣體凈化儲存裝置4、鼓風機5、礦井乏風進氣管道6、空氣進氣管道7、混合氣體進氣管道8、逆流氧化溫差發電裝置9、控制系統10、排氣管道11、溫差發電器電極導線12、直流-直流轉換器13、直流電流輸出導線14、用電設備15和熱水用戶16組成，礦井1出口與引風機3進口相連，引風機3出口與氣體凈化儲存裝置4進口相連，氣體凈化儲存裝置4出口與鼓風機5進口相連，鼓風機5出口與礦井乏風進氣管道6相連，礦井乏風進氣管道6同空氣進氣管道7匯合后與混合氣體進氣管道8相連，混合氣體進氣管道8與逆流氧化溫差發電裝置9相連，逆流氧化溫差發電裝置9與排氣管道11相連，排氣管道11與大氣環境相連。

逆流氧化溫差發電裝置9由混合氣體進氣管道8、正向氣流通路17、反向氣流通路18、電磁閥a19、電磁閥b20、電磁閥c21、電磁閥d22、逆流氧化器23、逆流氧化器進排氣管道24、循環水換熱器28、排氣管道11和溫差發電器32組成，混合氣體進氣管道8同正向氣流通路17、反向氣流通路18連接，正向氣流通路17、反向氣流通路18與逆流氧化器進排氣管道24連接，正向氣流通路17、反向氣流通路18與排氣管路11連接，混合氣體進氣管道8和逆流氧化器進排氣管道24之間正向氣流通路17上設有電磁閥a19，混合氣體進氣管道8和逆流氧化器進排氣管道24之間反向氣流通路18上設有電磁閥b20，逆流氧化器進排氣管道24和排氣管道11之間反向氣流通路18上設有電磁閥c21，逆流氧化器進排氣管道24和排氣管道11之間正向氣流通路17上設有電磁閥d22，控制系統10與電磁閥a19、電磁閥b20、電磁閥c21、電磁閥d22控制線連接，逆流氧化器23上下對稱布置溫差發電器32，在每個溫差發電器32外布置循環水換熱器28，依次連接是逆流氧化器23的上下壁板25與溫差發電器32的內絕緣板33相連，溫差發電器32的外絕緣板34與循環水換熱器28的底板30相連，循環水換熱器28的循環水進出口29與熱水用戶16相連，溫差發電器電極36與溫差發電器電極導線12相連，溫差發電器電極導線12與直流-直流轉換器13相連，直流-直流轉換器13的輸出導線與用電設備15相連。

逆流氧化器23由逆流氧化器進排氣管道24、陶瓷外殼27、上下壁板25、側壁板26、進排氣空間38、氣流調整板39、逆流氧化床40和電加熱器37組成，逆流氧化器23的上下壁板25上設有防止熱膨脹應力的壟槽41，上下壁板25和側壁板26連接構成長方體陶瓷外殼27，逆流氧化器進排氣管道24與陶瓷外殼27連接，逆流氧化器23的側壁板26和未與內絕緣板33接觸的上下壁板25部分覆蓋有陶瓷保溫材料，陶瓷外殼27內設有進排氣空間38、氣流調整板39、逆流氧化床40，進排氣空間38與氣流調整板39相連，氣流調整板39與逆流氧化床40相連，逆流氧化40床軸向中間區域設有電加熱器37。