[實用新型]一種極低熱值燃氣多孔介質內燃燒溫差發電裝置

無效

• 申請號: 200920010277.7
• 申請日: 2009-01-17
• 公開（公告）號: CN201461084U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 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: F02B63/04
• 分類號: F02B63/04;F03G7/00
• 代理公司: 大連八方知識產權代理有限公司 21226
• 代理人: 衛茂才

所屬技術領域

本實用新型屬于利用低熱值燃氣或有機廢氣在多孔介質內燃燒釋放的熱量進行高效溫差熱電轉換的領域，涉及一種極低熱值燃氣多孔介質內燃燒溫差發電裝置。

背景技術

溫差發電具有結構簡單，無運動部件，無環境污染等優點，可以廣范地應用于野外作業、偏僻地域的發電。目前，溫差發電存在的問題是能量轉換效率較低，為提高溫差發電器的發電效率，各國科技人員研究工作多集中在尋求一個高優值(ZT)的材料上，但近20年無論是在理論上還是在實驗上都沒有突破。研究表明，如果將空氣和燃氣混合氣體以一定的時間間隔分別從多孔介質兩端引入，在多孔介質內實現周期往復流動燃燒，新鮮氣體總是不停地流過上個半周期的火焰的下游區域，吸收由多孔介質儲存的上個半周期的尾氣余熱被預熱，這樣，燃燒放熱的能量損失達到最小化，大大地強化了燃燒，使得低熱值乃至極低熱值燃氣在其中能自維持燃燒。另外，由于氣流往復流動作用，在燃燒器多孔介質內軸向形成中間溫度高兩邊溫度接近室溫的梯形溫度場，如果在燃燒器靠近中間高溫區放置PN熱電偶熱端；在靠近進出口位置放置PN熱電偶冷端，可以產生高效溫差熱電效應，進而實現發電，熱電轉換效率遠遠高于常規的溫度差發電器。這樣，利用含低熱值燃氣在往復流動下多孔介質內燃燒溫差發電裝置中不僅可實現自維持燃燒，還可以利用這些低品味能源進行熱電轉換。

世界范圍內煤礦每年排放的礦井通風瓦斯中含有甲烷氣體為29～41×10⁹m³，由于混合氣體熱值低，只有2.3×10⁹m³的甲烷被當作燃料利用，其余的都直接排放到大氣中。這一方面造成了嚴重能源浪費；另一方面甲烷作為溫室氣體，加劇了大氣環境污染。目前，國內尚無形成可對濃度低于6％的超低濃度瓦斯氣進行燃燒與熱利用的技術。另外，工業有機廢氣、垃圾填埋氣和生物質可燃氣體，在通常情況下，這些氣體需要額外能源去處理，如果排放到大氣當中，也會造成環境污染。因此，合理利用含低熱值礦井通風瓦斯和工業生產廢氣具有節能和環保雙重意義。所以，本發明具有廣泛的應用前景。

發明內容

本實用新型的目的就是提供一種回收利用極低熱值燃氣實現高效溫差熱電轉換的裝置。

本實用新型的技術解決方案是：一種極低熱值燃氣多孔介質內燃燒溫差發電裝置，由低熱值乃至極低熱值預混合氣體排氣出口、鼓風機、溫差發電裝置進氣管道、混合氣體進氣管道下支路、空氣進氣管道、空氣進氣管道右支路、溫差發電器、溫差發電器進氣口、溫差發電器換熱器、熱水用戶、混合氣體進氣管道上支路、空氣進氣管道左支路、廢氣處理燃燒器、廢氣處理燃燒器進口、高熱值燃氣進氣口、溫差發電器電極導線、直流-直流轉換器、直流-直流轉換器輸出導線、溫差發電器進氣管路、正、反氣流通路、燃燒室、溫差發電器排氣管路、電磁閥、控制系統、燃燒器外殼、小于淬熄直徑的多孔介質、溫差發電單元、溫差發電單元熱端、溫差發電單元冷端、多孔陶瓷塊、泡沫多孔介質塊、燃燒室點火空間、溫差發電器電極導線、電加熱點火器和點火器導線組成，低熱值乃至極低熱值預混合氣體排氣出口與鼓風機進口相連，鼓風機出口與溫差發電裝置進氣管道相連，混合氣體進氣管道下支路與空氣進氣管道右支路匯合后與往復流動溫差發電器進氣口相連，往復流動溫差發電器換熱器管程進出口與熱水用戶相連.混合氣體進氣管道上支路與空氣進氣管道左支路匯合后與廢氣處理燃燒器進口相連，廢氣處理燃燒器高熱值燃氣進口與城市煤氣管道相連.溫差發電器排氣管道和廢氣處理燃燒器排氣管道匯合后與大氣環境相連.廢氣處理燃燒器換熱器進出口與熱水用戶相連.溫差發電器的電極導線與直流-直流轉換器相連，直流-直流轉換器輸出導線與用電器相連.溫差發電器由換熱器、燃燒器、電磁閥和控制周期換向進排氣管路系統組成.他們的依次連接是進氣管路和正、反向氣流通路連接，正、反向氣流通路與溫差發電器左右對稱兩個換熱器殼程進口連接，兩個換熱器殼程出口與燃燒室連接，正、反氣流通路與排氣管路連接，兩對同步電磁閥與控制系統連接.燃燒器外殼和燃燒室之間充滿了絕緣耐火材料.燃燒室由小孔徑多孔介質、多孔陶瓷塊、泡沫多孔介質和電加熱點火器組成.兩塊小于淬熄直徑的多孔介質對稱布置在燃燒室進出口端，U型PN半導體FeSi₂溫差發電單元嵌入在多孔陶瓷塊內，兩塊多孔陶瓷塊對稱布置在燃燒室兩側，多孔陶瓷塊與泡沫多孔介質塊相連接，兩塊泡沫多孔介質塊對稱布置在燃燒室點火空間的左右兩側。嵌入在多孔陶瓷塊內的U型PN半導體FeSi₂溫差發電單元熱電偶的冷端與換熱器壁面接觸，熱端與燃燒區域多孔介質端面接觸。嵌入在多孔陶瓷塊內PN熱電偶對電極串聯，然后電極導線與直流-直流轉換器相連。點火空間內布置電加熱點火器，點火器導線與控制系統相連。