[實用新型]一種脈動多孔介質燃燒發電系統

有效

• 申請號: 201220565656.4
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN202902246U
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 林柏泉;代華明;李慶釗
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: F22B31/00
• 分類號: F22B31/00;F22D1/02;F01C13/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本實用新型涉及一種脈動多孔介質燃燒發電系統，尤其適用于對煤礦低濃度瓦斯、低濃度天然氣等低熱值氣體進行燃燒并充分利用反應熱、余熱進行高效熱電的轉換。

背景技術

脈動燃燒器是在一定的聲學條件控制下，專門工作在聲學脈動狀態下的燃燒器。19世紀中葉，李·康特教授發現“對音樂敏感的火焰”，即人們認識脈動燃燒的開始。這一百多年中，出現了各種不同類型的脈動燃燒器，目前應用最廣泛的脈動燃燒器是亥爾姆霍茨型脈動燃燒器，它是基于聲學上的亥爾姆霍茨諧振器的原理工作的。然而，脈動燃燒器有很多缺點，如它的燃燒室的溫度分布不均勻，不利于熱量的利用；燃氣流速大，不便于控制，由此有利于燃燒器蓄熱，燃燒效率不穩定，燃燒負荷低；燃燒時，有較大的噪音和振動問題。

發電系統中常用的發電機是燃氣輪機或蒸汽輪機。這兩種傳統式發電機輸出的功率大，對燃料的品質要求高。煤礦低濃度瓦斯、低濃度天然氣這樣的低熱值氣體，不僅濃度很低，而且濃度的波動范圍大，傳統發電機常常不能正常工作。于是，為利用低熱值氣體，現在的發電系統常常引入螺桿式膨脹機來將低熱值氣體產生的機械能轉化為電能，此膨脹機的功率范圍常常在1kW~1000kW。比如已申請的專利201010501852.0，其中的發電部分很好的利用螺桿式膨脹機的優點，然而，其中的循環水部分，沒有充分利用煙氣的余熱，造成本身能量密度不大的低熱值氣體能量流失，降低能量利用效率。同時，煙氣部分的熱量流失，會導致環境熱污染嚴重，不利于環保。

發明內容

本實用新型的目的在于克服已有技術中的不足，提供一種結構簡單、能充分利用余熱?、操作方便、節能環保、效果好的脈動多孔介質燃燒發電系統。

為實現上述目的，本實用新型的脈動多孔介質燃燒發電系統，包括燃燒器、連接燃燒器的鍋筒，鍋筒底部分別連接有換熱器循環水泵和鍋筒給水泵，鍋筒的上部經管線連接有螺桿式膨脹機，螺桿式膨脹機連接有發電機，螺桿式膨脹機的下部連接有冷凝器，冷凝器出水口連接有儲水箱，儲水箱的入口經管線連接有與給水泵相連的水處理器，所述的鍋筒給水泵的入口處連接有預熱器，預熱器下部入水口經管線與儲水箱相連接，所述燃燒器為脈動多孔介質燃燒器，脈動多孔介質燃燒器包括燃燒器殼體，燃燒器殼體內壁上附著有保溫層，保溫層內設有裝有多孔介質燃燒室的內筒，內筒上部設有穿入燃燒器殼體內的點火器，燃燒器殼體的下部設有連通內筒的進氣管，進氣管的入口處設有膜片閥；燃燒器殼體上部連接的煙氣管上纏繞有蛇形換熱管，煙氣管與燃燒器殼體連接處纏繞有保溫層，蛇形換熱管外部設有與預熱器相連的導套管，導套管內充填有附著在蛇形換熱管周圍泡沫陶瓷導熱層，所述蛇形換熱管的入口端經管線連接換熱器循環水泵，蛇形換熱管的出口端經管線連接鍋筒，預熱器相連在導套管的尾部。

所述的多孔介質燃燒室為SiC泡沫陶瓷多孔介質燃燒室或Al₂O₃泡沫陶瓷多孔介質燃燒室；所述的冷凝器為水冷式冷凝器或風冷式冷凝器；所述的螺桿式膨脹機為單螺桿式膨脹機或雙螺桿式膨脹機。

有益效果：本實用新型通過將多孔介質與脈動燃燒器結合形成脈動多孔介質燃燒器，進一步拓展了天然氣、煤礦瓦斯等自維持穩定燃燒的濃度極限和減少污染物排放，其系統結構簡單、能充分利用余熱?、操作方便、節能環保、效果好。主要有以下優點：

1、采用脈動多孔介質燃燒器可以克服脈動燃燒器在技術上的不足，新的脈動多孔介質燃燒器可拓展天然氣、煤礦瓦斯等氣體自維持穩定燃燒的濃度極限，減少燃燒過程中的污染物排放量，提高燃燒效率；

2、在煙氣管外邊環繞布置的圓柱狀的泡沫陶瓷導熱層，并在內部分布螺旋式纏繞的換熱管，大大提高了換熱效率，且讓換熱更加穩定均勻；

3、在導套管出口設置預熱器可以充分利用煙氣余熱提高燃燒效率，同時也減少了由于余熱排放導致的熱污染，節能環保；

4、以單機容量變化范圍大的螺桿式膨脹機作為熱能與機械能轉換的裝置，可克服與不同濃度氣體燃燒時所帶來的熱能大小的波動，尤其適用于濃度極不穩定的煤礦低濃度瓦斯、天然氣等低熱值氣體，避免了傳統蒸汽機單機容量大、系統結構復雜而與低濃度氣體燃燒時熱能大小的不匹配問題；

5、發電系統的冷凝器可因地制宜的選擇水冷式或者風冷式；工質水可采用循環利用并適當補水的方式，有效的節約了水資源并充分利用了排出水中的余熱。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統結構圖。