[發(fā)明專利]一種微溫差熱能燃氣直行發(fā)電機

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611018411.9
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN108087221A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任毛丁
• 申請（專利權(quán)）人: 任毛丁
• 主分類號: F03G7/04
• 分類號: F03G7/04;F01K25/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種微溫差熱能燃氣直行發(fā)電機由若干套直行發(fā)電裝置和控制器組成，直行發(fā)電裝置包括熱能轉(zhuǎn)換器、連桿傳動機構(gòu)、底座支撐架和直行發(fā)電輸出單元；熱能轉(zhuǎn)換器是一個一頭為熱頭端，另一頭為冷頭端的啞鈴型特制容器，兩頭端有氣室，中間以低沸點液體隔斷；加熱盤加熱插入熱頭端頂部的U型導熱管的中部，熱量向下通過導熱軟線、懸浮導熱板，加熱熱頭端液面，使其上方產(chǎn)生大的飽和蒸氣壓，壓迫液體流向冷頭端；重心超過支撐軸線，冷頭端向下熱頭端向上擺動；到水平位置時兩氣室貫通，熱能轉(zhuǎn)換器回擺；冷頭端裝有連桿傳動機構(gòu)，帶動下方直行發(fā)電輸出單元中的動子磁體組在定子線圈組中上下運動，定子線圈組中的線圈切割磁力線，線圈組輸出電流。

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱能轉(zhuǎn)換器兩端有微小溫差就能擺動發(fā)電的熱能發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

目前工業(yè)化使用的沼氣等燃氣熱能發(fā)電裝置有兩種：一種是借用內(nèi)燃機發(fā)電的裝置；另一種采用低沸點工作介質(zhì)的渦輪發(fā)電機。因為沼氣中甲烷含量只有50％-70％，含有大量二氧化碳和腐蝕氣體(天燃氣中的甲烷含量為99.5％)，直接通入內(nèi)燃機會產(chǎn)生后燃燒現(xiàn)象，發(fā)電效率低，而且因腐蝕金屬，嚴重影響機器的使用壽命。若將沼氣進行提純處理，發(fā)電成本會大大提高。

低沸點工作介質(zhì)的渦輪發(fā)電機是將蒸汽輪發(fā)電機中的工作介質(zhì)由水換成了低沸點工作介質(zhì)，熱源的質(zhì)量要求可以降低，但原蒸汽發(fā)電的各系統(tǒng)一個也不能少，依然要產(chǎn)生高壓高速的循環(huán)氣體。無法降低發(fā)電成本，無法提高使用壽命和安全性；且操作復(fù)雜；保養(yǎng)和維修成本高。

熱力循環(huán)模式?jīng)Q定了上述兩種發(fā)電機的發(fā)電能效都不高，只有20％-40％。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有內(nèi)燃機沼氣發(fā)電和低沸點工作介質(zhì)的渦輪發(fā)電中存在的熱源要求高，效能低下，設(shè)備復(fù)雜，經(jīng)濟性差等問題，本發(fā)明推出一種微溫差熱能燃氣直行發(fā)電機。該熱能發(fā)電機不僅可以利用天燃氣、頁巖氣、礦井煤氣發(fā)電，而且可以利用原生沼氣等劣質(zhì)能源來發(fā)電。該熱能發(fā)電機的熱力循環(huán)屬于一種新的熱力學循環(huán)模式，轉(zhuǎn)換效能高，經(jīng)濟性好，且采取低溫低壓低速的安全、長壽命工作方式。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：利用帶加熱系統(tǒng)的熱能轉(zhuǎn)換器兩端的溫度差，產(chǎn)生大的飽和蒸氣壓差，將熱能直接轉(zhuǎn)換成機械能，再由機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。一套微溫差熱能燃氣直行發(fā)電機包括若干套直行發(fā)電裝置和一臺控制器?？刂破骺刂聘髦毙邪l(fā)電裝置協(xié)調(diào)運行，保證電力的穩(wěn)定輸出。見圖1。

直行發(fā)電裝置由四部分組成：帶加熱系統(tǒng)的熱能轉(zhuǎn)換器、連桿傳動機構(gòu)、三角底座支撐架和直行發(fā)電輸出單元。

熱能轉(zhuǎn)換器是呈啞鈴形的特制密封容器，由兩個一端開口的長管頸容器對接而成。其中一個口徑管徑大，一個口徑管徑小。另一端不開口，是大于管徑的大頭。管部可以是圓筒形的或非圓筒形的；頭部可以是空心球形的或空心非球形的；容器材質(zhì)可以是金屬的或非金屬的。將兩容器開口相對，口徑管徑小的插入口徑管徑大的里面，進行套接。在套接前向容器中注入一定量的低沸點液體，套接到位后，將套接的兩管徑之間用密封材料或焊接方式進行密封，使氣體和液體無法溢出(如圖2)。形成一個兩端大頭的特制密封容器(特制密封容器也可以采用兩個空心球體的開口與中間長管頸容器管口對焊的方式完成)。其兩端的大頭分熱頭端和冷頭端，熱頭端的容積要大于冷頭端的容積。熱頭端安裝有加熱系統(tǒng)。先將特制密封容器水平放置，在管徑中部找出水平位置的平衡軸線，從平衡軸線向冷頭端作水平位移，找出合適的支撐軸線(如圖3)。該支撐軸線須滿足下面條件：以該軸線為軸心，熱頭端(A端)力矩變大，向下擺動，使A端降低而冷頭端(B端)升高，形成A和B兩端均存有氣體的液體隔斷空間。

液體在不同的溫度下會產(chǎn)生不同的飽和蒸氣壓，液、氣兩相相變達到新的平衡。低沸點的液體熱頭端液面的飽和蒸氣壓遠高于冷頭端的，熱頭端液面的溫度越高而冷頭端溫度不變，兩端的壓差就越大。

低沸點液體可以是工業(yè)制冷劑，也可以是為熱能轉(zhuǎn)換器特制的工作介質(zhì)。