CN1848657A - 往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电方法及其装置 - Google Patents
往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电方法及其装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1848657A CN1848657A CN 200610046109 CN200610046109A CN1848657A CN 1848657 A CN1848657 A CN 1848657A CN 200610046109 CN200610046109 CN 200610046109 CN 200610046109 A CN200610046109 A CN 200610046109A CN 1848657 A CN1848657 A CN 1848657A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- burner
- porous media
- gas
- combustion chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Control Of Combustion (AREA)
Abstract
往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电方法及其装置属于低品味燃料多孔介质内燃烧温差热电转换技术领域。本发明装置的工作原理是空气和燃气混合气体以一定的时间间隔分别从燃烧器两端引入，在多孔介质内实现周期往复流动燃烧、蓄热和放热，强化了燃烧，使得稀薄乃至及稀薄气体在其中能自维持燃烧，而且形成燃烧室内轴向中间高、两边接近室温的梯形温度场。如果在燃烧器中间高温区放置PN热电偶冷端；在进出口位置放置PN热电偶冷端，可以产生高效温差热电效应，进而实现发电。利用此项技术的发电装置即使利用一些低品味燃料进行热电转换，转换效率也远远高于常规的温度差发电器。本发明适用于油田、煤矿、化工厂领域的低品味能源利用。
Description
技术领域
本发明属于低品味燃料在多孔介质内燃烧高效温差热电转换技术领域。
背景技术
温差发电具有结构简单，无运动部件，无环境污染等优点，可以广范地应用于野外作业、偏僻地域的发电。目前，温差发电存在的问题是能量转换效率较低，为提高温差发电器的发电效率，各国科技人员研究工作多集中在寻求一个高优值(ZT)的材料上，但近20年无论是在理论上还是在实验上都没有突破。空气和燃气混合气体以一定的时间间隔分别从多孔介质两端引入，在多孔介质内实现周期往复流动燃烧，在燃烧器多孔介质内轴向形成中间温度高两边温度接近室温的梯形温度场，如果在燃烧器中间高温区放置PN热电偶热端；在进出口位置放置PN热电偶冷端，可以产生高效温差热电效应，进而实现发电，热电转换效率远远高于常规的温度差发电器。发电器在燃烧过程中，新鲜气体总是不停地流过上个半周期的火焰的下游区域，吸收由多孔介质储存的上个半周期的尾气余热被预热，这样，燃烧放热的能量损失达到最小化，大大地强化了燃烧，使得稀薄乃至及稀薄气体在其中能自维持燃烧，这样，工业有机废气、煤矿排气、垃圾填埋气和生物质可燃气体，在通常情况下，这些气体处理需要额外能源去处理，而在往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电器中不仅可实现自维持燃烧，还可以利用这些低品味能源进行热电转换。
发明内容
本发明的目的就是提供一种回收利用低品位能源实现高效温差热电转换的往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电方法及其装置。
本发明的技术解决方案是：往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电装置，由换热器1、温差热电燃烧器2、PN热电偶对26、电磁阀4控制的周期换向进排气管路系统1112、控制系统盘6、用电设备21构成，他们的依次连接是进气管路7和正、反向气流通路11、12连接，正、反向气流通路11、12与燃烧器2左右对称两个换热器1连接，两个换热器1与燃烧器2连接，正、反气流通路11、12与排气管路8连接，气流换向控制系统6与两对同步电磁阀4连接。其中，燃烧器2由小于淬熄直径多孔介质15、嵌有温差热电偶对多孔介质材料17、PN热电偶对26、点火空间18、石英玻璃管燃烧室20、燃烧器密封石墨14、绝热材料19、燃烧器外壳3构成。小于淬熄直径多孔介质15对称填充在燃烧室20进出口端，嵌有温差热电偶对多孔介质材料17对称填充在在燃烧室20点火空间18的左右两侧，小于淬熄直径多孔介质15与嵌有温差热电偶对多孔介质材料17之间用挡圈16间隔，燃烧器密封石墨14与燃烧室20进出口迷宫式连接，燃烧器密封石墨14与换热器密封石墨13连接，燃烧室20外包有绝热材料19，绝缘材料19外是燃烧器外壳3，燃烧器外壳3通过法兰14与换热器1连接。换热器循环冷却水进口9、循环冷却水出口10与储水箱连接。PN热电偶对26嵌入在多孔介质材料内，温差热电偶冷端23置于多孔介质材料进出口位置，温差热电偶对热端24置于点火空间左右。PN热电偶对26与输出电路相连，输出电路与用电器21相连接。点火空间18装置有脉冲点火器探针。
使用往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电装置的方法，打开家用冷却水循环系统，使得换热器水程内产生冷却水循环，化学当量比的空气和燃气混合气体进入燃烧室20，脉冲点火器燃烧后，设定往复周期，气流换向控制系统6控制两对电磁阀4同步开关，实现气体在管路内流体周期往复流动，逐渐缩小燃气流量而实现稀薄气体自维持燃烧，小于淬熄直径的多孔介质15防止回火。空气和燃气混合气体，在多孔介质内实现周期往复流动燃烧，燃烧过程中，气体在燃烧室内周期往复地蓄热和吸热，形成燃烧室内轴向中间温度高、两边温度接近室温的梯形温度场。燃烧室中PN热电偶冷端23、热端24产生大温差，进行高效热电转换，产生电量被输送到用电器。
燃烧排放热气通过换热器1循环冷却水，燃烧排放烟气温度降为接近室温。
本发明所达到的有益效果和益处是：
1.应用本专利燃烧方法及装置，矿井的乏风、石化加工过程中产生的含有热值的“废气”、城市垃圾填埋产生的气体、自然界和人类生活中生物质热解和阴燃(如燃池取暖)过程中产生的可燃气体等可在其中自维持燃烧，即可以防止了他们对环境的污染，也对这些气体加以了利用。
2.应用本专利燃烧方法及装置，燃烧稳定，内部的温度分布特点有利于降低CO和NOx等污染物的排放。对于家用石油液化气燃料，燃烧排放中CO只有25ppm，NOx低于10ppm。
3.应用本专利，空气和燃气混合气体，在多孔介质内实现周期往复流动燃烧，燃烧过程中，气体在燃烧室内周期往复地蓄热和吸热，形成燃烧室内轴向中间温度高、两边温度接近室温的梯形温度场。燃烧室中PN热电偶冷端、热端之间产生大温差，进行高效热电转换，温差热电转换效率明显高于常规温差发电器。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是本发明装置的结构示意图。
图2是本发明温差燃烧器装配图。
图3是本发明燃烧器燃烧室装配图。
图4是一种多孔介质单元块结构图。
图中，1.换热器，2.温差热电燃烧器，3.燃烧器外壳，4.电磁阀，5.检测盘，6.气流换向控制系统，7.燃气和空气混合气体进口，8.废气出口，9.循环冷却水进口，10.循环冷却水出口，11.气流正向流动管路，12.气流反向流动管路，13.换热器密封石墨，14.燃烧器密封石墨，15.小于淬熄直径的多孔介质，16.挡圈，17.嵌有温差热电偶对的多孔介质材料，18.点火空间，19.绝热材料，20.石英玻璃管燃烧室，21.用电器，22.电流表，23.温差热电偶对冷端，24.温差热电偶对热端，25.石英玻璃管，26.PN热电偶对，27.电压表。
具体实施方式
一种多孔介质内稀薄乃至极其稀薄气体往复流动自维持燃烧而实现温差热电转换的装置，由换热器1、温差热电燃烧器2、PN热电偶对26、电磁阀4控制的周期换向进排气管路系统1112、控制系统盘6、用电设备21构成，他们的依次连接是进气管路7和正、反向气流通路11、12连接，正、反向气流通路11、12与燃烧器2左右对称两个换热器1连接，两个换热器1与燃烧器2连接，正、反气流通路11、12与排气管路8连接，气流换向控制系统6与两对同步电磁阀4连接。其中，燃烧器2由小于淬熄直径多孔介质15、嵌有温差热电偶对多孔介质材料17、PN热电偶对26、点火空间18、石英玻璃管燃烧室20、燃烧器密封石墨14、绝热材料19、燃烧器外壳3构成。小于淬熄直径多孔介质15对称填充在燃烧室20进出口端，嵌有温差热电偶对多孔介质材料17对称填充在在燃烧室20点火空间18的左右两侧，小于淬熄直径多孔介质15与嵌有温差热电偶对多孔介质材料17之间用挡圈16间隔，燃烧器密封石墨14与燃烧室20进出口迷宫式连接，燃烧器密封石墨14与换热器密封石墨13连接，燃烧室20外包有绝热材料19，绝缘材料19外是燃烧器外壳3，燃烧器外壳3通过法兰14与换热器1连接。换热器循环冷却水进口9、循环冷却水出口10与储水箱连接。PN热电偶对26嵌入在多孔介质材料内，温差热电偶冷端23置于多孔介质材料进出口位置，温差热电偶对热端24置于点火空间左右。PN热电偶对26与输出电路相连，输出电路与用电器21相连接。点火空间18装置有脉冲点火器探针。
使用往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电装置的方法，打开家用冷却水循环系统使得换热器水程内产生冷却水循环，化学当量比的空气和燃气混合气体进入燃烧室20，脉冲点火器点火燃烧后，稳定燃烧30秒后，设定往复周期为60秒，气流换向控制系统6控制两对电磁阀4同步开关，实现气体在管路内流体周期往复流动燃烧。观察火焰面宽度和位置变化，逐渐缩小往复周期，同时燃气流量逐渐缩小，实现稀薄气体自维持燃烧，气体在燃烧室内周期往复地蓄热和吸热，形成燃烧室内轴向中间温度高、两边温度接近室温的梯形温度场。燃烧室中PN热电偶冷端23、热端24产生大温差，进行高效热电转换，产生电量被输送到用电器。
Claims (2)
1.往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电装置，其特征在于，由换热器(1)、温差热电燃烧器(2)、PN热电偶对(26)、电磁阀(4)控制的周期换向进排气管路系统正向通路(11)和反向通路(12)、控制系统盘(6)、用电设备(21)构成，它们的依次连接是进气管路(7)和正、反向气流通路(11)、(12)连接，正、反向气流通路(11)、(12)与燃烧器(2)左右对称两个换热器(1)连接，两个换热器(1)与燃烧器(2)连接，正、反气流通路(11)、(12)与排气管路(8)连接，气流换向控制系统(6)与两对同步电磁阀(4)连接；其中，燃烧器(2)由小于淬熄直径多孔介质(15)、嵌有温差热电偶对多孔介质材料(17)、PN热电偶对(26)、点火空间(18)、石英玻璃管燃烧室(20)、燃烧器密封石墨(14)、绝热材料(19)、燃烧器外壳(3)构成，它们的依次连接是小于淬熄直径多孔介质(15)对称填充在燃烧室(20)进出口端，嵌有温差热电偶对多孔介质材料(17)对称填充在在燃烧室(20)点火空间(18)的左右两侧，小于淬熄直径多孔介质(15)与嵌有温差热电偶对多孔介质材料(17)之间用挡圈(16)间隔，燃烧器密封石墨(14)与燃烧室(20)进出口迷宫式连接，燃烧器密封石墨(14)与换热器密封石墨(13)连接，燃烧室(20)外包有绝热材料(19)，绝缘材料(19)外是燃烧器外壳(3)，燃烧器外壳(3)通过法兰(14)与换热器(1)连接；换热器循环冷却水进口(9)、循环冷却水出口(10)与储水箱连接；PN热电偶对(26)嵌入在多孔介质材料内，温差热电偶冷端(23)置于多孔介质材料进出口位置，温差热电偶对热端(24)置于点火空间左右；PN热电偶对(26)与输出电路相连，输出电路与用电器(21)相连接；点火空间(18)装置有脉冲点火器探针。
2.使用权利要求1所述的往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电装置实现温差热电转换的方法，其特征在于，打开冷却水循环系统，使得换热器水程内产生冷却水循环，大于爆炸极限化学当量比的空气和燃气混合气体进入燃烧室(20)，通用脉冲点火器点火燃烧后，设定往复周期5秒-120秒，气流换向控制系统(6)控制两对电磁阀(4)同步开关，实现气体在管路内流体周期往复流动，逐渐缩小燃气流量小于0.2，而实现稀薄气体自维持燃烧，小于淬熄直径的多孔介质(15)防止回火；空气和燃气混合气体，在多孔介质内实现周期往复流动燃烧，燃烧过程中，气体在燃烧室内周期往复地蓄热和吸热，形成燃烧室内轴向中间温度高、两边温度接近室温的梯形温度场；燃烧室中PN热电偶冷端(23)、热端(24)产生大温差，进行高效热电转换，产生电量被输送到用电器，温差热电转换效率明显高于常规温差发电器；燃烧排放热气通过换热器(1)循环冷却水，燃烧排放烟气温度降为接近室温30℃左右；燃烧稳定，内部的温度分布特点有利于降低CO和NOx等污染物的排放。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100461094A CN100505508C (zh) | 2006-03-15 | 2006-03-15 | 往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电方法及其装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100461094A CN100505508C (zh) | 2006-03-15 | 2006-03-15 | 往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电方法及其装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1848657A true CN1848657A (zh) | 2006-10-18 |
| CN100505508C CN100505508C (zh) | 2009-06-24 |
Family
ID=37078064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006100461094A Expired - Fee Related CN100505508C (zh) | 2006-03-15 | 2006-03-15 | 往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电方法及其装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100505508C (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101908846A (zh) * | 2009-06-06 | 2010-12-08 | 张鹏 | 井下温差发电方法及系统 |
| CN101275744B (zh) * | 2007-03-28 | 2011-01-26 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种综合利用煤矿通风瓦斯的装置 |
| CN102829476A (zh) * | 2011-06-13 | 2012-12-19 | 陈光宁 | 燃油可控燃烧的恒定温差源装置及产生恒定温差的方法 |
| CN104923073A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-23 | 上海大学 | 利用废气余热发生光降解废气的处理装置 |
| CN107919818A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-04-17 | 沈阳工程学院 | 一种利用多孔介质超绝热燃烧的温差发电装置 |
-
2006
- 2006-03-15 CN CNB2006100461094A patent/CN100505508C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101275744B (zh) * | 2007-03-28 | 2011-01-26 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种综合利用煤矿通风瓦斯的装置 |
| CN101908846A (zh) * | 2009-06-06 | 2010-12-08 | 张鹏 | 井下温差发电方法及系统 |
| CN101908846B (zh) * | 2009-06-06 | 2015-04-01 | 张鹏 | 井下温差发电方法及系统 |
| CN102829476A (zh) * | 2011-06-13 | 2012-12-19 | 陈光宁 | 燃油可控燃烧的恒定温差源装置及产生恒定温差的方法 |
| CN104923073A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-23 | 上海大学 | 利用废气余热发生光降解废气的处理装置 |
| CN107919818A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-04-17 | 沈阳工程学院 | 一种利用多孔介质超绝热燃烧的温差发电装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100505508C (zh) | 2009-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103528067B (zh) | 生活垃圾热解与低热值热解气燃烧一体化工艺 | |
| CN103471286B (zh) | 多种可再生能源互补的分布式能源系统 | |
| Arslan et al. | Design and optimization of multigeneration biogas power plant using waste heat recovery System: A case study with Energy, Exergy, and thermoeconomic approach of Power, cooling and heating | |
| CN100505508C (zh) | 往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电方法及其装置 | |
| CN214470128U (zh) | 一种用于回转窑的烟气循环使用系统 | |
| CN101478271B (zh) | 一种极低热值燃气多孔介质内燃烧温差发电装置 | |
| CN203454467U (zh) | 一种多种可再生能源互补的分布式能源系统 | |
| CN103161703B (zh) | 一种太阳能-生物质能热电联合系统及其能量利用方法 | |
| CN101294288A (zh) | 一种氢氧、热、电联产、循环的方法 | |
| CN2876564Y (zh) | 往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电装置 | |
| CN201461084U (zh) | 一种极低热值燃气多孔介质内燃烧温差发电装置 | |
| CN203605233U (zh) | 生活垃圾热解与低热值热解气燃烧一体化装置 | |
| CN217584591U (zh) | 一种以生物质能为输入的热电气肥联供系统 | |
| CN201875885U (zh) | 新型真空相变锅炉 | |
| CN2697469Y (zh) | 组合式双预热蓄热式燃烧器 | |
| CN1818468A (zh) | 一种往复流动下多孔介质超绝热燃烧方法及其装置 | |
| CN101505120A (zh) | 矿井乏风逆流氧化温差发电系统 | |
| CN104482547B (zh) | 一种以工业废气为热源的碱金属热电直接转换装置 | |
| Yatim et al. | Burner Design for biogas-fuelled Stirling engine for electric power generation | |
| CN2876565Y (zh) | 一种往复流动下多孔介质超绝热燃烧装置 | |
| CN201393188Y (zh) | 多孔介质内往复流动催化燃烧温差发电装置 | |
| CN101634528A (zh) | 逆向换热节能技术 | |
| CN101505121A (zh) | 矿井乏风催化燃烧温差发电系统 | |
| CN201733252U (zh) | 用于工业燃煤锅炉的低温余热发电装置 | |
| CN115199370A (zh) | 一种回热式布雷顿循环系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090624 Termination date: 20100315 |