專利名稱：往復流動下多孔介質超絕熱燃燒溫差發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于低品味燃料在多孔介質內燃燒高效溫差熱電轉換技術領域。
背景技術：
溫差發(fā)電具有結構簡單，無運動部件，無環(huán)境污染等優(yōu)點，可以廣范地應用于野外作業(yè)、偏僻地域的發(fā)電。目前，溫差發(fā)電存在的問題是能量轉換效率較低，為提高溫差發(fā)電器的發(fā)電效率，各國科技人員研究工作多集中在尋求一個高優(yōu)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?？諝夂腿細饣旌蠚怏w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，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，如果在燃燒器中間高溫區(qū)放置PN熱電偶熱端；在進出口位置放置PN熱電偶冷端，可以產生高效溫差熱電效應，進而實現發(fā)電，熱電轉換效率遠遠高于常規(guī)的溫度差發(fā)電器。發(fā)電器在燃燒過程中，新鮮氣體總是不停地流過上個半周期的火焰的下游區(qū)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，使得稀薄乃至及稀薄氣體在其中能自維持燃燒，這樣，工業(yè)有機廢氣、煤礦排氣、垃圾填埋氣和生物質可燃氣體，在通常情況下，這些氣體處理需要額外能源去處理，而在往復流動下多孔介質超絕熱燃燒溫差發(fā)電器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。
發(fā)明內容
本實用新型的目的就是提供一種回收利用低品位能源實現高效溫差熱電轉換的往復流動下多孔介質超絕熱燃燒溫差發(fā)電裝置。
本實用新型的技術解決方案是往復流動下多孔介質超絕熱燃燒溫差發(fā)電裝置，由換熱器1、溫差熱電燃燒器2、PN熱電偶對26、電磁閥4控制的周期換向進排氣管路系統1112、控制系統盤6、用電設備21構成，他們的依次連接是進氣管路7和正、反向氣流通路11、12連接，正、反向氣流通路11、12與燃燒器2左右對稱兩個換熱器1連接，兩個換熱器1與燃燒器2連接，正、反氣流通路11、12與排氣管路8連接，氣流換向控制系統6與兩對同步電磁閥4連接。其中，燃燒器2由小于淬熄直徑多孔介質15、嵌有溫差熱電偶對多孔介質材料17、PN熱電偶對26、點火空間18、石英玻璃管燃燒室20、燃燒器密封石墨14、絕熱材料19、燃燒器外殼3構成。小于淬熄直徑多孔介質15對稱填充在燃燒室20進出口端，嵌有溫差熱電偶對多孔介質材料17對稱填充在在燃燒室20點火空間18的左右兩側，小于淬熄直徑多孔介質15與嵌有溫差熱電偶對多孔介質材料17之間用擋圈16間隔，燃燒器密封石墨14與燃燒室20進出口迷宮式連接，燃燒器密封石墨14與換熱器密封石墨13連接，燃燒室20外包有絕熱材料19，絕緣材料19外是燃燒器外殼3，燃燒器外殼3通過法蘭14與換熱器1連接。換熱器循環(huán)冷卻水進口9、循環(huán)冷卻水出口10與儲水箱連接。PN熱電偶對26嵌入在多孔介質材料內，溫差熱電偶冷端23置于多孔介質材料進出口位置，溫差熱電偶對熱端24置于點火空間左右。PN熱電偶對26與輸出電路相連，輸出電路與用電器21相連接。點火空間18裝置有脈沖點火器探針。
使用往復流動下多孔介質超絕熱燃燒溫差發(fā)電裝置的方法，打開家用冷卻水循環(huán)系統，使得換熱器水程內產生冷卻水循環(huán)，化學當量比的空氣和燃氣混合氣體進入燃燒室20，脈沖點火器燃燒后，設定往復周期，氣流換向控制系統6控制兩對電磁閥4同步開關，實現氣體在管路內流體周期往復流動，逐漸縮小燃氣流量而實現稀薄氣體自維持燃燒，小于淬熄直徑的多孔介質15防止回火?？諝夂腿細饣旌蠚怏w，在多孔介質內實現周期往復流動燃燒，燃燒過程中，氣體在燃燒室內周期往復地蓄熱和吸熱，形成燃燒室內軸向中間溫度高、兩邊溫度接近室溫的梯形溫度場。燃燒室中PN熱電偶冷端23、熱端24產生大溫差，進行高效熱電轉換，產生電量被輸送到用電器。
燃燒排放熱氣通過換熱器1循環(huán)冷卻水，燃燒排放煙氣溫度降為接近室溫。
本實用新型所達到的有益效果和益處是1.應用本專利燃燒方法及裝置，礦井的乏風、石化加工過程中產生的含有熱值的“廢氣”、城市垃圾填埋產生的氣體、自然界和人類生活中生物質熱解和陰燃(如燃池取暖)過程中產生的可燃氣體等可在其中自維持燃燒，即可以防止了他們對環(huán)境的污染，也對這些氣體加以了利用。
2.應用本專利燃燒方法及裝置，燃燒穩(wěn)定，內部的溫度分布特點有利于降低CO和NOx等污染物的排放。對于家用石油液化氣燃料，燃燒排放中CO只有25ppm，NOx低于10ppm。
3.應用本專利，空氣和燃氣混合氣體，在多孔介質內實現周期往復流動燃燒，燃燒過程中，氣體在燃燒室內周期往復地蓄熱和吸熱，形成燃燒室內軸向中間溫度高、兩邊溫度接近室溫的梯形溫度場。燃燒室中PN熱電偶冷端、熱端之間產生大溫差，進行高效熱電轉換，溫差熱電轉換效率明顯高于常規(guī)溫差發(fā)電器。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型裝置的結構示意圖。
圖2是本實用新型溫差燃燒器裝配圖。
圖3是本實用新型燃燒器燃燒室裝配圖。
圖4是一種多孔介質單元塊結構圖。
圖中，1.換熱器，2.溫差熱電燃燒器，3.燃燒器外殼，4.電磁閥，5.檢測盤，6.氣流換向控制系統，7.燃氣和空氣混合氣體進口，8.廢氣出口，9.循環(huán)冷卻水進口，10.循環(huán)冷卻水出口，11.氣流正向流動管路，12.氣流反向流動管路，13.換熱器密封石墨，14.燃燒器密封石墨，15.小于淬熄直徑的多孔介質，16.擋圈，17.嵌有溫差熱電偶對的多孔介質材料，18.點火空間，19.絕熱材料，20.石英玻璃管燃燒室，21.用電器，22.電流表，23.溫差熱電偶對冷端，24.溫差熱電偶對熱端，25.石英玻璃管，26.PN熱電偶對，27.電壓表。
具體實施方式
一種多孔介質內稀薄乃至極其稀薄氣體往復流動自維持燃燒而實現溫差熱電轉換的裝置，由換熱器1、溫差熱電燃燒器2、PN熱電偶對26、電磁閥4控制的周期換向進排氣管路系統1112、控制系統盤6、用電設備21構成，他們的依次連接是進氣管路7和正、反向氣流通路11、12連接，正、反向氣流通路11、12與燃燒器2左右對稱兩個換熱器1連接，兩個換熱器1與燃燒器2連接，正、反氣流通路11、12與排氣管路8連接，氣流換向控制系統6與兩對同步電磁閥4連接。其中，燃燒器2由小于淬熄直徑多孔介質15、嵌有溫差熱電偶對多孔介質材料17、PN熱電偶對26、點火空間18、石英玻璃管燃燒室20、燃燒器密封石墨14、絕熱材料19、燃燒器外殼3構成。小于淬熄直徑多孔介質15對稱填充在燃燒室20進出口端，嵌有溫差熱電偶對多孔介質材料17對稱填充在在燃燒室20點火空間18的左右兩側，小于淬熄直徑多孔介質15與嵌有溫差熱電偶對多孔介質材料17之間用擋圈16間隔，燃燒器密封石墨14與燃燒室20進出口迷宮式連接，燃燒器密封石墨14與換熱器密封石墨13連接，燃燒室20外包有絕熱材料19，絕緣材料19外是燃燒器外殼3，燃燒器外殼3通過法蘭14與換熱器1連接。換熱器循環(huán)冷卻水進口9、循環(huán)冷卻水出口10與儲水箱連接。PN熱電偶對26嵌入在多孔介質材料內，溫差熱電偶冷端23置于多孔介質材料進出口位置，溫差熱電偶對熱端24置于點火空間左右。PN熱電偶對26與輸出電路相連，輸出電路與用電器21相連接。點火空間18裝置有脈沖點火器探針。
使用往復流動下多孔介質超絕熱燃燒溫差發(fā)電裝置的方法，打開家用冷卻水循環(huán)系統使得換熱器水程內產生冷卻水循環(huán)，化學當量比的空氣和燃氣混合氣體進入燃燒室20，脈沖點火器點火燃燒后，穩(wěn)定燃燒30秒后，設定往復周期為60秒，氣流換向控制系統6控制兩對電磁閥4同步開關，實現氣體在管路內流體周期往復流動燃燒。觀察火焰面寬度和位置變化，逐漸縮小往復周期，同時燃氣流量逐漸縮小，實現稀薄氣體自維持燃燒，氣體在燃燒室內周期往復地蓄熱和吸熱，形成燃燒室內軸向中間溫度高、兩邊溫度接近室溫的梯形溫度場。燃燒室中PN熱電偶冷端23、熱端24產生大溫差，進行高效熱電轉換，產生電量被輸送到用電器。
權利要求1.往復流動下多孔介質超絕熱燃燒溫差發(fā)電裝置，其特征在于，由換熱器(1)、溫差熱電燃燒器(2)、PN熱電偶對(26)、電磁閥(4)控制的周期換向進排氣管路系統正向通路(11)和反向通路(12)、控制系統盤(6)、用電設備(21)構成，它們的依次連接是進氣管路(7)和正、反向氣流通路(11)、(12)連接，正、反向氣流通路(11)、(12)與燃燒器(2)左右對稱兩個換熱器(1)連接，兩個換熱器(1)與燃燒器(2)連接，正、反氣流通路(11)、(12)與排氣管路(8)連接，氣流換向控制系統(6)與兩對同步電磁閥(4)連接；其中，燃燒器(2)由小于淬熄直徑多孔介質(15)、嵌有溫差熱電偶對多孔介質材料(17)、PN熱電偶對(26)、點火空間(18)、石英玻璃管燃燒室(20)、燃燒器密封石墨(14)、絕熱材料(19)、燃燒器外殼(3)構成，它們的依次連接是小于淬熄直徑多孔介質(15)對稱填充在燃燒室(20)進出口端，嵌有溫差熱電偶對多孔介質材料(17)對稱填充在在燃燒室(20)點火空間(18)的左右兩側，小于淬熄直徑多孔介質(15)與嵌有溫差熱電偶對多孔介質材料(17)之間用擋圈(16)間隔，燃燒器密封石墨(14)與燃燒室(20)進出口迷宮式連接，燃燒器密封石墨(14)與換熱器密封石墨(13)連接，燃燒室(20)外包有絕熱材料(19)，絕緣材料(19)外是燃燒器外殼(3)，燃燒器外殼(3)通過法蘭(14)與換熱器(1)連接；換熱器循環(huán)冷卻水進口(9)、循環(huán)冷卻水出口(10)與儲水箱連接；PN熱電偶對(26)嵌入在多孔介質材料內，溫差熱電偶冷端(23)置于多孔介質材料進出口位置，溫差熱電偶對熱端(24)置于點火空間左右；PN熱電偶對(26)與輸出電路相連，輸出電路與用電器(21)相連接；點火空間(18)裝置有脈沖點火器探針。
專利摘要往復流動下多孔介質超絕熱燃燒溫差發(fā)電裝置屬于低品味燃料多孔介質內燃燒溫差熱電轉換技術領域。本實用新型裝置的工作原理是空氣和燃氣混合氣體以一定的時間間隔分別從燃燒器兩端引入，在多孔介質內實現周期往復流動燃燒、蓄熱和放熱，強化了燃燒，使得稀薄乃至及稀薄氣體在其中能自維持燃燒，而且形成燃燒室內軸向中間高、兩邊接近室溫的梯形溫度場。如果在燃燒器中間高溫區(qū)放置PN熱電偶冷端；在進出口位置放置PN熱電偶冷端，可以產生高效溫差熱電效應，進而實現發(fā)電。利用此項技術的發(fā)電裝置即使利用一些低品味燃料進行熱電轉換，轉換效率也遠遠高于常規(guī)的溫度差發(fā)電器。本實用新型適用于油田、煤礦、化工廠領域的低品味能源利用。
文檔編號H01L35/32GK2876564SQ20062008989
公開日2007年3月7日 申請日期2006年3月15日 優(yōu)先權日2006年3月15日
發(fā)明者鄧洋波, 解茂昭 申請人:大連海事大學