[实用新型]多孔介质内往复流动催化燃烧温差发电装置

说明书

技术领域

本实用新型属于利用矿井乏风在多孔介质内催化燃烧释放热量进行高效温差热电转换的技术领域。

背景技术

目前，世界范围内煤矿每年抽放的瓦斯，折合成纯甲烷气体体积为29～41×10⁹m³，其中70％采用通风方法排出矿井，被称为矿井乏风。由于矿井乏风中甲烷含量一般低于1％，难以被常规的燃烧技术所利用，大部分被直接排放到大气当中。我国是煤炭大国，根据统计，每年排空的矿井乏风折合成纯甲烷有10～15×10⁹m³，与西气东输的12×10⁹m³天然气量相当，造成具大的能源浪费。此外，每年排空矿井乏风占我国工业甲烷总排放量多于20％，占总温室气体排放量的5％，如此巨大的排放量对环境产生巨大危害。因此，治理和利用矿井乏风，开发研制相应的设备产品，是煤矿工业的重要课题。

目前，瑞典MEGTEC公司开发研制出的逆流氧化反应系统，正趋于商业化，但其反应系统在回收利用矿井乏风燃烧释放出热量时，特别是将其转化为高品质电能时，采用了传统的蒸汽循环和发电系统，使得整个逆流氧化反应发电系统结构复杂、体积庞大，核心设备昂贵，应用项目投资大收益小，所以，至今没有得到大范围的推广应用。

发明内容

本实用新型的目的就是克服上述不足，提供一种回收利用矿井乏风，设备简单，结构紧凑，成本低，实现高效温差热电转换的系统--多孔介质内往复流动催化燃烧温差发电装置。

本实用新型的技术解决方案是：多孔介质内往复流动催化燃烧温差发电装置，由矿井1，管路2、引风机3、气体净化储存装置4、鼓风机5、矿井乏风进气管道6、空气进气管道7、混合气体进气管道8、往复流动多孔介质催化燃烧温差发电装置9、控制系统10、排气管道11、温差发电器电极导线12、直流-直流转换器13、直流电流输出导线14、用电设备15和热水用户16组成，矿井1出口与引风机3进口相连，引风机3出口与气体净化储存装置4相连，气体净化储存装置4与鼓风机5进口相连，鼓风机5出口与矿井乏风进气管道6相连，矿井乏风进气管道6与空气进气管道7汇合后与混合气体进气管道8相连，混合气体进气管道8与往复流动多孔介质催化燃烧温差发电装置9相连，往复流动多孔介质催化燃烧温差发电装置9与排气管道11相连，排气管道11与大气环境相连，温差发电器电极导线12与直流-直流转换器13相连，直流电流输出导线14与用电设备15相连。

所述的往复流动多孔介质催化燃烧温差发电装置9由混合气体进气管道8、正向气流通路17、反向气流通路18、换热器19、换热器壳程20、换热器管程21、温差发电燃烧器22、排气管道11、电磁阀a23、电磁阀b24、电磁阀c25、电磁阀d26、控制系统10和温差发电器电极导线12组成，混合气体进气管道8同正向气流通路17、反向气流通路18连接，正向气流通路17、反向气流通路18与温差发电燃烧器22左右对称分别与两个换热器壳程20连接，两个换热器壳程20与温差发电燃烧器22连接，进气管路和换热器壳程20之间正向气流通路上布置电磁阀a23，进气管路和换热器壳程20之间反向气流通路上布置电磁阀b24，换热器壳程20和排气管道之间反向气流通路上布置电磁阀c25，换热器壳程20和排气管道之间正向气流通路上布置电磁阀d26，控制系统10与电磁阀a23、电磁阀b24、电磁阀c25、电磁阀d26的导线连接，正向气流通路17、反向气流通路18与排气管道11连接，换热器管程21与热水用户16相连。

所述的温差发电燃烧器22由燃烧室28、绝缘耐火材料29和温差发电燃烧器外壳27组成，燃烧室28之外包围有绝缘耐火材料29，绝缘耐火材料29外部是温差发电燃烧器外壳27。

所述的燃烧室28由小于淬熄直径多孔介质30、温差发电单元31、温差发电单元冷端33、温差发电单元热端32、导流薄片47、多孔陶瓷块34、载有催化剂多孔陶瓷块35和电加热点火器36组成，两块小于淬熄直径多孔介质30对称布置在燃烧室28进出口端，载有氧化催化剂多孔陶瓷块35对称布置在燃烧室28轴向中间位置，温差发电单元31嵌入在多孔陶瓷块34内，两块多孔陶瓷块34对称布置在小于淬熄直径多孔介质30和载有氧化催化剂多孔陶瓷块35之间。嵌入在多孔陶瓷块34内温差发电单元31的温差发电单元冷端33与小于淬熄直径多孔介质31端面接触，温差发电单元热端32与载有氧化催化剂多孔陶瓷块35端面接触，电加热点火器36导线与控制系统10相连。