專利名稱：一種脈動多孔介質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種脈動多孔介質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)，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(yīng)熱、余熱進行高效熱電的轉(zhuǎn)換。
背景技術(shù)：
脈動燃燒器是在一定的聲學(xué)條件控制下，專門工作在聲學(xué)脈動狀態(tài)下的燃燒器。19世紀中葉，李 康特教授發(fā)現(xiàn)“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(xiàn)了各種不同類型的脈動燃燒器，目前應(yīng)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(xué)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(wěn)定，燃燒負荷低；燃燒時，有較大的噪音和振動問題。發(fā)電系統(tǒng)中常用的發(fā)電機是燃氣輪機或蒸汽輪機。這兩種傳統(tǒng)式發(fā)電機輸出的功率大，對燃料的品質(zhì)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(tǒng)發(fā)電機常常不能正常工作。于是，為利用低熱值氣體，現(xiàn)在的發(fā)電系統(tǒng)常常引入螺桿式膨脹機來將低熱值氣體產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化為電能，此膨脹機的功率范圍常常在lkW 1000kW。比如已申請的專利201010501852. 0，其中的發(fā)電部分很好的利用螺桿式膨脹機的優(yōu)點 ，然而，其中的循環(huán)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(dǎo)致環(huán)境熱污染嚴重，不利于環(huán)保。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服已有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能充分利用余熱、操作方便、節(jié)能環(huán)保、效果好的脈動多孔介質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的脈動多孔介質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)，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(huán)水泵和鍋筒給水泵，鍋筒的上部經(jīng)管線連接有螺桿式膨脹機，螺桿式膨脹機連接有發(fā)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(jīng)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(yù)熱器，預(yù)熱器下部入水口經(jīng)管線與儲水箱相連接，所述燃燒器為脈動多孔介質(zhì)燃燒器，脈動多孔介質(zhì)燃燒器包括燃燒器殼體，燃燒器殼體內(nèi)壁上附著有保溫層，保溫層內(nèi)設(shè)有裝有多孔介質(zhì)燃燒室的內(nèi)筒，內(nèi)筒上部設(shè)有穿入燃燒器殼體內(nèi)的點火器，燃燒器殼體的下部設(shè)有連通內(nèi)筒的進氣管，進氣管的入口處設(shè)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(shè)有與預(yù)熱器相連的導(dǎo)套管，導(dǎo)套管內(nèi)充填有附著在蛇形換熱管周圍泡沫陶瓷導(dǎo)熱層，所述蛇形換熱管的入口端經(jīng)管線連接換熱器循環(huán)水泵，蛇形換熱管的出口端經(jīng)管線連接鍋筒，預(yù)熱器相連在導(dǎo)套管的尾部。所述的多孔介質(zhì)燃燒室為SiC泡沫陶瓷多孔介質(zhì)燃燒室或Al2O3泡沫陶瓷多孔介質(zhì)燃燒室；所述的冷凝器為水冷式冷凝器或風(fēng)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(zhì)與脈動燃燒器結(jié)合形成脈動多孔介質(zhì)燃燒器，進一步拓展了天然氣、煤礦瓦斯等自維持穩(wěn)定燃燒的濃度極限和減少污染物排放，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、能充分利用余熱、操作方便、節(jié)能環(huán)保、效果好。主要有以下優(yōu)點1、采用脈動多孔介質(zhì)燃燒器可以克服脈動燃燒器在技術(shù)上的不足，新的脈動多孔介質(zhì)燃燒器可拓展天然氣、煤礦瓦斯等氣體自維持穩(wěn)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(huán)繞布置的圓柱狀的泡沫陶瓷導(dǎo)熱層，并在內(nèi)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(wěn)定均勻；3、在導(dǎo)套管出口設(shè)置預(yù)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(dǎo)致的熱污染，節(jié)能環(huán)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(zhuǎn)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(wěn)定的煤礦低濃度瓦斯、天然氣等低熱值氣體，避免了傳統(tǒng)蒸汽機單機容量大、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜而與低濃度氣體燃燒時熱能大小的不匹配問題；5、發(fā)電系統(tǒng)的冷凝器可因地制宜的選擇水冷式或者風(fēng)冷式；工質(zhì)水可采用循環(huán)利用并適當補水的方式，有效的節(jié)約了水資源并充分利用了排出水中的余熱。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖中1-進氣管，2-膜片閥，3-燃燒器殼體，4-保溫層，5-煙氣管，6-換熱管，7_泡沫陶瓷導(dǎo)熱層，8-導(dǎo)套管，9-換熱器循環(huán)水泵，10-鍋筒，11 一鍋筒給水泵，12-螺桿式膨脹機，13 —發(fā)電機，14-冷凝器，15-給水泵，16-水處理器，17-儲水箱，18-排氣管，19-預(yù)熱器，20-點火器，21-內(nèi)筒，22-多孔介質(zhì)質(zhì)燃燒室。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型的一個實施例作進一步的描述本實用新型的脈動多孔介質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)，主要由燃燒器、換熱裝置、預(yù)熱裝置、循環(huán)水處理系統(tǒng)和與發(fā)電機13相連接的螺桿式膨脹機12構(gòu)成；所述燃燒器為脈動多孔介質(zhì)燃燒器，脈動多孔介質(zhì)燃燒器包括燃燒器殼體3,燃燒器殼體3內(nèi)壁上附著有保溫層4,保溫層4內(nèi)設(shè)有裝有多孔介質(zhì)燃燒室22的內(nèi)筒21，內(nèi)筒21上部設(shè)有穿入燃燒器殼體3內(nèi)的點火器20，所述的多孔介質(zhì)燃燒室22為SiC泡沫陶瓷多孔介質(zhì)燃燒室或Al2O3泡沫陶瓷多孔介質(zhì)燃燒室。燃燒器殼體3的下部設(shè)有連通內(nèi)筒21的進氣管1，進氣管I的入口處設(shè)有膜片閥2 ;所述的換熱裝置包括燃燒器殼體3上部連接的煙氣管5，煙氣管5上纏繞的蛇形換熱管6，蛇形換熱管6外部設(shè)有與預(yù)熱器19相連的導(dǎo)套管8，導(dǎo)套管8內(nèi)充填有附著在蛇形換熱管6周圍的泡沫陶瓷導(dǎo)熱層7 ;所述的預(yù)熱裝置包括導(dǎo)套管8尾部連接的預(yù)熱器19，預(yù)熱器19右端連接的排氣管18，預(yù)熱器19上端經(jīng)管線連接的鍋筒給水泵11，鍋筒給水泵11上端經(jīng)管線與連接著燃燒器的鍋筒10右下部相連，鍋筒10底部連接的換熱器循環(huán)水泵9。鍋筒10的上部經(jīng)管線連接有螺桿式膨脹機12，螺桿式膨脹機12連接有發(fā)電機13，所述的螺桿式膨脹機12為單螺桿式膨脹機或雙螺桿式膨脹機；所述的循環(huán)水處理系統(tǒng)包括與預(yù)熱器19下部經(jīng)管線連接的儲水箱17，儲水箱17右下部連接的冷凝器14，儲水箱17的上部入口處連接的水處理器16，水處理器16右端經(jīng)管線連接的給水泵15，所述的冷凝器14為水冷式冷凝器或風(fēng)冷式冷凝器。工作原理預(yù)混好的燃氣從膜片閥2進入多孔介質(zhì)燃燒室22內(nèi)，燃氣被點火器20點燃后開始燃燒，燃燒伴隨著放熱使燃燒室內(nèi)的壓力上升，壓力上升到大于預(yù)混燃氣供給壓力時，膜片閥2關(guān)閉，燃燒產(chǎn)生的熱燃氣不能通過閥倒流，沿?zé)煔夤?向?qū)坠?流動并膨脹排出，燃燒室內(nèi)的壓力隨之下降，壓力下降到使燃燒室內(nèi)形成負壓，且壓力下降到低于預(yù)混燃氣的入口壓力時，使膜片閥2再次開啟，新鮮的預(yù)混燃氣重新進入燃燒室，被室內(nèi)余熱點燃，由此進行燃燒循環(huán)；給水泵15抽取的水和經(jīng)冷凝器14的工質(zhì)水流入儲水箱17中，在經(jīng)過了預(yù)熱器18后經(jīng)鍋筒給水泵11流入鍋筒10，鍋筒10中的工質(zhì)水經(jīng)換熱器循環(huán)水泵9提供動力流入蛇形換熱管6中進行換熱，并有一部分工質(zhì)水汽化，再次流入鍋筒10中進行汽液分離，分離后的高溫高壓工質(zhì)水汽流入螺桿式膨脹機12中將熱能轉(zhuǎn)換為機械能，并由發(fā)電機13將機械能轉(zhuǎn)換為電能，流經(jīng)螺桿式膨脹機12后的低能工質(zhì)水汽經(jīng)過冷凝器14冷卻后再次流入儲水箱17中，由此使工質(zhì)水能循環(huán)利用。
權(quán)利要求1.一種脈動多孔介質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)，包括燃燒器、連接燃燒器的鍋筒(10)，鍋筒(10)底部分別連接有換熱器循環(huán)水泵(9)和鍋筒給水泵(11)，鍋筒(10)的上部經(jīng)管線連接有螺桿式膨脹機(12)，螺桿式膨脹機(12)連接有發(fā)電機(13)，螺桿式膨脹機(12)的下部連接有冷凝器(14)，冷凝器(14)出水口連接有儲水箱(17)，儲水箱(17)的入口經(jīng)管線連接有與給水泵(15)相連的水處理器(16)，其特征在于所述的鍋筒給水泵(11)的入口處連接有預(yù)熱器(19)，預(yù)熱器(19)下部入水口經(jīng)管線與儲水箱(17)相連接，所述燃燒器為脈動多孔介質(zhì)燃燒器，脈動多孔介質(zhì)燃燒器包括燃燒器殼體(3)，燃燒器殼體(3)內(nèi)壁上附著有保溫層(4)，保溫層(4)內(nèi)設(shè)有裝有多孔介質(zhì)燃燒室(22)的內(nèi)筒(21)，內(nèi)筒(21)上部設(shè)有穿入燃燒器殼體(3)內(nèi)的點火器(20),燃燒器殼體(3)的下部設(shè)有連通內(nèi)筒(21)的進氣管(I),進氣管(I)的入口處設(shè)有膜片閥(2 );燃燒器殼體(3 )上部連接的煙氣管(5 )上纏繞有蛇形換熱管(6)，煙氣管(5)與燃燒器殼體(3)連接處纏繞有保溫層(4)，蛇形換熱管(6)外部設(shè)有與預(yù)熱器(19)相連的導(dǎo)套管(8)，導(dǎo)套管(8)內(nèi)充填有附著在蛇形換熱管(6)周圍泡沫陶瓷導(dǎo)熱層(7 )，所述蛇形換熱管(6 )的入口端經(jīng)管線連接換熱器循環(huán)水泵(9)，蛇形換熱管(6 )的出口端經(jīng)管線連接鍋筒(10)，預(yù)熱器(19)相連在導(dǎo)套管(8)的尾部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈動多孔介質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的多孔介質(zhì)燃燒室(22)為SiC泡沫陶瓷多孔介質(zhì)燃燒室或Al2O3泡沫陶瓷多孔介質(zhì)燃燒室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈動多孔介質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的冷凝器(14)為水冷式冷凝器或風(fēng)冷式冷凝器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈動多孔介質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的螺桿式膨脹機(12)為單螺桿式膨脹機或雙螺桿式膨脹機。
專利摘要一種脈動多孔介質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)，它包括脈動多孔介質(zhì)燃燒器和帶有螺桿式膨脹機的發(fā)電系統(tǒng)脈動多孔介質(zhì)燃燒器包括進氣管，位于進氣管上方的膜片閥，多孔介質(zhì)燃燒室和無介質(zhì)燃燒室位于膜片閥和煙氣管之間，煙氣管外邊包裹著起導(dǎo)熱作用的泡沫陶瓷，位于泡沫陶瓷內(nèi)部的是螺旋式纏繞的換熱管，導(dǎo)套管位于煙氣管之后，位于導(dǎo)套管之后的是預(yù)熱器，預(yù)熱器后連接著排氣管；帶有螺桿式膨脹機的發(fā)電系統(tǒng)包括儲存工質(zhì)水的儲水箱，水處理器，用于汽液分離的鍋筒，將熱能轉(zhuǎn)換為機械能的螺桿式膨脹機，以及將機械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機。該系統(tǒng)利用低熱值氣體的燃燒熱、低溫余熱進行發(fā)電，單機容量匹配合理，操作方便，節(jié)能環(huán)保，使用效果好。
文檔編號F22B31/00GK202902246SQ20122056565
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者林柏泉, 代華明, 李慶釗 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)