本实用新型专利技术一种矿井乏风逆流氧化温差发电装置，属于利用矿井乏风中甲烷逆流氧化释放热量进行高效温差热电转换的技术领域。含甲烷浓度极低的气体可在本实用新型专利技术的系统的逆流氧化床内进行自维持周期往复流动氧化反应，形成远高于理论绝热燃烧温度的中间高温度区域，温差发电单元热端接触此区域的内绝缘板，温差发电单元冷端接触与换热器相连的外绝缘板接触，温差发电单元热端和温差发电单元冷端之间产生大温度梯度，不需要复杂的蒸汽循环和发电系统，可以进行高效热电转换发电，温差热电转换效率明显高于常规温差发电器。本实用新型专利技术设备简单，结构紧凑，成本低，效率高，为治理和利用矿井乏风高效提供了一个有效的方法和设备选择。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术属于利用矿井乏风中甲垸逆流氧化释放热量进行高效温差热电转换的
技术介绍
煤矿抽放甲垸含量较低的瓦斯时，采用"风排"的方法，向矿井注入空气，与瓦斯掺混排出矿井，这部分气体被称为"矿井乏风"。由于矿井乏风中甲烷含量一般低于iy。，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 15X1091113，与西气东输的12乂10%3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垸总排放量多于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。目甜，瑞典MEGTEC公司丌发研制出了逆流氧化反应系统，iH趋于商业化。我们国家胜动 集团公司自主丌发研制出一台逆流氧化反应装置，并在阜新矿业集团恒大公司北风井安装试 运行。但逆流氧化反应系统在回收利用矿井乏风在其内燃烧释放出热量时，特别是将其转化 为高品质电能，必须采用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。
技术实现思路
本技术就是克服上述不足，提供一种设备简单、结构紧凑、生产成本低的一种矿井 乏风逆流氧化温差发电装置。矿井乏风中甲烷在本技术的逆流氧化床内氧化，生成二氧 化碳和水，利用氧化释放热量实现高效温差热电转换。本技术的技术解决方案是 一种矿井乏风逆流氧化温差发电装置，山矿井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、逆流氧化温差发电装置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l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进口相连，气体净化储存装置4 出口与鼓风机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 同空气进气管道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与逆流氧化温差 发电装置9相连，逆流氧化温差发电装置9与排气管道11相连，排气管道ll与大气环境相 连。逆流氧化温差发电装置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、 电磁阀al9、电磁阀b20、电磁阀c21、电磁阀d22、逆流氧化器23、逆流氧化器进排气管道 24、循环水换热器28、排气管道11和温差发电器32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与逆流氧化器进排气管 道24连接，正向气流通路17、反向气流通路18与排气管路11连接，混合气体进气管道8 和逆流氧化器进排气管道24之间正向气流通路17上设有电磁阀a19，混合气体进气管道8 和逆流氧化器进排气管道24之间反向气流通路18上设有电磁阀b20，逆流氧化器进排气管 道24和排气管道11之间反向气流通路18上设有电磁阀c21，逆流氧化器进排气管道24和 排气管道11之间正向气流通路17上设有电磁阔d22，控制系统10与电磁阀a19、电磁阀b20、 电磁阀c21、电磁阀d22控制线连接，逆流氧化器23上下对称布置温差发电器32，在每个温 差发电器32外布置循环水换热器28，依次连接是逆流氧化器23的上下壁板25与温差发电 器32的内绝缘板33相连，温差发电器32的外绝缘板34与循环水换热器28的底板30相连， 循环水换热器28的循环水进出口29与热水用户16相连，温差发电器电极36与温差发电器 电极导线12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-直流转换器13 的输出导线与用电设备15相连。逆流氧化器23由逆流氧化器进排气管道24、陶瓷外壳27、上下壁板25、侧壁板26、进 排气空间38、气流调整板39、逆流氧化床40和电加热器37组成，逆流氧化器23的上下壁 板25上设有防止热膨胀应力的垄槽41 ，上下壁板25和侧壁板26连接构成长方体陶瓷外壳27， 逆流氧化器进排气管道24与陶瓷外壳27连接，逆流氧化器23的侧壁板26和未与内绝缘板33 接触的上下壁板25部分覆盖有陶瓷保温材料，陶瓷外壳27内设有进排气空间38、气流调整 板39、逆流氧化床40，进排气空间38与气流调整板39相连，气流调整板39与逆流氧化床40 相连，逆流氧化40床轴向中间区域设有电加热器37。温差发电器32由外绝缘板34、温差发电单元35、内绝缘板33、导电薄片42和温差发 电器电极36组成，温差发电单元35在内绝缘板33和外绝缘板34之间前后左右阵列排列布 置，温差发电单元35热端与内绝缘板33接触，温差发电单元35冷端与外绝缘板34接触， 温差热电单元35由导电薄片42串联而成，导电薄片42与温差发电器电极36相连。内绝缘 板33和外绝缘板34上有防止热膨胀应力的垄槽41。温差发电单元35由P型热电偶臂43、 N型热电偶臂44、绝缘层45和导电体46构成， 导电体站把温差发电单元35的P型热电偶臂"和N型热电偶臂44熔结在一起，P型热电 偶臂43和N型热电偶臂44之间由绝缘层45隔开。循环水换热器28由底板30、盖板31、铝合金制褶皱散热片47和循环水进出口 29组成，底板30、盖板31构成循环水换热器28的外壳，循环水换热器外壳内设有铝合金制褶皱散热 片47，底板30上有防止热膨胀应力的垄槽41。本技术所达到的有益效果是矿井乏风、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含甲烷浓度极低的气体可 在其中进行自维持氧化反应，使气体中甲垸转化为二氧化碳和水，防止了其对环境的污染。 另外，混合气体在逆流氧化床内实现周期往复流动氧化反应，周期往复地吸热和放热，形成 沿逆流氧化床内温度远高于理论绝热燃烧温度轴向中间高温度区域。温差发电器的布置在逆 流氧化器高温区域的上下部，温差发电单元热端接触此区域的内绝缘板，温差发电单元冷端 接触与换热器相连的外绝缘板接触，温差发电单元热端和温差发电单元冷端之间产生大温度 梯度，所以可以进行高效热电转换发电，发电经直流-直流转换器电压与电流转换后，供用电 设备使用，冷却循环水在循环水换热器中被加热成热水，供用户使用。温差热电转换效率明 显高于常规温差发电器，对于低成本温差材料制成的温差电偶，热电转换效率可达到10-15%。以下结合附图和具体实施方式对本技术做进一歩说明。附图说明附图1是本技术一种矿井乏风逆流氧化温差发电装置结构示意图； 附图2是本技术逆流氧化温差发电装置结构示意附图3是本技术逆流氧化器、温差发电和循环水换热器三维结构示意图； 附图4是本技术逆流氧化器、温差发电和循环水换热器正面结构示意图； 附图5是附图4的A-A剖面结构示意图。图中，l.矿井，2.管路，3.引风机，4.气体净化储存装置，5.鼓风机，6.矿井乏气 进气管道，7.空气进气管道，8.混合气体进气管道，9.逆流氧化温差发电装置，10.控制系 统，11.排气管道，12.温差发电器的电极导线，13.直流-直流转换器，14.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种矿井乏风逆流氧化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）、逆流氧化温差发电装置（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，其特征在于，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）进口相连，气体净化储存装置（４）出口与鼓风机（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）同空气进气管道（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）与逆流氧化温差发电装置（９）相连，逆流氧化温差发电装置（９）与排气管道（１１）相连，排气管道（１１）与大气环境相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓洋波，解茂昭，刘阳，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。