CN104132346A - 一种具有回热功能的微燃烧热光伏发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉一种具有回热功能的微燃烧热光伏发电装置。本发明的目的在于提供一种以微燃烧器为热源，将热光辐射转化为电能的电源系统。发电装置包括：外壳，以及置于外壳内的：燃料仓，用于存放燃料；燃料流量调节阀，控制气化后燃料的流量；混合腔；点火器；并列的N个微燃烧器；热光伏板；复合双路气道。本发明相对于现有技术的优点在于：采用液化气体作为燃料，能量密度大，系统可持续工作时间长；采用复合双路气道，回收了部分废热，提高了系统的热效率以及稳定性。

Description

一种具有回热功能的微燃烧热光伏发电装置

技术领域：

本发明属于微小尺度发电技术领域，更具体地，涉及一种具有回热功能的微燃烧热光伏发电装置。

背景技术：

燃烧燃料从而产生能量是生产生活中采用的最为广泛的能源利用方式。世界上有90％的能源是直接或间接地通过燃烧而得以利用的。但在某些场合，由于加工技术的限制，燃料燃烧就不能发挥其用武之地，比如手机、笔记本电脑等可携带电子设备，目前人们主要是依靠电池来给它们提供能源。化学电池由于体积小、携带方便等特点，在这些场合有很大的利用空间，但是其缺点也是显而易见的，因为其能量密度低、可连续工作时间短，需要经常地更换电池或充电。因此，需要一种兼具燃烧器和电池特征的新型发电装置。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种以微燃烧器(组)为热源的微热光伏发电装置。

本发明的技术方案如下：

一种具有回热功能的微燃烧热光伏发电装置，包括：

外壳，以及置于外壳内的：

燃料仓1，用于存放燃料；

燃料流量调节阀2，控制气化后燃料的流量，并与空气以一定当量比混合；

混合腔3；

点火器4；

并列的N个微燃烧器，N大于或等于2；

热光伏板7，吸收微燃烧器壁面的热辐射能量，并转化为电能；

复合双路气道6，其中一路为废气排放管路，连接N个微燃烧器的气体排放口；另一路连接燃烧器空气导入管路；两路气体反向流动，形成逆流换热器，废气通过热交换对空气进行加热，回收了部分废热，提高系统的热效率。

作为优选方案之一：

所述外壳为长方体，

所述微燃烧器为矩形长方体，平行阵列，热光伏板位于平行阵列的空隙处；

所述点火器位于微燃烧器阵列和热光伏板的两个侧面。

作为优选方案之二：

所述外壳为圆柱状，

所述热光伏板为圆筒状，同心嵌套；

所述微燃烧器为圆筒状，均匀分布于热光伏板之间；

所述点火器位于外壳圆柱体的中心线和最外圈光伏板的外周面。

作为进一步优选方案，所述混合腔中布置层层叠置的隔板，每层隔板留有让气体通过的豁口，相邻隔板之间的豁口呈对角分布，最大限度地延长气体通过的时间，保证气体的均匀混合。

燃料在经过燃料流量调节阀2后，减压，气化后进入混合腔3；在混合腔3内与空气导入管路送入的的空气以一定的比例充分混合；混合好的气体进入微燃烧器5，点火器4点燃微燃烧器中的混合气体；混合气体在微燃烧器中稳定地燃烧放出热量，微燃烧器壁面受热产生热辐射，位于微燃烧器两侧的热光伏板7，吸收了热辐射，并将其转化为电能。

本发明相对于现有技术的优点在于：本微热光伏发电系统与传统的电池相比具有：价格低廉、保存期限长、能够提供更稳定的电压、再次添加燃料方便和比起一次性电池环境友好等优点；与现有的微热光伏发电系统相比，本发明采用液体燃料，液体燃料能量密度大，系统可持续工作时间长。采用流量调节阀实现了液体燃料的气化和流量控制。液体燃料在混合腔中气化，并与空气充分混合，同时在结构上实现了燃料仓与混合腔的一体化，使得结构更加紧凑，适应于毫米级甚至微米级的空间使用。另外采用复合双路气道，回收了部分废热，预热了空气，加强了微燃烧器燃烧的稳定性，提高了系统的热效率以及稳定性。

附图说明：

图1代表实施例1中微热光伏发电装置沿中部纵向剖开后的结构示意图，图中，1代表燃料仓，2代表燃料流量调节阀，3代表混合腔，4代表点火器，6代表复合双路气道。

图2为实施例2中微燃烧器和点火器在水平面内的结构分布示意图；4代表点火器，5代表微燃烧器，7代表热光伏板。

图3为实施例1中微燃烧器和点火器在水平面内的结构分布示意图；图中，4代表点火器，5代表微燃烧器，7代表热光伏板。

图4为实施例1中，以液氢为燃料，燃烧器材料是不锈钢316L，与空气混合比是1.0和0.8时的沿燃烧器轴向自下而上的壁面温度分布曲线图。

具体实施方式：

实施例1：

参照图1、图3，说明本发明的具体技术方案。一种具有回热功能的微燃烧热光伏发电装置，包括：外壳，以及置于外壳内的：燃料仓1，用于存放燃料，燃料选择液化的氢气，甲烷，正丁烷或者这几种物质的混合物；燃料流量调节阀2，控制气化后燃料的流量；混合腔3；点火器4，采用压电材料，利用压电效应来点火；并列的12个微燃烧器5；

热光伏板7，吸收微燃烧器壁面的热辐射能量，并转化为电能，采用锑化镓GaSb或者以此为基体的材料；

复合双路气道6，其中一路为废气排放管路，连接微燃烧器的燃烧后气体排放口；另一路连接燃烧器空气导入管路；两路气体反向流动，形成逆流换热器，回收了部分废热，提高了系统的热效率；

所述外壳为长方体；

所述微燃烧器为矩形长方体，平行阵列，热光伏板位于平行阵列的空隙处；可以采用耐高温的不锈钢316L，也可以采用碳化硅SiC、氮化硅Si₃N等耐高温的陶瓷材料；

所述点火器位于微燃烧器阵列和热光伏板的两个侧面；

所述混合腔通过层层叠置的隔板，每层隔板留有让气体通过的豁口，相邻隔板之间的豁口呈对角分布，最大限度地延长气体通过的时间，保证气体混合均匀。

从图4的结果来看，微燃烧器的壁面温度分布在600℃以上，辐射出的波长与热光伏板光谱响应极好地匹配，有利于热光伏发电。

实施例2：

对照图2，说明本发明的具体技术方案。一种具有回热功能的微燃烧热光伏发电装置，包括：外壳，以及置于外壳内的：燃料仓1，用于存放燃料，燃料选择液化的氢气，甲烷，正丁烷，也可以采用这几种物质的混合物；燃料流量调节阀2，控制气化后燃料的流量；混合腔3；点火器4，采用压电材料，利用压电效应来点火；并列的24个微燃烧器5；

热光伏板7，吸收微燃烧器壁面的热辐射能量，并转化为电能，采用锑化镓GaSb或者以此为基体的材料。

复合双路气道6，其中一路为废气排放管路，连接微燃烧器的尾气排放口；另一路连接燃烧器空气导入管路；两路气体反向流动，形成逆流换热器，废气通过热交换对空气进行加热，提高了系统的热效率；

所述外壳为圆柱状，

所述热光伏板为圆筒状，同心嵌套；

所述微燃烧器为圆筒状，均匀分布于热光伏板之间；可以采用耐高温的不锈钢316L，也可以采用碳化硅SiC、氮化硅Si₃N等耐高温的陶瓷材料；

所述点火器外壳圆柱体的中心线和最外圈光伏板的外周面；

所述混合腔中布置层层叠置的隔板，每层隔板留有让气体通过的豁口，相邻隔板之间的豁口呈对角分布，最大限度地延长气体通过的时间，保证气体的均匀混合。

Claims (5)

1.一种具有回热功能的微燃烧热光伏发电装置，其特征在于，包括：

外壳，以及置于外壳内的：

燃料仓(1)，用于存放燃料；

燃料流量调节阀(2)，控制气化后燃料的流量，并与空气以一定当量比混合；

混合腔(3)；

点火器(4)；

并列的N个微燃烧器(5)，N大于或等于2；

热光伏板(7)，吸收微燃烧器壁面的热辐射能量，并转化为电能；

复合双路气道(6)，其中一路为废气排放管路，连接N个微燃烧器的燃烧后气体排放口；另一路连接燃烧器空气导入管路；两路气体反向流动，形成逆流换热器，回收了部分废热，提高系统的热效率。

2.根据权利要求1所述一种具有回热功能的微燃烧热光伏发电装置，其特征在于，

所述外壳为长方体；

所述微燃烧器为矩形长方体，平行阵列；

所述热光伏板位于平行阵列的空隙处；

所述点火器位于微燃烧器阵列和热光伏板的两个侧面。

3.根据权利要求1所述一种具有回热功能的微燃烧热光伏发电装置，其特征在于，

所述外壳为圆柱状，

所述热光伏板为圆筒状，同心嵌套；

所述微燃烧器为圆筒状，均匀分布于热光伏板之间；

所述点火器位于外壳圆柱体的中心线和最外圈光伏板的外周面。

4.根据权利要求1至3任何一项所述一种具有回热功能的微燃烧热光伏发电装置，其特征在于，所述混合腔中布置层层叠置的隔板，每层隔板留有让气体通过的豁口，相邻隔板之间的豁口呈对角分布，最大限度地延长气体通过的时间，保证气体的均匀混合。

5.按照权利要求1至3任何一项所述一种具有回热功能的微燃烧热光伏发电装置，所述燃料仓内存放液体燃料。