CN202023653U - 一种储热式煤层气斯特林发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种储热式煤层气斯特林发电装置，装置由多孔介质燃烧器、储热器、与发电机相连的斯特林发动机组成。对气源不稳定性具有良好适应能力的多孔介质燃烧器连接用于稳定热量波动的储热器，储热器连接斯特林发动机，发动机连接发电机进行发电。其中，多孔介质燃烧器产生的高温烟气通过盘绕在储热器中的盘管实现热量的高效率传递。实现了不稳定煤层气尤其低浓度煤层气发电，有效降低了煤层气气源不稳定尤其是浓度波动大对整个装置的冲击，同时具有热效率高、污染小、噪音低、移动方便、维修简便等优点。应用前景广阔，社会效益良好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种储热式煤层气斯特林发电装置，尤其适用于煤层气浓度低、波动大特点的煤层气发电。
背景技术
煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是甲烷，与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。
我国煤层气资源丰富，但是浪费严重，而且对环境造成重大污染。我国煤层气资源十分丰富，2000m以上的瓦斯含量约为35万亿 
，与我国天然气资源量相当。2008年我国共排放瓦斯190亿以上，绝大部分瓦斯被排入大气中。而瓦斯的温室效应约为
的21倍，会对环境造成重大污染。
发电是最直接有效的煤层气利用途径。通常情况下，1
纯瓦斯可发电3.5kWh。煤层气发电集节能、环保、效益、安全于一身，具有很大推广价值。为此，2006年国务院办公厅发布了《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》，2007年国家发改委出台了《关于利用煤层气(煤矿瓦斯)发电工作的实施意见》。
我国煤层气气源的不稳定性主要表现在煤层气浓度不稳定、产量差异大、抽采地点的移动性三方面，而现有发电技术（蒸汽轮机发电机组、燃气轮机发电机组和燃气内燃机发电机组等）不能适应我国煤层气浓度低、波动大的特点。2008年我国瓦斯抽采量约58亿
，比2007年增长了约15亿
，但是瓦斯利用率仅为30％，而且比2007年下降了4％。主要的技术原因在于绝大部分瓦斯浓度低于30％，且波动较大。现有发电技术的燃烧方式不能适应我国煤层气的这一特点，瓦斯浓度低经常导致燃烧装置熄火，浓度波动会对发动机装置造成冲击，使得发动机装置性能严重不稳动。
发明内容
本实用新型的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、节能、环保、性能稳定、效果好的储热式煤层气斯特林发电装置。
为实现上述目的，本实用新型的储热式煤层气斯特林发电装置，包括多孔介质燃烧器，在所述多孔介质燃烧器上设有内部充填有储热介质的储热器，储热器的储热介质中设有盘管，盘管的入口与多孔介质燃烧器相通，盘管的管出口由储热器侧壁引出，储热器的上部设有与发电机相连的斯特林发动机热缸；所述的储热介质为蓄热球、无机盐、金属合金或陶瓷蜂窝体。
有益效果：
实现了不稳定煤层气尤其低浓度煤层气发电，有效降低了煤层气气源不稳定、浓度波动大对整个装置的冲击。首先，多孔介质燃烧器是一种以多孔介质为载体的基于过焓燃烧理论的预混燃烧技术，多孔介质有很小的着火孔和很高的热容量，既可以燃用浓度较高的抽放瓦斯，也可燃用浓度低的风排瓦斯，因此对气源的不稳定性适应能力强。其次，斯特林发动机工质不直接参与燃烧，只要保证400以上的热源供应发动机就可连续运转，因此对气源的不稳定性具有较强的适应能力。再次，储热器能使多孔介质燃烧器产生的热量多时储存，少时释放，有效降低由于气源浓度波动致热量波动对斯特林发动机的冲击。
热效率高、污染小、噪音低、移动方便、维修简便等。斯特林发动机的理论循环效率等于最高循环效率—卡诺效率。现有样机的试验表明，斯特林发动机的卡诺效率达66～70％，有效效率达32～40％（相当于柴油机效率），随着科技和研制工作的进展，斯特林发动机的效率还可以进一步提高。同时，多孔介质燃烧器比普通扩散燃烧器热效率高，相同热负荷下甚至比本生灯式燃烧节约燃料达30%～50%。再有，斯特林发动机比内燃机少40%的零部件，不需要燃气压缩机，因此体积小，重量轻，移动方便，便于维护。多孔介质质燃烧器、储热器等结构简单，只要定期更换多孔介质、储热材料即可，维护方便。同时也解决了抽采地点移动性所带来的整个发电装置笨重移动困难的问题。
应用前景广阔，社会效益良好。储热式煤层气斯特林发电装置技术可行性强、优势明显，同时，煤层气发电既节约能源，又可减少煤层气排放，降低温室效应。煤矿企业利用煤层气发电经济效益显著，促进瓦斯的抽采，减少煤矿安全事故。因此，煤层气发电集节能、环保、效益、安全于一身。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1－斯特林发动机热缸，2－储热器，3－储热介质，4－盘管，5－高温烟气入口，6－高温烟气出口，7－多孔介质燃烧器，8－煤层气入口。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一个实施作进一步的描述：
在图1中，本实用新型主要由多孔介质燃烧器7、储热器2、与发电机相连的斯特林发动机热缸1组成。内部充填有储热介质3的储热器2设在多孔介质燃烧器7上，储热介质3为蓄热球、无机盐、金属合金或陶瓷蜂窝体。储热介质3中盘绕有布置合理的盘管4，盘管4的入口端为高温烟气入口5，出口端为高温烟气出口6，储热器2上部设有发电机相连的斯特林发动机热缸1。煤层气从多孔介质燃烧器7的进气口8进入，燃烧的煤层气产生的高温烟气经由入口5进入盘管4，通过盘管4与储热器2中的储热介质3实现热量的高效传递，然后由出口6排出。储热介质3加热斯特林发动机热缸1，驱动斯特林发动机带动发电机发电。
Claims (2)
1.一种储热式煤层气斯特林发电装置，包括多孔介质燃烧器（7），其特征是：在所述多孔介质燃烧器（7）上设有内部充填有储热介质（3）的储热器（2），储热器（2）的储热介质（3）中设有盘管（4），盘管（4）的入口（5）与多孔介质燃烧器（7）相通，盘管（4）的管出口（6）由储热器（2）侧壁引出，储热器（2）的上部设有与发电机相连的斯特林发动机热缸（1）。
2.根据权利要求1所述的储热式煤层气斯特林发电装置，其特征是：所述的储热介质（3）为蓄热球、无机盐、金属合金或陶瓷蜂窝体。
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