[发明专利]一种微温差热能燃气直行发电机

说明书

一种微温差热能燃气直行发电机由若干套直行发电装置和控制器组成，直行发电装置包括热能转换器、连杆传动机构、底座支撑架和直行发电输出单元；热能转换器是一个一头为热头端，另一头为冷头端的哑铃型特制容器，两头端有气室，中间以低沸点液体隔断；加热盘加热插入热头端顶部的U型导热管的中部，热量向下通过导热软线、悬浮导热板，加热热头端液面，使其上方产生大的饱和蒸气压，压迫液体流向冷头端；重心超过支撑轴线，冷头端向下热头端向上摆动；到水平位置时两气室贯通，热能转换器回摆；冷头端装有连杆传动机构，带动下方直行发电输出单元中的动子磁体组在定子线圈组中上下运动，定子线圈组中的线圈切割磁力线，线圈组输出电流。

所属技术领域

本发明属于热能发电技术领域，具体涉及一种热能转换器两端有微小温差就能摆动发电的热能发电装置。

背景技术

目前工业化使用的沼气等燃气热能发电装置有两种：一种是借用内燃机发电的装置；另一种采用低沸点工作介质的涡轮发电机。因为沼气中甲烷含量只有50％-70％，含有大量二氧化碳和腐蚀气体(天燃气中的甲烷含量为99.5％)，直接通入内燃机会产生后燃烧现象，发电效率低，而且因腐蚀金属，严重影响机器的使用寿命。若将沼气进行提纯处理，发电成本会大大提高。

低沸点工作介质的涡轮发电机是将蒸汽轮发电机中的工作介质由水换成了低沸点工作介质，热源的质量要求可以降低，但原蒸汽发电的各系统一个也不能少，依然要产生高压高速的循环气体。无法降低发电成本，无法提高使用寿命和安全性；且操作复杂；保养和维修成本高。

热力循环模式决定了上述两种发电机的发电能效都不高，只有20％-40％。

发明内容

为了克服现有内燃机沼气发电和低沸点工作介质的涡轮发电中存在的热源要求高，效能低下，设备复杂，经济性差等问题，本发明推出一种微温差热能燃气直行发电机。该热能发电机不仅可以利用天燃气、页岩气、矿井煤气发电，而且可以利用原生沼气等劣质能源来发电。该热能发电机的热力循环属于一种新的热力学循环模式，转换效能高，经济性好，且采取低温低压低速的安全、长寿命工作方式。

本发明所采用的技术方案是：利用带加热系统的热能转换器两端的温度差，产生大的饱和蒸气压差，将热能直接转换成机械能，再由机械能转变为电能。一套微温差热能燃气直行发电机包括若干套直行发电装置和一台控制器。控制器控制各直行发电装置协调运行，保证电力的稳定输出。见图1。

直行发电装置由四部分组成：带加热系统的热能转换器、连杆传动机构、三角底座支撑架和直行发电输出单元。

热能转换器是呈哑铃形的特制密封容器，由两个一端开口的长管颈容器对接而成。其中一个口径管径大，一个口径管径小。另一端不开口，是大于管径的大头。管部可以是圆筒形的或非圆筒形的；头部可以是空心球形的或空心非球形的；容器材质可以是金属的或非金属的。将两容器开口相对，口径管径小的插入口径管径大的里面，进行套接。在套接前向容器中注入一定量的低沸点液体，套接到位后，将套接的两管径之间用密封材料或焊接方式进行密封，使气体和液体无法溢出(如图2)。形成一个两端大头的特制密封容器(特制密封容器也可以采用两个空心球体的开口与中间长管颈容器管口对焊的方式完成)。其两端的大头分热头端和冷头端，热头端的容积要大于冷头端的容积。热头端安装有加热系统。先将特制密封容器水平放置，在管径中部找出水平位置的平衡轴线，从平衡轴线向冷头端作水平位移，找出合适的支撑轴线(如图3)。该支撑轴线须满足下面条件：以该轴线为轴心，热头端(A端)力矩变大，向下摆动，使A端降低而冷头端(B端)升高，形成A和B两端均存有气体的液体隔断空间。

液体在不同的温度下会产生不同的饱和蒸气压，液、气两相相变达到新的平衡。低沸点的液体热头端液面的饱和蒸气压远高于冷头端的，热头端液面的温度越高而冷头端温度不变，两端的压差就越大。

低沸点液体可以是工业制冷剂，也可以是为热能转换器特制的工作介质。