一种自动控制的燃烧系统及该系统的气源识别和发电方法与流程

本发明涉及燃烧技术领域，尤其涉及一种自动控制的燃烧系统及该系统的气源识别和发电方法。

背景技术

现有技术中常见的发电方式为机械式发电，将燃料燃烧产生高温高压的气体带动动力机械(如燃气轮机)旋转输出机械功，动力机械带动发电机旋转进行发电，这样的发电方式系统庞大、结构复杂、发电效率不高。

热电转换是指热能和电能之间的相互转换。热电效应包括塞贝克(seebeck)效应、珀尔帖(peltier)效应、汤姆逊(thompson)效应。热电转换效应的发现，引起了科学界极大的兴趣，因为从宏观上讲，热电转换效应意味着热能与电能之间的直接转换。如何使这种效应成为实际应用中的能量转换与利用成为当今的热点。

热电材料是通过其内部载流子的移动及其相互作用，来完成电能和热能之间相互转换的一种功能材料。与一般的发电方法相比，优势在于没有外部的转动部件，因此工作时没有噪声、没有部件之间的磨损等。另外，由于它没有流体态的介质，可以说基本没有环境污染。热电材料的主要特点是：它可以像压缩软件一样把热量打包，传送给材料中电能的载体——电子或空穴载流子，它们在把热量从温度高的一端运输到温度低的一端的同时，由于电子或空穴的定向移动，这种材料的两端就会产生电压。而所产生的这种电压，就为人们提供了可利用的能源。

温差发电器是利用塞贝克效应，将热能直接转换成电能的一种发电器件。将一个p型温差电元件和一个n型温差电元件在热端用金属导体电极连接起来，在其冷端分别连接冷端电极，就构成一个温差电单体或单偶。在温差电单体开路端接入电阻为rl的外负载，如果温差电单体的热面输入热流，在温差电单体热端和冷端之间建立了温差，则将会有电流流经电路，负载上将得到电功率，因而得到了将热能直接转换为电能的发电器。

热电材料的理想特性一般要求内阻较低以减少内部电流产生的损耗(发热)；较低的导热系数(热导率)以减少从高温端向低温端的热传导；较高的热电动势(开路)。大多数物质的热电动势只有几微伏每度温差，不适宜作为热电材料。最适合的材料是半导体材料，如碲化铋基材料、碲化铅、锗硅合金、碲化锗等等。

现有技术中的温差发电装置结构较为复杂，采用燃料类型也比较单一，无法适用多种燃料的工作方式。

同时，现有技术中的燃烧系统和装置(例如燃烧壁炉)中通常只能适用一种单一的燃料，系统的结构和参数设计也都是按照该种燃料来设置，一旦改变燃料类型将导致燃烧波动甚至无法正常燃烧等问题，针对这样的问题出现过一些手动人工识别燃料的方法和装置，这样的方式显然不够准确和高效。

技术实现要素：

本发明针对上述缺陷，提出一种自动控制的燃烧系统及该系统的气源识别和发电方法，本发明结构简单、发电效率高，同时可识别和适用于多种燃料的工作方式，并且燃烧稳定。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种自动控制的燃烧系统，所述燃烧系统能够接收第一燃料气体或第二燃料气体以产生热，所述第一燃料气体的燃烧热值小于第二燃料气体的燃烧热值，所述燃烧系统包括与燃料源连接的燃料供送管路、与燃料供送管路连接的阀组件、与阀组件连接的主燃烧嘴、与阀组件连接的气源识别装置、与阀组件连接的温差发电装置以及主控制电路板，所述气源识别装置包括第一燃烧器和第二燃烧器，所述第一燃烧器包括第一喷嘴、第一点火电极和第一热电偶，所述第二燃烧器包括第二喷嘴、第二点火电极和第二热电偶，其中所述第一喷嘴的喷嘴孔径大于第二喷嘴的喷嘴孔径，所述第一燃烧器和第二燃烧器均与控制电路板电连接，所述阀组件与控制电路板电连接并且能够控制燃料气体向第一燃烧器、第二燃烧器和温差发电装置的输送，所述阀组件能够通过控制第一管路和第二管路向主燃烧嘴输送燃料气体。

进一步地，所述温差发电装置包括导热块、长明火管、发电片、散热块、冷却装置，所述导热块内部为中空结构，在其两相对的侧壁上开设有通孔，所述长明火管穿过所述导热块的两相对的侧壁的通孔设置，所述长明火管位于所述导热块内的部分开设有多个小孔，所述发电片设置在导热块和散热块之间，所述冷却装置位于所述散热块的底部，所述发电片能够利用其上下的温差进行发电，所述第一燃烧器和第二燃烧器分别通过各自的固定板固定在所述散热块的两侧。

进一步地，所述阀组件包括主安全保护电磁阀、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，所述主安全保护电磁阀与燃料供送管路连通用于控制燃料气体向主燃烧嘴、第一燃烧器、第二燃烧器和温差发电装置的输送，所述第一电磁阀用于控制第一燃料气体和第二燃料气体通过第二管路向主燃烧嘴的输送，所述第二电磁阀用于控制第一燃料气体通过第一管路向主燃烧嘴的输送，第三电磁阀用于控制第二燃料气体通过第三管路向第一燃烧器的输送。

进一步地，所述温差发电装置还包括与所述长明火管连接的三通喷嘴座、第一t形接头和第二t形接头，所述三通喷嘴座中包括用于向长明火管输送燃料气体的第三喷嘴和第四喷嘴，所述第一t形接头的第一接口与三通喷嘴座的第一接口连接，所述第一t形接头的第二接口通过第四管路与第一喷嘴连接，所述第一t形接头的第三接口通过第三管路与第三电磁阀连接，所述第二t形接头的第一接口与三通喷嘴座的第二接口连接，所述第二t形接头的第二接口通过第五管路与第二喷嘴连接，所述第二t形接头的第三接口通过第六管路与主安全保护电磁阀连接。

进一步地，所述发电片采用碲化铋(bite)基材料。

进一步地，所述冷却装置包括风扇，所述风扇通过固定垫圈固定在所述散热块的底部。

进一步地，所述燃烧系统包括至少一个与主控制电路板连接的usb接口。

进一步地，所述燃烧系统包括用于设置或调节燃烧温度的旋钮。

一种根据上述的自动控制的燃烧系统的气源识别和发电方法，包括以下步骤：

(1)气源通过气源接头向燃料输送系统输送燃料，打开主安全保护电磁阀燃料气体通过第二t形接头进入第一燃烧器和长明火管，同时打开和第三电磁阀燃料气体通过第一t形接头进入第二燃烧器和长明火管，第一电磁阀和第二电磁阀保持关断；

(2)通过第一点火电极和第二点火电极对第一燃烧器和第二燃烧器处的燃料气体进行点燃，若燃料气体是热值较高的第二燃料气体，则第一燃烧器的第一喷嘴处、第二燃烧器的第二喷嘴处均可点燃，此时第一热电偶和第二热电偶均产生热电势并反馈至控制电路板，此时系统判断燃料是第二燃料气体，若所述燃料是热值较低的第一燃料，由于第二喷嘴的孔径较小通过的气量较少因此热值较低的第一燃料无法形成有效长明火，而在孔径较大的第一喷嘴处第一燃料可以正常燃烧，此时第一热电偶产生热电势并反馈给控制电路板而第二热电偶无法产生热电势，此时系统判断燃料是第一燃料气体；

(3)当系统判断燃料是第二燃料气体时，关断第三电磁阀仅通过第二t形接头向长明火管输送燃料，同时保持第二电磁阀关断并打开第一电磁阀仅通过第一电磁阀的第二管路向燃烧系统输送燃料，当系统判断燃料是第一燃料气体时，保持主安全保护电磁阀和第三电磁阀打开同时通过第一t形接头和第二t形接头向长明火管输送燃料，同时打开第二电磁阀和第一电磁阀同时通过第一电磁阀和第二电磁阀的管路和管路向主燃烧嘴输送燃料，因此系统能够自动识别和判断第一和第二燃料并切换相应的供送模式以保持长明火管和主燃烧嘴的稳定燃烧，长明火管处燃料的燃烧使得导热块被加热，导热块的热量传递至发电片的上部使得发电片的上部保持温度较高，同时，风扇的转动通过散热块对发电片的下部不断冷却散热以保持发电片的下部温度较低，发电片由于其上下部的温差而不断进行发电。

相对于现有技术，本发明结构简单，发电效率高，装置大小灵活，并且可自动识别和适用多种燃料，系统运行安全稳定高效，不同热值的燃料可基本保持稳定的燃烧。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明自动控制的燃烧系统立体结构示意图。

图2为本发明自动控制的燃烧系统顶部视图。

图3为本发明自动控制的燃烧系统底部视图。

图4为本发明自动控制的燃烧系统局部结构示意图。

图5为本发明自动控制的燃烧系统局部结构示意图。

图6为本发明自动控制的燃烧系统局部结构示意图。

图7为本发明自动控制的燃烧系统局部结构拆分示意图。

图8为本发明自动控制的燃烧系统局部结构拆分示意图。

图9为本发明自动控制的燃烧系统控制系统示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

参见附图1-5，本发明一种自动控制的燃烧系统100，例如可以是燃烧壁炉，通过燃烧燃料来取暖或供暖，所述燃烧系统100能够接收第一燃料气体或第二燃料气体以产生热，所述第一燃料气体的燃烧热值小于第二燃料气体的燃烧热值，例如第一燃料气体为天然气，第二燃料气体为丙烷，所述燃烧系统100包括与燃料源连接的燃料供送管路(参见图2-4，燃料供送管路包括与燃料源连接的燃料源接头27、气量调节装置26、输送管路24、25)、与燃料供送管路连接的阀组件21、与阀组件21连接的主燃烧嘴1(主燃烧嘴1接收燃料并燃烧产生热)、与阀组件21连接的气源识别装置、与阀组件21连接的温差发电装置15以及主控制电路板20，所述气源识别装置包括第一燃烧器11和第二燃烧器16，所述第一燃烧器11包括第一喷嘴12、第一点火电极13和第一热电偶14，所述第二燃烧器16包括第二喷嘴17、第二点火电极18和第二热电偶19，其中所述第一喷嘴12的喷嘴孔径大于第二喷嘴17的喷嘴孔径，所述第一燃烧器11和第二燃烧器16均与控制电路板20电连接，所述阀组件21与控制电路板20电连接并且能够控制燃料气体向第一燃烧器11、第二燃烧器16和温差发电装置15的输送，所述阀组件21能够通过控制第一管路7和第二管路8向主燃烧嘴1输送燃料气体。

进一步，结合图4、6-8，所述温差发电装置15包括导热块32、长明火管41、发电片35、散热块37、冷却装置，所述导热块32内部为中空结构，在其两相对的侧壁上开设有通孔，所述长明火管41穿过所述导热块32的两相对的侧壁的通孔设置，所述长明火管41位于所述导热块32内的部分开设有多个小孔，所述发电片35设置在导热块32和散热块37之间，所述冷却装置位于所述散热块37的底部，所述发电片35能够利用其上下的温差进行发电，所述第一燃烧器11和第二燃烧器16分别通过各自的固定板40固定在所述散热块37的两侧。

结合图2-5，所述阀组件,21包括主安全保护电磁阀22、第一电磁阀9、第二电磁阀10和第三电磁阀23，所述主安全保护电磁阀22与燃料供送管路连通用于控制燃料气体向主燃烧嘴1、第一燃烧器11、第二燃烧器16和温差发电装置15的输送，所述第一电磁阀9用于控制第一燃料气体和第二燃料气体通过第二管路8向主燃烧嘴1的输送，所述第二电磁阀10用于控制第一燃料气体通过第一管路7向主燃烧嘴1的输送，第三电磁阀23用于控制第二燃料气体通过第三管路48向第一燃烧器11的输送。

结合图3-5，所述气源自动识别控制装置还包括温差发电装置15，所述温差发电装置包括导热块32、长明火管41、发电片35、散热块37、冷却装置，所述导热块32内部为中空结构，在其两相对的侧壁上开设有通孔，所述长明火管41穿过所述导热块32的两相对的侧壁的通孔设置，所述长明火管41位于所述导热块32内的部分开设有多个小孔，所述发电片35设置在导热块32和散热块37之间，所述冷却装置位于所述散热块37的底部，所述发电片35能够利用其上下的温差进行发电，所述第一燃烧器11和第二燃烧器16分别通过各自的固定板40固定在所述散热块37的两侧。

结合图4-7，所述温差发电装置15还包括与所述长明火管41连接的三通喷嘴座4、第一t形接头45和第二t形接头44，所述三通喷嘴座4中包括用于向长明火管41输送燃料气体的第三喷嘴42和第四喷嘴43，所述第一t形接头45的第一接口与三通喷嘴座4的第一接口连接，所述第一t形接头45的第二接口通过第四管路47与第一喷嘴12连接，所述第一t形接头45的第三接口通过第三管路48与第三电磁阀23连接，所述第二t形接头44的第一接口与三通喷嘴座4的第二接口连接，所述第二t形接头44的第二接口通过第五管路50与第二喷嘴17连接，所述第二t形接头44的第三接口通过第六管路49与主安全保护电磁阀22连接。

进一步，所述发电片35采用碲化铋(bite)基材料。

进一步，所述冷却装置包括风扇39，所述风扇通过固定垫圈38固定在所述散热块37的底部，所述发电片35与所述导热块32之间设有上垫片34，所述散热块37与所述发电片35之间设有下垫片36，所述导热块32通过导热块固定板33固定，所述长明火管41同时还通过长明火管固定座46固定。

结合图1-3，所述燃烧系统100还包括氧气进口3，输送管路2，usb接口30、31(可在启动的时候接入外部电源或者在温差发电装置15发电时输出电量)，燃烧热量调节设置旋钮53、54，电池组29，数据板28，终端按钮(根据需要设置相应功能部件)。

本发明的燃烧系统可适用两种不同的燃料，并且可以自动识别燃料类型同时还可以通过温差发电装置进行稳定发电，其工作原理包括如下步骤：

(1)气源通过气源接头27向燃料输送系统输送燃料，打开主安全保护电磁阀22燃料气体通过第二t形接头44进入第一燃烧器11和长明火管41，同时打开和第三电磁阀23燃料气体通过第一t形接头45进入第二燃烧器16和长明火管41，第一电磁阀9和第二电磁阀10保持关断；

(2)通过第一点火电极13和第二点火电极18对第一燃烧器11和第二燃烧器16处的燃料气体进行点燃，若燃料气体是热值较高的第二燃料气体，则第一燃烧器11的第一喷嘴12处、第二燃烧器16的第二喷嘴17处均可点燃(只是第一喷嘴12处的火苗更大，因为第一喷嘴的孔径相对较大)，此时第一热电偶14和第二热电偶19均产生热电势并反馈至控制电路板20，此时系统判断燃料是第二燃料气体，若所述燃料是热值较低的第一燃料，由于第二喷嘴17的孔径较小通过的气量较少因此热值较低的第一燃料无法形成有效长明火，而在孔径较大的第一喷嘴12处第一燃料可以正常燃烧，此时第一热电偶14产生热电势并反馈给控制电路板20而第二热电偶19无法产生热电势，此时系统判断燃料是第一燃料气体；

(3)当系统判断燃料是第二燃料气体时，关断第三电磁阀23仅通过第二t形接头44向长明火管41输送燃料，同时保持第二电磁阀10关断并打开第一电磁阀9仅通过第一电磁阀9的第二管路8向燃烧系统输送燃料，当系统判断燃料是第一燃料气体时，保持主安全保护电磁阀22和第三电磁阀23打开同时通过第一t形接头45和第二t形接头44向长明火管41输送燃料(因为第一燃料热值较低因此需要加大供给量)，同时打开第二电磁阀10和第一电磁阀9同时通过第一电磁阀9和第二电磁阀10的管路7、8向主燃烧嘴1输送燃料，因此系统能够自动识别和判断第一和第二燃料并切换相应的供送模式以保持长明火管41和主燃烧嘴1的稳定燃烧，长明火管41处燃料的燃烧使得导热块32被加热(导热块顶部的通孔能够适当散热以防止导热块32过热)，导热块32的热量传递至发电片35的上部使得发电片的上部保持温度较高，同时，风扇39的转动通过散热块37对发电片35的下部不断冷却散热以保持发电片35的下部温度较低，发电片35由于其上下部的温差而不断进行发电并将电能导出以供使用。

如图9所示，是本发明的控制系统的一个实施例，控制系统包括控制电路板20，数据板28与控制电路板20连接，控制电路板与第一热电偶14、第二热电偶19、主安全保护电磁阀22、第一电磁阀9、第二电磁阀10和第三电磁阀23、发电片35电连接，温差发电装置发的电也可供控制系统使用或使用在其它需要电的地方，电池29用于启动时提供电量，高压点火包51与点火电极连接。

值得注意的是，虽然本实施例采用的是双气源，但根据相同的原理本装置也可根据需要采用三种以上的燃料进行工作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。