：
【主权项】
1. 一种工业锅炉燃烧烟气余热行波型热声发电系统，其特征在于：包括工业锅炉燃烧 子系统（1)、行波型热声发动机子系统（2)、永磁直线发电机子系统（3)和电能储备子系统 (4)，工业锅炉燃烧子系统（1)连接行波型热声发动机子系统（2)，行波型热声发动机子系 统（2)连接永磁直线发电机子系统（3)，永磁直线发电机子系统（3)连接电能储备子系统
2. 根据权利要求1所述的工业锅炉燃烧烟气余热行波型热声发电系统，其特征在于： 工业锅炉燃烧子系统（1)包括设置在炉膛（16)下端的炉排（11)和设置在炉膛（16)上端 的汽包或锅筒（12)，在炉膛（16)内还设置有内置水介质的水冷壁管（13)，炉膛（16)与锅 炉烟道（17)连通，在锅炉烟道（17)内设置有与汽包或锅筒（12)连通的省煤器（18);汽包 或锅筒（12)通过管路连接终端用户（112)。
3. 根据权利要求1所述的工业锅炉燃烧烟气余热行波型热声发电系统，其特征在于： 行波型热声发动机子系统（2)主要由热采集器（21)、主冷却器（22)、声学自适应调谐管 (23)、声学反馈管（24)、副冷却器（25)、回热器（26)和热缓冲管（27)，热采集器（21)设置 在声学反馈管（24)上，热采集器（21)的上方为回热器（26)和主冷却器（22)，热采集器 (21)的下方为热缓冲管（27)和副冷却器（25)，热采集器（21)耦合进锅炉烟道（17)内，主 冷却器（22)外围固定水冷管（29)，水冷管（29)的一端连接至终端用户（112)的冷凝水或 低温循环水回水出水管（113)，另一端连接至锅炉烟道（17)内的省煤器（18)。
4. 根据权利要求3所述的工业锅炉燃烧烟气余热行波型热声发电系统，其特征在于： 冷凝水或低温循环水回水出水管（113)通过锅炉循环泵（114)连接水冷管（29);热采集器 (21)采用机翼形阵列式。
5. 根据权利要求4所述的工业锅炉燃烧烟气余热行波型热声发电系统，其特征在于： 声学反馈管（24)上还设置有具有活塞可移动的声学自适应调谐管谐振结构（23)，在声学 自适应调谐管谐振结构（23)内设置有位移可变的活塞组件（28)。
6. 根据权利要求5所述的工业锅炉燃烧烟气余热行波型热声发电系统，其特征在于： 声学反馈管（24)为圆角矩形结构。
7. 根据权利要求5所述的工业锅炉燃烧烟气余热行波型热声发电系统，其特征在于： 永磁直线发电机子系统（3)包括捕获声功的活塞（31)、弹簧谐振机构（32)、定子绕组（33)、 轻质连杆（34)、永磁体（35)、定子轭（36)和发电机外壳（37);活塞（31)和弹簧谐振机构 (32)设置在轻质连杆（34)的两端，活塞（31)活动的设置在声学反馈管（24)内，弹簧谐振 机构（32)、定子绕组（33)、永磁体（35)和定子轭（36)设置在发电机外壳（37)内，永磁体 (35)设置在轻质连杆（34)上，定子绕组（33)安装在定子轭（36)上，定子绕组（33)与永磁 体（35)对应。
8. 根据权利要求7所述的工业锅炉燃烧烟气余热行波型热声发电系统，其特征在于： 电能储备子系统（4)包括整流设备（41)和蓄电池（42)，整流设备（41)连接定子绕组（33) 和蓄电池（42)。
9. 根据权利要求8所述的工业锅炉燃烧烟气余热行波型热声发电系统，其特征在于： 整流设备（41)采用二级管串联滑动变阻器并联电感和电容的结构。
10. 根据权利要求5所述的工业锅炉燃烧烟气余热行波型热声发电系统，其特征在于： 声学自适应调谐管（23)谐振结构设计及实现步骤如下： 步骤1)测量行波型热声发动机子系统（2)的相关参数：行波型热声发动机子系统（2) 输出且作用在永磁直线发电机子系统（3)的活塞（31)上的压力变量仏；行波型热声发动 机子系统（2)输出且作用在永磁直线发电机子系统（3)活塞（31)上的工作介质气体体积 流速变量Δ?;行波型热声发动机子系统（2)内气体运行频率ω ;调谐管（23)的活塞面积 Α;调谐管（23)的活塞背腔声容C=Vb///;; 步骤2)测量永磁直线发电机子系统（3)的相关参数：力矩因数BgJg;机械阻抗Rm;与 活塞（31)和永磁体动子（35)相连的弹簧谐振机构（32)刚度Km;定子绕组（33)电阻Rs;定 子绕组（33)电感系数Ls;定子绕组（33)产生的感应电流?; 步骤3)测量电能储备子系统（4)的相关参数：蓄电池设备阻抗的实部Ru和虚部X μ 步骤4)行波型热声发动机子系统（2)会因为外界热源发生变化，而使系统失谐运行， 导致输出声功和电能迅速减小，声学自适应调谐管（23)谐振结构位于永磁直线发电机子 系统（3)后侧，可提高行波型热声发动机子系统（2)谐振运行能力并且提高永磁直线发电 机子系统（3)输出的电功率，声学自适应调谐管（23)长度小于行波型热声发动机子系统 (2)工作介质气体波长的四分之一，末端采用活塞（29)封闭，声学自适应调谐管（23)内工 作介质气体流动方向与声学反馈管（24)主声学流道内工作介质气体流动方向有相位角， 可抵消由于外界热源变化和永磁直线发电机子系统（3)耦合进声学流道里导致系统阻抗 不匹配，这种设计方法可使行波型热声发动机子系统（2)内部纵向声波传递与横向熵传播 的相位匹配，实现回热器（26)能量优化运行，使得行波型热声发动机子系统（2)输出声功 最大，永磁直线发电机子系统（3)输出的电能最大； 声学自适应调谐管（23)阻抗匹配设计原理如下：
其中Zga是声学自适应调谐管（23)的声学阻抗，Θ是声学自适应调谐管（23)内气体 体积流速与声学反馈管（24)声学主流道气体体积流速的相位角。
【专利摘要】本发明涉及一种工业锅炉燃烧烟气余热行波型热声发电系统。该系统包括工业锅炉燃烧子系统、行波型热声发动机子系统、永磁直线发电机子系统和电能储备子系统。本系统机械结构简单，设计灵活，不改变现有工业锅炉系统燃烧的本体结构，提高锅炉燃烧利用率，降低锅炉热负荷，又能将锅炉烟道废弃的烟气余热转化成供生产和生活使用的稳定电能，提高能源综合利用效率。
【IPC分类】F22B33-18, F24H1-44, F03G7-00, H02K35-02
【公开号】CN104747391
【申请号】CN201510114322
【发明人】何新, 张秋实, 杨明菁, 张博譞
【申请人】沈阳安新自动化控制有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月16日