热光伏发电系统多孔介质燃烧器研究(2)
世界 3555.8 7.6 4028.1 3.1 2858.1 7.4
表1.1 2012年能源消费统计
近年来,伴随着中国经济的快速发展,能源环境的问题渐渐已经成为人们关注的重点。我国经济快速发展必然需要消耗大量的能源,而同时又要兼顾对于环境保护,寻找人类与自然协调发展的可持续发展道路.然而我国面临着环境污染日趋严重、生态遭到持续破坏和能源供需矛盾突出等一系列难题。其中能源供给紧张势必会成为阻碍我国经济发展的薄弱环节。所以,及时挖掘和开发使用低品位或低热值的能源、拓宽能源供给渠道,与此同时寻求对环境保护有利的高效洁净燃烧技术,必定会成为解决上述种种难题的有力支持。近年来,许多新的燃烧技术不断涌现,其中对于热光伏发电系统而言，引入多孔介质燃烧技术具有优越的特点和广泛的应用前景 。
1.2 国内外研究现状
Aigrain在20世纪60年代初期提出过热光伏(TPV)系统的概念 , 就是通过PV电池将高温热辐射体发出的辐射能转换为电能。这种系统具有燃料种类广、能量密度高、无运动部件、携带方便、污染小等优点。热光伏系统由燃烧辐射器、热光伏电池以及光子回收系统组成 , 除此之外为提高热量利用效率等, 还可以增加回热器或者换热器等设备(视具体情况具体条件而定)。但是需清楚的是，整个TPV系统中最核心部件是燃烧辐射器。虽然在热光伏系统中，PV电池表面可以接收到很大的辐照密度,但因为辐射源温度的不均匀性,导致辐射能量中处于光伏电池能带隙内的份额十分少。所以,辐射表面温度均匀程度是检验燃烧一辐射器性能好坏的重要指标之一。有关热光伏系统的研究,国外学者一直在钻研圆柱形空腔燃烧辐射器或壁炉等取暖设备作为热源。此类设备虽然结构相对简单,但是获取的辐射表面温度不够均匀。PV电池由于能带隙的限制，热电转换效率依旧很低，因为辐射表面的温度不能达到均匀，虽然目前使用化学燃料的绝大多数TPV的热辐射效率能够达到35% 。但是, 国内的科研机构对于燃烧辐射器的研究还处于上升探索阶段。薛宏 等提出为了强化与辐射器之间传热、并且增加辐射表面温度的均匀性，可以在微燃烧室中填充多孔介质。辐射器的热能是由燃烧器提供的,在其中组织均匀燃烧是辐射器获得均匀温度的关键。燃烧系统中引入多孔介质, 利用固体介质的良好的导热性能和稳定的蓄热作用, 对燃料/ 空气进行预热以提高燃烧效率。多孔介质内的燃烧具有火焰稳定性好、贫燃极限低、燃烧效率高、污染物少、温度均匀等优点 ，若与传统自由流中的燃烧技术比较的话。为提供辐射均匀的高温源, 在碳化硅多孔介质材料中组织燃烧,并分析不同当量比和功率下回热效率、表面温度等有关于多孔介质燃烧的特性指数。
1.3 课题研究意义及主要内容
本文依托以往前辈们关于热光伏发电技术以及多孔介质燃烧的研究资料，简要介绍热光伏系统的背景及意义，并对国内外研究现状进行综述。简述热光伏多孔介质燃烧系统的实验装置，进一步分析比较针对于热光伏系统，引入多孔介质燃烧的与否对于整个系统效率的影响，对于环境优化的影响。
2 热光伏发电系统多孔介质燃烧器研究
为了深入理解热光伏发电系统多孔介质燃烧器的机理，多孔介质中壁面温度的分布规律，在自行设计组装的实验台上,对燃烧器的壁面温度分布做较为系统的研究。本章首先介绍实验系统的结构组成，实验测量装置以及实验方法;研究液化石油气/空气预混气体在惰性多孔介质中的燃烧特性以及燃烧波的传播方式，通过对其温度进行系统的测量,来研究当量比的变化对于燃烧区域最高温度和燃烧波的传播速度的影响。