[发明专利]一种基于热电效应的低能耗气体水合物合成装置

说明书

本发明属于水合物应用技术领域，提供了一种基于热电效应的低能耗气体水合物合成装置，包括热电转换系统、水合物合成釜、水合物收集系统、液体循环系统、气体循环系统和控制系统。高压气体与低温液体在水合物合成釜中生成水合物，利用水合物密度小于水的特性，水合物汇聚在液面处自动流出，实现自动收集。过程中，热电转换系统及时吸收水合物生成释放的热量，一方面，避免热量堆积，保证水合物生成所需要的过冷度，进一步提高水合物生成的效率，同时减少合成釜内冷量输入的需求，降低能耗；另一方面，根据Seebeck效应，热电转换系统将水合物生成过程中的热能转换成电能，可以驱动制冷装置，从而减少系统的制冷成本，提高装置的经济性。

技术领域

本发明属于水合物技术应用技术领域，涉及到一种基于热电效应的低能耗气体水合物合成装置。

背景技术

气体水合物是在一定的高压低温条件下，气体分子与水分子相互作用生成的包络状晶体，是一种非化学计量的笼形固态化合物。随着水合物技术日益成熟，气体水合物在气体储存及运输、气体混合物分离和空调蓄冷等众多领域都得到了广泛应用。为了满足生产和研究的需要，亟需高效经济的水合物生成装置。水合物的生成过程通常伴随着热量的释放，释放的热量在水合物表面堆积，导致过冷度降低，降低了水合物生成的效率。

1821年，德国人Seebeck发现，在两种不同金属构成的回路中，如果两个接头处存在温度差，其周围就会出现磁场，又通过进一步实验发现回路中存在电动势。Seebeck效应为温差转换技术提供了理论基础，实现了热能向电能的转换。温差发电在军事、高科技和民用方面都表现出了一定的应用前景。目前温差发电的热源主要集中于汽车尾气余热，太阳辐射能、地热、海洋温差热等自然热。

发明内容

本发明提供了一种基于热电效应的低能耗气体水合物合成装置，将水合物生成过程中释放的热量转移并转换成电能，进一步提高了水合物生成的效率，同时降低了装置制冷成本，实现了能源的循环利用。

本发明的技术方案：

一种基于热电效应的低能耗气体水合物合成装置，包括热电转换系统、水合物合成釜、水合物收集系统、液体循环系统、气体循环系统和控制系统；

所述的热电转换系统包括热电模块组2和稳压器4；所述的热电模块组2的热端置于水合物合成釜1中，热电模块组2的冷端置于液体补充箱3中；所述的稳压器4与热电模块组2的冷端相连，位于液体补充箱3外部；水合物生成过程中放出的热量使得热电模块组2的热端温度升高，与热电模块组2的冷端产生温度差，热电模块组2迅速将水合物表面热量吸收并转换成电能，电能经过稳压器4驱动制冷装置，热电模块组2的冷端开始冷却液体，减少了制冷装置的成本；

所述的水合物合成釜1由耐高压不锈钢制成，内部形成高压环境；所述的高压气瓶7中的气体依次通过进气阀8和单向阀b 10通入水合物合成釜1中，由多个均匀分布的喷嘴9喷到热电模块组2的热电板间隙中，气体与低温液体反应生成水合物；

所述的水合物收集系统包括水合物收集箱16和传输轨道15；所述的水合物合成釜1在液面高度处设有水合物产出口，水合物产出口通过倾斜的传输轨道15与水合物收集箱16相连，由于水合物的密度小于水，生成的水合物汇集到液面上，当液面高度高于水合物产出口底部，水合物自动流入水合物收集箱16中；

所述的液体循环系统包括液体补充箱3、水泵5和单向阀a 6；水合物合成釜1内的液面高度由液位传感器14控制，当液面高度低于设定值，单向阀a 6打开，水泵5将液体补充箱3中液体泵入水合物合成釜1中，直到液面重新高于设定值，水泵5停止工作，单向阀a 6关闭；

所述的气体循环系统包括进气阀8、单向阀b 10、单向阀c 12、气体压缩机11和高压气瓶7；所述的水合物合成釜1上方设有气体回收口，通过单向阀c 12与气体压缩机11连接，当水合物合成釜1中压力过高时，打开单向阀c 12，反应剩余气体经过气体压缩机11压缩后重新通入水合物合成釜1中，实现气体的充分利用；