專利名稱：帶排氣閥的虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶排氣閥的虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置。
技術(shù)背景
推廣利用太陽(yáng)能熱發(fā)電有利于節(jié)能減排和人類的可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)有一種采用聚光鏡陣列的太陽(yáng)熱發(fā)電裝置，采用水進(jìn)行冷卻。由于用水量大，增加了其建設(shè)場(chǎng)地的選址難度，并且增加了投資和經(jīng)常性費(fèi)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供帶排氣閥的虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案用自動(dòng)跟蹤的聚焦反射鏡陣列、豎塔、 豎塔頂端的集熱器、蒸汽透平和筒狀冷凝器組成一臺(tái)帶排氣閥的虹吸風(fēng)冷的塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置。在筒狀冷凝器的底部設(shè)置進(jìn)風(fēng)通道，在筒狀冷凝器的上端設(shè)置出風(fēng)通道。在筒狀冷凝器中設(shè)置太陽(yáng)熱發(fā)電裝置的乏汽冷凝器。令進(jìn)風(fēng)通道——筒狀冷凝器內(nèi)部——出風(fēng)通道形成一個(gè)低風(fēng)阻風(fēng)道。筒狀冷凝器中乏汽冷凝器的頂端含有一個(gè)自動(dòng)閥門(mén)。
還可以將筒狀冷凝器與豎塔一體建造。
還可以在筒狀冷凝器底部設(shè)置水平安置的乏汽冷凝器，水平安置的乏汽冷凝器與豎直安裝的乏汽冷凝器連通。
還可以在筒狀冷凝器上端內(nèi)側(cè)設(shè)置一臺(tái)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
還可以在筒狀冷凝器上端內(nèi)側(cè)設(shè)置一臺(tái)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)；并在筒狀冷凝器下端設(shè)置一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)。
對(duì)進(jìn)風(fēng)增壓的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，還可以采用與乏汽冷凝器一體制造的導(dǎo)向器。
本發(fā)明的有益效果進(jìn)風(fēng)通道——筒狀冷凝器內(nèi)部——出風(fēng)通道形成一個(gè)低風(fēng)阻風(fēng)道。可利用熱虹吸效應(yīng)在風(fēng)道內(nèi)形成高速空氣流實(shí)現(xiàn)對(duì)熱發(fā)電系統(tǒng)放熱界面的強(qiáng)迫風(fēng)冷。與采用水冷的太陽(yáng)熱發(fā)電系統(tǒng)相比，具有無(wú)需動(dòng)力、不需要冷卻水或者大幅度減少冷卻水使用量、減少建設(shè)用地、可建造在很不平整的土地上、大幅度降低投資和選址條件的優(yōu)點(diǎn)?；ㄙM(fèi)用最多可降低60%或者更多。不采用水冷卻的熱發(fā)電裝置可以省略水源的保持和水處理環(huán)節(jié)、不產(chǎn)生輸水系統(tǒng)的動(dòng)力消耗、也沒(méi)有輸水系統(tǒng)的銹蝕堵塞問(wèn)題，可大幅度節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本和提高發(fā)電裝置的可靠性。對(duì)一個(gè)10千瓦的發(fā)電裝置，減少1千瓦的水冷卻系統(tǒng)用電，可增加10%的輸出。
筒狀冷凝器與塔式發(fā)電裝置的豎塔一體建造，可以減少總的建設(shè)成本。
在筒狀冷凝器底部設(shè)置水平安置的乏汽冷凝器，可以增加換熱能力，減低筒狀冷凝器的高度。
虹吸冷卻塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置采用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)利用熱虹吸效應(yīng)增加發(fā)電，可操作性強(qiáng)。對(duì)一個(gè)10千瓦的發(fā)電裝置，增加0. 5千瓦的輸出，就增加了 5%的發(fā)電量。
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)采用進(jìn)風(fēng)增壓可以進(jìn)一步增加余熱發(fā)電量。導(dǎo)向器與換熱管一體制造，可使裝置的體積更緊湊、并有利于發(fā)揮風(fēng)冷的優(yōu)勢(shì)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是一個(gè)虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是一個(gè)帶水平乏汽冷凝器的虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是一個(gè)帶渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是一個(gè)帶進(jìn)風(fēng)增壓渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.反射鏡陣列；2.豎塔；3.筒狀冷凝器；4.集熱器；5.蒸汽透平；6.進(jìn)風(fēng)通道；7.出風(fēng)器；8.乏汽冷凝器；9.風(fēng)道；10.自動(dòng)閥門(mén)；11.噴淋器件；12.水平安置的乏汽冷凝器；13.水平風(fēng)道；14.葉片；15.渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)；16.增壓風(fēng)機(jī)；17.導(dǎo)向器；18.不凝氣體貯存空間。
具體實(shí)施方式
圖1給出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖1中，用自動(dòng)跟蹤的聚焦反射鏡陣列1、與豎塔 2 一體建造的筒狀冷凝器3、豎塔2頂端的集熱器4、蒸汽透平5，組成一臺(tái)虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置。在筒狀冷凝器3的底部設(shè)置進(jìn)風(fēng)通道6。筒狀冷凝器3上端用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接一個(gè)側(cè)向出風(fēng)器7作為出風(fēng)通道。在筒狀冷凝器3中設(shè)置多個(gè)太陽(yáng)熱發(fā)電裝置的乏汽冷凝器8。乏汽冷凝器8表面可帶有散熱翅板。進(jìn)風(fēng)通道6——筒狀冷凝器3內(nèi)部——出風(fēng)器 7形成一個(gè)低風(fēng)阻風(fēng)道9。
在乏汽冷凝器8的頂端設(shè)置一個(gè)自動(dòng)閥門(mén)10。令自動(dòng)閥門(mén)10的外端與一個(gè)負(fù)壓源連通并打開(kāi)自動(dòng)閥門(mén)10，可將蒸汽透平5內(nèi)的不凝氣體移除。這可以確保蒸汽透平始終運(yùn)行于效率曲線的高位。
圖1實(shí)施例的工作原理為自動(dòng)跟蹤的反射鏡陣列1將太陽(yáng)光反射到豎塔2頂端的集熱器4吸收體上，集熱器4吸收體將陽(yáng)光轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿⒓療崞?內(nèi)的水加熱成蒸汽， 蒸汽通過(guò)蒸汽透平5作功并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出電能。作功后的乏汽進(jìn)入乏汽冷凝器8。乏汽冷凝器8在風(fēng)道9中因熱虹吸現(xiàn)象受到強(qiáng)迫風(fēng)冷，使其中的乏汽冷卻凝結(jié)成水并依靠重力回流?；亓鞣e聚的水由高壓水泵泵送到集熱器4，集熱器4吸收體將陽(yáng)光轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿⒓療崞?內(nèi)的水加熱成蒸汽……，如此不斷重復(fù)前述熱功循環(huán)，進(jìn)行太陽(yáng)熱能發(fā)電。
由于乏汽冷凝器8的放熱，風(fēng)道9內(nèi)的空氣被加熱。熱空氣比重小，會(huì)向上流動(dòng)并不斷從出風(fēng)器7流出，同時(shí)從進(jìn)風(fēng)通道6吸進(jìn)外部空氣。這就是所謂的熱虹吸現(xiàn)象。出風(fēng)器7能夠在風(fēng)力作用下自由轉(zhuǎn)動(dòng)，使其出風(fēng)口始終不處于迎風(fēng)狀態(tài)。在風(fēng)道9足夠長(zhǎng)且通暢、乏汽冷凝器的換熱面積和功率足夠大的情況下，風(fēng)道9內(nèi)空氣流速會(huì)足夠快。
在乏汽冷凝器8的上方設(shè)置有一個(gè)與水源連接的噴淋器件11。通過(guò)噴淋器件11 對(duì)乏汽冷凝器8噴水，可實(shí)現(xiàn)乏汽冷凝器8的蒸發(fā)冷卻。
圖2給出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖2中，用自動(dòng)跟蹤的聚焦反射鏡陣列1、與豎塔2 —體建造的筒狀冷凝器3、豎塔2頂端的集熱器4、乏汽冷凝器8及與之連通的水平安置的乏汽冷凝器12、蒸汽透平5組成一臺(tái)帶水平乏汽冷凝器的虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置。水平安置的乏汽冷凝器12外面是水平風(fēng)道13。水平風(fēng)道13的邊界立面含有進(jìn)風(fēng)通道 6。水平風(fēng)道13與風(fēng)道9平滑連接。在乏汽冷凝器8的頂端設(shè)置有自動(dòng)閥門(mén)10。
圖2實(shí)施例的工作原理可參照實(shí)施例1的有關(guān)部分。水平風(fēng)道13本身的熱虹吸效應(yīng)很弱，但能提高豎直風(fēng)道9內(nèi)的空氣溫度，使得風(fēng)道9的熱虹吸現(xiàn)象及其產(chǎn)生的換熱效果得到大幅度提升，尤其是在筒狀冷凝器3高度較低的情況下。
圖3給出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖3中，用自動(dòng)跟蹤的反射鏡陣列1、與豎塔2 一體建造的筒狀冷凝器3、豎塔2頂端的集熱器4、乏汽冷凝器8及與之連通的水平安置的乏汽冷凝器12、蒸汽透平5、置于筒狀冷凝器3上端內(nèi)側(cè)的帶葉片14的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15，組成一臺(tái)帶渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置。在乏汽冷凝器8的頂端設(shè)置有自動(dòng)閥門(mén)10。
圖3實(shí)施例的工作原理等可參照前述實(shí)施例的有關(guān)部分。
圖3實(shí)施例中，乏汽冷凝器8、12放熱使虹吸風(fēng)道9內(nèi)形成熱虹吸，熱虹吸產(chǎn)生較高的風(fēng)速驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)通過(guò)熱虹吸對(duì)蒸汽透平提供散熱的同時(shí)利用蒸汽透平的余熱作功，譬如帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
圖4給出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖4中，用自動(dòng)跟蹤的聚焦反射鏡陣列1、筒狀豎塔2、筒狀冷凝器3、豎塔2頂端的集熱器4、蒸汽透平5、進(jìn)風(fēng)增壓葉輪16、與換熱器一體制作的換熱式導(dǎo)向器17、帶葉片14的兩級(jí)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15組成一臺(tái)帶進(jìn)風(fēng)增壓渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置。進(jìn)風(fēng)增壓葉輪16與兩級(jí)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15剛性連接。換熱式導(dǎo)向器17的不凝氣體貯存空間18頂端設(shè)置有自動(dòng)閥門(mén)10。
圖4實(shí)施例中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程為換熱式導(dǎo)向器17放熱使周?chē)諝馐軣崤蛎?，熱空氣向上流?dòng)驅(qū)動(dòng)葉片14和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15帶動(dòng)進(jìn)風(fēng)增壓葉輪16吸氣。葉輪16的吸氣阻止了空氣向下流動(dòng)，確保有更多的熱空氣進(jìn)入筒狀冷凝器3內(nèi)受熱向上推動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15使其轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)速增加的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15使吸氣進(jìn)一步增加，這使得渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15內(nèi)的氣壓進(jìn)一步增加，并使葉片14兩端的壓力差加大。這導(dǎo)致渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15的轉(zhuǎn)速和輸出功率進(jìn)一步增加。高速轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15帶動(dòng)負(fù)載譬如發(fā)電機(jī)輸出電能。當(dāng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15的輸出與負(fù)載實(shí)現(xiàn)平衡時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī) 15進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)后，利用微電腦控制技術(shù)可以不斷平衡發(fā)電機(jī)的負(fù)載，使其適應(yīng)可能發(fā)生的太陽(yáng)能的不穩(wěn)定性。
換熱式導(dǎo)向器17 —方面實(shí)現(xiàn)換熱，另一方面將由于增壓葉輪16及葉片14旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空氣切向流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛏系妮S向運(yùn)動(dòng)。這有利于提高渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)15的效率。
圖4實(shí)施例發(fā)電部分的工作原理可參照前述實(shí)施例的有關(guān)部分。
權(quán)利要求
1.帶排氣閥的虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置，由自動(dòng)跟蹤的聚焦反射鏡陣列、豎塔、 豎塔頂端的集熱器、蒸汽透平和筒狀冷凝器組成，在筒狀冷凝器的底部含有進(jìn)風(fēng)通道，在筒狀冷凝器的上端含有出風(fēng)通道；太陽(yáng)熱發(fā)電裝置的乏汽冷凝器置于筒狀冷凝器中；進(jìn)風(fēng)通道一筒狀冷凝器內(nèi)部一出風(fēng)通道形成一個(gè)低風(fēng)阻風(fēng)道，其特征在于筒狀冷凝器中乏汽冷凝器的頂端含有一個(gè)自動(dòng)閥門(mén)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)熱發(fā)電裝置，其特征在于所述筒狀冷凝器與豎塔一體建造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)熱發(fā)電裝置，其特征在于筒狀冷凝器底部含有水平安置的乏汽冷凝器，水平安置的乏汽冷凝器與豎直安裝的乏汽冷凝器連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的太陽(yáng)熱發(fā)電裝置，其特征在于含有一個(gè)與筒狀冷凝器上端采用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的側(cè)向出風(fēng)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的太陽(yáng)熱發(fā)電裝置，其特征在于筒狀冷凝器上端內(nèi)側(cè)含有一臺(tái)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的太陽(yáng)熱發(fā)電裝置，其特征在于筒狀冷凝器上端內(nèi)側(cè)含有一臺(tái)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)；在筒狀冷凝器下端含有一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)熱發(fā)電裝置，其特征在于含有與乏汽冷凝器一體制造的導(dǎo)向器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的太陽(yáng)熱發(fā)電裝置，其特征在于乏汽冷凝器的上方含有一個(gè)與水源連接的噴淋器件。
全文摘要
帶排氣閥的虹吸風(fēng)冷塔式太陽(yáng)熱發(fā)電裝置，由反射鏡陣列、豎塔、塔頂集熱器、蒸汽透平和筒狀冷凝器組成，筒狀冷凝器的底部和上端分別含有進(jìn)、出風(fēng)通道；乏汽冷凝器置于筒狀冷凝器中；進(jìn)風(fēng)通道——筒狀冷凝器內(nèi)部——出風(fēng)通道形成風(fēng)道，其特征在于乏汽冷凝器的頂端含有一個(gè)自動(dòng)閥門(mén)。本發(fā)明的有益效果進(jìn)風(fēng)通道——筒狀冷凝器內(nèi)部——出風(fēng)通道形成風(fēng)道，利用熱虹吸效應(yīng)強(qiáng)迫風(fēng)冷。與水冷相比，具有無(wú)需動(dòng)力、不需要冷卻水、大幅度降低投資和選址條件、節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。在乏汽冷凝器的頂端設(shè)置自動(dòng)閥門(mén)，令其外端與負(fù)壓源連通，可將蒸汽透平內(nèi)的不凝氣體移除。結(jié)合附圖給出四個(gè)實(shí)施例。
文檔編號(hào)F03G6/06GK102536703SQ20101061940
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者施國(guó)慶 申請(qǐng)人:施國(guó)慶