CN104314780A - 一种新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电*** - Google Patents

一种新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***，发电***包括太阳能集热装置、储热装置、真空蒸汽发生器、蒸汽发电机、真空负压空气能凝水装置、配电柜；太阳能集热装置与储热装置之间设有超导液循环真空保温管一；储热装置与蒸汽锅炉之间设有超导液循环真空保温管二；真空蒸汽发生器与蒸汽发电机之间连接有蒸汽保温管一；蒸汽发电机与真空负压空气能凝水装置之间连接有蒸汽保温管二；真空负压空气能凝水装置与真空蒸汽发生器之间连接有保温回水管，保温回水管上连接有压力泵及水流单向阀；蒸汽发电机通过电线连接在配电柜内，由配电柜电气装置整合电源对外输出。本发明能从原有转换率10％以下提高至热转换率达到30％－40％，大大提高热转换率的新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***。

Description

一种新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***
技术领域
本发明涉及利用太阳能的发电设备，具体是一种新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***。
背景技术
照射在地球上的太阳能非常巨大，据统计，大约40分钟照射在地球上的太阳能，足以供全球人类一年能量的消费，可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源，而且太阳能发电绝对干净，不产生公害，所以太阳能发电被誉为是理想的能源，太阳能是一种干净的可再生的新能源，越来越受到人们的青睐，在人们生活、工作中有广泛的作用；其中之一就是将太阳能转换为电能，太阳能电池就是利用太阳能工作的，而太阳能热电站的工作原理则是利用汇聚的太阳光，把水烧至沸腾变为水蒸气，然后用来发电，太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式：一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等；另一种方式是将太阳热能通过热机(如汽轮机)带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能；目前太阳能转换成电能的技术转换率在10％以下，转换率低的缺点。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种由超导液作为介质导热、真空传输及贮存超导液热量、真空蒸汽发生器加热、真空负压空气能凝水装置等主要部件组成的提高太阳能热转换率的新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***。
解决上述技术问题的方案为：
一种新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***，发电***包括太阳能集热装置(1)、储热装置(2)、真空蒸汽发生器(3)、蒸汽发电机(4)、真空负压空气能凝水装置(5)、配电柜(6)；所述的太阳能集热装置(1)与储热装置(2)之间设有超导液循环真空保温管一(11)；所述的储热装置(2)与蒸汽锅炉(3)之间设有超导液循环真空保温管二(21)；所述的真空蒸汽发生器(3)与蒸汽发电机(4)之间连接有蒸汽保温管一(33)；所述的蒸汽发电机(4)与真空负压空气能凝水装置(5)之间连接有蒸汽保温管二(41)；所述的真空负压空气能凝水装置(5)与真空蒸汽发生器(3)之间连接有保温回水管(55)，保温回水管(55)上连接有压力泵(551)及水流单向阀(552)；所述的蒸汽发电机(4)通过电线连接在配电柜(6)内，由配电柜(6)电气装置整合电源对外输出；所述的超导液循环真空保温管一(11)的一端段体为裸露在外面的双层管体一(111)，双层管体一(111)管壁之间为真空腔一(112)，中间为超导液流体腔一(113)，另一端段体为只有双层管体一(111)内层管体的单层超导液管体一(110)，单层超导液管体一(110)固定在储热装置(2)体内，超导液循环真空保温管一(11)的双层管体一(111)上安装有真空泵一(114)；所述的超导液循环真空保温管二(21)的中段为裸露在外面的双层管体二(211)，双层管体二(211)管壁之间为真空腔二(212)，中间为超导液流体腔二(213)，两端段体为只有双层管体二(211)内层管体的单层超导液管体二(214)；所述的超导液循环真空保温管二(21)其中一端的单层超导液管体二(214)固定在储热装置(2)体内，另一端的单层超导液管体二(214)固定在真空蒸汽发生器(3)体内，超导液循环真空保温管二(21)的双层管体二(211)上安装有真空泵二(215)。
进一步：所述的太阳能集热装置(1)包括太阳自动***(101)，太阳自动***(101)上安装有弧形反射板(102)，弧形反射板(102)上固定有支架(103)，支架(103)顶部安装有高温集器(104)；所述的高温集器(104)内藏有超导液集热管(105)，超导液集热管(105)与超导液循环真空保温管一(11)的双层管体一(111)的内层管连接连通超导液流体腔一(113)。
进一步：所述的储热装置(2)包括外真空箱(201)，真空箱(201)内固定有石腊箱(202)，石腊箱(202)与真空箱(201)之间为真空腔(203)，石腊箱(202)内灌满有石腊(204)及设有单层超导液管体一(110)与单层超导液管体二(214)交错紧密接触并弯折成弯曲段体，通过两者的管身接触及石腊介质的传热，使单层超导液管体一(110)体内的超导液热能迅速传递给单层超导液管体二(214)体内的超导液，真空箱(201)保存超导液的温度，防止热量扩散。
进一步：所述的真空蒸汽发生器(3)包括真空罐(30)，真空罐(30)内固定有密封容器(31)，密封容器(31)与真空罐(30)之间为真空部(32)，密封容器(31)体内灌装有占密封容器(32)体内容积50％的水及设有由单层超导液管体二(214)弯曲形成的若干层超导液管排(33)，超导液管排(33)总排数的90％排数浸入在水中，其余的裸露在水面上方，浸于水体部分的超导液管排(33)通过超导液释放热量对水进行加热产生蒸汽，蒸汽上升过程中碰触裸露在水面上方的超导液管排(33)对上升蒸汽二次加热升温产生更大的蒸汽压，蒸汽由蒸汽保温管一(33)输送至蒸汽发电机(4)，推动叶轮旋转使发电机发电；真空部(32)主要使密封容器(31)温度得到最大限度的保存，与外界空气隔绝。
进一步：所述的真空负压空气能凝水装置(5)包括罐体(51)，罐体(51)内为真空负压腔(52)，罐体(51)的外表面延伸若干外散热翅片(53)，内表面延伸有交错的内散热翅片(54)，罐体(51)底部连接有保温回水管(55)，保温回水管(55)与密封容器(31)相通连接，保温回水管(55)上连接有压力泵(551)及水流单向阀(552)；蒸汽由罐体(51)顶部进入，经过层层交错的内散热翅片(54)阻隔及外散热翅片(53)散热，蒸汽最终到达罐底部时变为相对温度较高的温水，通过保温回水管(55)将温水输送回密封容器(31)体内。本发明的优点：
本发明的传热介质由超导液作为介质导热，超导液启动温度低，只需35℃即可开始传温，它的传递速度是水暖的数倍以上，每分钟可传递15-20米以上，零下40℃不会结冰，没有设备冻结之隐患，终生不用维修，真空超导一次灌装终身使用，使用寿命至少达到30年以上；真空传输及贮存超导液热量、真空蒸汽发生器加热都有效地与外界空气隔绝，消耗温度低，最大程度长时间保持原有的温度；本发明的储热装置采用真空保存，储热介质采用石腊，石腊熔点低，升温快、导热效果好，通过真空保存，降温慢，本发明的储热最高温度可达500℃以上；真空负压空气能凝水装置采用内腔真空负压，与外界产生压差，再通过内翅片及外翅片散热，蒸汽到达罐底时变成温水了，本发明能从原有转换率10％以下提高至热转换率达到30％－40％，大大提高热转换率的新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***。
附图说明
图1为本发明产品结构示意图；
图2为本发明超导液循环真空保温管一的结构图；
图3为本发明超导液循环真空保温管二的结构图；
图4为本发明超导液循环真空保温管一的双层管体一的结构图；
图5为本发明太阳能集热装置的结构图；
图6为本发明储热装置的剖视图；
图7为本发明真空蒸汽发生器的剖视图；
图8为本发明真空负压空气能凝水装置的剖视图。
具体实施方式
如图1－图8所示：一种新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***，发电***包括太阳能集热装置1、储热装置2、真空蒸汽发生器3、蒸汽发电机4、真空负压空气能凝水装置5、配电柜6；所述的太阳能集热装置1与储热装置2之间设有超导液循环真空保温管一11；所述的储热装置2与蒸汽锅炉3之间设有超导液循环真空保温管二21；所述的真空蒸汽发生器3与蒸汽发电机4之间连接有蒸汽保温管一33；所述的蒸汽发电机4与真空负压空气能凝水装置5之间连接有蒸汽保温管二41；所述的真空负压空气能凝水装置5与真空蒸汽发生器3之间连接有保温回水管55，保温回水管55上连接有压力泵551及水流单向阀552；所述的蒸汽发电机4通过电线连接在配电柜6内，由配电柜6电气装置整合电源对外输出；所述的超导液循环真空保温管一11的一端段体为裸露在外面的双层管体一111，双层管体一111管壁之间为真空腔一112，中间为超导液流体腔一113，另一端段体为只有双层管体一111内层管体的单层超导液管体一110，单层超导液管体一110固定在储热装置2体内，超导液循环真空保温管一11的双层管体一111上安装有真空泵一114；所述的超导液循环真空保温管二21的中段为裸露在外面的双层管体二211，双层管体二211管壁之间为真空腔二212，中间为超导液流体腔二213，两端段体为只有双层管体二211内层管体的单层超导液管体二214；所述的超导液循环真空保温管二21其中一端的单层超导液管体二214固定在储热装置2体内，另一端的单层超导液管体二214固定在真空蒸汽发生器3体内，超导液循环真空保温管二21的双层管体二211上安装有真空泵二215。
进一步：所述的太阳能集热装置1包括太阳自动***101，太阳自动***101上安装有弧形反射板102，弧形反射板102上固定有支架103，支架103顶部安装有高温集器104；所述的高温集器104内藏有超导液集热管105，超导液集热管105与超导液循环真空保温管一11的双层管体一111的内层管连接连通超导液流体腔一113。
进一步：所述的储热装置2包括外真空箱201，真空箱201内固定有石腊箱202，石腊箱202与真空箱201之间为真空腔203，石腊箱202内灌满有石腊204及设有单层超导液管体一110与单层超导液管体二214交错紧密接触并弯折成弯曲段体，通过两者的管身接触及石腊介质的传热，使单层超导液管体一110体内的超导液热能迅速传递给单层超导液管体二214体内的超导液，真空箱201保存超导液的温度，防止热量扩散。
进一步：所述的真空蒸汽发生器3包括真空罐30，真空罐30内固定有密封容器31，密封容器31与真空罐30之间为真空部32，密封容器31体内灌装有占密封容器32体内容积50％的水及设有由单层超导液管体二214弯曲形成的若干层超导液管排34，超导液管排34总排数的90％排数浸入在水中，其余的裸露在水面上方，浸于水体部分的超导液管排34通过超导液释放热量对水进行加热产生蒸汽，蒸汽上升过程中碰触裸露在水面上方的超导液管排34对上升蒸汽二次加热升温产生更大的蒸汽压，蒸汽由蒸汽保温管一33输送至蒸汽发电机4，推动叶轮旋转使发电机发电；真空部32主要使密封容器31温度得到最大限度的保存，与外界空气隔绝。
进一步：所述的真空负压空气能凝水装置5包括罐体51，罐体51内为真空负压腔52，罐体51的外表面延伸若干外散热翅片53，内表面延伸有交错的内散热翅片54，罐体51底部连接有保温回水管55，保温回水管55与密封容器31相通连接，保温回水管55上连接有压力泵551及水流单向阀552；蒸汽由罐体51顶部进入，经过层层交错的内散热翅片54阻隔及外散热翅片53散热，蒸汽最终到达罐底部时变为相对温度较高的温水，通过保温回水管55将温水输送回密封容器31体内。
本产品的工作过程：
太阳能集热装置1的太阳自动***101，自动跟踪太阳照射方向，弧形反射板102将太阳集中反射至高温集器104，高温集器104的热量传递至超导液集热管105内的超导液，通过真空泵一114将超导液在超导液循环真空保温管一11内循环流转，将超导液通过单层超导液管体一110传送至储热装置2，由单层超导液管体一110将热量释放，使石腊升温，通过石腊储存温度，单层超导液管体一110与单层超导液管体二214交错紧密接触并弯折成弯曲段体更有效传热，真空箱201保存超导液的温度，防止热量扩散；储热装置2内的热量通过超导液由储热装置2端的单层超导液管体二214通过超导液循环真空保温管二21传送至真空蒸汽发生器3端的单层超导液管体二214，由于真空蒸汽发生器3端的单层超导液管体二214弯曲形成的若干层超导液管排34，超导液管排34总排数的90％排数浸入在水中，增加单层超导液管体二214的水浸面积，真空蒸汽发生器3端的单层超导液管体二214内超导液释放热量，超导液的释放热量可达到150℃－250℃，使水快速升温，当水的温度达到120℃以上时会产生很大的水蒸汽，蒸汽上升过程中碰触裸露在水面上方的超导液管排34对上升蒸汽二次加热升温产生更大的蒸汽压，超导液释放的热量越大，水温越高，蒸汽越大(储热装置2与真空蒸汽发生器3之间通过超导液循环真空保温管二21上的真空泵二215使超导液在两者之间循环热传递)，蒸汽由蒸汽保温管一33输送至蒸汽发电机4，推动叶轮旋转使发电机发电，蒸汽发电机4通过电线连接在配电柜6内，由配电柜6电气装置整合电源对外输出；蒸汽发电机4的余蒸汽通过蒸汽保温管二41传送至真空负压空气能凝水装置5，由于真空负压空气能凝水装置5内为真空负压腔52，真空负压腔52与外界产生压差，再通过内翅片及外翅片散热，蒸汽到达罐底时变成温水了，然后通过保温回水管55、压力泵551及水流单向阀552将温水输送回真空蒸汽发生器3再次加热产生水蒸汽，进入循环发电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围；应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***，其特征在于：发电***包括太阳能集热装置(1)、储热装置(2)、真空蒸汽发生器(3)、蒸汽发电机(4)、真空负压空气能凝水装置(5)、配电柜(6)；所述的太阳能集热装置(1)与储热装置(2)之间设有超导液循环真空保温管一(11)；所述的储热装置(2)与蒸汽锅炉(3)之间设有超导液循环真空保温管二(21)；所述的真空蒸汽发生器(3)与蒸汽发电机(4)之间连接有蒸汽保温管一(33)；所述的蒸汽发电机(4)与真空负压空气能凝水装置(5)之间连接有蒸汽保温管二(41)；所述的真空负压空气能凝水装置(5)与真空蒸汽发生器(3)之间连接有保温回水管(55)，保温回水管(55)上连接有压力泵(551)及水流单向阀(552)；所述的蒸汽发电机(4)通过电线连接在配电柜(6)内，由配电柜(6)电气装置整合电源对外输出；所述的超导液循环真空保温管一(11)的一端段体为裸露在外面的双层管体一(111)，双层管体一(111)管壁之间为真空腔一(112)，中间为超导液流体腔一(113)，另一端段体为只有双层管体一(111)内层管体的单层超导液管体一(110)，单层超导液管体一(110)固定在储热装置(2)体内，超导液循环真空保温管一(11)的双层管体一(111)上安装有真空泵一(114)；所述的超导液循环真空保温管二(21)的中段为裸露在外面的双层管体二(211)，双层管体二(211)管壁之间为真空腔二(212)，中间为超导液流体腔二(213)，两端段体为只有双层管体二(211)内层管体的单层超导液管体二(214)；所述的超导液循环真空保温管二(21)其中一端的单层超导液管体二(214)固定在储热装置(2)体内，另一端的单层超导液管体二(214)固定在真空蒸汽发生器(3)体内，超导液循环真空保温管二(21)的双层管体二(211)上安装有真空泵二(215)。
2.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***，其特征在于：所述的太阳能集热装置(1)包括太阳自动***(101)，太阳自动***(101)上安装有弧形反射板(102)，弧形反射板(102)上固定有支架(103)，支架(103)顶部安装有高温集器(104)；所述的高温集器(104)内藏有超导液集热管(105)，超导液集热管(105)与超导液循环真空保温管一(11)的双层管体一(111)的内层管连接连通超导液流体腔一(113)。
3.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***，其特征在于：所述的储热装置(2)包括外真空箱(201)，真空箱(201)内固定有石腊箱(202)，石腊箱(202)与真空箱(201)之间为真空腔(203)，石腊箱(202)内灌满有石腊(204)及设有单层超导液管体一(110)与单层超导液管体二(214)交错紧密接触并弯折成弯曲段体，通过两者的管身接触及石腊介质的传热，使单层超导液管体一(110)体内的超导液热能迅速传递给单层超导液管体二(214)体内的超导液，真空箱(201)保存超导液的温度，防止热量扩散。
4.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***，其特征在于：所述的真空蒸汽发生器(3)包括真空罐(30)，真空罐(30)内固定有密封容器(31)，密封容器(31)与真空罐(30)之间为真空部(32)，密封容器(31)体内灌装有占密封容器(32)体内容积50％的水及设有由单层超导液管体二(214)弯曲形成的若干层超导液管排(33)，超导液管排(33)总排数的90％排数浸入在水中，其余的裸露在水面上方，浸于水体部分的超导液管排(33)通过超导液释放热量对水进行加热产生蒸汽，蒸汽上升过程中碰触裸露在水面上方的超导液管排(33)对上升蒸汽二次加热升温产生更大的蒸汽压，蒸汽由蒸汽保温管一(33)输送至蒸汽发电机(4)，推动叶轮旋转使发电机发电；真空部(32)主要使密封容器(31)温度得到最大限度的保存，与外界空气隔绝。
5.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热量转换蒸汽热能的发电***，其特征在于：所述的真空负压空气能凝水装置(5)包括罐体(51)，罐体(51)内为真空负压腔(52)，罐体(51)的外表面延伸若干外散热翅片(53)，内表面延伸有交错的内散热翅片(54)，罐体(51)底部连接有保温回水管(55)，保温回水管(55)与密封容器(31)相通连接，保温回水管(55)上连接有压力泵(551)及水流单向阀(552)；蒸汽由罐体(51)顶部进入，经过层层交错的内散热翅片(54)阻隔及外散热翅片(53)散热，蒸汽最终到达罐底部时变为相对温度较高的温水，通过保温回水管(55)将温水输送回密封容器(31)体内。
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