CN106051707A - 喷洒式保温型蒸汽供应装置及使用其的发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种喷洒式保温型蒸汽供应装置及使用其的发电设备，装置包括：一保温炉，具有一个内腔室、一个包围内腔室的外腔室以及一个分隔内腔室与外腔室的分隔层；一高热容材料，装填于外腔室中；一加热器，连接至保温炉，并加热高热容材料，高热容材料的热能通过分隔层传输到内腔室中；一供应管，供应管的一第一端设置于保温炉的内腔室；一液体供应源，连接至供应管的一第二端，并经由供应管提供一液体至内腔室中，使液体吸收内腔室的热能而产生蒸汽；以及一蒸汽输出口，连接至内腔室，使蒸汽通过蒸汽输出口输出。一种使用上述蒸汽供应装置的发电设备亦一并提供。以此可以将电力作最佳化的分配。

Description

喷洒式保温型蒸汽供应装置及使用其的发电设备
技术领域
本发明涉及一种蒸汽供应装置及使用其的发电设备，且特别涉及一种喷洒式保温型蒸汽供应装置及使用其的发电设备。
背景技术
太阳能发电是一种节能减碳的技术。通过太阳能电池可以将光能转换成电能，但是太阳能发电受限于太阳的照射时间。在夜晚时，太阳能发电起不了任何作用。由于太阳能电池的蓬勃发展，各地区设置的太阳能发电设备也越来越多，可以在白天提供相当的电力给整个市电供应***。因此，在不久的未来，白天由太阳能发电设备所产生的电力可能会过剩。此时，虽然可以利用电池来储存电能，但是这些电池不是价格昂贵就是效率过低，且会造成环境污染。
此外，传统的锅炉利用火力来加热锅炉中的水而产生水蒸气来推动蒸汽发电机进行发电。但是，在没有对锅炉监控好的情况下，容易产生锅炉***的危险。
因此，如何提供一种安全、稳定的储能方式及能量转换的方式，实为本案所欲解决的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种喷洒式保温型蒸汽供应装置及使用其的发电设备，利用一种安全、稳定的储能方式来储存能量并转换能量，达到有效分配能量的效果。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种喷洒式保温型蒸汽供应装置，包括：一保温炉，具有一个内腔室、一个包围内腔室的外腔室以及一个分隔内腔室与外腔室的分隔层；一高热容材料，装填于外腔室中；一加热器，连接至保温炉，并加热高热容材料，高热容材料的热能通过分隔层传输到内腔室中；一供应管，供应管的一第一端设置于保温炉的内腔室；一液体供应源，连接至供应管的一第二端，并经由供应管提供一液体至内腔室中，使液体吸收内腔室的热能而产生蒸汽；以及一蒸汽输出口，连接至内腔室，使蒸汽通过蒸汽输出口输出。
进一步的，
所述蒸汽供应装置还包括：一安全阀，设置于所述保温炉上，并连通所述内腔室及外部环境，以在所述内腔室的压力高于一第一预定压力时，进行排气到所述外部环境的动作。
所述安全阀在所述内腔室的压力低于一第二预定压力时，进行从所述外部环境进气的动作。
所述蒸汽供应装置还包括：一支撑器，设置于所述内腔室，并支撑所述供应管于所述内腔室中。
所述蒸汽供应装置还包括：一移动机构，连接至所述支撑器，用于移动所述支撑器。
所述高热容材料包括硝酸盐或多元混合的硝酸盐。
所述高热容材料被加热成液态状，且温度介于450至580℃之间。
所述保温炉还包括多个支架，将所述分隔层固定至所述保温炉的一内壁。
通过上述蒸汽供应装置，当内腔室内的压力过大时，供应管的水无法喷进去内腔室中，因而具有自动切断液体源的效果，只要液体不再进入内腔室膨胀，就不会有***的危险。因此，上述保温炉是相当安全的。
本发明亦提供一种发电设备，包括：一太阳能发电装置，将太阳能转换成电能；上述喷洒式保温型蒸汽供应装置，其中加热器将电能转换成热能，以加热高热容材料；以及一蒸汽发电机，连接至蒸汽输出口，并接收蒸汽来进行发电。
进一步的，
该发电设备还包括：一控制装置，电连接至所述太阳能发电装置、所述喷洒式保温型蒸汽供应装置及所述蒸汽发电机，所述控制装置在所述太阳能发电装置停止产生电能时，控制所述喷洒式保温型蒸汽供应装置提供所述蒸汽给所述蒸汽发电机进行发电。
通过上述发电设备，当有日照时的太阳能发电装置产生的电力过剩时，控制装置就控制将太阳能发电装置的电力提供给加热器来加热高热容材料。当无日照时，控制装置就控制液体供应源提供液体至内腔室中以产生蒸汽，使蒸汽发电机可以利用蒸汽来发电，以此可以将电力作最佳化的分配。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明第一实施例的喷洒式保温型蒸汽供应装置的结构示意图。
图2沿着图1中的线2-2的剖面图。
图3是本发明第二实施例的喷洒式保温型蒸汽供应装置的简化结构示意图。
图4是本发明第一实施例的发电设备的结构示意图。
符号说明：
W：液体
1：发电设备
2-2：线
10：保温炉
11：内腔室
12：外腔室
13：分隔层
13A：斜面
14：支架
15：内壁
16：凹部
20：高热容材料
30：加热器
40：供应管
41：第一端
42：第二端
50：液体供应源
52：止逆阀
60：蒸汽输出口
70：安全阀
75：安全排气孔/安全排气阀
80：支撑器
90：移动机构
100：喷洒式保温型蒸汽供应装置
200：太阳能发电装置
300：蒸汽发电机
400：控制装置
具体实施方式
图1是本发明第一实施例的喷洒式保温型蒸汽供应装置的结构示意图。图2是沿着图1的线2-2的剖面图。如图1、2所示，本实施例的喷洒式保温型蒸汽供应装置100包括一保温炉10、一高热容材料20、一加热器30、一供应管40、一液体供应源50以及一蒸汽输出口60。
保温炉10具有一个内腔室11、一个包围内腔室11的外腔室12以及一个分隔内腔室11与外腔室12的分隔层13。保温炉10较佳是由隔热或绝热材料所制成，以减少保温炉10内的热能散发至外部环境中。绝热材料可以阻滞热流传递，例如是玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡、真空板等。
高热容材料20装填于外腔室12中，具有高热容、在高温下呈现安全且稳定的状态。于一例子中，高热容材料20包括硝酸盐，例如是硝酸钠、硝酸钾、硝酸锂或亚硝酸钠。于另一例子中，高热容材料20是多元混合的硝酸盐，例如是硝酸钠、硝酸钾、硝酸锂以及亚硝酸钠四元混合硝酸盐，当样品质量配比NaNO3∶KNO3∶LiNO3∶NaNO2＝0.23∶0.407∶0.106∶0.257时，四元混合盐类的熔点低至92℃，沸点达到559.3℃。通过调整质量比及种类(二元或三元)，可以制备出不同熔点及沸点的多元混合硝酸盐，熔点范围在87℃至97℃之间，沸点范围在540℃至580℃之间。
加热器30连接至保温炉10，并加热高热容材料20，高热容材料20的热能通过分隔层13传输到内腔室11中。于本实施例中，加热器30是将电能转换成热能。于本实施例中，加热器30将高热容材料20加热成液态状，且温度介于450℃至580℃之间，特别是介于500℃至600℃之间。于本实施例中，高热容材料20尚未填满外腔室12，以留一些空间给液状的高热容材料20膨胀用。于一具体实施例中，加热器30是不锈钢电加热管，其是以金属管为外壳，沿管内中心轴向均布螺旋电热合金丝(镍铬、铁铬合金)，其空隙填充压实具有良好绝缘导热性能的氧化镁砂，管口两端用硅胶或陶瓷密封。不锈钢电加热管的热效率高，使用方便，安装简单，无污染，被广泛使用在各种加热场合。所述加热器最高工作温度可达譬如850℃。
供应管40的一第一端41设置于保温炉10的内腔室11，也就是穿入保温炉10的内腔室11中，第一端41较佳是以喷嘴的形式存在，以朝向分隔层13喷出雾状或近似雾状的液体，例如是喷出水或水雾，以形成高温蒸气。
液体供应源50连接至供应管40的一第二端42，并经由供应管40提供一液体W至内腔室11中，使液体W吸收来自内腔室11的热能而产生蒸汽。于本实施例中，是以水当作液体W作说明，水是以纯水或接近纯水的水为佳，水可回收再利用，且液体供应源50通过一止逆阀52连接至供应管40。于其他例子中，亦可使用其他液体来加热。止逆阀52的位置以靠近内腔室11的底部为佳，于本实施例中是设置于保温炉10的底部的凹部16中。于一例子中，供应管40的材质为金属。于另一例子中，供应管40是利用绝热材料制作而成，以避免供应管40中的水在供应管40内就汽化而产生危险。
蒸汽输出口60连接至内腔室11，使蒸汽通过蒸汽输出口60输出。来自外腔室12的高热容材料20的热能可以通过空气传导及分隔层13的辐射方式传送到水雾，水雾碰到高温可以膨胀约1700倍、2600倍甚至是3000倍，因而快速汽化而产生蒸汽。因为此时的内腔室11的压力升高，所以蒸汽可以从蒸汽输出口60排出。值得注意的是，分隔层13于靠近蒸汽输出口60之处可以设计有一斜面13A，使得蒸汽通过此斜面13A及上方的保温炉10的内弧面所形成的类似喷嘴结构，而从蒸汽输出口60喷出。
此外，喷洒式保温型蒸汽供应装置100可以还包括一安全阀70、一安全排气孔或安全排气阀75、一支撑器80及一移动机构90。当然，这些元件可以适当地被省略。安全阀70设置于保温炉10上，并连通内腔室11及外部环境，以在内腔室11的压力高于一第一预定压力时，进行排气到外部环境的动作，以降低内腔室11的压力。于另一例子中，安全阀70更可在内腔室11的压力低于一第二预定压力时，进行从外部环境进气的动作，以提高内腔室11的压力。安全排气孔或安全排气阀75设置于保温炉10上，并连通外腔室12及外部环境，以进行安全排气的动作，维持外腔室12内的安全。支撑器80设置于内腔室11，并支撑供应管40于内腔室11中，以免供应管40受到蒸汽的扰动而乱窜。移动机构90连接至支撑器80，用于移动支撑器80，以此可以移动供应管40的出口位置，适合让调整人员进行调整，以调整出最佳位置。
于本实施例中，保温炉10还包括多个支架14，将分隔层13固定至保温炉10的一内壁15，提供稳定的支撑。于另一实施例中，保温炉10不具有支架，而是利用直接固定至保温炉10的分隔层13达成稳固分隔内腔室11与外腔室12的效果。
在本发明的上述实施例中，当内腔室内的压力过大时，供应管的水无法喷进去内腔室中，因而具有自动切断液体源的效果，只要液体不再进入内腔室膨胀，就不会有***的危险。因此，上述保温炉是相当安全的。
图3是本发明第二实施例的喷洒式保温型蒸汽供应装置的简化结构示意图。如图3所示，本实施例类似于第一实施例，不同之处在于分隔层13为绉折状，以加大外腔室12与内腔室11的接口面积。
图4是本发明第一实施例的发电设备的结构示意图。如图4所示，本实施例的发电设备1包括一太阳能发电装置200、喷洒式保温型蒸汽供应装置100以及一蒸汽发电机300。太阳能发电装置200将太阳能转换成电能。加热器30将太阳能发电装置200的电能转换成热能，以加热高热容材料20。蒸汽发电机300连接至蒸汽输出口60，并接收蒸汽来进行发电。此外，发电设备1还包括一控制装置400，电连接至太阳能发电装置200、喷洒式保温型蒸汽供应装置100及蒸汽发电机300，控制装置400在太阳能发电装置200停止产生电能时，控制喷洒式保温型蒸汽供应装置100提供蒸汽给蒸汽发电机300进行发电，发电后产生的水或低温的水蒸气可以再导入至液体供应源50中回收利用。于另一实施例中，安全阀70以及安全排气孔或安全排气阀75所排出的气体或蒸汽可以输入至液体供应源50中以对里面的液体进行预热，减少热损。
通过上述实施例，当有日照时的太阳能发电装置产生的电力过剩时，控制装置就控制将太阳能发电装置的电力提供给加热器来加热高热容材料。当无日照时，控制装置就控制液体供应源提供液体至内腔室11中以产生蒸汽，使蒸汽发电机可以利用蒸汽来发电，以此可以将电力作最佳化的分配。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及以下申请专利范围的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。

Claims (10)

1.一种喷洒式保温型蒸汽供应装置，其特征在于，包括：
一保温炉，具有一个内腔室、一个包围所述内腔室的外腔室以及一个分隔所述内腔室与所述外腔室的分隔层；
一高热容材料，装填于所述外腔室中；
一加热器，连接至所述保温炉，并加热所述高热容材料，所述高热容材料的热能通过所述分隔层传输到所述内腔室中；
一供应管，所述供应管的一第一端设置于所述保温炉的所述内腔室；
一液体供应源，连接至所述供应管的一第二端，并经由所述供应管提供一液体至所述内腔室中，使所述液体吸收所述内腔室的热能而产生蒸汽；以及
一蒸汽输出口，连接至所述内腔室，使所述蒸汽通过所述蒸汽输出口输出。
2.如权利要求1所述的喷洒式保温型蒸汽供应装置，其特征在于，还包括：一安全阀，设置于所述保温炉上，并连通所述内腔室及外部环境，以在所述内腔室的压力高于一第一预定压力时，进行排气到所述外部环境的动作。
3.如权利要求2所述的喷洒式保温型蒸汽供应装置，其特征在于，所述安全阀在所述内腔室的压力低于一第二预定压力时，进行从所述外部环境进气的动作。
4.如权利要求1所述的喷洒式保温型蒸汽供应装置，其特征在于，还包括：一支撑器，设置于所述内腔室，并支撑所述供应管于所述内腔室中。
5.如权利要求4所述的喷洒式保温型蒸汽供应装置，其特征在于，还包括：一移动机构，连接至所述支撑器，用于移动所述支撑器。
6.如权利要求1所述的喷洒式保温型蒸汽供应装置，其特征在于，所述高热容材料包括硝酸盐或多元混合的硝酸盐。
7.如权利要求1所述的喷洒式保温型蒸汽供应装置，其特征在于，所述高热容材料被加热成液态状，且温度介于450至580℃之间。
8.如权利要求1所述的喷洒式保温型蒸汽供应装置，其特征在于，所述保温炉还包括多个支架，将所述分隔层固定至所述保温炉的一内壁。
9.一种发电设备，其特征在于，包括：
一太阳能发电装置，将太阳能转换成电能；
如权利要求1所述的喷洒式保温型蒸汽供应装置，其中所述加热器将所述电能转换成热能，以加热所述高热容材料；以及
一蒸汽发电机，连接至所述蒸汽输出口，并接收所述蒸汽来进行发电。
10.如权利要求9所述的发电设备，其特征在于，还包括：
一控制装置，电连接至所述太阳能发电装置、所述喷洒式保温型蒸汽供应装置及所述蒸汽发电机，所述控制装置在所述太阳能发电装置停止产生电能时，控制所述喷洒式保温型蒸汽供应装置提供所述蒸汽给所述蒸汽发电机进行发电。
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