CN202468183U - 太阳能混合动力回热涡流气轮机发电*** - Google Patents

太阳能混合动力回热涡流气轮机发电*** Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种将太阳能转换为电能的***。一种太阳能混合动力回热涡流气轮机发电***，包括太阳能电力转换组件和太阳能聚焦装置，太阳能电力转换组件内包含一太阳能热能集热器、涡轮机、空气压缩机、发电机和回热器，其中太阳能热能集热器接收来自太阳能聚焦装置的太阳能，涡轮机、空气压缩机和发电机同轴设置；压缩机连接有回热器，回热器连接有太阳能热能集热器，涡轮机的输出轴连接有发电机的输入轴。本实用新型提供了一种效率高，热能损失小，利用可再生资源太阳能聚焦产生的高温热能进行发电，设备成本低的能源转换***；解决了现有技术中存在的发电需要的能源损耗大，效率低，运作成本高的技术问题。

Description

太阳能混合动力回热涡流气轮机发电***
技术领域
本实用新型涉及一种将太阳能转换为电能的***，尤其涉及一种太阳能混合动力回热涡流气轮机发电***。
背景技术
目前电力主要通过化石燃料产生，但是化石能源是不可再生的，面临着逐渐枯竭的问题，同时这些化石能源在使用过程中也会产生大量的污染排放，因此选用太阳能作为能源的替代品是一种趋势。光电技术是一项现有的太阳能发电可选技术，另一个方案是利用机械发电***将太阳热能转换为电力。目前制造太阳能发电机的尝试主要集中在斯特林发动机技术、蒸汽涡轮机和燃气涡轮机。但是斯特林发动机制造相对复杂，蒸汽涡轮机通常适用于装机容量超过5MW的大型接收器，由于较高的耗水量，他们的运行成本也很高，而燃气涡轮机的销量比较低，成本高，耐久性不好。在现在公开的文件中，有中国专利：“一种分布式太阳能热/冷-电联供***（CN101929445A）”，包括聚能器、位于聚能器焦点的吸热器、换热器和蓄热水箱。换热器和蓄热水箱循环连接，两者之间设有循环水泵；蓄热水箱还与余热制冷装置循环连接，该联供***还包括发电***、电力转换设备和回热器；发电***通过闭式布雷登循环发电，包括依次连接的涡轮机、发电机和压缩机；发电机与电力转换设备相连；吸热器中的气体工质依次经过涡轮机、回热器、换热器和压缩机，最后经回热器返回到吸热器中，构成循环回路。还有中国专利：“一种闭式布雷顿循环余热发电***（CN201687537U）”，启动增压***通过氦气循环管路与逆流烟气换热器的氦气入口连接，逆流烟气换热器的氦气出口通过氦气循环管路与透平动力装置连接，透平回路回热器的氦气余热回收入口通过氦气循环管路与透平动力装置连接，透平回路回热器的氦气余热回收出口通过氦气循环管路依次与透平回路散热器、气体压缩机连接，透平回路回热器的氦气加热入口通过氦气循环管路与气体压缩机连接，透平回路回热器的氦气加热出口通过氦气循环管路与启动增压***连接，透平动力装置与发电机设备和气体压缩机同轴连接。但是上述技术中，还是采用燃气作为动力源，效率低，运作成本高。
发明内容
本实用新型提供了一种效率高，热能损失小，利用可再生资源太阳能聚焦产生的高温热能进行发电，设备成本低的能源转换***；解决了现有技术中存在的发电需要的能源损耗大，效率低，运作成本高的技术问题。
本实用新型的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种太阳能混合动力回热涡流气轮机发电***，其特征在于：包括太阳能电力转换组件和太阳能聚焦装置，所述的太阳能电力转换组件内包含一太阳能热能集热器，太阳能热能集热器接收来自太阳能聚焦装置的太阳能，太阳能电力转换组件还包括一涡轮机、空气压缩机、发电机和回热器，其中涡轮机、空气压缩机和发电机同轴设置；空气经过空气压缩机压缩进入回热器，回热器连接有太阳能热能集热器，压缩空气在太阳能热能集热器中加热进入涡轮机，涡轮机的输出轴连接有发电机的输入轴。一体化的太阳能转换组件最大程度的降低了可能影响产品寿命、降低产品可靠性的重量和热机压力，大大降低了设备成本并提高了设备效率。空气经过空气压缩机加压，通常能达到3-12个大气压。然后压缩空气流经回热器进入太阳能热能集热器，通过太阳能对空气进行加热后输入到涡轮机内，涡轮机的输出动能带动发电机的转轴旋转，从而实现太阳能到电能的转换。太阳能电力转换组件与持续的空气流和供热一起运作，产生成比例的大量持续电力。本实用新型结合了太阳能聚焦装置和太阳能电力转换组件的组合，将太阳能最大程度的转换为电能，转换效率高，维护需求降到最低，成本最小化。
作为优选，所述的太阳能电力转换组件还包括一过滤器，过滤器与空气压缩机相连，空气经过过滤器进入空气压缩机内。环境中的空气经过过滤器再连接入空气压缩机，能最大程度的恢复压力并减小压力下降，从而提高了整个***的转换效率。
作为优选，所述的太阳能电力转换组件还包括一燃烧器，所述的燃烧器位于太阳能热能集热器和涡轮机之间。在太阳能不充足的情况下，可以通过燃烧器进行补充燃烧，加热气体，从而保证***的稳定运行，保证了***在多云的天气或者太阳落山后也能持续发电。
作为优选，所述的太阳能聚焦装置为抛物镜聚光器，太阳能热能集热器位于抛物镜聚光器的聚焦中心，太阳能聚焦装置将气体加热至900~1100℃。也就是经过加热的气体的温度能达到900~1100℃的高温，太阳能热能集热器包括了金属和非金属材料的使用，这能够将工作流体的温度加热到适宜的温度，抛物面形状的聚焦装置能更好的聚焦从而实现充分的热能转换。太阳能热能集热器热能转换***能够经受极高温度的运作，也能经受高热应变和高热循环次数，而运作温度的最高化改进了燃气涡轮发动机的热力效率。除此之外，集热器还包括了石英窗口的设计，降低了集热器***的再辐射损失并增强了集热器经受非一致流量的性能。在太阳能聚焦装置还设有润滑装置，以满足抛物镜聚光器不时旋转跟踪一天内不断变化的太阳位置。
作为优选，所述的涡轮机排出的余热气体回流到回热器，回热器排出的气体余热加热并提高进气的气体温度。回热器具备高低热能较好通道，能将低压排气中的热能转移到进入太阳能热能集热器的空气中，使得循环进入到空气压缩机内的空气温度有提高，从而最大程度的提高了转换效率。
因此，本实用新型的太阳能混合动力回热涡流气轮机发电***具备下述优点：利用空气作为工作流体驱动涡轮机旋转并发电，并结合了抛物镜聚光器聚集太阳能，有效的将聚光太阳能和涡轮机发电结合起来，运作成本低，效率高，压力损失小。 
附图说明
图1是本实用新型的太阳能混合动力回热涡流气轮机发电***的示意图。
图2是太阳能电力转换组件的示意图。
具体实施方式
 下面通过实施例，并结合附图，对实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
 实施例：
如图1所示，太阳能混合动力回热涡流气轮机发电***，包括太阳能电力转换组件1和太阳能聚焦装置2，太阳能电力转换组件1内包含一太阳能热能集热器6、一涡轮机8、一空气压缩机4、一发电机10、一回热器5、一过滤器3和一燃烧器7。太阳能聚焦装置2为抛物镜聚光器，太阳能热能集热器6位于抛物镜聚光器的聚焦中心，太阳能聚焦装置2将经过太阳能热能集热器6的气体加热至900℃~1100℃。
如图2所示，空气经过过滤器3进入空气压缩机4内，空气经过空气压缩机4压缩为高压气体，一般能达到3-12个大气压，然后压缩空气流经回热器5，进入了太阳能热能集热器6，太阳能热能集热器6接收来自太阳能聚焦装置2的太阳能，将压缩空气进行加热，如果此时太阳能不足，按照需求可以通过燃烧器7对空气进行进一步的加热来弥补不足的太阳能的输入。压缩空气在太阳能热能集热器6中加热到900℃至1100℃左右后，在这样的高温状态下，进入到涡轮机8中，涡轮机8由转轴9连接到发电机10上，驱动发电机10进行发电，此时空气压缩机4空载，。而涡轮机8产生的余热气体回流到回热器5中，并将余热交换给回热器5，然后排出，从而将热量转移到进入空气压缩机4内的气体中，提高了***的效率。

Claims (5)

1.一种太阳能混合动力回热涡流气轮机发电***，其特征在于：包括太阳能电力转换组件和太阳能聚焦装置，所述的太阳能电力转换组件内包含一太阳能热能集热器，太阳能热能集热器接收来自太阳能聚焦装置的太阳能，太阳能转换组件还包括一涡轮机、空气压缩机、发电机和回热器，其中涡轮机、空气压缩机和发电机同轴设置；空气经过空气压缩机压缩进入回热器，回热器连接有太阳能热能集热器，压缩空气在太阳能热能集热器中加热进入涡轮机，涡轮机的输出轴连接有发电机的输入轴。
2.根据权利要求1所述的太阳能混合动力回热涡流气轮机发电***，其特征在于：所述的太阳能电力转换组件还包括一过滤器，过滤器与空气压缩机相连，空气经过过滤器进入空气压缩机内。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能混合动力回热涡流气轮机发电***，其特征在于：所述的太阳能电力转换组件还包括一燃烧器，所述的燃烧器位于太阳能热能集热器和涡轮机之间。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能混合动力回热涡流气轮机发电***，其特征在于：所述的太阳能聚焦装置为抛物镜聚光器，太阳能热能集热器位于抛物镜聚光器的聚焦中心，太阳能聚焦装置将气体加热至900~1100℃。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能混合动力回热涡流气轮机发电***，其特征在于：所述的涡轮机排出的余热气体回流到回热器，回热器排出的气体余热加热并提高进气的气体温度。
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