一種太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置，該裝置包括殼體、蒸汽發(fā)生裝置及發(fā)電裝置，所述殼體頂部設(shè)有透鏡，所述蒸汽發(fā)生裝置和發(fā)電裝置位于透鏡下方，所述蒸汽發(fā)生裝置用于接收透過透鏡的光，蒸汽發(fā)生裝置內(nèi)裝有低沸點(diǎn)工質(zhì)，用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)太陽能低溫發(fā)電，大幅度提高太陽能綜合轉(zhuǎn)換效率的目的。
【專利說明】
一種太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及新能源裝置，尤其涉及一種太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置及方法。【背景技術(shù)】
[0002]目前作為人類社會(huì)能源供應(yīng)主體的煤、石油和天然氣等化石能源產(chǎn)生大量二氧化碳和有害物質(zhì)排放，而且面臨著消耗殆盡的局面，已經(jīng)無法滿足環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。太陽能以其儲(chǔ)量巨大，安全清潔的優(yōu)勢將成為未來最有可能大規(guī)模應(yīng)用的新能源之一。目前，太陽能發(fā)電技術(shù)主要有兩個(gè)發(fā)展方向光伏發(fā)電和光熱發(fā)電。太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域一個(gè)分支就是太陽能低溫發(fā)電，主要是利用150°C以下的太陽能輻射熱。太陽能低溫發(fā)電技術(shù)主要集中在有機(jī)介質(zhì)的研究和選擇、參數(shù)的優(yōu)化、關(guān)鍵部件的研制和新型系統(tǒng)的研制方面。相對于中高溫發(fā)電，太陽能低溫發(fā)電系統(tǒng)具有成本低、系統(tǒng)簡單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的研究價(jià)值。[〇〇〇3]分布式發(fā)電具有投資少、占地小、建設(shè)周期短、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)，對于高峰期電力負(fù)荷比集中供電更經(jīng)濟(jì)、有效，故分布式發(fā)電可作為集中供電的有益補(bǔ)充?！赌茉窗l(fā)展“十二五”規(guī)劃》中明確提出，要大力發(fā)展分布式能源。按照自用為主、富余上網(wǎng)、因地制宜、有序推進(jìn)的原則，積極發(fā)展分布式能源，實(shí)現(xiàn)分布式能源與集中供能系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。本發(fā)明為在完善太陽能發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)體系的同時(shí)，為分布式發(fā)電技術(shù)提供新的發(fā)展思路和方法， 可為商業(yè)區(qū)和居民供電，特別是在一些太陽能資源豐富而常規(guī)能源匱乏的邊遠(yuǎn)地區(qū)，需要熱電聯(lián)合利用時(shí)，采用太陽能光熱低溫發(fā)電技術(shù)可以很好體現(xiàn)其優(yōu)越性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了實(shí)現(xiàn)太陽能低溫發(fā)電，大幅度提高太陽能綜合轉(zhuǎn)換效率，本發(fā)明提供一種太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置。
[0005]技術(shù)方案:一種太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置，包括殼體、蒸汽發(fā)生裝置及發(fā)電裝置，所述殼體頂部設(shè)有透鏡，所述蒸汽發(fā)生裝置和發(fā)電裝置位于透鏡下方，所述蒸汽發(fā)生裝置可接收透過透鏡的光，所述蒸汽發(fā)生裝置內(nèi)裝有低沸點(diǎn)工質(zhì)，用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置。
[0006]進(jìn)一步地，所述蒸汽發(fā)生裝置包括平板集熱器和蒸汽發(fā)生器，所述發(fā)電裝置包括渦輪動(dòng)力裝置、第一銣磁鐵、第二銣磁鐵和感應(yīng)導(dǎo)線，所述蒸汽發(fā)生裝置與所述透鏡同軸布置，所述平板集熱器鑲嵌在所述蝸輪動(dòng)力裝置的上表面中心，所述渦輪動(dòng)力裝置內(nèi)部為空腔，所述蒸汽發(fā)生器的上部與渦輪動(dòng)力裝置的底部相連通，并與蝸輪動(dòng)力裝置通過軸承連接，所述第一銣磁鐵固定在所述渦輪動(dòng)力裝置上表面，第二銣磁鐵位于所述蒸汽發(fā)生器下方，并與蒸汽發(fā)生器通過軸承連接，第一銣磁鐵與第二銣磁鐵的磁極對應(yīng)布置，所述感應(yīng)導(dǎo)線垂直于磁場水平放置。
[0007]進(jìn)一步地，所述平板集熱器表面鍍一層黑鉻鍍層。
[0008]進(jìn)一步地，所述蒸汽發(fā)生器和蝸輪動(dòng)力裝置為鋁合金材料。
[0009]進(jìn)一步地，還包括冷凝裝置，可以冷凝回收循環(huán)利用工質(zhì)。
[0010]工作原理:太陽光垂直通過透鏡產(chǎn)生會(huì)聚作用，匯聚的太陽光鋪射在平板集熱器表面使平板集熱器吸熱升溫，平板集熱器將吸收的熱量傳遞給反應(yīng)器中的液態(tài)工質(zhì)，液態(tài)工質(zhì)迅速蒸發(fā)并通過渦輪空腔沿翅片出口排出。大量蒸汽沿渦輪翅片快速排出，在反作用力的效應(yīng)下產(chǎn)生沿翅片切向方向推動(dòng)力。四個(gè)方向的翅片同時(shí)發(fā)生推動(dòng)作用，使渦輪動(dòng)力裝置開始沿蒸汽發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)。渦輪動(dòng)力裝置上表面負(fù)載的第一銣磁鐵隨之同速旋轉(zhuǎn)，并和第二銣磁鐵共同作用產(chǎn)生切割導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的磁場。水平布置的導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，兩端接有用電器可發(fā)生工作，完成太陽能蒸汽動(dòng)力發(fā)電的工作。
[0011]有益效果:本發(fā)明采用太陽能作為驅(qū)動(dòng)熱源聯(lián)合新型能源磁能，使用低沸點(diǎn)材料作為循環(huán)動(dòng)力工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了太陽能低溫發(fā)電，大幅度提高太陽能綜合轉(zhuǎn)換效率的目的，為太陽能能量轉(zhuǎn)化和太陽能發(fā)電提供新的方法和思路，有望得到廣泛應(yīng)用。本發(fā)明為在完善太陽能發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)體系的同時(shí)，為分布式發(fā)電技術(shù)提供新的發(fā)展思路和方法，可為商業(yè)區(qū)和居民供電，特別是在一些太陽能資源豐富而常規(guī)能源匱乏的邊遠(yuǎn)地區(qū)，需要熱電聯(lián)合利用時(shí)，本發(fā)明可以很好體現(xiàn)其優(yōu)越性?！靖綀D說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的正視圖；
[0013]圖2為本發(fā)明的立體圖；[〇〇14]圖3為本發(fā)明的俯視圖；
[0015]圖4為蒸汽發(fā)生裝置和發(fā)電裝置的組合圖；
[0016]圖5為蝸輪動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0018]如圖1、圖2和圖3所示，太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置包括殼體1、蒸汽發(fā)生裝置2、發(fā)電裝置3及冷凝裝置11，所述殼體1頂部設(shè)有菲涅爾透鏡4,所述蒸汽發(fā)生裝置2和發(fā)電裝置3位于菲涅爾透鏡4下方，所述蒸汽發(fā)生裝置2可接收透過透鏡4的光，所述蒸汽發(fā)生裝置2內(nèi)裝有沸點(diǎn)低于100攝氏度的低沸點(diǎn)工質(zhì)，可選擇材料種類廣泛，如乙醇、戊烷、丙酮等。蒸汽發(fā)生裝置2蒸發(fā)低沸點(diǎn)工質(zhì)，用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置3。
[0019]菲涅爾透鏡4采用平板形點(diǎn)聚焦菲涅爾透鏡聚集太陽能，可以達(dá)到較好的聚焦效果，也可以使用本領(lǐng)域中其他具有聚焦效果的透鏡。
[0020]如圖4所示，蒸汽發(fā)生裝置2包括平板集熱器5和蒸汽發(fā)生器6。發(fā)電裝置3包括渦輪動(dòng)力裝置7、第一銣磁鐵8、第二銣磁鐵9和感應(yīng)導(dǎo)線10(見圖1或2或3)。蒸汽發(fā)生器6與菲涅爾透鏡4同軸布置，渦輪動(dòng)力裝置7固定在所述蒸汽發(fā)生器6上表面，平板集熱器5鑲嵌在渦輪動(dòng)力裝置7的上表面中心，與渦輪動(dòng)力裝置7共同形成加熱小室。平板集熱器5的布置可均勻吸收全部聚集太陽能，平板集熱器5表面加工鍍一層黑鉻鍍層效果更好。黑鉻鍍層不僅具有高選擇性，而且耐溫、耐濕性能良好，是一種綜合性能極佳的選擇性吸收涂層。平板集熱器5的吸收率a = 〇.93?0.97，發(fā)射率e =0.07?0.14。第一銣磁鐵8固定在渦輪動(dòng)力裝置7頂部，與蒸汽發(fā)生器6同心布置，可隨渦輪動(dòng)力裝置7同速旋轉(zhuǎn)，該第一銣磁鐵8為八角環(huán)狀，且中間圓環(huán)的直徑大于所述平板集熱器5的外徑，使得平板集熱器5不被第一銣磁鐵8遮擋，充分接收太陽光;所述第二銣磁鐵9為環(huán)狀，位于蒸汽發(fā)生器6正下方，并與蒸汽發(fā)生器6通過軸承連接。第一銣磁鐵8與第二銣磁鐵9的磁極對應(yīng)布置，產(chǎn)生穩(wěn)定磁場，感應(yīng)導(dǎo)線10垂直于磁場水平布置，外接用電裝置19(見圖1或2或3)。蒸汽發(fā)生器6優(yōu)選采用鋁合金材料，不與銣磁鐵發(fā)生作用，不會(huì)影響磁場作用，同時(shí)不會(huì)被工質(zhì)腐蝕。渦輪動(dòng)力裝置7優(yōu)選采用鋁合金材料，不會(huì)影響磁場作用，且質(zhì)量較輕有利于旋轉(zhuǎn)速度的提升。[〇〇21]如圖5所示，渦輪動(dòng)力裝置7的內(nèi)部為空腔，四周安裝有四個(gè)翅片20,翅片20尾部為出氣口，蒸發(fā)的蒸汽流經(jīng)空腔通過翅片20出氣口快速排出并帶動(dòng)渦輪動(dòng)力裝置7轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪動(dòng)力裝置7帶動(dòng)第一銣磁鐵8旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生切割感應(yīng)導(dǎo)線10的磁場，通過電磁感應(yīng)效應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流。
[0022]如圖1或圖2所示，冷凝裝置11包括冷凝擋板12、冷凝壁面13、回流管14及儲(chǔ)蓄罐 15,所述冷凝擋板12位于殼體1內(nèi)蒸汽發(fā)生裝置2的上方但不遮擋菲涅爾透鏡4,在光路外傾斜布置;所述冷凝壁面13位于殼體1內(nèi)壁;所述冷凝壁面13底面通有回流管14;所述回流管 14連接儲(chǔ)蓄罐15。高溫蒸汽受熱上升，在冷凝擋板12和冷凝壁面13冷凝成液滴，在重力作用下滴落到下壁面，通過底部的回流管14道流入儲(chǔ)蓄罐15。所述儲(chǔ)蓄罐15通過輸送管道16與所述蒸汽發(fā)生器6底部相連，輸送管道16上設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥17,蒸汽發(fā)生器6上部安裝水位感應(yīng)裝置，通過調(diào)節(jié)流量閥17，使工質(zhì)水位基本保持不變。為充分收集冷凝后的工質(zhì)，在冷凝壁面底部設(shè)有引流板18,引流板18傾斜布置并與冷凝壁面13相連，可將冷凝后的液滴聚集到回流管14附近;所述冷凝擋板12和冷凝壁面13做憎水處理，可使蒸汽迅速凝結(jié)并滴落， 冷凝擋板12設(shè)置在光路外，不會(huì)影響太陽能的傳播;所述儲(chǔ)蓄罐15為不銹鋼材質(zhì)，保證儲(chǔ)存罐15的防爆裂，破損，老化，撞擊能力。冷凝裝置11可實(shí)現(xiàn)工質(zhì)的循環(huán)工作。
[0023]開啟流量調(diào)節(jié)閥17,在蒸汽發(fā)生器6中通入工質(zhì)，調(diào)整工質(zhì)水位至蒸汽發(fā)生器6頂部，太陽光垂直通過菲涅爾透鏡4產(chǎn)生會(huì)聚作用，匯聚的太陽光鋪射在平板集熱器5表面使集熱器吸熱升溫。平板集熱器5將吸收的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生器6的液態(tài)工質(zhì)，液態(tài)工質(zhì)迅速蒸發(fā)并通過渦輪動(dòng)力裝置7沿翅片20出口排出。大量蒸汽沿渦輪翅片20快速排出，在反作用力的效應(yīng)下產(chǎn)生沿翅片20切向方向推動(dòng)力。四個(gè)方向的翅片20同時(shí)發(fā)生推動(dòng)作用，使渦輪動(dòng)力裝置7開始沿蒸汽發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)。渦輪動(dòng)力裝置7上表面負(fù)載的第一銣磁鐵8隨之同速旋轉(zhuǎn)，并和第二銣磁鐵9共同作用產(chǎn)生切割感應(yīng)導(dǎo)線10運(yùn)動(dòng)的磁場。水平布置的感應(yīng)導(dǎo)線10 中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，兩端接有用電裝置11可發(fā)生工作，完成太陽能蒸汽動(dòng)力發(fā)電的工作。冷凝擋板12和冷凝壁面13將蒸汽發(fā)生器6和渦輪動(dòng)力裝置7四周封閉，使產(chǎn)生的蒸汽迅速凝結(jié)并在重力作用下滴落，通過引流板18的作用聚集到回流管14中通入儲(chǔ)蓄罐15,進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括殼體(1)、蒸汽發(fā)生裝置 (2)及發(fā)電裝置(3)，所述殼體(1)頂部設(shè)有透鏡(4)，所述蒸汽發(fā)生裝置(2)和發(fā)電裝置(3) 位于透鏡(4)下方，所述蒸汽發(fā)生裝置(2)可接收透過透鏡(4)的光，所述蒸汽發(fā)生裝置(2) 內(nèi)裝有低沸點(diǎn)工質(zhì)，用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述蒸汽發(fā) 生裝置(2)包括平板集熱器(5)和蒸汽發(fā)生器(6)，所述發(fā)電裝置(3)包括渦輪動(dòng)力裝置(7)、 第一銣磁鐵(8)、第二銣磁鐵(9)和感應(yīng)導(dǎo)線(10)，所述蒸汽發(fā)生裝置(2)與所述透鏡(4)同 軸布置，所述平板集熱器(5)鑲嵌在所述蝸輪動(dòng)力裝置(7)的上表面中心，所述渦輪動(dòng)力裝 置(7)內(nèi)部為空腔，所述蒸汽發(fā)生器(6)的上部與渦輪動(dòng)力裝置(7)的底部相連通，并與蝸輪 動(dòng)力裝置(7)通過軸承連接，所述第一銣磁鐵(8)固定在所述渦輪動(dòng)力裝置(7)上表面，第二 銣磁鐵(9)位于所述蒸汽發(fā)生器(6)下方，并與蒸汽發(fā)生器(6)通過軸承連接，第一銣磁鐵 (8)與第二銣磁鐵(9)的磁極對應(yīng)布置，所述感應(yīng)導(dǎo)線(10)垂直于磁場水平放置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述蝸輪動(dòng) 力裝置(7)的四周安裝有四個(gè)翅片(20)，所述翅片(20)尾部為出氣口。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述第 一銣磁鐵(8)為八角環(huán)狀，且中間圓環(huán)的直徑大于所述平板集熱器(5)的外徑，所述第二銣 磁鐵(9)為環(huán)狀。5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述平 板集熱器(5)表面鍍一層黑鉻鍍層。6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述蒸 汽發(fā)生器(6)和蝸輪動(dòng)力裝置(7)為鋁合金材料。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述 透鏡(4)為菲涅爾透鏡。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，還包 括冷凝裝置(11 )，所述冷凝裝置(11)包括冷凝擋板(12 )、冷凝壁面(13 )、回流管(14)及儲(chǔ)蓄 罐(15)，所述冷凝擋板(12)位于殼體(1)內(nèi)蒸汽發(fā)生裝置(6)的上方但不遮擋透鏡(4);所述 冷凝壁面(13)位于殼體(1)內(nèi)壁;所述冷凝壁面(13)底面通有回流管(14);所述回流管(14) 連接儲(chǔ)蓄罐(15);所述儲(chǔ)蓄罐(15)通過輸送管道(16)與所述蒸汽發(fā)生器(6)底部相連，輸送 管道(16)上設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥(17)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述冷凝壁 面(13)底部設(shè)有引流板(18)，所述冷凝擋板(12)和冷凝壁面(13)做憎水處理。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能光熱低溫蒸汽動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)蓄 罐(15)為不銹鋼材質(zhì)。
【文檔編號(hào)】F01K11/02GK105952596SQ201610263957
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】陸勇, 王思雨, 段文軍, 張勉照, 邱嘉明
【申請人】東南大學(xué)