CN101033732B - 山体竖井式烟囱太阳能热气流发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种山体竖井式烟囱高效太阳能热气流发电系统，它是太阳能热能利用设备中的一种可再生绿色能源的发电装置。该山体竖井式烟囱高效太阳能热气流发电系统，其特征是：包括集热储热单元的热气流风道系统、山体斜坡集热储热单元热气流集热系统、发电系统，所述热气流风道系统包括山体、位于山体顶端的山顶烟囱、位于山体内的山体烟囱、山体平洞，山体平洞依次连通上端热气流联接风道、山体斜坡集热储热单元热气流风道、下端冷气流联接风道以及发电机冷气流进风风道。本发明是一种投资较少，成本最低、结构最简单、建造速度最快、服务年限最长、无污染排放、无破坏生态环境最经济高效益的发电方式。

Description

山体竖井式烟囱太阳能热气流发电系统
(一)技术领域
本发明涉及的是一种山体竖井式烟囱高效太阳能热气流发电系统，它是太阳能热能利用设备中的一种可再生绿色能源的发电装置。
(二)背景技术
目前，发明专利申请号：98104903.6《山坡太阳能温室造风发电系统》等发明专利，以及1982年西班牙建造了世界上第一座太阳能热气流发电站，其共同缺点：1、太阳能集热棚都采用塑料薄膜作为集热材料，因而集热棚内外温差小(在20℃左右)，即集热温度低。保温性能差，集热效率低，使用寿命短；2、储热采用地面铺石头和绝热保温层，这种储热方式效率低，并难于实现调节和控制；3、斜坡烟囱只起风道作用，故烟囱利用率和发电效率都低。总之，目前世界上现有太阳能热气流发电系统都存在发电效率不高的问题。
(三)发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种山体竖井式烟囱高效太阳能热气流发电系统。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种山体竖井式烟囱高效太阳能热气流发电系统，其特征是：包括集热储热单元的热气流风道系统、山体斜坡集热储热单元热气流集热系统、发电系统，所述热气流风道系统包括山体、位于山体顶端的山顶烟囱、位于山体内的山体烟囱、山体平洞，山体平洞依次连通上端热气流联接风道、山体斜坡集热储热单元热气流风道、下端冷气流联接风道以及发电机冷气流进风风道。
本发明的山体竖井式烟囱高效太阳能热气流发电系统，所述山体斜坡集热储热单元热气流集热系统包括真空平板玻璃集热器、与之相连接均匀分布的全玻璃真空集热管，真空平板玻璃集热器的底部为均匀分布的集热储热单元卵石储热层。所述真空平板玻璃集热器外侧均匀分布的全玻璃真空集热管下方设置有反射板。
所述山体斜坡集热储热单元热气流风道的侧壁为调节热气流温度的冷气流风道，山体斜坡集热储热单元热气流风道的进口处为集热储热单元热气流流量调节装置，调节热气流温度的冷气流风道的进口处为冷气流流量调节装置。
所述发电系统包括涡轮发电机、冷气流进风口，冷气流进风口与发电机冷气流进风风道之间设有冷气流导向器。所述冷气流进风口外围为双半开风门。2台以上涡轮发电机设置在冷气流进风风道内。
所述热气流风道系统内分布有温度传感器、风速传感器。
本发明克服了现有太阳能热气流发电技术效率低和高大烟囱难建的问题。本发明与水力、风力、光伏以及火力发电系统相比较，是一种投资较少，成本最低、结构最简单、建造速度最快、服务年限最长、无污染排放、无破坏生态环境最经济高效益的发电方式。
(四)附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为热气流风道和冷气流风道的流量调节装置结构示意图；
图3为涡轮发电机冷气流风道结构示意图。
图中，1、山顶烟囱，2、山体，3、山体烟囱，4、山体平洞，5、上端热气流联接风道，6、山体斜坡集热储热单元热气流风道，7、全玻璃真空集热管，8、真空平板玻璃集热器，9、集热储热单元卵石储热层，10、集热储热单元热气流流量调节装置，11、调节热气流温度的冷气流风道，12、冷气流流量调节装置，13、下端冷气流联接风道，14、冷气流进风风道，15、涡轮发电机，16、冷气流进风口，17、冷气流导向器，18、双半开风门，19、温度传感器，20、风速传感器，21、反射板。
(五)具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括集热储热单元的热气流风道系统、山体斜坡集热储热单元热气流集热系统、发电系统。
本发明的热气流风道系统包括山体2、位于山体2顶端的山顶烟囱1、位于山体2内的山体烟囱3、山体平洞4，山体平洞4依次连通上端热气流联接风道5、山体斜坡集热储热单元热气流风道6、下端冷气流联接风道13以及冷气流进风风道14。以至形成不消耗任何能源的太阳能热气流发电系统从冷气流到热气流的自然流向状态下去发电。
本发明采用几百米、上千米高的山体去建造山体竖井式烟囱，其目的解决了太阳能热气流发电系统中单独建造几百米、上千米高大烟囱的技术难题，从而达到太阳能热气流发电系统中高大烟囱建造的可靠性、安全性、经济性和服务年限长的要求。此外，在太阳能热气流发电系统中，烟囱越高，输出功率越大，因此，山体竖井式烟囱可以有效提高本发明发电系统的输出功率。
本发明的山体斜坡集热储热单元热气流集热系统，它包括真空平板玻璃集热器8、与之相连接均匀分布的全玻璃真空集热管7，真空平板玻璃集热器8的底部为均匀分布的集热储热单元卵石储热层9；山体斜坡集热储热单元热气流风道6的侧壁为调节热气流温度的冷气流风道11，山体斜坡集热储热单元热气流风道6的进口处为集热储热单元热气流流量调节装置10，调节热气流温度的冷气流风道11的进口处为冷气流流量调节装置12；真空平板玻璃集热器8外侧均匀分布的全玻璃真空集热管下方设置有反射板21；热气流风道系统内分布有温度传感器19、风速传感器20。这种结构使得山体斜坡集热储热单元既是一个集热装置，又是一个储热装置；不仅提高了集热系统的利用率，又可实现晚间连续发电的要求。
本发明在集热系统中采用了集热效率高、集热温度高、保温性能好、使用寿命长的全玻璃真空集热管和真空平板玻璃集热器，来代替集热效率低、集热温度低、保温性能差、使用寿命短的塑料薄膜集热棚，从而大大提高本发明发电系统的效率和输出功率。
本发明可以设置多个山体斜坡集热储热单元热气流风道，其中几个作为白天集热和储热发电之用；另外几个在白天关闭集热储热单元热气流流量调节装置，使得这些集热储热单元，在白天只储热不发电，到夜间打开集热储热单元热气流流量调节装置，做到夜间连续发电，从而实现本发明的发电系统昼夜发电的要求。
本发明设置了调节热气流温度的冷气流风道及其冷气流流量调节装置，以及温度传感器、风速传感器，这样就可以实现对山体烟囱内热气流温度的自动控制和自动调节，从而使得山体烟囱内热气流的温度保持稳定，达到发电系统的稳定发电。
本发明发电系统是由2台以上涡轮发电机15、冷气流进风口16、冷气流导向器17、双半开风门18等部件所组成。本发明设置了2台以上的涡轮发电机。本发明的涡轮发电机安装在冷气流进风风道内，其特点是：一、使涡轮发电机处于常温状态下工作，确保涡轮发电机的寿命和效率；二、便于涡轮发电机的安装、维护和检测。设置冷气流导向器的目的是：降低冷气流噪声，减小冷气流风阻，提高涡轮发电机的效率。设置双半开风门的目的是：调节冷气流流量。

Claims (6)

1.一种山体竖井式烟囱太阳能热气流发电系统，其特征是：包括集热储热单元的热气流风道系统、山体斜坡集热储热单元热气流集热系统、发电系统，所述热气流风道系统包括山体(2)、位于山体(2)顶端的山顶烟囱(1)、位于山体(2)内的山体烟囱(3)、山体平洞(4)，山体平洞(4)依次连通上端热气流联接风道(5)、山体斜坡集热储热单元热气流风道(6)、下端冷气流联接风道(13)以及冷气流进风风道(14)；所述山体斜坡集热储热单元热气流集热系统包括真空平板玻璃集热器(8)、与之相连接均匀分布的全玻璃真空集热管(7)，真空平板玻璃集热器(8)的底部为均匀分布的集热储热单元卵石储热层(9)；所述山体斜坡集热储热单元热气流风道(6)的侧壁为调节热气流温度的冷气流风道(11)，山体斜坡集热储热单元热气流风道(6)的进口处为集热储热单元热气流流量调节装置(10)，调节热气流温度的冷气流风道(11)的进口处为冷气流流量调节装置(12)。
2.根据权利要求1所述的山体竖井式烟囱太阳能热气流发电系统，其特征是：所述发电系统包括涡轮发电机(15)、冷气流进风口(16)，冷气流进风口(16)与冷气流进风风道(14)之间设有冷气流导向器(17)。
3.根据权利要求2所述的山体竖井式烟囱太阳能热气流发电系统，其特征是：所述冷气流进风口(16)外围为双半开风门(18)。
4.根据权利要求2所述的山体竖井式烟囱太阳能热气流发电系统，其特征是：2台以上涡轮发电机(15)设置在冷气流进风风道(14)内。
5.根据权利要求1或2所述的山体竖井式烟囱太阳能热气流发电系统，其特征是：所述热气流风道系统内分布有温度传感器(19)、风速传感器(20)。
6.根据权利要求1所述的山体竖井式烟囱太阳能热气流发电系统，其特征是：所述真空平板玻璃集热器(8)外侧均匀分布的全玻璃真空集热管下方设置有反射板(21)。
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