CN101060293A - 太阳能封闭介质循环发电的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能封闭介质循环发电的方法及其装置，涉及新能源利用领域。技术上利用多级太阳能反射板和集热管组成集热单元阵列，对封闭介质氨水或二氧化碳水进行加热，产生高温高压的气体，高压气体使发电机组运转产生电能，经过发电机后的高压气体由冷却管将热量的释放于水中，经由液压泵后，气、水分离体又完全和水重新结合成为相应的封闭介质。在封闭介质的每一次循环中，都有一部分太阳能转化为电能，氨气或二氧化碳气体起到携带和传递能量的作用。本发明具有技术方法构思科学合理、设备装置简单、维修方便，运行费用低廉的特点。再加上太阳能资源取之不尽的优势，在能源紧缺的现代工业社会中，一定具有强大的生命力。

Description

太阳能封闭介质循环发电的方法及其装置

技术领域：

本发明涉及新能源利用领域，具体地说，涉及一种太阳能的收集利用的方法和装置。

背景技术：

由于工业的快速发展，地球上的能源不断地消耗并带来了对环境的污染。在目前的现有技术中，发电设备主要分为火力发电和水利发电两种。火力发电须消耗大量煤资源或油汽资源，不但成本高，而且会使人类生存的自然环境受到严重破坏.同时在消耗这些能源的过程中，又会对大气产生极大污染。水利发电严格受地理条件的限制，而且伴随水资源日益短缺的现实情况，水利发电的前景也并不十分光明。因此人类社会迫切需要寻找新的大容量且无污染的能源，太阳能正是这样一种取之不竭而又无污染的巨大能源。这种无污染，成本低的能源已越来越受到人们的重视，各种利用大阳能的方法和装置也应运而生，综合来看，多数是利用反光镜反射并聚焦，使大阳能电池充电或是加热大阳能锅炉。这些形式，按现在的技术水平，发电造价太高，不能较大面积利用大阳能。

发明内容：

本发明的目的是充分利用太阳能这一种取之不竭而又无污染的巨大能源，实现大容量，高效率及低成本的发电。

为达到上述目的，本发明所采用的解决方案是：提出一种太阳能封闭介质循环发电的方法和利用该方法发电的装置。

太阳能封闭介质循环发电的方法是：使用液压泵将封闭介质氨水或二氧化碳水压入集热管，利用多级太阳能反射板和集热管组成集热单元，每一级的太阳能反射板把其反射的太阳光聚焦在集热管上，对封闭介质进行加热，封闭介质从中吸收热量，使得对应封闭介质的气体从封闭介质中挥发出来，产生高温高压的气体，从而迫使气、水分离，高压气体推动气压马达发电机组运转产生电能。分离后的水经过管道进入发电装置中的冷却管，经过发电机后的高压气体由冷却管将热量的一部分释放于水中，气体冷却后，气体大部分重新被水吸收，其压强减小，经由液压泵后，气、水分离体又完全和水重新结合成为对应的封闭介质。在液压泵的推动作用下，封闭介质再一次进入集热管。以后，周而复始，重复上面的过程。在封闭介质的每一次循环中，都有一部分太阳能转化为电能，另一部分转化为冷却水的内能。在此过程中，水起到容纳封闭介质气体和释放封闭介质气体的作用，封闭介质气体起到携带和传递能量的作用。

根据本发明提出的太阳能封闭介质循环发电的方法，本发明提供的利用该方法发电的装置是：使用多级太阳能反射板和集热管组成集热单元，每一个集热管配备一个太阳能反射板，集热管与集热管之间，先串联后并联，组成大规模的混联方式组成集热单元阵列，在首级集热单元后接有一温度开关，在多级集热单元中部，装有一水气分离器，水气分离器分别联接上、下级的集热单元，水气分离器的下出口接水冷却管，在末级集热单元另一端接一储气罐，储气罐的出口端接有发电机，前面提及的水冷却管的出口端与发电机出口管道相接后，装有多级冷却气体吸收管，在多级冷却气体吸收管的前、后管道端口均装有液压泵，在后液压泵的出口依次安装逆止阀、压力开关、压力表、压力表的管道输出端口与首级集热单元相接，形成闭合循环设备。在闭合循环设备的对应管道中，有足够的封闭介质。

由于采用了上述的技术解决方案，使太阳能这一取之不尽的能源得到有效的利用并形成整机化，发明目的得以实现。本发明具有技术方法构思科学合理、设备装置简单、维修方便，运行费用低廉的特点。携带能量的介质都在封闭的管道中流动，可以循环利用，因此安全、环保，极大地保护了生态环境。再加上资源取之不尽的优势，在能源紧缺的现代工业社会中，一定具有强大的生命力。

附图说明：

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明的实施例的流程示意图；

图2是本发明的实施例的太阳能反射板的结构示意图；

图3是本发明的实施例的集热管剖面结构示意图；

附图中标明的：太阳能反射板1、集热管2、储气罐3、发电机4、水冷却管5、水、气分离器6、冷却气体吸收管7、液压泵8、逆止阀9、压力开关10、压力表11、温度开关12、喷水嘴13、高压钢管14、护罩15、隔热填充料16、由镀膜钢板制成的反光镜17、玻璃窗口18；

具体实施方式：

结合附图1，本发明的实施例是这样实现的：使用多级太阳能反射板1和集热管2组成集热单元，每一个集热管2配备一个太阳能反射板1，各个集热管2与集热管2之间，先串联后并联，组成大规模的混联方式组成集热单元阵列，串联可以提高气体的温度和压力，并联可以收集大量的高压气体，高压气体集中供给发电机4。在首级集热单元后接有一温度开关12，在多级集热单元中部，装有一水气分离器6，水气分离器6分别联接上、下级的集热单元，水气分离器6的下出口接水冷却管5，在末级集热单元另一端接一储气罐3，储气罐3的出口端接有发电机4，前面提及的水冷却管5的出口端与发电机4出口管道相接后，装有多级冷却气体吸收管7，在多级冷却气体吸收管7的前、后管道端口均装有液压泵8，在后液压泵8的出口依次安装逆止阀9、压力开关10、压力表11、压力表11的管道输出端口与首级集热单元相接，形成闭合循环设备。在闭合循环设备的对应管道中，有足够的封闭介质。

结合附图2，详细说明太阳能反射板1的具体结构：太阳能反射板1在上下和左右二维方向上都呈抛物面形，上下方向的抛物面使光线聚焦为水平方向的焦线，左右方向的抛物面使前面的焦线长度缩短，最终使焦线长度缩短到大约为太阳能反射板1的宽度的三分之一到四分之一，这样有利于弧形集热管2对光能的吸收。太阳能反射板1采用多单元组合式，每块都固定在一转轴上，并由弹簧拉紧，在太阳能反射板1平面上，在风力达到一定强度时，风力克服弹簧拉力而自动将各太阳能反射板块1打开。在大风来临之前，要将整个太阳能反射板1转到水平方向，增加抗风能力。为使太阳能反射板1最大限度地吸收太阳光能，还可以由微机控制液压传动装置，使太阳能反射板1在上下、左右的二维轴向转动，以保证太阳能反射板1始终正对太阳，让太阳光直射太阳能反射板1，安装太阳能反射板1的位置要在一定的范围内可调，以便在不同的季节进行调整。

结合附图3，详细说明集热管2的具体结构：在集热管2剖面结构示意图中，在钢管14外迎着太阳的一面加半圆形的护罩15，护罩15内填充耐高温的隔热填充料16，在护罩15内接收聚光的一面安装多块由镀膜钢板制成的反光镜17，使其接收到的聚光再次集中到钢管14上。从而提高集热管2吸收光能的效率，减小热量的散失。在接收聚光的一面，玻璃窗口18作为入射聚光的窗口。集热管2同时也是太阳能反射板1的主要支架部分，用能承受一定压力(约20个大气压左右)的钢管制成。其曲线形状要和太阳的运动的曲线一致，目的是在太阳能反射板1跟随太阳转动过程中，其焦线始终要落在集热管2上。

在工艺性能方面，要保证气压马达发电机组及所有的介质回路材料都要有较强的耐碱性。尤其不要有铜件与封闭介质接触；冷却管道的容积要尽可能大，这样可以增加散热效率同时利于封闭介质快速溶于水，减小冷却管内的压力，增加气压马达两侧的压力差，采取多级冷却和多级压缩，也有助上述目的实现；按封闭介质的循环路线，在发电机之后到最后一级液压泵之前的管道都要敞露，利于散发热量；在最后一级液压泵之后到发电机之前的所有管道都要尽可能保温；冷却水的水质无任何要求，可以是淡水，海水甚至是污水。但如果要生产伴随产品可用热水，则对水的质量要求相对高一些；对于封闭介质氨水来说，氨气极易溶于水，同时吸收大量的热能，在标准状况下，一升的水可溶700升的氨气，遇热后极易从水中挥发出来，产生高压气体，冷却后又会很快溶于水，使介质的压力减小，这样就会在气压马达的前后产生较高的压力差，利于发电。氨和水的比例要有一个恰当的数值，以保证氨水遇热会很快产生大量的气体，又保证冷却后氨气很快溶于水；水旁路管道，在冬天无太阳的时候要注意保温以免冻裂(深埋于地下即可)其他管道也要注意类似的问题。冷却管道须置于冷却水中。

在闭合循环设备自动控制中，压力开关10的状态是常闭的，温度开关12的状态也是常闭的，共同串联在液压泵8的电路中，压力开关10在超过一定气压时自动断开，使液压泵8停止泵液。这样可以避免集热管在阳光太强时管内温度太高发生危险。温度开关12在温度太低时自动断开，避免在没有阳光时作无效的运行。只有在有阳光时集热管2中温度较高，而气压不太高时，液压泵8才工作。

当然，这里需要说明的是：本发明提出的一种太阳能封闭介质循环发电的方法和利用该方法发电的装置，是一完整的系统，凡仅仅靠变换流程的不同的部件或材料而达到本发明目的的各种变换，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种太阳能封闭介质循环发电的方法，其特征在于：使用液压泵将封闭介质压入集热管，利用多级太阳能反射板和集热管组成集热单元，每一级的太阳能反射板把其反射的太阳光聚焦在集热管上，对封闭介质进行加热，封闭介质从中吸收热量，产生高温高压的气体，从而迫使气、水分离，高压气体推动气压马达发电机组运转产生电能；分离后的水经过管道进入发电装置中的冷却管，经过发电机后的高压氨气由冷却管将热量的一部分释放于水中，封闭介质的气体冷却后，气体大部分重新被水吸收，其压强减小，经由液压泵后，气、水分离体又完全和水重新结合成为封闭介质，在液压泵的推动作用下，封闭介质再一次进入集热管，重复上面的过程；在封闭介质的每一次循环中，都有一部分太阳能转化为电能，另一部分转化为冷却水的内能，在此过程中，水起到容纳封闭介质和释放封闭介质的作用，封闭介质起到携带和传递能量的作用。

2、根据权利要求1所述的一种太阳能封闭介质循环发电的方法，其特征在于：所述的封闭介质是氨水或二氧化碳水。

3、一种太阳能封闭介质循环发电的装置，主要由太阳能反射板、温度开关、水气分离器、水冷却管、储气罐、发电机、液压泵、逆止阀、压力开关、压力表组成，其特征在于：使用多级太阳能反射板和集热管组成集热单元，每一个集热管配备一个太阳能反射板，集热管与集热管之间，先串联后并联，组成大规模的混联方式组成集热单元阵列，在首级集热单元后接有一温度开关，在多级集热单元中部，装有一水气分离器，水气分离器分别联接上、下级的集热单元，水气分离器的下出口接水冷却管，在末级集热单元另一端接一储气罐，储气罐的出口端接有发电机，前面提及的水冷却管的出口端与发电机出口管道相接后，装有多级冷却气体吸收管，在多级冷却气体吸收管的前、后管道端口均装有液压泵，在后液压泵的出口依次安装逆止阀、压力开关、压力表、压力表的管道输出端口与首级集热单元相接，形成闭合循环设备。在闭合循环设备的对应管道中，有足够的封闭介质。

4、根据权利要求3所述的一种太阳能封闭介质循环发电的装置，其特征在于：所述的太阳能反射板在上下和左右二维方向上都呈抛物面形，太阳能反射板采用多单元组合式，每块都固定在一转轴上，并由弹簧拉紧。

5、根据权利要求3所述的一种太阳能封闭介质循环发电的装置，其特征在于：所述的集热管也是太阳能反射板的支架，其曲线形状与太阳的运动的曲线一致，在钢管外迎着太阳的一面加一半圆形的护罩，护罩内填充耐高温的隔热填充料，在护罩内接收聚光的一面安装多块由镀膜钢板制成的反光镜，使接收到的聚光再次集中到钢管上。

6、根据权利要求3所述的一种太阳能封闭介质循环发电的装置，其特征在于：所述的压力开关的状态是常闭的，温度开关的状态也是常闭的，共同串联在液压泵的电路中，压力开关在超过一定气压时自动断开，温度开关在温度太低时自动断开。

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