CN101629551B - 太阳能热气流发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用太阳能发电的装置，特别是利用太阳能使气体流动的太阳能热气流发电装置，该装置包括集热棚、与集热棚相连通的导流烟囱、导流烟囱内安装的气流发电机，其特征在于集热棚是由位于集热棚边缘的透光集热棚和与透光集热棚相连的位于集热棚中间的太阳能真空管集热模块组成，在集热棚与地面之间均布有橄榄状的导流室，导流室与集热棚之间、透光集热棚与集热模块之间密封连接，在两导流室所形成的增速通道中安装有气流发电机I。本发明的集热棚是由低温区高温区组成，且在集热棚内安置了增速通道，在其上安装了太阳能光伏电池，同时将导流烟囱的余热回收利用，有效提高了太阳能热气流发电系统的效率和集热棚的强度及使用寿命。
Description
所属技术领域
本发明涉及利用太阳能发电的装置，特别是利用太阳能使气体流动的太阳能热气流发电装置。
背景技术
自1978年德国Schlaich教授提出太阳能烟囱发电技术以来，该项技术有了一个很大的发展。但根据目前国内外使用的太阳能烟囱发电厂和一些研究表明，其在技术和结构上的主要缺点是发电效率过低，只有1-2％，影响其发电效率的三个因素中，除集热棚的热效率约60％、风力透平发电机的机械效率约80％外，集热棚内空气热能转化成烟囱内气流动能的烟囱效率，受烟囱高度的限制(约在1000米以下)，只有2-4％，这样就致使太阳能烟囱发电的综合效率非常低，这样就造成衡量发电企业重要指标之一的每千瓦的投资金额超过水电而接近核电的水平，这就降低了太阳能烟囱发电的商业竞争力。为此人们在如何提高太阳能烟囱发电的综合效率上做了很多研究，如中华人民共和国知识产权局2005年6月29日公开的专利申请号为200410061277.1，名称为“太阳能驱动气流发电装置”，该技术方案是在现有太阳能烟囱发电基础上，沿集热棚四周对称地设置若干进风通道；在进气通道内布置风力透平机，它同时具备收集棚外自然风力的作用，从而在进气通道中形成第二级气流发电；该两级气流发电的总效率比起原太阳能烟囱单级气流发电的效率将提高1倍以上。按本发明建造发电站的投资强度将大幅度下降到火电与水电之间的投资强度。在我国西北部广大荒漠地区采用本发明，不存在占用耕地和移民等社会问题，运行费用低廉，有利于生态环境保护。该技术虽然将集热棚进气通道的风进行利用，使整个系统形成了两次发电，但由于第一次发电后的风速会降低，这样就会影响放置在烟囱内发电机组的发电能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种发电效率和热气流的利用率高的太阳能热气流发电装置。
本实用新型的技术方案是：一种太阳能热气流发电装置，包括集热棚、与集热棚相连通的导流烟囱、导流烟囱内安装的气流发电机，其特征在于集热棚是由位于集热棚边缘的透光集热棚和与透光集热棚相连的位于集热棚中间的太阳能真空管集热模块组成，在集热棚与地面之间均布有橄榄状的导流室，导流室与集热棚之间、透光集热棚与集热模块之间密封连接，在两导流室所形成的增速通道中安装有气流发电机I。
上述透光集热棚上安装有光伏电池。
上述导流烟囱上安装有余热回收管，余热回收管的上端与导流烟囱相连通，余热回收管的下端与引风机的进气端相连，引风机的排气端通过管道与太阳能真空管集热模块的进气口相连，太阳能真空管集热模块的排气口位于两导流室所形成的增速通道上。
在上述透光集热棚上安装有喷淋清洗装置。
本发明的特点在于：1、集热棚是由透光集热棚和太阳能真空管集热模块组成，使集热棚形成了由透光集热棚形成的低温区和由太阳能真空管集热模块形成的高温区，空气由透光集热棚边缘进入后被阳光加热，使其流速增大，流过两导流室所形成的增速通道，带动安装在增速通道出口的气流发电机工作，然后进入导流烟囱带动导流烟囱底部设置的气流发电机组工作，形成两次发电；同时由导流烟囱排出的部分热空气被安装在导流烟囱上的余热回收管抽回，送入太阳能真空管集热模块内，集热模块是利用本发明人申请的名为“承压式太阳能供热装置”，专利号200620112740.5的已有技术。通过集热模块二次加热，使热空气的温度进一步上升，然后在增速通道中排出，这样一方面增加了空气的温度，使空气上升的速度加快，另一方面，充分利用了烟囱排出空气的余热；第三，提高了集热棚的使用寿命，同时还大大提高了集热效率和集热温度；第四，太阳能真空管集热模块既能保温，又能在管中储热，从而可延长发电时间。2、橄榄状的导流室加速了空气的流速。两橄榄状的导流室之间形成了“拉法”喷嘴，空气在通过此通道时，可将气流速度提高2倍以上，由于气流速度的提高，有效提高了发电量。3、目前太阳能热气流发电系统中，集热棚的面积约为200-1000亩，这样对集热棚材料的强度要求非常高。而本技术方案充分利用了成熟的太阳能光伏发电技术，在透光集热棚顶部的局部区域上安装有太阳能光伏电池，一方面利用太阳能光伏电池本身具有的保温性，对透光集热棚内的空气起到一定的保温作用，特别是在夜晚；另一方面利用了太阳能光伏电池的强度大于透光集热棚的材料强度这一特性，有效提高了透光集热棚的强度，节约了集热棚的材料；第三，太阳能光伏电池本身所具有的性能——板上发电、板下保温，所发的电可用于本方案本身的用电；4、在透光集热棚上安装有喷淋清洗装置，通过该装置可对透光集热棚进行定期清洗，保证了透光集热棚的透光效果。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明附图1的俯视图；
附图3为本发明附图2的A-A剖视图。
具体实施方式
如图1、2所示，集热棚是由位于集热棚边缘的透光集热棚6和位于集热棚中间的太阳能真空管集热模块8组成。在集热棚与地面之间均布有橄榄状的导流室7，导流室上端与集热棚之间密封连接。透光集热棚与太阳能真空管集热模块之间、太阳能真空管集热模块与导流烟囱1之间均采用密封连接。
空气由集热棚边缘进入集热棚内，通过透光集热棚6形成的低温区进行加热，被加热后的空气在两个导流室形成的增速通道10内向由太阳能真空管集热模块形成的高温区流动，推动安装在增速通道中的气流发电机I 4旋转发电，发电后的气流在导流烟囱1的作用下，快速向上流动，推动安装在导流烟囱内的气流发电机3旋转发电。发电后的部分热气流，通过引风机5和安装在导流烟囱上的余热回收管2，被送入太阳能真空管集热模块8中再次加热，被加热后的气流温度最高可达250℃左右，高温气流由太阳能真空管集热模块的排气口进入两导流室所形成的增速通道10中，从而使气流的速度加快，有效地提高了发电系统的功率和效率。
为了充分利用太阳能，同时提高透光集热棚的强度，在透光集热棚的向阳面上安装有光伏电池9，光伏电池与透光集热棚之间密封连接，以保证其整个透光集热棚的密闭性能。光伏电池发出的电能可用于余热利用的引风机和本装置中的其他用电系统。
为保证透光集热棚的透光性，在透光集热棚上安装有喷淋清洗装置，该喷淋清洗装置可利用水泵将水定期喷淋到透光集热棚上，对透光集热棚表面进行清洗。
在增速通道10出口和导流烟囱1之间的区域内可放置干燥平台，在干燥平台上可以放置各种需要干燥的物料，如宁夏的特产——枸杞及各种果脯和蔬菜等。其目的是利用高温空气对各种物料进行干燥。干燥平台可以采用现有的各种形式的用于干燥的装置，如竹帘子或放置在架子中的丝网等形式。
Claims (1)
1.一种太阳能热气流发电装置，包括集热棚、与集热棚相连通的导流烟囱、导流烟囱内安装的气流发电机，其特征在于集热棚是由位于集热棚边缘的透光集热棚（6）和与透光集热棚相连的位于集热棚中间的太阳能真空管集热模块（8）组成，在集热棚与地面之间均布有橄榄状的导流室（7），导流室与集热棚之间、透光集热棚与太阳能真空管集热模块之间密封连接，在两导流室所形成的增速通道（10）中安装有气流发电机Ⅰ（4），上述透光集热棚（6）上安装有光伏电池（9），在上述导流烟囱（1）上安装有余热回收管（2），余热回收管的上端与导流烟囱相连通，余热回收管的下端与引风机（5）的进气端相连，引风机（5）的排气端通过管道与太阳能真空管集热模块（8）的进气口相连，太阳能真空管集热模块的排气口（11）位于两导流室所形成的增速通道（10）上；在上述透光集热棚上安装有喷淋清洗装置；在上述增速通道（10）出口和导流烟囱（1）之间安装有干燥平台。
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