CN101900069A - 分离式液体循环发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种依靠液体为工作介质循环的发电设备，液体在发电过程中被应用为工作介质，依靠液体的运动的能量，推动转子转动实现发电，液体经一个液体提升装置提升到高处后再次循环发电；该发电过程中不需要液体的气化过程，直接依靠能源直接驱动液体进行运动发电。本发电系统可以不依赖传统能源，可以采用可再生能源以及各种水流如江河湖海的水源发电。

Description

分离式液体循环发电机

技术领域

本发明涉及发电设备，可以采用液体为工作介质循环发电的设备。

背景技术

现有的发电技术主要采用蒸汽为工作介质发电，即通过热机原理，受卡诺循环的限制的蒸汽热发电，主要的工作介质为水，其喷嘴设置在定子上，不发生运动，叶片设置在转子上，喷嘴喷射的蒸汽推动叶片进行旋转发电。由于其存在冷凝过程，因而大量的能源被排除到循环之外，因而能源使用效率低。

采用低温有机物的朗肯循环(ORC)发电机组，适合于低温热源以及小型的发电，但是其依然是卡诺循环的热机，是将现有的大型蒸汽发电设备小型化，其喷嘴与叶片设置与大型的相同，这样的结构设置限制了发电的能源利用，工作介质也必须采用低温的工作介质。

此外，斯特林机也是一种发电设备，其主要采用缸体以及运动的活塞，利用缸体外部的热能实现对缸体内部的工作介质进行汽化，推动缸体运动后带动发电设备进行机组发电，其本质也是热机原理。

上述的主要的发电技术和方法，都是采用热机原理的发电，其工作介质都经过了液气相变过程，需要热能加热工作介质，使其产生高温高压蒸汽，推动发电及的转子转动，实现发电。

水利发电机是采用液体的水为工作介质，利用水的压力和流量推动转子转动实现发电，但是其水是依靠水的动能以及势能发电即依靠水利进行发电，不是依靠液体为工作介质的循环发电设备。水力发电不是热机发电，但是需要依靠自然界的长期流动的水源，这样限制了其应用。现有的水利蓄液发电，液体提升后被用于蓄能，发电的水不是用于作为发电的工作介质，不是被循环的多次的应用连续的发电。

发明内容

本发明的目的是提供一种依靠液体为工作介质循环的发电设备，液体在发电过程中被应用为工作介质，依靠液体的运动的能量，推动转子转动实现持续的发电，该发电过程中不需要液体的气化过程，直接依靠能源直接驱动液体进行运动发电，工作液体在工作箱体、蓄液箱体循环，在工作箱体到蓄液箱体运动过程中推动液体发电机发电，在液体完成发电后进入到蓄液箱体，通过液体提升设备将液体提升到工作箱体内实现循环发电。

本发明的另外一个目的是提供一种开式液体循环发电机，工作箱体、蓄液箱体为不承压箱体，液体的循环发电依靠液体自身的运动能量及重力推动发电设备发电，这样的循环系统为开式液体循环，工作箱体、蓄液箱体与大气连通，不承受压力。

本发明的另外一个目的是提供一种闭式液体循环发电机，工作箱体、蓄液箱体为承压箱体，液体的循环发电依靠液体自身的运动能量及重力推动以及增压后的液体为动力发电，这样的循环系统为闭式液体循环。工作箱体、蓄液箱体至少一个为承压箱体，工作箱体、蓄液箱体、液体工作介质发电机、液体提升装置依次相互连接为一个封闭循环系统。

本发明的具体发明内容如下：

分离式液体循环发电机，由工作箱体、蓄液箱体、液体工作介质发电机、液体提升装置组成，液体从工作箱体内流出后进入到液体工作介质发电机，经发电装置发电后进入到蓄液箱体，液体提升装置将液体提升到工作箱体，实现液体循环发电。

所有的采用液体工作介质进行发电的设备，都可以用于本发明的发电，通常可以选用目前已有的所有的水力发电设备，同时也可以将采用现有蒸汽发电设备，但是其工作介质将采用液体，液体进入到现有蒸汽发电设备之中，经喷嘴喷射出来，推动轮机进行旋转，但需要根据具体的蒸汽轮机的设计参数匹配具体的压力和流速。

可以采用任何的方式实现对液体的提升，液体提升装置选自下列至少一种：

A、依靠热能驱动的液体提升液体的装置；

B、依靠液压、气压提升液体的装置；

C、依靠电力提升液体的装置；

D、依靠人力、蓄力提示液体的装置；

E、依靠风能提升液体的装置；

F、依靠传统能源实现对液体提升的装置。

可以直接依靠传统能源为液体提高驱动，也可以采样电力驱动泵实现对液体的提升，也可以采用太阳能光伏发电的设备驱动，但是优选为采用可再生能源的风能、余热余压为动力进行提升，也可以采用流体实现真空的设备提升液体，但是由于其采用液体或气体的压力实现的驱动，因而也将其归为采用水压和气压提升液体的装置；同时也可以将太阳能、地热、浅层地表热能等热能进行驱动，以及人力和蓄力的提升装置，针对不同的区域和应用领域以及资源的情况，可以采用不同的装置，但是优选可再生、环保、清洁的能源。

为了提高发电效率，需要对液体进行增压，该装置选自下列至少一种：

A、依靠热能驱动的液体增压装置；

B、依靠水压、气压的液体增压装置；

C、依靠电力的液体增压装置；

D、依靠传统能源进行增压的装置；

E、依靠风能的液体增压装置；

F、依靠人力、蓄力的液体增压装置。

可以采用传统的能源以及可再生能源或其互补为其进行增压，优选为可再生能源，当然针对不同的区域和应用领域以及资源的情况，可以采用不同的装置，其中可优选可再生、环保、清洁的能源。

利用热能驱动的提升液体、液体增压装置，采用热能将低温的工作介质气化或增加气体的压力，实现对液体的增压或提升，被气化的工作介质为可以在-50-800摄氏度进行气化的物质。将热能转换为压力的方式是采用将一种物质进行汽化的方式，在持续加热使其产生高压和高温气体后，可以将该气体输送到工作箱体或蓄热箱体内，这样可以将增加箱体内部液体的压力或者将液体进行提升到需要的高度，从而可以持续的发电。被汽化的物质有多种的选择，可以优选环保、清洁的物质。

采用水锤泵将液体进行由蓄液箱体提升到工作箱体，水锤泵的驱动液体来源于工作箱体的液体、或外界的液体，外部的液体来源于在地球表面可以获取到的水，如江、河、湖、海、井、渠、沟中的水。采用水锤泵进行对液体的提升，其本质上也是采用液体压力进行提升液体的方式，但是由于在江、河、湖、海、井、渠、沟中的水本身具备压力，而且该压力是完全免费的，因而可以利用水锤泵进行提示液体是最廉洁的。

一种开式分离式液体循环发电机，液体从工作箱体内流出后进入到液体工作介质发电机，经发电装置发电后进入到蓄液箱体，液体提升装置将液体提升到工作箱体，实现液体循环发电，工作箱体、蓄液箱体与大气连通，不承受压力。开式循环为不承压循环，在该过程中，可以对工作箱体以及蓄液箱体进行简化处理，如采用水泥结构修筑的水池或采用江、河、湖、海、井、渠、沟等为箱体，这样可以因地制宜的进行发电。

一种闭式液体循环喷射发电机，液体从工作箱体内流出后进入到液体工作介质发电机，经发电装置发电后进入到蓄液箱体，液体提升装置将液体提升到工作箱体，实现液体循环发电，工作箱体、蓄液箱体至少一个为承压箱体，工作箱体、蓄液箱体、液体工作介质发电机、液体提升装置依次相互连接为一个封闭循环系统。本循环的关键在于工作箱体或蓄液箱体至少由一个为承压的箱体，这样便于系统的整体提高效率。

循环系统为一个密闭的系统，工作箱体、蓄热箱体的至少一个箱体是承压箱体，同时对承压箱体设置有增压装置，对承压箱体提供压力。

设置有增压装置对工作箱体内部的液体增压，增压装置选自下列一种：

A、依靠热能驱动的液体增压装置；

B、依靠水压、气压的液体增压装置；

C、依靠电力的液体增压装置；

D、依靠机械能的液体增压装置；

E、依靠风能的液体增压装置；

F、依靠人力、蓄力的液体增压装置。

采用本发明的技术方案可产生如下的有益效果：

本发明采用液体循环发电，其技术构思与现有的发电技术不同，为发电技术提供了一种新的技术方案。

本发明采用液体循环发电，避免了将液体进行气化需要吸收大量的热能，再将液体冷凝过程中使得大量的热能损失，目前依靠高温和高压实现高效率的发电，如采用超临界、超超临界技术，带来了高成本。即使这样也只能保证10-40％的热能转化为电能，这样60％-90％的热能损失，但是采用液体发电，可以将热能直接转换为驱动液体循环的动能，这样可以大大的提高能源利用效率。

液体循环发电，可以充分的利用江河湖海等的自然水进行发电，不仅节约了能源，而且方便。

附图说明

图1是分离式液体循环发电机结构图。

图2是由泵提升液体的分离式液体循环发电机结构图。

图3是热能驱动的闭式分离式液体循环发电机结构图。

图4是水流驱动的闭式分离式液体循环发电机结构图。

图中标号含义：

1：工作箱体，2：蓄液箱体，3：发电机，4：液体提升设备，5：热能驱动装置，6：泵，7：水锤泵，8：水流。

具体实施方法

实施例一、开式分离式液体循环发电机

如图1所示，该发电机由工作箱体1，蓄液箱体2，发电机3，液体提升设备4组成。工作箱体1以及蓄液箱体2都不是承压器件，液体提升设备4为水泵，采用电能进行驱动，电能来源于太阳能电池板。

实施例二、由泵提升液体的分离式液体循环发电机

如图2所示，在循环发电系统中，加入泵6为提升液体的设备，将液体提升后实现循环，提升液体的泵优选采用可再生能源，同时也可以采用传统的能源，但是他们可以互补。

实施例三、地热驱动液体闭式分离式液体循环发电机

如图3所示，在结构图中，提升液体的装置由热能驱动，热能可以来源于余热、太阳能、生物质、地热等，也可以采用传统能源获得，热能通过加热一种低温的工作介质为工作箱体1及蓄液箱体2提供增压以及提升液体的装置4。本实施例中，采用地热的为系统提供驱动能源和压力提升装置，同时地热为工作箱体1及蓄液箱体2提供增压能力，以提高发电效率。

实施例四、水流驱动闭式分离式液体循环发电机

如图4所示，在结构图中，提升液体的装置4由热能驱动，热能可以来源于余热、太阳能、生物质、地热等，也可以采用传统能源获得，热能通过加热一种低温的工作介质为工作箱体1及蓄液箱体2提供增压。采用水流的液体压差实现提升液体。在本实施例中，水流8为驱动液体的提升设备4，采用水锤泵7为驱动设备，水锤泵7将液体由蓄液箱体提升到工作箱体内，实现采用江河湖海水等存在的液体水位差进行循环发电的设备。

利用本发明公布的原理及结构、方法，可以实现分离式液体循环电站的设计，但是只要符合本发明的原理、结构，都可以被应用于电站的设计，不限制于本发明的实施例，但都受到本发明的保护。

Claims (10)

1.分离式液体循环发电机，由工作箱体、蓄液箱体、液体工作介质发电机、液体提升装置组成，其特征是：液体从工作箱体(1)流出后进入到液体工作介质发电机(3)，经发电装置(3)发电后进入到蓄液箱体(2)，液体提升装置(4)将液体提升到工作箱体(1)，实现液体循环发电。

2.根据权利要求1所述的分离式液体循环发电机，其特征是：液体工作介质发电机(3)选自下列一种：

A、水利发电机；

B、液体工作介质的蒸汽发电机。

3.根据权利要求1所述的分离式液体循环发电机，其特征是：液体提升装置(4)选自下列至少一种：

A、依靠热能驱动的液体提升液体的装置(5)；

B、依靠液压、气压提升液体的装置；

C、依靠电力提升液体的装置；

D、依靠人力、蓄力提示液体的装置；

E、依靠风能提升液体的装置；

F、依靠传统能源对液体进行提升的装置。

4.根据权利要求1所述的分离式液体循环发电机，其特征是：还设置有一个对液体进行增压的装置，实现对工作液体的增压，该装置选自下列至少一种：

A、依靠热能驱动的液体增压装置；

B、依靠水压、气压的液体增压装置；

C、依靠电力的液体增压装置；

D、依靠机械能的液体增压装置；

E、依靠风能的液体增压装置；

F、依靠人力、蓄力的液体增压装置。

5.根据权利要求3、4述的分离式液体循环发电机，其特征是：利用热能驱动的提升液体、液体增压装置，采用热能将低温的工作介质气化或增加气体的压力，实现对液体的增压或提升，被气化的工作介质为可以在-50-800摄氏度进行气化的物质。

6.根据权利要求1述的分离式液体循环发电机，其特征是：采用水锤泵(7)将液体进行由蓄液箱体(2)提升到工作箱体(1)，水锤泵(7)的驱动液体来源于工作箱体(1)的液体、或外界的液体(8)，外部的液体来源于江、河、湖、海、井、渠、沟中。

7.一种开式分离式液体循环发电机，其特征是：液体从工作箱体(1)内流出后进入到液体工作介质发电机(3)，经发电装置(3)发电后进入到蓄液箱体(2)，液体提升装置(4)将液体提升到工作箱体(1)，实现液体循环发电，工作箱体、蓄液箱体与大气连通，不承受压力。

8.一种闭式液体循环喷射发电机，其特征是：液体从工作箱体(1)内流出后进入到液体工作介质发电机(3)，经发电装置(3)发电后进入到蓄液箱体(2)，液体提升装置(4)将液体提升到工作箱体(1)，实现液体循环发电，所述工作箱体(1)、蓄液箱体(2)中至少一个为承压箱体，工作箱体、蓄液箱体、液体工作介质发电机、液体提升装置依次相互连接为一个封闭循环系统。

9.根据权利要求8所述的闭式液体循环喷射发电机，其特征是：所述承压箱体设置有增压装置，通过增压装置对承压箱体提供压力。

10.根据权利要求9所述的闭式液体循环喷射发电机，其特征是：所述增压装置选自下列一种：

A、依靠热能驱动的液体增压装置；

B、依靠水压、气压的液体增压装置；

C、依靠电力的液体增压装置；

D、依靠机械能的液体增压装置；

E、依靠风能的液体增压装置；

F、依靠人力、蓄力的液体增压装置。

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