CN102213119A

CN102213119A - 一种烟囱式空气换热发电系统

Info

Publication number: CN102213119A
Application number: CN2011101117860A
Authority: CN
Inventors: 赵振海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明涉及热能发电技术，公开了一种能够利用废热、低温余热的烟囱式空气换热发电系统。它包括竖直的烟囱，位于烟囱底部的空气腔和连通热源的热腔，冷端位于空气腔、热端位于热腔的第一组热管，以及位于空气腔出口和烟囱入口之间的涡轮发电机；所述空气腔设置有空气进口。本发明利用废热、低温余热进行发电，节能减排，保护环境。

Description

一种烟囱式空气换热发电系统

技术领域

本发明涉及热能发电技术，特别涉及一种能够利用废热、低温余热的烟囱式空气换热发电系统。

背景技术

目前，对于冷凝式电厂，蒸汽轮机排出的废蒸汽具有的热量被冷却水带出，大部分在凉水塔中向空中排放，并且在冷却过程中需要消耗大量的水。对于煤矿坑口发电厂，蒸汽轮机排出的蒸汽用抽气机送入架在空中的管道，用轴流式风扇驱动空气流动与管道内的蒸汽进行热交换，从而使蒸汽冷凝成水。该方法仅能回收水，不能利用废热，还要额外消耗电能，增加设备。

对于热电厂，蒸汽轮机排出的废蒸汽直接输送给需要热气的用户，大大提高了热利用率。但需求量最大的是居民冬季采暖，在不需要采暖的季节，废蒸汽大部分是无用的。在装有背压式和抽汽式供热机组的热电厂中，其运行特点是在冬季采暖期间，投入背压式机组运行，而在夏季时期则投入抽汽式机组运行。这种运行方式造成设备利用率很低。

对于核能发电厂，会产生的很多热水，冷却热水就成了一个负担，只好将软化了的部分热水排出，汲取需要软化的凉水补充，因此，核能发电厂比一般化石燃料电厂会排放更多废热到环境中。

此外，还有许多低温热能没有充分利用。如地热、太阳能；又如石化厂、钢铁厂、水泥厂、化工厂等大型工厂，在生产过程中也会产生大量废蒸汽和热水。有的需要经过余热锅炉收集蒸汽驱动蒸汽轮机发电，蒸汽轮机排出的热能浪费了；有的用冷却水将热量带出，在环境温度中散热降温，这不但造成环境热污染，也浪费热能。

在现实生活中，余热或废热在许多领域没有利用，或利用率差，或利用成本太高，而被大量浪费。

发明内容

本发明的目的在于另辟蹊径，提供一种烟囱式空气换热发电系统，能够利用废热、低温余热进行发电，节能减排，保护环境。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种烟囱式空气换热发电系统，其特征在于，包括竖直的烟囱，位于烟囱底部的空气腔和连通热源的热腔，冷端位于空气腔、热端位于热腔的第一组热管，以及位于空气腔出口和烟囱入口之间的涡轮发电机；所述空气腔设置有空气进口。

本发明的进一步改进和特点在于：

(1)所述涡轮发电机为竖直排列的多个。

(2)所述空气腔内设置有与所述第一组热管的冷端连接的第一级散热器。

(3)所述涡轮发电机的空气出口上方设置有第二级散热器，第二级散热器连接有第二组热管的冷端，所述第二级热管的热端伸入热腔。

(4)所述空气腔和热腔为钟形嵌套结构，其夹层为空气腔，内部为热腔，热腔底部具有水池；

该技术方案的进一步改进在于：

所述热源为蒸汽，水池为凝水池，凝水池口部设置有覆杯形隔汽罩或盖板；

所述热源为热水，水池为热水池，所述第一组热管的热端伸入热水池中；

所述热源为地热源，水池为位于地热源中的热水池，所述第一组热管的热端伸入热水池中；

所述热源为地热源，水池为位于地热源中的热水池，所述第一组热管的热端伸入热水池中，所述地热源中设置有空气换热器，空气换热器的出口连通空气腔，空气换热器的入口连通地面大气。

本发明将废热、低温余热转化为空气内能，进入涡轮膨胀做功，推动涡轮转动，内能转变为动能，涡轮驱动发电机转子转动，动能又转化成电能；涡轮排出的空气在烟囱抽力作用下上升，为涡轮提供压差。本发明利用废热、低温余热进行发电，节能减排，保护环境。

附图说明

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1是热源为蒸汽的烟囱式空气换热发电系统的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视示意图；

图3是热源为地热源的烟囱式空气换热发电系统的结构示意图；

图中：1、烟囱；2、空气腔；3、热腔；4、涡轮发电机；5、第一级散热器；6、空气进口；7、蒸汽管道；8、水池；9、第一组热管；10、冷凝水口；11、第二组热管；12、第二级散热器；13、隔汽罩；14、散热片；15、连接筋；16、空气换热器；17、空气过滤器；18、钢索。

具体实施方式

参照图1、图2，为本发明的一种烟囱式空气换热发电系统，其热源为蒸汽。该系统中，在竖直烟囱1的底部，设置有钟形嵌套结构的空气腔2和热腔3，其中夹层为空气腔2，内部为热腔3，热腔3底部具有水池8，该水池8为凝水池，凝水池口部设置覆杯形隔汽罩13，隔汽罩13的下侧开设有冷凝水口10，用于收集热腔3中的冷凝水。隔汽罩13也可用盖板替代，盖板上可开设冷凝水口。空气腔2下侧设置空气进口6。其中，烟囱1、空气腔2的外层、热腔3内的隔汽罩13以及替代用的盖板均采用绝热材料做成或表面涂覆绝热材料。

蒸汽管道7穿过隔汽罩13伸入热腔3内，第一组热管9的热端位于热腔3内，冷端伸入空气腔2，连接位于空气腔2中的第一级换热器5，实现热腔3热能向空气腔2的传递，加热进入空气腔2的外界空气。第一级换热器5由散热片14和连接筋15组成。

空气腔2出口和烟囱1入口之间的设置涡轮发电机4，涡轮发电机4可以为竖直排列的多个。涡轮发电机4的空气出口上方设置第二级散热器12，第二级散热器12连接有第二组热管11的冷端，第二级热管11的热端伸入热腔3内，用于提高与烟囱1出口的温差，增强抽气动力。

参照图3，为本发明的另一种烟囱式空气换热发电系统，其热源为地热源。与第一种烟囱式空气换热发电系统不同的是：烟囱1设置有固定钢索18，水池8为位于地热源中的热水池，第一组热管9和第二组热管11的热端均伸入热水池中，地热源中设置有空气换热器16，空气换热器16的出口直接连通空气腔2，空气换热器16的入口安装空气过滤器17连通地面大气。热水池中热水也可以是外界的低温余热或废热水。如果热源只有热水时，只需将该技术方案中的空气腔的空气进口连通外界地面大气，即可实现本发明的目的。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims

1.一种烟囱式空气换热发电系统，其特征在于，包括竖直的烟囱，位于烟囱底部的空气腔和连通热源的热腔，冷端位于空气腔、热端位于热腔的第一组热管，以及位于空气腔出口和烟囱入口之间的涡轮发电机；所述空气腔设置有空气进口。

2.根据权利要求1所述的烟囱式空气换热发电系统，其特征在于，所述涡轮发电机为竖直排列的多个。

3.根据权利要求1所述的烟囱式空气换热发电系统，其特征在于，所述空气腔内设置有与所述第一组热管的冷端连接的第一级散热器。

4.根据权利要求1所述的烟囱式空气换热发电系统，其特征在于，所述涡轮发电机的空气出口上方设置有第二级散热器，第二级散热器连接有第二组热管的冷端，所述第二级热管的热端伸入热腔。

5.根据权利要求1所述的烟囱式空气换热发电系统，其特征在于，所述空气腔和热腔为钟形嵌套结构，其夹层为空气腔，内部为热腔，热腔底部具有水池。

6.根据权利要求5所述的烟囱式空气换热发电系统，其特征在于，所述热源为蒸汽，水池为凝水池，凝水池口部设置有覆杯形隔汽罩或盖板。

7.根据权利要求5所述的烟囱式空气换热发电系统，其特征在于，所述热源为热水，水池为热水池，所述第一组热管的热端伸入热水池中。

8.根据权利要求5所述的烟囱式空气换热发电系统，其特征在于，所述热源为地热源，水池为位于地热源中的热水池，所述第一组热管的热端伸入热水池中。

9.根据权利要求8所述的烟囱式空气换热发电系统，其特征在于，所述地热源中设置有空气换热器，空气换热器的出口连通空气腔，空气换热器的入口连通地面大气。