CN106089611A - 太阳光热斯特林发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳光热斯特林发电装置。它解决了现有太阳光发电装置光电转化效率低等技术问题。包括中空的超导集热管，在超导集热管同一侧依次设有槽式反射集热机构，超导集热管一端与超导换热器一端相连通，超导集热管与超导换热器内部均充填有超导介质，超导换热器另一端连接有具有热膨胀活塞与冷却反馈活塞的热斯特林发电机，热膨胀活塞与冷却反馈活塞分别与热斯特林发电机的发电机构相连，且热膨胀活塞与超导换热器相连，冷却反馈活塞连接有冷却机构。优点在于：利用太阳能光热驱动斯特林发电机发电，减少化石能源消耗和环境污染，采用超导集热管和超导换热器，增大集热传输和换热效率，进而增大太阳能光电的转化效率。

Description

太阳光热斯特林发电装置
技术领域
本发明属于太阳能光热发电设备技术领域，尤其是涉及一种太阳光热斯特林发电装置。
背景技术
当前，寻找煤炭、石油等化石能源的替代能源是全球迫在眉睫的重大任务，太阳能是一种能量巨大、遍布世界且无污染的可再生的能源，对太阳能的合理开发利用越来越受到人们的青睐。现已开发应用的槽式太阳能光热发电技术，大多采用以油或水作导热流体的真空集热管，并且需要动力设备，采用的常规汽轮机发电机组效率较低。若以导热油为介质，其运行温度低，换热效果较差，若以水为介质，管内存在剧烈的物态变化，温度分布不均匀，必然减短集热管的寿命。碟式太阳能光热发电技术中，每台装置聚光点都放置斯特林发电机，单台功率一般为5-25KW，成本高，不适合大规模发电。
为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种新型槽式太阳能再循环式集热系统[申请号：201310390655.X]，包括：槽式太阳能集热器水加热段、蒸汽过热段、扩容蒸发器、非能动稳压器、增压泵和控制阀。
上述方案在一定程度上解决了集热管内水的剧烈物态变化、温度、气液分布不均匀的问题，但是该方案依然存在着热传导效率低，太阳能光电转化效率低的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种结构简单合理，太阳能光电转化效率高的太阳光热斯特林发电装置。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本太阳光热斯特林发电装置，其特征在于，本发电装置包括中空的超导集热管，在超导集热管同一侧依次设有若干均具有槽式反射集热器的槽式反射集热机构，所述的超导集热管一端与超导换热器一端相连通，且所述的超导集热管与超导换热器内部均充填有超导介质，所述的超导换热器另一端连接有具有热膨胀活塞与冷却反馈活塞的热斯特林发电机，所述的热膨胀活塞与冷却反馈活塞分别与热斯特林发电机的发电机构相连，且所述的热膨胀活塞与超导换热器相连，所述的冷却反馈活塞连接有冷却机构，且在超导换热器和冷却机构作用下热膨胀活塞与冷却反馈活塞交替运动。即利用太阳能光热驱动斯特林发电机发电，减少化石能源消耗和环境污染，采用超导集热管和超导换热器，增大集热传输和换热效率，进而增大太阳能光电的转化效率，一侧排布槽式反射集热机构，一侧保温，也可作为备用，两侧形成温差，驱动超导介质传热，热膨胀活塞和冷却反馈活塞分别在超导换热器与冷却机构作用下交替运动，从而使得发电机构产生电能。
在上述的太阳光热斯特林发电装置中，所述的冷却机构包括设置在热斯特林发电机内的冷却水通道，所述的冷却水通道与冷却反馈活塞相连，且所述的冷却水通道一端具有延伸至热斯特林发电机外部的进水口，另一端具有延伸至热斯特林发电机外部的出水口，且所述的进水口与出水口之间设有供热/吸收式制冷组件。即冷却汽缸后的水可用于供热/吸收式制冷，这样提供了太阳能的利用效率。
在上述的太阳光热斯特林发电装置中，所述的发电机构包括设置在热斯特林发电机内且分别与热膨胀活塞与冷却反馈活塞相连的发电旋转飞轮，且所述的发电旋转飞轮与设置在热斯特林发电机内的发电组件相连，且所述的发电组件连接有设置在热斯特林发电机上的发电输出端子，且所述的发电组件与发电输出端子之间还设有控制面板箱。
在上述的太阳光热斯特林发电装置中，所述的槽式反射集热机构依次等间距设置在超导集热管同一侧。
在上述的太阳光热斯特林发电装置中，所述的超导集热管的横截面呈环形，且所述的超导集热管远离超导换热器的一端两侧分别具有介质进口和介质出口。
在上述的太阳光热斯特林发电装置中，所述的槽式反射集热机构包括支架，所述的槽式反射集热器活动设置在支架上端，且所述的槽式反射集热器与支架之间设有具有能驱动槽式反射集热器摆动的驱动器的太阳能跟踪器。即这里的太阳能跟踪器包括若干光敏传感器，且各个光敏传感器均与PLC控制器相连，通过PLC控制器来控制驱动器来调整槽式反射集热器的位置，从而提高太阳光收集率。
在上述的太阳光热斯特林发电装置中，所述的槽式反射集热器包括具有能将太阳光进行反射聚焦在超导集热管一侧的弧形反射面的集热器本体，所述的弧形反射面位于超导集热管的周向外围。
在上述的太阳光热斯特林发电装置中，每一个的槽式反射集热器内的弧形反射面的反射聚焦点均依次排列在超导集热管同一侧且呈直线排列或曲线排列。采用该结构使得超导集热管升温快速，太阳光利用率更好。
在上述的太阳光热斯特林发电装置中，所述的超导介质为纳米颗粒超导介质且所述的超导介质包括粒径1-20纳米的碳粒子、二氧化钛、R123、水、溴化锂溶液与R134a中的任意一种或多种的组合。
在上述的太阳光热斯特林发电装置中，所述的热膨胀活塞设置在延伸至超导换热器内的热膨胀腔内，所述的冷却反馈活塞设置在冷却反馈腔内，且所述的热膨胀腔与冷却反馈腔相互平行且相互连通。
与现有的技术相比，本太阳光热斯特林发电装置的优点在于：结构简单，热传导效率高，利用太阳能光热驱动斯特林发电机发电，减少化石能源消耗和环境污染，采用超导集热管和超导换热器，增大集热传输和换热效率，进而增大太阳能光电的转化效率。
附图说明
图1为本发明提供的结构示意图。
图2为图1中A-A处剖视图。
图3为本发明提供的局部结构示意图。
图中，超导集热管1、介质进口11、介质出口12、槽式反射集热机构2、槽式反射集热器21、集热器本体211、弧形反射面212、支架22、太阳能跟踪器23、超导换热器3、热斯特林发电机4、热膨胀活塞41、冷却反馈活塞42、冷却水通道43、进水口431、出水口432、发电旋转飞轮44、发电输出端子45、控制面板箱46、热膨胀腔47、冷却反馈腔48。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1-3所示，本太阳光热斯特林发电装置，包括中空的超导集热管1，在超导集热管1同一侧依次设有若干均具有槽式反射集热器21的槽式反射集热机构2，优选地，这里的槽式反射集热机构2依次等间距设置在超导集热管1同一侧，超导集热管1一端与超导换热器3一端相连通，且超导集热管1与超导换热器3内部均充填有超导介质，这里的超导介质为纳米颗粒超导介质且超导介质可以包括粒径1-20纳米的碳粒子、二氧化钛、R123、水、溴化锂溶液与R134a中的任意一种或多种的组合，超导换热器3另一端连接有具有热膨胀活塞41与冷却反馈活塞42的热斯特林发电机4，热膨胀活塞41与冷却反馈活塞42分别与热斯特林发电机4的发电机构相连，且热膨胀活塞41与超导换热器3相连，冷却反馈活塞42连接有冷却机构，且这里的热膨胀活塞41设置在延伸至超导换热器3内的热膨胀腔47内，冷却反馈活塞42设置在冷却反馈腔48内，且热膨胀腔47与冷却反馈腔48相互平行且相互连通。且在超导换热器3和冷却机构作用下热膨胀活塞41与冷却反馈活塞42交替运动，即利用太阳能光热驱动斯特林发电机发电，减少化石能源消耗和环境污染，采用超导集热管1和超导换热器3，增大集热传输和换热效率，进而增大太阳能光电的转化效率，一侧排布槽式反射集热机构2，一侧保温，也可作为备用，两侧形成温差，驱动超导介质传热，热膨胀活塞41和冷却反馈活塞42分别在超导换热器3与冷却机构作用下交替运动，从而使得发电机构产生电能。
具体地，这里的冷却机构包括设置在热斯特林发电机4内的冷却水通道43，冷却水通道43与冷却反馈活塞42相连，且冷却水通道43一端具有延伸至热斯特林发电机4外部的进水口431，另一端具有延伸至热斯特林发电机4外部的出水口432，且进水口431与出水口432之间设有供热/吸收式制冷组件，即冷却汽缸后的水可用于供热/吸收式制冷，这样提供了太阳能的利用效率。其中，这里的发电机构包括设置在热斯特林发电机4内且分别与热膨胀活塞41与冷却反馈活塞42相连的发电旋转飞轮44，且发电旋转飞轮44与设置在热斯特林发电机4内的发电组件相连，且发电组件连接有设置在热斯特林发电机4上的发电输出端子45，且发电组件与发电输出端子45之间还设有控制面板箱46。
进一步地，这里的超导集热管1的横截面呈环形，且超导集热管1远离超导换热器3的一端两侧分别具有介质进口11和介质出口12，这里的槽式反射集热机构2包括支架22，槽式反射集热器21活动设置在支架22上端，且槽式反射集热器21与支架22之间设有具有能驱动槽式反射集热器21摆动的驱动器的太阳能跟踪器23。即这里的太阳能跟踪器包括若干光敏传感器，且各个光敏传感器均与PLC控制器相连，通过PLC控制器来控制驱动器来调整槽式反射集热器的位置，从而提高太阳光收集率，这里的槽式反射集热器21包括具有能将太阳光进行反射聚焦在超导集热管1一侧的弧形反射面212的集热器本体211，弧形反射面212位于超导集热管1的周向外围。每一个的槽式反射集热器21内的弧形反射面212的反射聚焦点均依次排列在超导集热管1同一侧且呈直线排列或曲线排列，采用该结构使得超导集热管1升温快速，太阳光利用率更好。
本实施例的原理在于：槽式反射集热器21将太阳光聚焦到超导集热管1上，使其升温，横截面呈环形的超导集热管1两侧温差驱动管内热超导工质，将热量传递到超导换热器3，加热斯特林发电机4内热膨胀活塞41处工质，且冷却反馈活塞42处工质经水冷却，热膨胀活塞41和冷却反馈活塞42交替运动，驱动发电旋转飞轮44转动，带动发电机进行发电，冷却汽缸后的水可用于供热/吸收式制冷。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了超导集热管1、介质进口11、介质出口12、槽式反射集热机构2、槽式反射集热器21、集热器本体211、弧形反射面212、支架22、太阳能跟踪器23、超导换热器3、热斯特林发电机4、热膨胀活塞41、冷却反馈活塞42、冷却水通道43、进水口431、出水口432、发电旋转飞轮44、发电输出端子45、控制面板箱46、热膨胀腔47、冷却反馈腔48等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种太阳光热斯特林发电装置，其特征在于，本发电装置包括中空的超导集热管(1)，在超导集热管(1)同一侧依次设有若干均具有槽式反射集热器(21)的槽式反射集热机构(2)，所述的超导集热管(1)一端与超导换热器(3)一端相连通，且所述的超导集热管(1)与超导换热器(3)内部均充填有超导介质，所述的超导换热器(3)另一端连接有具有热膨胀活塞(41)与冷却反馈活塞(42)的热斯特林发电机(4)，所述的热膨胀活塞(41)与冷却反馈活塞(42)分别与热斯特林发电机(4)的发电机构相连，且所述的热膨胀活塞(41)与超导换热器(3)相连，所述的冷却反馈活塞(42)连接有冷却机构，且在超导换热器(3)和冷却机构作用下热膨胀活塞(41)与冷却反馈活塞(42)交替运动。
2.根据权利要求1所述的太阳光热斯特林发电装置，其特征在于，所述的冷却机构包括设置在热斯特林发电机(4)内的冷却水通道(43)，所述的冷却水通道(43)与冷却反馈活塞(42)相连，且所述的冷却水通道(43)一端具有延伸至热斯特林发电机(4)外部的进水口(431)，另一端具有延伸至热斯特林发电机(4)外部的出水口(432)，且所述的进水口(431)与出水口(432)之间设有供热/吸收式制冷组件。
3.根据权利要求2所述的太阳光热斯特林发电装置，其特征在于，所述的发电机构包括设置在热斯特林发电机(4)内且分别与热膨胀活塞(41)与冷却反馈活塞(42)相连的发电旋转飞轮(44)，且所述的发电旋转飞轮(44)与设置在热斯特林发电机(4)内的发电组件相连，且所述的发电组件连接有设置在热斯特林发电机(4)上的发电输出端子(45)，且所述的发电组件与发电输出端子(45)之间还设有控制面板箱(46)。
4.根据权利要求1或2或3所述的太阳光热斯特林发电装置，其特征在于，所述的槽式反射集热机构(2)依次等间距设置在超导集热管(1)同一侧。
5.根据权利要求4所述的太阳光热斯特林发电装置，其特征在于，所述的超导集热管(1)的横截面呈环形，且所述的超导集热管(1)远离超导换热器(3)的一端两侧分别具有介质进口(11)和介质出口(12)。
6.根据权利要求4所述的太阳光热斯特林发电装置，其特征在于，所述的槽式反射集热机构(2)包括支架(22)，所述的槽式反射集热器(21)活动设置在支架(22)上端，且所述的槽式反射集热器(21)与支架(22)之间设有具有能驱动槽式反射集热器(21)摆动的驱动器的太阳能跟踪器(23)。
7.根据权利要求6所述的太阳光热斯特林发电装置，其特征在于，所述的槽式反射集热器(21)包括具有能将太阳光进行反射聚焦在超导集热管(1)一侧的弧形反射面(212)的集热器本体(211)，所述的弧形反射面(212)位于超导集热管(1)的周向外围。
8.根据权利要求7所述的太阳光热斯特林发电装置，其特征在于，每一个的槽式反射集热器(21)内的弧形反射面(212)的反射聚焦点均依次排列在超导集热管(1)同一侧且呈直线排列或曲线排列。
9.根据权利要求1所述的太阳光热斯特林发电装置，其特征在于，所述的超导介质为纳米颗粒超导介质且所述的超导介质包括粒径1-20纳米的碳粒子、二氧化钛、R123、水、溴化锂溶液与R134a中的任意一种或多种的组合。
10.根据权利要求1所述的太阳光热斯特林发电装置，其特征在于，所述的热膨胀活塞(41)设置在延伸至超导换热器(3)内的热膨胀腔(47)内，所述的冷却反馈活塞(42)设置在冷却反馈腔(48)内，且所述的热膨胀腔(47)与冷却反馈腔(48)相互平行且相互连通。
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