CN107191309A

CN107191309A - 一种热能提水蓄能发电设备

Info

Publication number: CN107191309A
Application number: CN201710531676.7A
Authority: CN
Inventors: 马洪峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2017-09-22

Abstract

本发明公开了一种热能提水蓄能发电设备，旨在提供一种热能利用效率高的提水蓄能发电设备。它包括太阳热能集热器、地热、化工厂、水泥厂、钢铁厂、热电厂、核电站余热的热导管、蒸气锅炉，发电机，并网终端设备，其特征是：所述由热导管连通锅炉内的热交换器，锅炉的热蒸汽压力管连通第一个盛有水的压水罐，压水罐的提水管和高处的储水容器连通，储水容器的出水口处下方设置由多个接水盛水斗组成的重力转动水车，水车下方设置回水接水集水盘并连通第二个空的压水罐，第二个压水罐进回水产生压力将热蒸汽压进冷凝回流表冷水箱，蒸汽冷凝将热量留给另一个表冷水箱对锅炉补水，重力转动水车输出轴连接发电机，发电机连接用电负载、并网终端设备。

Description

一种热能提水蓄能发电设备

技术领域

本发明涉及一种热能发电设备，更具体地说，本发明涉及一种太阳热能、地热能及化工厂、水泥厂、钢铁厂、热电厂、核电站的余热能提水蓄能发电设备。

背景技术

目前，地热能及化工厂、水泥厂、钢铁厂、热电厂、核电站的余热能利用大多是对居民区建筑的集中供暖，还有就是利用低温工质循环的余热微型汽轮机发电，但热回收效率不高。光伏发电效率只有15％-23％，发热损失严重！光伏发电成本高！光热发电主要有普通太阳能斯特林发动机，由于循环温差小效率不高，高温的斯特林发动机需要聚光阵加跟踪的集热器，要求抗风沙积雪积尘清理等维护，设备成本高！还有太阳能低温工质循环的螺杆汽轮机，由于工质的循环过程必须对工质蒸汽的压缩冷凝，仅压缩冷凝就消耗占据太阳能的利用效率的35％-50％，同时循环系统属于密封系统，成本特高！故障维护费用高。光热蒸汽轮机式发电，要求蒸汽参数高，特别是温度要求高，这就需要聚光跟踪型集热器，其成本高！近年来光热明托轮发电被诸多学者重视，但输出转速、转矩都特小。请参见：陈子乾、郑宏飞等老师的(一种新颖简易的太阳能热动力转换装置-明托热机)及与本发明相关的实质审查参考资料。

发明内容

本发明的目的是提供一种热损失少，转换效率高的热能发电设备，不仅实现少维护的热能提水蓄能的中型大型发电并网设备，而且还能实现对太阳热能利用的阴天、夜间弃光发电模式。还能实现何时用电何时发电的小型发电设备。

为了实现上述目的，本发明的一种热能提水蓄能发电设备，由包括太阳热能集热器、地热、化工厂、水泥厂、钢铁厂、热电厂、核电站余热能的热导管，蒸气锅炉，发电机，并网终端设备，所述由热导管连通锅炉内的热交换器，锅炉的热蒸汽压力管连通第一个盛有水的压水罐，压水罐的提水管和高处的储水容器连通，储水容器的电控阀出水口处下方设置由多个相雷同的接水盛水斗组成的重力转动水车，水车下方设置回水接水集水盘并连通第二个空的压水罐，第二个压水罐进回水产生压力将热蒸汽压进冷凝回流表冷水箱，蒸汽冷凝将热量留给另一个表冷水箱对锅炉补水，重力转动水车输出轴连接发电机。

所述的热交换器为热管翅片散热端、超导热管翅片散热端、U型管蛇形盘管散热器。

所述的压水罐为容积大小、形状、结构、制造材料完全相雷同的两个容器，并通过热蒸汽压力管上设置的电磁阀控制两个压水罐交替压水到高处的储水容器、盛装回水，蒸汽交替通过两个表冷水箱进行热交换冷凝热回流对锅炉补水。

所述的压水罐、储水容器各一个，且体积雷同最大能容纳全天的工作循环水量，白天阳光热能提水，夜间弃光发电，夜间蒸汽冷凝水回收到锅炉补水箱。

所述的重力转动水车由多个相雷同的接水盛水斗组成的圆形水轮。

所述的重力转动水车由多个相雷同的接水盛水斗组成的带式、链式水车。

所述的依托山地高度优势设置超大的储水容器，较大的太阳能集热器面积，光热产生蒸汽大量提水储存的长时间昼夜不间断的发电。

所述的各个电磁转换阀由电子控制模块自动驱动。

采用太阳能、地热及余热回收的热交换锅炉，产生蒸汽压强提水到一定高度处的储水容器里的蓄能装置，配合重力转动水车将水重力势能释放的发电设备，水在重力转动水车最低处倒出到另一个压水罐里的交替再次被蒸汽压强提水到一定高度处的储水容器里的蓄能循环提水装置结构简单、无磨损、免维护，且重力转动水车设置外罩封闭减少水的蒸发散失。

采用蒸汽余气热量交换回收对锅炉补水箱的水预热再加进太阳能蒸汽锅炉，同时蒸汽得到冷凝回流到另一个锅炉补水箱，整个过程是全封闭循环，蒸汽不与大气接触，蒸汽不耗散到大气中！所以对太阳热能、地热能及余热能产生蒸汽提水效率高！

采用轮式重力水车和带式、链式水车结构，电控释放水的重力势能的转动动力输出转矩大，转速易调控，保证发电机所需转速，水车转动对水的重力势能释放不产生飞溅浪费水现象，全部用于转动水车，机械转换效率特高！

采用太阳光热蒸汽提水蓄能，实现弃光发电，特别是依托山坡的光热蒸汽提水储存，实现阴雨雪天的连续弃光大中型发电设备，特别是利用岩石山体大面积采光发电意义重大！

采用电子模块控制电磁阀及控制水下落量调节重力水车的转速，实现全自动发电并网。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

其中：

图1、图2、图3、图4、图11是本发明一种热能提水蓄能发电设备的第一个具体实施方式的结构图。

图5、图6是本发明一种热能提水蓄能发电设备的第二个具体实施方式的结构图。

图1、图2、图11是本发明一种热能提水蓄能发电设备的第三个具体实施方式的结构图。

图7、图8、图9、图10是本发明一种热能提水蓄能发电设备的第四个具体实施方式的结构图。

图3、图4、图7、图8、图12是本发明一种热能提水蓄能发电设备的第五个具体实施方式的结构图。

图1、图2、图9、图10、图13是本发明一种热能提水蓄能发电设备的第六个具体实施方式的结构图。

图7、图8、图9、图10是本发明一种热能提水蓄能发电设备的第七个具体实施方式的结构图。

图12、图13是本发明一种热能提水蓄能发电设备的第八个具体实施方式的结构图。

图5、图6是本发明一种热能提水蓄能发电设备的蒸汽锅炉的热交换器的放大图。

图11是图1的蒸汽回流热交换热回收，冷凝水回收的原理放大图。

图中：1热能收集器 2热导管 3蒸汽锅炉 4热交换器 5压水罐 6蒸汽冷凝回流管7锅炉回水补水管 8表冷盘管 9止回阀 10蒸发冷凝集水活塞盘 11回水管 12提水管 13电控蒸汽阀 14电控蒸汽回流阀 15蒸汽回流管 16蒸汽压力管 17储水容器 18电控水阀 19重力转动水车轮 20接水盛水斗 21水车外壳 22回水接水集水盘 23重力水车输出轴 24重力转动水车 25喷淋泵 26喷淋管 27补水排污三通阀 28翅片。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图11所示的一种热能提水蓄能发电设备，由包括太阳能真空管集热器1，蒸气锅炉3，发电机，并网终端设备，所述的真空管集热器1连通热导管2并连通锅炉3内的热交换器4，锅炉3的热蒸汽压力管16连通第一个盛有水的压水罐5，压水罐5的提水管12和高处的储水容器17连通，储水容器17的电控水阀18出水口处下方设置由多个接水盛水斗20组成的重力转动水车24，水车24下方设置回水接水集水盘22并连通第二个空的压水罐5，第二个压水罐5进回水产生压力将热蒸汽压进冷凝回流表冷盘管8构成的水箱，蒸汽冷凝将热量留给另一个表冷盘管8构成的水箱对锅炉3补水，压水罐5为容积大小、形状、结构、制造材料完全相雷同的两个容器，并通过热蒸汽压力管16上设置的电磁阀13控制压水罐5交替压水、盛装回水、蒸汽交替通过两个表冷盘管8构成的水箱进行热交换冷凝热回流到锅炉3，重力水车24的动力输出轴23连接变速箱及发电机。

如图5、图6所示的实施例，所述的热交换器4为热管翅片28散热端、超导热管翅片28散热端、U型管蛇形盘管散热器4，对蒸汽锅炉3内的处理水加热蒸发产生蒸汽。

如图1、图2、图11所示实施例中，所述的压水罐5为容积大小、形状、结构、制造材料完全相雷同的两个容器，并通过热蒸汽压力管16上设置的电磁阀13控制两个压水罐5交替压水到高处的储水容器17、盛装回水，蒸汽交替通过两个表冷盘管8构成的水箱进行热交换冷凝，将热量回收热回流对锅炉3补水，蒸汽冷凝集水活塞盘10是具有隔热保温的材料制造的能浮于水上的活塞，热蒸汽直接推动活塞下落将压水罐5里的水提到上方的储水容器17里，活塞是个盆形结构，蒸汽部分冷凝可以落到活塞的盆里通过蒸汽冷凝回流管流回到锅炉3的补水箱里。

如图7、图8、图9、图10、所示的实施例中，所述的压水罐5、储水容器17各一个，且体积雷同最大能容纳全天的工作循环水量，白天阳光热能蒸汽压力提水，将压水罐5里面的水尽最大限度全部提水到上方的储水容器17里，夜间弃光通过电磁阀18控制重力转动水车发电，夜间启动电控喷淋泵的喷淋对压水罐5的蒸汽冷凝水回收到锅炉3补水箱。

如图3、图4、图7、图8、图12所示的实施例中，所述的重力转动水车24由多个相雷同的接水盛水斗20组成的圆形水轮，储水容器17的电控水阀18控制泄放水的流量，水均匀落到水轮的每个接水盛水斗20里，结构上不会产生飞溅损耗掉水问题，同时圆形水轮外壳21起到密封与大气隔离，克服水自然蒸发散失，圆形水轮有一半圆周的接水盛水斗20都满水，受重力作用转动，驱动重力转动水车24转动，在水车动力输出轴23输出机械能驱动变速机构及发电机发电，在圆形水车24的下端接水盛水斗20的开口方向朝下将水全部倒出到回水接水集水盘并回流到空的压水罐5里，水轮另一半是全空的接水盛水斗。

图1、图2、图9、图10、图13所示实施例中，所述的重力转动水车24由多个相雷同的接水盛水斗20组成的链式、带式水轮，储水容器17的电控水阀18控制泄放水的流量，水均匀落到水轮链带上的每个接水盛水斗20里，结构上不会产生飞溅损耗掉水问题，同时圆形水轮外壳21起到密封与大气隔离，克服水自然蒸发散失，链带式重力转动水车24有一半圆周的接水盛水斗20都满水，受重力作用转动，驱动重力转动水车24转动，在水车动力输出轴23输出机械能驱动变速机构及发电机发电，在链带重力转动水车24的下端接水盛水斗20的开口方向朝下将水全部倒出到回水接水集水盘并回流到空的压水罐5里，水轮另一半是全空的接水盛水斗。

图7、图8、图9、图10所示实施例中，所述的依托山体高度优势，在一定高度的山体上设置超大的储水容器17和较大的太阳能集热器面积，光热产生蒸汽大量提水储存的长时间昼夜不间断的大中型发电设备。

图12、图13所示的实施例中，所述的各个电磁转换阀：电控蒸汽阀13、电控蒸汽回流阀14、电控水阀18、电控喷淋泵25等由电子控制模块自动驱动，电控蒸汽阀13控制两个雷同的压水罐5交替提水和回水，电控蒸汽回流阀14控制蒸汽交替进入由表冷盘管8的构成的两个蒸汽冷凝热回收补水箱，电控水阀18控制重力转动水车的转动情况及自动调节转速。

当然，此一种热能提水蓄能发电设备还可以采用其他结构和改变形状，这样的变换均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种热能提水蓄能发电设备，包括太阳热能集热器、地热、化工厂、水泥厂、钢铁厂、热电厂、核电站余热的热导管，蒸气锅炉，发电机，并网终端设备，其特征是：所述由热导管连通锅炉内的热交换器，锅炉的热蒸汽压力管连通第一个盛有水的压水罐，压水罐的提水管和高处的储水容器连通，储水容器的电控出水口处下方设置由多个接水盛水斗组成的重力转动水车，水车下方设置回水接水集水盘并连通第二个空的压水罐，第二个压水罐进回水产生压力将热蒸汽压进冷凝回流表冷水箱，蒸汽冷凝将热量留给另一个表冷水箱对锅炉补水，重力转动水车输出轴连接发电机。

2.根据权利要求1所述的热能提水蓄能发电设备，其特征是：所述的热交换器为热管翅片散热端、超导热管翅片散热端、U型管蛇形盘管散热器。

3.根据权利要求1所述的热能提水蓄能发电设备，其特征是：所述的压水罐为容积大小、形状、结构、制造材料完全相雷同的两个容器，并通过热蒸汽压力管上设置的电磁阀控制两个压水罐交替压水到高处的储水容器、盛装回水，蒸汽交替通过两个表冷水箱进行热交换冷凝热回流对锅炉补水。

4.根据权利要求1所述的热能提水蓄能发电设备，其特征是：所述的压水罐、储水容器各一个，且体积雷同最大能容纳全天的工作循环水量，白天阳光热能提水，夜间弃光发电，夜间蒸汽冷凝水回收到锅炉补水箱。

5.根据权利要求1所述的热能提水蓄能发电设备，其特征是：所述的重力转动水车由多个相雷同的接水盛水斗组成的圆形水轮。

6.根据权利要求1所述的热能提水蓄能发电设备，其特征是：所述的重力转动水车由多个相雷同的接水盛水斗组成的带式、链式水车。

7.根据权利要求1所述的热能提水蓄能发电设备，其特征是：所述的依托山地高度优势设置超大的储水容器，较大的太阳能集热器面积，光热产生蒸汽大量提水储存的长时间昼夜不间断的发电。

8.根据权利要求1所述的热能提水蓄能发电设备，其特征是：所述的各个电磁转换阀由电子控制模块自动驱动。