CN108412557A - 利用废热产生空气密度差推动叶轮发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用废热产生空气密度差推动叶轮发电装置，包括风力发电机、循环冷却水进水口、出水口、环形储水箱、流量调节阀、重力式热管、风管管道等。环形储水箱贴附在风管管壁上，储水箱上端设置循环冷却水进水口、下端设置出水口，重力式热管从储水箱内侧分三层周向均匀插入至管道内，管道上端出口处设置风力发电机装置。本发明充分利用烟囱效应，首先利用储水箱对循环冷却水回收，通过间壁式换热和热管将冷却水的余热散入至管道内，将管道内的空气加热，形成上下空气密度差，推动管内空气不断上流，进而推动叶轮转动，带动同轴发电机转动输出电能。本发明是用来对低品位废热进行高效回收利用，应用于电厂可以提高整个电力系统的能源利用率。
Description
技术领域
本专利属于能源与节能技术领域，主要涉及一种废热利用的发电装置，特别涉及一种利用废热产生空气密度差推动叶轮发电的装置。
背景技术
目前电厂余热常用的回收方式主要有背压式和调节抽气式两种，其中前者是将电厂发电产生的余热通过热电联产的方式为居民区实现供暖，和电厂产生余热的回收利用，在具体应用过程中需要设计冬季供暖循环系统、全年热水供应循环系统以及锅炉回收加热系统。
清华大学的多工况水源热泵经过多年的研究已形成产业化的成果，已建成数个示范工程，国内已经出现了众多的水源热泵生产厂商，如清华同方、富尔达等。
采用汽轮机低真空供热，适当降低凝汽器的真空，提高汽轮机的排期压力，提高排气温度，从而使循环冷却水温度提高，将凝汽器的循环水直接作为采暖用水供给热用户，代替原来的热网的循环水。
低温余热发电是一种高效节能技术，其原理是利用装置余热( 60 ～170 ℃热水、200 ～300 ℃废热烟气等) 加热水，使之成为高压高温水蒸汽带动汽轮机或膨胀机做功，驱动发电机发电。低温余热升级利用形式主要有热泵、制冷、余热发电、热管以及变热器等。利用热管回收低温余热，在温差不大的情况下，无需任何辅助动力便可将低温余热及时“转移”而供继续生产之用。
发明内容
本专利所要解决的技术问题在于针对上述现有对于直接利用循环水的热量的难度大、利用热泵提取循环水的热量适用性不强和经济效益不高、改变电厂装置的参数的不便性等，提供了一种结构简单、经济效益高、实用性的能够充分提取循环水的热量并且能用来发电的一种装置，很大程度上使循环水带走的热量降低，实现能量的二次运用，以及对整个电厂的经济有所提高等。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用废热产生空气密度差推动叶轮发电装置的进水口连接在从电厂冷凝器的出口处，它包括环形储水箱、储水箱外保温层、循环冷却水进水口、出水口、流量调节阀、重力式热管、圆筒型风道、风道支架、风道入口、风道出口、风力发电机等部件。
环形储水箱贴附在风管管壁上，储水箱上端设置循环冷却水进水口、下端设置出水口，重力式热管从储水箱内侧分三层周向均匀插入至管道内，管道上端出口处设置风力发电机装置。本专利充分利用烟囱效应，首先利用储水箱对循环冷却水回收，通过间壁式换热和热管将冷却水的余热散入至管道内，将管道内的空气加热，形成上下空气密度差，推动管内空气不断上流，进而推动叶轮转动，带动同轴发电机转动输出电能。本专利是用来对低品位废热进行高效回收利用，应用于电厂可以提高整个电力系统的能源利用率。
本专利发的电主要供给给厂用电的照明和小型用电设备，分布移动式手机、小汽车充电桩等用电。装置中的废热源不只限定为循环冷却水余热，也可以为炉渣余热、高温烟气等废热。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明俯视图；
图3为沿图1中E-E线的剖面图；
图4为本发明左视图。
图中 1.重力式热管，2.储水箱外保温层，3.圆筒型风道出口，4.循环冷却水进水口，5. 流量调节阀,6. 环形储水箱，7. 圆筒型风道，8.风道支架，9.圆筒型风道入口，10.循环冷却水出水口,11.流量调节阀，12.风力发电机。
具体实施方式
为了便于理解本发明专利，下面将提出本发明专利其中一种实施方法，但是需要说明的是，本发明专利可以通过不同的结构和形式进行展现，并不仅限于此一种实施方法。
如图1所示，本申请专利装置主体结构分为两部分，第一部分是环形储水箱体结构，第二部分是圆筒形风道结构，装置包括重力式热管1、储水箱外保温层2、圆筒型风道出口3、循环冷却水进水口4、流量调节阀5、环形储水箱6、圆筒型风道7、风道支架8、圆筒型风道入口9、循环冷却水出水口10、流量调节阀11、风力发电机12等部件。
如图1所示，环形储水箱6环绕设置在圆筒型风道7外，储水箱外裹一层2cm厚的保温层2，保温层材料选用橡塑保温棉，环形储水箱6上端设置循环冷却水进水口4、下端设置循环冷却水出水口10，且进水口4和出水口10分别设置有流量调节阀5、流量调节阀11；需特别注意的是，环形储水箱6是贴附在圆筒型风道7上且与其直接连接的，环形储水箱6与圆筒型风道7之间是没有缝隙层的，采用间壁式换热的形式可提高换热效率。
如图1，2所示，重力式热管1从环形储水箱6内侧分三层周向均匀插入至圆筒型风道7内，每层沿圆周方向等间距排列设置29支重力式热管，每支重力式热管均设置一定的倾斜角度，与水平方向成30°角分布设置。
如图1所示，圆筒型风道7用支架8支撑起来离地面一定高度竖直放置，风道入口9处的直径比风道出口3处的直径大，在风道出口3处放置风力发电机12装置，利用风道中加速流动的自下而上的气流来推动风机叶轮转动，从而带动发电机转动输出电能。
具体地，利用重力式热管1将循环冷却水的热量散入至风道7内，来加热风道内的空气，促使风道内的空气有一定的密度差，从而使风道入口9处形成负压，加速使风道外的空气自下而上流动，推动风力发电机12装置发电。
特别的，本专利装置中的废热源不只限定为循环冷却水余热，也可以为炉渣余热、高温烟气等废热。
本专利装置发出的电能可以用来供路灯照明，分布移动式手机、小汽车充电桩等用途。
以上所述实施方法仅表述了此发明专利的个别实施方法，由于篇幅限制并不能理解为本发明专利仅有此一个实施方法。对于和发明专利思路相似的其他专利应属于保护范围内。
Claims (7)
1.一种利用废热产生空气密度差推动叶轮发电装置，包括重力式热管（1）、储水箱外保温层（2）、圆筒型风道出口（3）、循环冷却水进水口（4）、流量调节阀（5）、环形储水箱（6）、圆筒型风道（7）、风道支架（8）、圆筒型风道入口（9）、循环冷却水出水口（10）、流量调节阀（11）、风力发电机（12）等部件。
其特征是：圆筒型风道（7）用支架（8）支撑起来离地面一定高度竖直放置，环形储水箱（6）环绕设置在圆筒型风道（7）外，环形储水箱（6）是贴附在圆筒型风道（7）上且与其直接连接的，环形储水箱（6）与圆筒型风道（7）之间是没有缝隙层的，储水箱（6）外裹一层保温层（2），储水箱（6）上端设置循环冷却水进水口（4）、下端设置出水口（10），且进水口（4）和出水口（10）分别设置有流量调节阀（5）、流量调节阀（11）；重力式热管（1）从储水箱（6）内侧分三层周向均匀插入至风道（7）内，在风道出口（3）处放置风力发电机（12）发电装置。
2.根据权利要求1所述的利用废热产生空气密度差推动叶轮发电装置，其特征在于，所述的圆筒型风道（7）用支架（8）支撑起来离地面一定高度竖直放置，风道入口（9）处的直径比风道出口（3）处的直径大。
3.根据权利要求1所述的利用废热产生空气密度差推动叶轮发电装置，其特征在于，所述的环形储水箱（6）环绕设置在圆筒型风道（7）外，环形储水箱（6）是贴附在圆筒型风道（7）上且与其直接连接的，环形储水箱（6）与圆筒型风道（7）之间是没有缝隙层的，采用间壁式换热的形式可提高换热效率。
4.根据权利要求1所述的利用废热产生空气密度差推动叶轮发电装置，其特征在于，所述的储水箱外裹一层2cm厚的保温层（2），保温层材料选用橡塑保温棉。
5.根据权利要求1所述的利用废热产生空气密度差推动叶轮发电装置，其特征在于，所述的储水箱（6）上端设置循环冷却水进水口（4）、下端设置出水口（10），且进水口（4）和出水口（10）分别设置有流量调节阀（5）、流量调节阀（11）。
6.根据权利要求1所述的利用废热产生空气密度差推动叶轮发电装置，其特征在于，所述的重力式热管（1）从储水箱（6）内侧分三层周向均匀插入至风道（7）内，每层沿圆周方向等间距排列设置29支重力式热管，每支重力式热管均设置一定的倾斜角度，与水平方向成30°角分布设置。
7.根据权利要求1所述的利用废热产生空气密度差推动叶轮发电装置，其特征在于，所述的在风道出口（3）处放置风力发电机（12）装置，利用风道（7）中加速流动的自下而上的气流来推动风机叶轮转动，从而带动发电机转动输出电能。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114592940A (zh) * | 2022-02-08 | 2022-06-07 | 中国核电工程有限公司 | 一种非能动应急发电系统及核电站 |
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