CN108561281A - 一种带有菲涅尔镜和蜂窝回热器的蒸汽循环发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种带有菲涅尔镜和蜂窝回热器的蒸汽循环发电机，涉及蒸汽循环发电领域，利用一体化菲涅尔镜收集光能，再利用回热器增加换热距离强化换热，本发明基于蒸汽循环利用太阳能热效应的发电方式，完全替代单晶硅、多晶硅材料，降低生产能耗，减少污染，采用蜂窝结构回热器，利用增加换热距离来强化换热，蜂窝结构不会涉及流动分离的问题，因而也就不会有附面层分离造成的流动损失，流体在蜂窝结构通道中流动，延长了换热距离，吸热板双面换热来强化换热，保证发电机较高的发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及蒸汽循环发电领域，尤其是一种蒸汽循环发电机。
背景技术
作为清洁能源的风能与光能一直以来受到用户市场以及国家未来能源战略的重视，然而由于过去技术的不成熟和创新想法的限制，市场上一直缺少真正普及而且满足多项需求的多项能源结合产品。风光联合发电系统的出现将会提高清洁能源的利用效率，改善能源提供的稳定性和多环境适应性，以此来满足广阔的市场需求。
光伏发电一直以清洁为宣传口号，但其所使用的硅光板的生产需要消耗大量的能源，也会产生很大的污染。而采用以太阳能为热源的蒸汽循环发电，不需要使用能耗高、污染大的单晶硅、多晶硅材质的光伏板，真正发挥了太阳能清洁能源的特点。在设计方面，采用了创新的设计思想，通过巧妙的机械设计将光能收集装置与发电机联动在一起，更是通过对产品实用环境的分析提升产品的材料选择，对部分零件的链接提升。从而在整体上，提升了产品的技术水平。保证产品技术的创新性，技术性和可持续性。
在聚焦太阳能方面，传统的太阳能蒸汽机发电方式主要有槽式和塔式，如发明专利《一种风光联合发电机》(专利号：CN106870199A)中就是采用的金属方板空气回热器，换热效率较低，限制了斯特林机的转动效果。如发明专利《带有双级蓄热的塔式太阳能热发电系统》(专利号：CN200710175970.5)中就是采用的塔式集热阵列，能够保证较大程度的收集光能，但是占地面积较大，分散的太阳光反射板后期调试维护工作困难，综合经济效益不高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种带有一体化菲涅尔镜的抽气回热蒸汽循环发电机，基于蒸汽郎肯循环利用太阳能的热效应发电，避免使用能耗高污染大的光伏板，利用一体化菲涅尔镜来最大程度收集光能，利用增加换热距离来强化换热，蜂窝回热器不会涉及流动分离的问题，因而也就不会有附面层分离造成的流动损失，保证发电机较高的发电效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种带有一体化菲涅尔镜和迷宫回廊回热器的抽气回热蒸汽循环发电机，包括菲涅尔镜、锅体、导热丝、一号水泵、二号水泵、三号水泵、一号蜂窝回热器、二号蜂窝回热器、凝汽器、汽轮机和发电机；
其中锅体通过气/液管道同汽轮机相连接；汽轮机的输出端连接发电机；汽轮机的排气管道依次连接凝汽器、一号水泵、二号水泵和三号水泵后连接锅体；在一号水泵与二号水泵之间和二号水泵与三号水泵之间的管道上分别连接一号蜂窝回热器和二号蜂窝回热器，汽轮机的蒸汽管道分别与一号蜂窝回热器和二号蜂窝回热器相连接，所述菲涅尔镜与锅炉作整体连接。
所述一号蜂窝回热器和二号蜂窝回热器的外部为圆柱形结构的箱体，内部为蜂窝结构，蜂窝回热器内部前后贯通，蜂窝回热器的盖子和箱体间有防漏气的橡胶垫圈。
所述锅炉底接螺旋状金属导热丝，通过热传导与辐射对锅炉中的水进行加热蒸发。
所述锅体设有入水管、出水管和水位计，水位计安装在锅炉侧壁，且高度覆盖锅炉内液体高度，工作人员可随时维护和监控锅炉工作状态。
所述凝汽器的管道设计为回形，同时管道内为回热油。
本发明的有益效果在于本发明提出的一种带有菲涅尔镜和蜂窝回热器的发电机，采用基于蒸汽循环利用太阳能热效应的发电方式，完全替代单晶硅、多晶硅材料，降低生产能耗，减少污染。采用蜂窝结构回热器，利用增加换热距离来强化换热，蜂窝结构不会涉及流动分离的问题，因而也就不会有附面层分离造成的流动损失。流体在蜂窝结构通道中流动，延长了换热距离，吸热板双面换热来强化换热，保证发电机较高的发电效率。
附图说明
图1为抽气回热蒸汽循环发电机整体结构图。
图2为锅炉装置整体结构图。
图3为蜂窝结构回热器内部结构图。
其中：1-锅炉装置；2、4、6-水泵；3、5-蜂窝结构回热器；7-凝汽器；8-发电机；9-汽轮机；10-锅体；11-导热丝；12-菲涅尔镜；13-入水管；14-出水管；15-水位计。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参见图1-图3，本发明包括菲涅尔镜，锅炉，蜂窝结构回热器，汽轮机，凝气器，水泵和发电机等装置。
本发明的技术方案是：一种带有一体化菲涅尔镜和迷宫回廊回热器的抽气回热蒸汽循环发电机，包括菲涅尔镜、锅体、导热丝、一号水泵、二号水泵、三号水泵、一号蜂窝回热器、二号蜂窝回热器、凝汽器、汽轮机和发电机；
其中锅体通过气/液管道同汽轮机相连接；汽轮机的输出端连接发电机；汽轮机的排气管道依次连接凝汽器、一号水泵、二号水泵和三号水泵后连接锅体；在一号水泵与二号水泵之间和二号水泵与三号水泵之间的管道上分别连接一号蜂窝回热器和二号蜂窝回热器，汽轮机的蒸汽管道分别与一号蜂窝回热器和二号蜂窝回热器相连接。所述菲涅尔镜为一个半球形的球面反射镜，用于聚集热气为太阳能发电系统提供热能，能够聚焦太阳能到锅炉来为其提供热能，球面反射镜的球心位于锅炉的底面受热层上，菲涅尔镜具有聚光效果好，质量轻的优点。菲涅尔镜与锅炉作整体连接，装有菲涅尔镜的太阳能集热装置，不会涉及实时转动正对太阳对焦的问题，同时减小太阳光通过透镜的光程，降低透镜对太阳光的吸收，节约材料，并在聚光性上更好地保证整套系统对太阳能的吸收率，有效的提高了发电机发电效率，
所述一号蜂窝回热器和二号蜂窝回热器的外部为圆柱形结构的箱体，内部为蜂窝结构，蜂窝回热器内部前后贯通，蜂窝回热器的盖子和箱体间有防漏气的橡胶垫圈。流体穿过蜂窝结构时，流体在蜂窝结构通道中流动，延长了换热距离，吸热板双面换热来强化换热，蜂窝结构有利于减小流动损失，保证尽可能多的利用热能。
其中，锅炉底接螺旋状金属导热丝，通过热传导与辐射对锅炉中的水进行加热蒸发。
其中，锅体设有入水管、出水管和水位计，水位计安装在锅炉侧壁，且高度覆盖锅炉内液体高度，方便工作人员维护和监控锅炉工作状态。
凝汽器的管道设计为回形，增大环流交换面积，同时采用低密度、低比热容、高换热率的回热油介质换热，来使冷凝水充分受热，提高冷热交换效率。
所述锅炉为一个通过菲涅尔镜聚焦太阳光为热源的装置，主要结构有锅体，水位计，加热丝，入水口，出水口和底面的受热层，锅体是金属制成的厚实容器，用以盛装液态水和水蒸气，水位计置于锅体外表面，用以工作人员观测锅内水位，加热丝同底面受热层相连接，呈螺旋状，有利于充分对水进行加热，入水口和出水口在锅体底部同锅体相连接，用于对锅炉水位进行调整及更换用水。
所述所述汽轮机包括一个汽轮机缸体、一个静叶持环和一个转子，其中所述静叶持环沿径向连接到所述汽轮机缸体的一个内部凸台上,汽轮机进一步包含一个抽汽装置，所述抽汽装置的外圆周部沿轴向连接所述静叶持环，而其内圆周部沿径向伸入所述转子上的凹槽。
所述蜂窝回热器为一种表面式热交换器，即工质通过热交换器交换热量，而工质间无直接接触的一种热交换器。回热器位于从汽轮机引出的排气管道末端，从汽轮机缸内吸出的热蒸汽经管道到达回热器处对回热器散热，冷凝水沿管道到达回热器处时从回热器吸收热量，回热器外部采用良好的绝热材料，管道采用热的良导体，同时通过增大管道数量、减少管道直径以增大换热面积，从而达到减少散热、充分利用热能的目的。
该设备工作过程为：
加热蒸发：位于菲涅尔镜上方的锅体受热，导热丝传递热量使内部水吸热蒸发，循环开始，锅炉内高温蒸汽膨胀，压力增大，热蒸汽溢出，经管道通向汽轮机。
膨胀做功：过热蒸汽进入汽轮机膨胀做功，蒸汽的热能在汽轮机内消耗，变为蒸汽的动能，然后推动装有叶片的汽轮机转子，最终转化为转轴的机械能，进而带动发电机工作。
冷凝液化：汽轮机内的蒸汽随体积膨胀而压力降低，直到压力降到一设定标准后排出汽轮机缸，进入凝汽器，凝汽器内的流动冷却水吸热使管道内的热蒸汽迅速冷凝液化。
抽气回热：汽轮机内的压力降至两阈值时分别抽取一定量蒸汽经管道送至蜂窝回热器，离开凝汽器的凝结水依次通过蜂窝回热器进行加热，每次加热终了水温可达到相应抽气压力下的饱和温度，从而减小了锅炉热负荷和减少了进入凝汽器的乏汽，有效提高热效率。
本发明的菲涅尔镜与蜂窝回热器有助于节约能源，提高效率，并可衍生到多种相关发动机工作中。
Claims (4)
1.一种带有菲涅尔镜和蜂窝回热器的蒸汽循环发电机，包括括菲涅尔镜、锅体、导热丝、一号水泵、二号水泵、三号水泵、一号蜂窝回热器、二号蜂窝回热器、凝汽器、汽轮机和发电机，其特征在于：
其中锅体通过气/液管道同汽轮机相连接；汽轮机的输出端连接发电机；汽轮机的排气管道依次连接凝汽器、一号水泵、二号水泵和三号水泵后连接锅体；在一号水泵与二号水泵之间和二号水泵与三号水泵之间的管道上分别连接一号蜂窝回热器和二号蜂窝回热器，汽轮机的蒸汽管道分别与一号蜂窝回热器和二号蜂窝回热器相连接，所述菲涅尔镜与锅炉作整体连接；
所述一号蜂窝回热器和二号蜂窝回热器的外部为圆柱形结构的箱体，内部为蜂窝结构，蜂窝回热器内部前后贯通，蜂窝回热器的盖子和箱体间有防漏气的橡胶垫圈。
2.根据权利要求1所述的一种带有菲涅尔镜和蜂窝回热器的蒸汽循环发电机，其特征在于：
所述锅炉底接螺旋状金属导热丝，通过热传导与辐射对锅炉中的水进行加热蒸发。
3.根据权利要求1所述的一种带有菲涅尔镜和蜂窝回热器的蒸汽循环发电机，其特征在于：
所述锅体设有入水管、出水管和水位计，水位计安装在锅炉侧壁，且高度覆盖锅炉内液体高度，工作人员可随时维护和监控锅炉工作状态。
4.根据权利要求1所述的一种带有菲涅尔镜和蜂窝回热器的蒸汽循环发电机，其特征在于：
所述凝汽器的管道设计为回形，同时管道内为回热油。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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