CN110500248A - 一种带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机 - Google Patents

一种带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机，由集热装置、水泵、螺旋回热器、凝汽器、太阳能集热器、发电机和汽轮机组成。采用基于蒸汽循环利用太阳能热效应的发电方式，利用一体化太阳能集热器来收集光能，用于聚集热气为太阳能发电系统提供热能。太阳能集热器的半球形球面反射镜的球心位于壳体的受热层上，通过吸热板吸收热量增加换热距离来强化换热；太阳能集热器具有聚光效果好，质量轻的特点。螺旋回热器内流体穿过螺旋形结构时，流体在螺旋形通道中流动，延长了换热距离，吸热板双面换热来强化换热，螺旋回热器不会产生附面层分离造成的流动损失，实现发电机较高的利用热能；提高发电机的发电效率能。

Description

一种带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机
技术领域
本发明涉及一种蒸汽循环发电装置，具体地说，涉及一种带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机。
背景技术
社会经济发展、进步需要能源支撑，而能源供给主要以一次性化石燃料为主，如今化石燃料日趋匮乏及环境污染问题日益严重，能够替代一次性能源的可再生、清洁、环保的绿色能源研究，特别是清洁能源发电的应用已势不可挡。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重点，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。从而在整体上提升产品的技术水平。保证产品技术的创新性和可持续性。
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，在发明专利CN106870199A“一种风光联合发电机”中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。发明专利CN200710175970.5“带有双级蓄热的塔式太阳能热发电系统”中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
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括集热装置、1#水泵、第一螺旋回热器、2#水泵、第二螺旋回热器、3#水泵、凝汽器、发电机和汽轮机，其特征在于所述集热装置与汽轮机通过气、液管道相连接；汽轮机的输出端与发电机通过联轴器连接；汽轮机与凝汽器、3#水泵、第二螺旋回热器、2#水泵、第一螺旋回热器、1#水泵通过管道连接,并与集热装置通过管道连接；第一螺旋回热器和第二螺旋回热器位于2#水泵的两侧，第一螺旋回热器和第二螺旋回热器分别与汽轮机通过蒸汽管道相连接；
所述集热装置包括壳体、导热丝、太阳能集热器、入水管、出水管、水位计、透明玻璃板、框架和吸热板，所述太阳能集热器与壳体连接，太阳能集热器用于聚焦太阳能为发电系统提供热能，太阳能集热器的半球形球面反射镜的球心位于壳体的受热层上，太阳能集热器两端分别有进气口和出气口，四周框架上部有透明玻璃板，底部为吸热板，太阳能集热器的进气口通入热空气进行辅助加热，通过吸热板吸收热量提供给壳体；壳体内连接有螺旋状金属导热丝，通过热传导与辐射对壳体内的水进行加热蒸发，壳体下部设有入水管和出水管，用于对壳体内水位进行调节或更换用水，水位计安装在壳体侧壁上，且水位计高度高于壳体内液面高度，方便维护和监控其工作状态；
所述第一螺旋回热器和所述第二螺旋回热器为两个结构相同的部件，螺旋回热器为圆柱形，内部为螺旋形结构，螺旋回热器两端贯通，螺旋回热器两端有密封垫圈；
所述凝汽器的管道为回字形结构，凝汽器位于汽轮机引出的排气管道末端，从汽轮机内吸出的热蒸汽经管道到达凝汽器处散热。
所述导热丝材质为铜或不锈钢。
所述凝汽器的管道内加注回热油。
有益效果
本发明提出的一种带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机，由集热装置、水泵、螺旋回热器、凝汽器、太阳能集热器、发电机和汽轮机组成，采用基于蒸汽循环利用太阳能热效应的发电方式，利用一体化太阳能集热器来收集光能，用于聚集热气为太阳能发电系统提供热能，太阳能集热器的半球形球面反射镜的球心位于壳体的受热层上，通过吸热板吸收热量增加换热距离来强化换热；太阳能集热器具有聚光效果好，质量轻的特点。螺旋回热器内流体穿过螺旋形结构时，流体在螺旋形通道中流动，延长了换热距离，吸热板双面换热来强化换热，螺旋回热器不会有附面层分离造成的流动损失，保证发电机较高的利用热能。
本发明带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机有助于降低生产能耗，减少污染源，提高发电机的发电效率；并可推广到多种相关发动机工作中。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机作进一步详细说明。
图1为本发明带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机示意图。
图2为集热整体结构示意图。
图3为螺旋回热器内部结构示意图。
图4为太阳能集热器结构示意图。
图中
1.集热装置2.1#水泵3.第一螺旋回热器4.2#水泵5.第二螺旋回热器6.3#水泵7.凝汽器8.发电机9.汽轮机10.壳体11.导热丝12.太阳能集热器13.入水管14.出水管15.水位计16.进气口17.出气口18.透明玻璃板19.框架20.吸热板
具体实施方式
本实施例是一种带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机。其利用一体化太阳能集热器来收集光能，利用增加换热距离来强化换热，螺旋形回热器不涉及流动分离的因素，因而不产生有附面层分离造成的流动损失，保证发电机具有较高的发电效率。
参见图1～图4，本实施例带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机机，由集热装置1、1#水泵2、第一螺旋回热器3、2#水泵4、第二螺旋回热器5、3#水泵6、凝汽器7、发电机8和汽轮机9组成；其中，集热装置1与汽轮机9通过气、液管道相连接；汽轮机9的输出端与发电机8通过联轴器相连接。汽轮机9通过排气管道依次连接凝汽器7、3#水泵6、第二螺旋回热器5、2#水泵4、第一螺旋回热器3、1#水泵2、并与集热装置1通过管道连接；第一螺旋回热器3和第二螺旋回热器5分别与汽轮机9的蒸汽管道相连接。
本实施例中，集热装置1包括壳体10、导热丝11、太阳能集热器12、入水管13、出水管14、水位计15、进气口16、出气口17、透明玻璃板18、框架19、吸热板20；太阳能集热器与壳体10连接，太阳能集热器用于聚焦太阳能为发电系统提供热能，太阳能集热器的半球形的球面反射镜的球心位于壳体10的受热层上，太阳能集热器两端分别有进气口16和出气口17，四周框架19上部有透明玻璃板18，底部为吸热板20，太阳能集热器进气口通入热空气进行辅助加热，通过吸热板吸收热量提供给壳体10。壳体10内连接有螺旋状金属导热丝11，导热丝同底面受热层相连接，导热丝11材质为铜或不锈钢，通过热传导与辐射对壳体10内的水进行加热蒸发。壳体10下部连接有入水管13和出水管14，入水管13和出水管14用来对壳体10内水位进行调节，或更换用水；水位计15安装在壳体10侧壁上，且水位计15高度高于壳体10内液面高度，方便维护和监控其工作状态。
第一螺旋回热器3和所述第二螺旋回热器5为两个结构相同的部件，螺旋回热器为圆柱形，内部为螺旋形结构，螺旋回热器两端贯通，螺旋回热器两端有密封垫圈；流体穿过螺旋形结构时，流体在螺旋形结构通道中流动，延长了换热距离，吸热板双面换热来强化换热，螺旋形结构有利于减小流动损失，保证尽可能多的利用热能。
凝汽器7的管道为回字形结构，凝汽器位于汽轮机引出的排气管道末端，从汽轮机9内吸出的热蒸汽经管道到达凝汽器处散热；凝汽器7的管道内加注有回热油。凝汽器7的管道设计为回字形，以增大环流交换面积，同时采用低密度、低比热容、高换热率的回热油介质换热，使得冷凝水充分受热，提高冷热交换效率。
本实施例工作过程
加热蒸发:连接于太阳能集热器上的壳体受热，导热丝传递热量使内部水吸热蒸发，循环开始，壳体内高温蒸汽膨胀，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，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螺旋形回热器，离开凝汽器的凝结水依次通过螺旋形回热器进行加热，每次加热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。
本实施例带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机有助于节约能源，提高效率，并可衍生到多种相关发动机工作中。

Claims (3)

1.一种带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机，包括集热装置、1#水泵、第一螺旋回热器、2#水泵、第二螺旋回热器、3#水泵、凝汽器、发电机和汽轮机，其特征在于:所述集热装置与汽轮机通过气、液管道相连接；汽轮机的输出端与发电机通过联轴器连接；汽轮机与凝汽器、3#水泵、第二螺旋回热器、2#水泵、第一螺旋回热器、1#水泵通过管道连接,并与集热装置通过管道连接；第一螺旋回热器和第二螺旋回热器位于2#水泵的两侧，第一螺旋回热器和第二螺旋回热器分别与汽轮机通过蒸汽管道相连接；
所述集热装置包括壳体、导热丝、太阳能集热器、入水管、出水管、水位计、透明玻璃板、框架和吸热板，所述太阳能集热器与壳体连接，太阳能集热器用于聚焦太阳能为发电系统提供热能，太阳能集热器的半球形球面反射镜的球心位于壳体的受热层上，太阳能集热器两端分别有进气口和出气口，四周框架上部有透明玻璃板，底部为吸热板，太阳能集热器的进气口通入热空气进行辅助加热，通过吸热板吸收热量提供给壳体；壳体内连接有螺旋状金属导热丝，通过热传导与辐射对壳体内的水进行加热蒸发，壳体下部设有入水管和出水管，用于对壳体内水位进行调节或更换用水，水位计安装在壳体侧壁上，且水位计高度高于壳体内液面高度，方便维护和监控其工作状态；
所述第一螺旋回热器和所述第二螺旋回热器为两个结构相同的部件，螺旋回热器为圆柱形，内部为螺旋形结构，螺旋回热器两端贯通，螺旋回热器两端有密封垫圈；
所述凝汽器的管道为回字形结构，凝汽器位于汽轮机引出的排气管道末端，从汽轮机内吸出的热蒸汽经管道到达凝汽器处散热。
2.根据权利要求1所述的带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机，其特征在于:所述导热丝材质为铜或不锈钢。
3.根据权利要求1所述的带有太阳能集热器和螺旋回热器的蒸汽循环发电机，其特征在于:所述凝汽器的管道内加注回热油。
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