CN111720267A - 一种冷能温差风力发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷能温差风力发电系统，包括驱动塔、液态气体进管、液态气体出管、导冷管网和风机；所述驱动塔为上下连通的塔状结构，设有上部进气口和底部出气口；所述导冷管网设在驱动塔的内上部；所述液态气体进管一端连通液态气体储罐或液态气体管路，另一端从外向内穿过驱动塔后与导冷管网的一端连接；所述导冷管网的另一端与液态气体出管连通，所述液态气体出管从内向外穿出驱动塔后与液态气体管路连通；所述驱动塔的内部、导冷管网的下方设置有至少一个风机。本发明提供的电能稳定，提高了能源的利用率；残余气体经供冷导管输送到人口密集区域，用于供冷。本发明具有节能绿色环保、发电稳定、能源利用率高等特点。

Description

一种冷能温差风力发电系统
技术领域
本发明涉及一种风力发电系统，尤其是一种冷能温差风力发电系统。
背景技术
地球任何地方都在吸收太阳的热量，但是由于地面每个部位受热的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样。于是，暖空气膨胀变轻后上升，冷空气冷却变重后下降，这样冷暖空气便产生对流，形成了风。风从中心高压区吹向四周的称为反气旋，相反，风从四周进人中心低压区的称为气旋。气压差越大，风速越大。在常规的风力发电过程中通常采用自然风进行发电，但是，自然风的风力并不稳定，发出的电能不能配合上工厂的供应。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种发电稳定的冷能温差风力发电系统。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：包括驱动塔、液态气体进管、液态气体出管、导冷管网和风机；所述驱动塔为上下连通的塔状结构，设有上部进气口和底部出气口；所述导冷管网设在驱动塔的内上部；所述液态气体进管一端连通液态气体储罐或液态气体管路，另一端从外向内穿过驱动塔后与导冷管网的一端连接；所述导冷管网的另一端与液态气体出管连通，所述液态气体出管从内向外穿出驱动塔后与液态气体管路连通；所述驱动塔的内部、导冷管网的下方设置有至少一个风机。
上述的冷能温差风力发电系统，所述驱动塔的内腔从上向下分别为上筒部、中筒部和下扩部；所述上筒部为圆筒状；所述中筒部为相对于上筒部缩径的圆筒状；所述下扩部为漏斗状或喇叭口状，底部为封口结构；所述下扩部的下侧部均匀设置若干个水平或斜向下的底部出气口；所述风机包括第一风机、第二风机和第三风机；所述第一风机位于上筒部；所述第二风机位于中筒部的下端或下扩部的上端；所述第三风机数量与底部出气口相同，且分别位于底部出气口内。
上述的冷能温差风力发电系统，所述驱动塔的下扩部内设有圆锥造型的锥形体。
上述的冷能温差风力发电系统，所述导冷管网的侧面或上面设有喷气口，所述喷气口连通贯穿驱动塔的进气管；所述进气管的另一端连通液态氮气储罐、液态氢气储罐或液态氧气储罐。
上述的冷能温差风力发电系统，所述驱动塔的上部连通有集风罩。
上述的冷能温差风力发电系统，所述底部出气口通过供冷导管连通工业用或民用的供冷管网。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明利用液态气体的冷能将空气冷却，空气密度升高；在重力作用下，空气迅速下沉带动风机进行风力发电。本发明提供的电能稳定，发电过程绿色环保、有效减少了资源的浪费、提高了能源的利用率。
并且本发明还引用了液态氮气和液态氧气导入驱动塔内，加强了启动风力，使得本系统得以迅速启动；且对导冷管网外侧进行吹拂，防止形成冰霜，促进空气冷却工作的进一步进行。
本发明中残余气体经过供冷导管输送到人口密集区域，用于供冷。本发明具有节能绿色环保、发电稳定、能源利用率高等特点。
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。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的驱动塔A-A向剖视图；
图3是图2的B部放大示意图；
图4是本发明的电路图。
图中各标号表示为：1、驱动塔，2、集风罩，3、液态气体进管，4、液态气体出管，5、导冷管网，6、第一风机，7、第二风机，8、第三风机,9、底部出气口，10、锥形体，11、液态氮气储罐，12、精馏塔，13、第二换热器，14、第一换热器，15、水冷却器，16、空气压缩机，17、液态氧气储罐。
具体实施方式
参看图1、图2、图3和图4，包括驱动塔1、液态气体进管3、液态气体出管4、导冷管网5、风机和控制芯片PLC。本发明的所述驱动塔1的内腔由三部分构成，从上向下分别为上筒部、中筒部和下扩部。所述上筒部为圆筒状，其上方的开口为外扩形。所述中筒部为圆筒状的，其内径小于上筒部的内径，这样中筒部相对于上筒部形成缩径结构。所述下扩部为漏斗状或喇叭口状，其上部管径与中筒部的管径相同，下部为封口结构；在下扩部的下侧部均匀设有若干个水平或斜向下的底部出气口9；如图1和图2所示，底部出气口9为四个并均匀设置在下扩部的下侧部；所述底部出气口9的管径小于中筒部的管径。所述下扩部的内下部、中间位置设有圆锥造型的锥形体10，锥形体10的大小小于下扩部的内腔；所述下扩部的结构与锥形体10配合，可以驱动空气更自然的从各个底部出气口9流出。所述集风罩2为半球壳体结构，开口向上位于驱动塔1的上方，并与驱动塔1上筒部的上开口形成弧形进风口，以便于空气的收集。所述驱动塔1的上筒部内设有导冷管网5，所述由导冷管盘旋排列而成；所述液态气体进管3从外向内穿过驱动塔1后与导冷管网5的一端连接，导冷管网5的另一端与液态气体出管4连通，所述液态气体出管4从内向外穿过驱动塔1。利用上述结构，液态天然气可以自液态气体进管3从外向内进入到导冷管网5，流经导冷管网5，最后从液态气体出管4流出；这样，在驱动塔1内部流经的空气即可被导冷管网5内流经的液态天然气冷却到零下50℃以下。所述液态天然气还可采用其他液态气体替代。
本发明中所述风机包括第一风机6、第二风机7和第三风机8。所述第一风机6位于导冷管网5下方的上筒部内，其扇叶水平设置；经过导冷管网5冷却的风向下流动，从而带动第一风机6做功、发电。所述第二风机7位于中筒部下端或位于下扩部的顶端，其扇叶水平设置；由于中筒部的缩径结构，使得流到此部分风的风速加强，较快的风速能更有效的带动第二风机7转动。所述第三风机8的数量与底部出气口9相同，每个底部出气口9对应设置有一个第三风机8；所述第三风机8的扇叶竖直或斜向下设置。由于底部出气口9的管径小于驱动塔1与锥形体10之间的空间，从而风速加强，较快的风速能更有效的带动第三风机8转动。
本发明中所述底部出气口9连通有供冷导管，能将本装置流出的冷空气输送到人口密集区域进行供冷，以实现冷气的回收利用。
参看图1，本发明还包括液态气体进管、液态气体出管、液态空氢制备装置，用于制备液态氮气和液态氧气。所述液态空氢制备装置包括液态氧气储罐17、精馏塔12、第一换热器14、第二换热器13、水冷却器15和空气压缩机16。所述液态氧气储罐17与精馏塔12的下部连通；所述液态氮气储罐11与精馏塔12的上部连通；所述精馏塔12与第二换热器13、第一换热器14、水冷却器15和空气压缩机16串联连通。采用上述结构后，普通空气自空气压缩机16进入，被空气压缩机16加压到0.7MPa，而后进入到水冷却器15，被冷却到30℃；再经过第一换热器14和第二换热器13，空气最终被冷却到-171℃，最后进入到精馏塔12的下塔底部；下塔内的空气与从塔顶留下的液氧在多层的塔板上反复冷凝和蒸发，聚集到塔底部流出到液态氧气储罐17；液态氮气集中在塔顶部，凝结为液态流出液态氮气储罐11。
参看图1，本发明的还包括液态氢气储罐；所述液态氢气储罐内的氢气是利用氢气制备站进行制备，再利用夜间的低谷电进行压缩液化，保存在液态氢气储罐内的。
参看图1，本发明的液态氮气储罐11、液态氢气储罐分别与精馏塔12的上部连通，液态氧气储罐17也与精馏塔12的上部连通，且液态氢气储罐、液态氮气储罐11与液态氧气储罐17的均与控制器PLC连接。采用上述结构后，可以利用夜间富裕电能生产的液态氮气和液态氧气存储起来以供其他生产。本发明中将液态氮气和液态氧气用于吹拂冷霜和提高风能发电过程中的风量，有效促进电能不富裕时刻电能的生产。当发电功率不够或者设备刚启动时，控制器PLC将控制液态氢气储罐、液态氮气储罐11与液态氧气储罐17中的气体喷涌而出。本发明还可用液态氮气和/或液态氧气替代液态天然气来进行风力发电。
本发明的发电过程为：液态天然气自液态气体进管3进入到导冷管网5中，空气自集风罩2驱动塔1之间的弧形进风口进入驱动塔1，空气在经过冷却网时被液态天然气冷却到零下50℃以下，空气密度升高，在重力的作用下，向下的速度增大，从而快速向下流动。控制器PLC将控制液态氮气储罐11、液态氧气储罐17、液态氢气储罐中的气体喷涌而出，冷的液空和液氧在瞬间释放时气化，并释放大量的冷能。液态氮气和氢气自精馏塔12的上部进入，对导冷管网外侧进行吹拂，防止导冷管网5外部形成冰霜。同时形成更多的向下流动的冷空气，并且能带动更多的空气从集风罩2流入驱动塔1，从而形成源源不断的空气流。所述空气流吹动上筒部内第一风机6的扇叶旋转，实现做功、发电。释放一部分势能之后冷空气的速度降低，进入中筒部，经过缩径部分后，流速再次变强，从而推动第二风机7的扇叶旋转，实现做功、发电。再次释放一部分势能之后冷空气进入下扩部，由于下扩部的空间变大，空气流的压力降低、并且温度升高，空气流体积会产生膨胀；膨胀后的空气流进入管径较小的底部出气口9，其流速会增大，从而带动第三风机8的扇叶旋转，实现做功、发电。从而实现了整个系统的运行。在系统正常运行后，控制器PLC控制液态氢气储罐、液态氮气储罐11与液态氧气储罐17关闭，此时仅依靠液态天然气通过导冷管网5冷却空气就可以实现稳定发电，若液态天然气供应不足或是其他情况造成供电不稳，即可采用控制器PLC控制液态氢气储罐、液态氮气储罐11或液态氧气储罐17再次开启来进行短暂的冷气供应来实现成风，从而加强发电。

Claims (6)

1.一种冷能温差风力发电系统，其特征在于：包括驱动塔(1)、液态气体进管(3)、液态气体出管(4)、导冷管网(5)和风机；所述驱动塔(1)为上下连通的塔状结构，设有上部进气口和底部出气口；所述导冷管网(5)设在驱动塔(1)的内上部；所述液态气体进管(3)一端连通液态气体储罐或液态气体管路，另一端从外向内穿过驱动塔(1)后与导冷管网(5)的一端连接；所述导冷管网(5)的另一端与液态气体出管(4)连通，所述液态气体出管(4)从内向外穿出驱动塔(1)后与液态气体管路连通；所述驱动塔(1)的内部、导冷管网(5)的下方设置有至少一个风机。
2.根据权利要求1所述的冷能温差风力发电系统，其特征在于：所述驱动塔(1)的内腔从上向下分别为上筒部、中筒部和下扩部；所述上筒部为圆筒状；所述中筒部为相对于上筒部缩径的圆筒状；所述下扩部为漏斗状或喇叭口状，底部为封口结构；所述下扩部的下侧部均匀设置若干个水平或斜向下的底部出气口(9)；所述风机包括第一风机(6)、第二风机(7)和第三风机(8)；所述第一风机(6)位于上筒部；所述第二风机(7)位于中筒部的下端或下扩部的上端；所述第三风机(8)数量与底部出气口(9)相同，且分别位于底部出气口(9)内。
3.根据权利要求2所述的冷能温差风力发电系统，其特征在于：所述驱动塔(1)的下扩部内设有圆锥造型的锥形体(10)。
4.根据权利要求1所述的冷能温差风力发电系统，其特征在于：所述导冷管网(5)的侧面或上面设有喷气口，所述喷气口连通贯穿驱动塔(1)的进气管；所述进气管的另一端连通液态氮气储罐(11)、液态氢气储罐或液态氧气储罐(17)。
5.根据权利要求1所述的冷能温差风力发电系统，其特征在于：所述驱动塔(1)的上部连通有集风罩(2)。
6.根据权利要求1－5任意一项所述的冷能温差风力发电系统，其特征在于：所述底部出气口(9)通过供冷导管连通工业用或民用的供冷管网。
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