CN112682283A - 一种基于储能的沙漠昼夜温差能发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种基于储能的沙漠昼夜温差能发电系统，包括储热模块、蓄冷模块、分离器、透平和发电机，储热模块通过储热砖搭建堆砌而成，储热砖换热管均匀穿插安装于储热模块内的所有储热砖内，储热砖内填充沙子；蓄冷模块通过蓄冷砖搭建堆砌而成，蓄冷砖换热管均匀穿插安装于蓄冷模块内的所有蓄冷砖内，蓄冷砖内填充沙子；分离器、透平、蓄冷砖换热管、介质循环泵、蓄热砖换热管依次相连，蓄热模块和蓄冷模块均位于沙漠表面上。本发明根据沙漠地区昼夜表面温度变化情况，通过储热模块储存沙子白天的热量，通过蓄冷模块储存沙子夜间的冷量，通过产生氨蒸汽吹动透平带动发电机发电，实现了沙漠昼夜温差能的合理利用。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种发电系统，具体地说是沙漠发电系统。
背景技术
沙漠地区蕴藏着丰富的热量资源有待开发。沙子的主要成为砂石，砂石的比热仅为0.92kJ/(kg·℃),远小于水的比热，因此沙子的温升与温降都很快导致了沙漠地区昼夜温差很大。白天日照充足时沙漠表面温度一般在50至70℃左右，而在夜间沙漠表面温度会降低至0至10℃左右。如何合理储存并使用沙漠昼夜的温差能对于沙漠地区的电能供应与沙漠环境保护具有重要意义。
目前对于沙漠地区热量的主要利用方式为使用太阳能进行热电转换发电，此方式成本较高且受天气日照影响不能全时段发电且波动较大不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供实现对沙漠昼夜温差能回收的一种基于储能的沙漠昼夜温差能发电系统。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种基于储能的沙漠昼夜温差能发电系统，其特征是：包括储热模块、蓄冷模块、分离器、透平和发电机，所述储热模块通过储热砖搭建堆砌而成，所述储热砖包括储热材料，储热砖换热管均匀穿插安装于储热模块内的所有储热砖内，储热砖内填充沙子，储热砖换热管与沙子均匀接触；所述蓄冷模块通过蓄冷砖搭建堆砌而成，所述蓄冷砖包括蓄冷材料，蓄冷砖换热管均匀穿插安装于蓄冷模块内的所有蓄冷砖内，蓄冷砖内填充沙子，蓄冷砖换热管与沙子均匀接触；分离器、透平、蓄冷砖换热管、介质循环泵、蓄热砖换热管依次相连，蓄热砖换热管的出口连接分离器，发电机与透平同轴相连，蓄热模块和蓄冷模块均位于沙漠表面上。
本发明还可以包括：
1、分离器还通过管路连接蓄冷砖换热管。
2、储热模块在白天或有日照的情况下，将热量收集并储存于内部的储热材料内同时将热量通过换热管传递给循环介质将介质从液态加热蒸发为气液混合状态，在夜间或光照条件不足的条件下储热材料释放储存的能量；蓄冷模块在夜间或沙子温度低于10℃的情况下，将冷量收集并储存于内部的蓄冷材料内同时将冷量通过换热管传递给循环介质将介质从气液混合状态降温冷凝为液态，在白天或有日照的条件下蓄冷材料释放在夜间沙子温度较低时储存的冷量。
3、介质由介质循环泵加压进入储热模块中的储热砖换热管，介质在储热模块中通过储热砖换热管吸收表层沙子热量变为氨蒸汽与氨水溶液的混合物后进入分离器，分离器将氨蒸汽送入透平，氨蒸汽吹动透平，透平旋转从而带动电机发电，做功后的氨蒸汽与从分离器出来的氨水溶液汇集后进入蓄冷模块中的蓄冷砖换热管，通过蓄冷砖换热管被深层低温沙子冷凝为氨水溶液后流回介质循环泵完成卡琳娜循环发电，实现沙漠温差能的供电。
4、储热材料为耐高温的镁、铝或无机盐相变材料，蓄冷材料为无机盐相变材料。
本发明的优势在于：本发明针对沙漠昼夜的温差能，利用将卡琳娜循环发电技术与储热蓄冷技术相结合，根据沙漠地区昼夜表面温度变化情况，可合理实现沙漠热量的高效合理利用，提高机组运行时长，降低沙漠地区用电成本。
本发明通过以氨水为介质的卡琳娜循环发电系统，设立带有储热模块、蓄冷模块、介质循环管路及发电设备的沙漠昼夜温差能发电系统，通过储热模块储存沙子白天的热量，通过蓄冷模块储存沙子夜间的冷量，通过产生氨蒸汽吹动透平带动发电机发电，实现了沙漠昼夜温差能的合理利用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为储热砖内部示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-2，本实施例为利用沙漠昼夜温差能发电系统，该系统包括储热模块A、蓄冷模块B、介质循环管路及发电设备。
沙漠温差能发电系统由储热砖1、分离器2、透平3、发电机4、蓄冷砖5、蓄冷砖换热管6、介质循环泵8、储热砖换热管9组成。
储热模块A安装于沙子7表面上，储热模块A由储热砖1搭建堆砌组成，储热砖1由储热材料10、沙子7、储热砖换热管9组成，储热材料10为耐高温的镁、铝或无机盐相变材料。储热模块A安装于沙漠表层上，储热模块A在白天有日照的情况下，将热量收集并储存于内部的储热材料10内同时将热量通过换热管传递给循环介质将介质从液态加热蒸发为气液混合状态，在夜间等光照条件不足的条件下储热材料10释放白天储存的能量继续为机组提供热量。
储热砖换热管9均匀穿插安装于储热模块A内的所有储热转1内，与储热砖1内的沙子7均匀接触。
蓄冷模块B安装于沙漠7表面上，蓄冷模块B由蓄冷砖5搭建堆砌组成，蓄冷砖5的内部结构搭建方式和图2中的储热砖1的方式相同，蓄冷砖5内部所用蓄冷材料为无机盐相变材料。
蓄冷砖换热管6均匀穿插安装于蓄冷模块B内的所有蓄冷转5内，与蓄冷砖5内的沙子均匀接触。蓄冷砖5吸收并储存夜间温度较低时沙子的冷量并将冷量传递给循环介质。蓄冷模块B安装于沙漠表层上，蓄冷模块B在夜间等沙子温度低于10℃的情况下，将冷量收集并储存于内部的蓄冷材料内同时将冷量通过换热管传递给循环介质将介质从气液混合状态降温冷凝为液态，在日照充足沙子温度较高的条件下蓄冷材料释放在夜间沙子温度较低时储存的冷量继续为机组提供冷量。
分离器2、透平3、蓄冷砖换热管6、介质循环泵8、储热砖换热管9由金属管道依次串联连接。
发电机4与透平3同轴连接。
沙漠昼夜温差发电系统的循环介质为氨水。
氨水由介质循环泵8加压进入储热模块A中的储热砖换热管9，介质在储热模块A中吸收高温沙子热量变为氨蒸汽与氨水溶液的混合物后进入分离器2，分离器2将氨蒸汽送入透平3，氨蒸汽吹动透平3，透平3旋转带动电机4发电。发电做功后的氨蒸汽与从分离器2出来的氨水溶液汇集后进入蓄冷模块B中的蓄冷砖换热管6，通过蓄冷砖换热管6被低温沙子冷凝为氨水溶液后流回介质循环泵8完成卡琳娜循环，实现利用沙漠昼夜温差能的稳定供电。
Claims (5)
1.一种基于储能的沙漠昼夜温差能发电系统，其特征是：包括储热模块、蓄冷模块、分离器、透平和发电机，所述储热模块通过储热砖搭建堆砌而成，所述储热砖包括储热材料，储热砖换热管均匀穿插安装于储热模块内的所有储热砖内，储热砖内填充沙子，储热砖换热管与沙子均匀接触；所述蓄冷模块通过蓄冷砖搭建堆砌而成，所述蓄冷砖包括蓄冷材料，蓄冷砖换热管均匀穿插安装于蓄冷模块内的所有蓄冷砖内，蓄冷砖内填充沙子，蓄冷砖换热管与沙子均匀接触；分离器、透平、蓄冷砖换热管、介质循环泵、蓄热砖换热管依次相连，蓄热砖换热管的出口连接分离器，发电机与透平同轴相连，蓄热模块和蓄冷模块均位于沙漠表面上。
2.根据权利要求1所述的一种基于储能的沙漠昼夜温差能发电系统，其特征是：分离器还通过管路连接蓄冷砖换热管。
3.根据权利要求2所述的一种基于储能的沙漠昼夜温差能发电系统，其特征是：储热模块在白天或有日照的情况下，将热量收集并储存于内部的储热材料内同时将热量通过换热管传递给循环介质将介质从液态加热蒸发为气液混合状态，在夜间或光照条件不足的条件下储热材料释放储存的能量；蓄冷模块在夜间或沙子温度低于10℃的情况下，将冷量收集并储存于内部的蓄冷材料内同时将冷量通过换热管传递给循环介质将介质从气液混合状态降温冷凝为液态，在白天或有日照的条件下蓄冷材料释放在夜间沙子温度较低时储存的冷量。
4.根据权利要求3所述的一种基于储能的沙漠昼夜温差能发电系统，其特征是：介质由介质循环泵加压进入储热模块中的储热砖换热管，介质在储热模块中通过储热砖换热管吸收表层沙子热量变为氨蒸汽与氨水溶液的混合物后进入分离器，分离器将氨蒸汽送入透平，氨蒸汽吹动透平，透平旋转从而带动电机发电，做功后的氨蒸汽与从分离器出来的氨水溶液汇集后进入蓄冷模块中的蓄冷砖换热管，通过蓄冷砖换热管被深层低温沙子冷凝为氨水溶液后流回介质循环泵完成卡琳娜循环发电，实现沙漠温差能的供电。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种基于储能的沙漠昼夜温差能发电系统，其特征是：储热材料为耐高温的镁、铝或无机盐相变材料，蓄冷材料为无机盐相变材料。
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