CN113819452A - 发电系统和发电方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种发电系统和发电方法,属于能源技术领域。发电系统包括蒸汽设备、发电设备和冷凝设备,其中:蒸汽设备和发电设备通过第一管道相连,发电设备和冷凝设备通过第二管道相连;蒸汽设备用于产生蒸汽,蒸汽设备产生的蒸汽是蒸汽设备的机箱中的液体吸收蒸汽设备中的产热设备产生的热量后蒸发获得;冷凝设备用于对蒸汽进行冷凝,以增大蒸汽设备与冷凝设备之间的气压差,促使蒸汽设备中的蒸汽通过第一管道进入到发电设备中;发电设备用于在蒸汽的作用下产生并存储电能。采用本申请,可以将蒸汽设备产生的热量转换为电能,实现能量的回收利用,避免能量的浪费。
Description
技术领域
本申请涉及能源技术领域,特别涉及一种发电系统和发电方法。
背景技术
浸没式液冷是一种通过液冷为产热设备进行散热的散热方式,产热设备浸没在一种不导电且无腐蚀性的液体中,这样产热设备工作时产生的热量可以被与之相接触的液体吸收,进而可以为产热设备散热。但是,液体吸收的热量最终散发在环境中,会导致环境温度升高。
发明内容
本申请提供了一种发电系统和发电方法,可以克服相关技术中的问题,所述技术方案如下:
一方面,提供了一种发电系统,所述发电系统包括蒸汽设备、发电设备和冷凝设备,其中:所述蒸汽设备和所述发电设备通过第一管道相连,所述发电设备和所述冷凝设备通过第二管道相连;所述蒸汽设备用于产生蒸汽,所述蒸汽设备产生的蒸汽是所述蒸汽设备的机箱中的液体吸收所述蒸汽设备中的产热设备产生的热量后蒸发获得;所述冷凝设备用于对蒸汽进行冷凝,以增大蒸汽设备与所述冷凝设备之间的气压差,促使所述蒸汽设备中的蒸汽通过所述第一管道进入到所述发电设备中;所述发电设备用于在蒸汽的作用下产生并存储电能。
本申请所示的方案,蒸汽设备可以为浸没式液冷设备,包括机箱和位于机箱中的产热设备,机箱中具有沸点低于温度阈值、不导电且无腐蚀性的液体,产热设备浸没于机箱的液体中,液体不会对产热设备造成损坏。产热设备在工作时产生热量,而产热设备产生的热量会被机箱中的液体吸收,从而达到为产热设备散热的目的。
由于机箱中的液体的沸点低于温度阈值,沸点比较低,例如低于60度左右,使得机箱中的液体吸收较多热量之后会发生相变,产生蒸汽,可以增大机箱中的气压。其中,发生相变的过程会吸收大量的热量,进一步将产热设备上的热量带走。而冷凝设备可以对进入到其中的蒸汽进行冷凝,冷凝设备中的蒸汽转换为液体,使得冷凝设备中的气压较低。发电设备与冷凝设备之间通过第二管道相连,两者的气压相等或者近似相等。机箱中的气压高,冷凝设备和发电设备中的气压低,使得蒸汽设备和发电设备之间具有较大的气压差,蒸汽设备中的大量蒸汽可以进入到发电设备中,推动发电设备中的发电机进行发电,发电设备中还具有电池,可以将产生的电能存储在电池中。这样,该发电系统可以对蒸汽设备中的蒸汽进行收集起来,冷凝设备对其中的蒸汽进行冷凝,可以增大蒸汽设备和冷凝设备之间的气压差,使得蒸汽设备中的大量蒸汽可以进入到发电设备中,促使发电设备进行发电,并将产生的电能进行存储,进而可以避免蒸汽散发在环境中而造成能量的浪费。
可见,蒸汽设备中的产热设备产生的热量,促使机箱中的液体转换为蒸汽,蒸汽又促使发电设备发电。利用产热设备产生的热量进行发电,以此实现循环利用产热设备的热量产生电能,进而利用该电能对产热设备或其他设备进行供电,减少产热设备的热量对环境的影响,变废为宝,达到节能、环保的效果。
在一种可能的实现方式中,当所述蒸汽设备和所述冷凝设备之间的气压差高于压力阈值时,所述蒸汽设备中的蒸汽通过所述第一管道进入到所述发电设备中。
其中,压力阈值可以根据发电设备进行发生的最小的功率相关,可以是恰好使发电设备进行发电的压力值,技术人员可以根据发电设备的工作功率灵活设定。
当蒸汽设备和冷凝设备中的气压差高于压力阈值时,进入到发电设备中的蒸汽就可以促使发电设备中的发电机产生电能。利用产热设备产生的热量,促使液体转换为蒸汽,再利用蒸汽进行发电,以此实现循环利用产热设备的热量产生电能,进而利用该电能对产热设备或其他设备进行供电,减少产热设备的热量对环境的影响,变废为宝,达到节能、环保的效果。
在另一种可能的实现方式中,所述发电系统还包括压力传感器,所述第一管道上具有发电阀门;所述压力传感器,用于检测所述蒸汽设备和所述冷凝设备之间的气压差是否高于压力阈值;所述发电阀门,用于在所述蒸汽设备和所述冷凝设备之间的气压差高于所述压力阈值时处于打开状态,在所述蒸汽设备和所述冷凝设备之间的气压差不高于所述压力阈值时处于关闭状态。
其中,压力传感器用来监测蒸汽设备和冷凝设备之间的气压差是否高于压力阈值。
其中,压力传感器的数量可以是一个或者多个,本申请对此不做限定,技术人员可以根据需求灵活设定。
可选地,压力传感器的数量可以是一个,这个压力传感器位于蒸汽设备中,或者,位于第一管道上的机箱和发电阀门之间的位置处。该压力传感器可以用来检测机箱中的压力值,当蒸汽设备中的气压值高于一个阈值时,可以认为蒸汽设备和冷凝设备之间的气压值也高于气压阈值。
可选地,压力传感器的数量是多个,蒸汽设备的机箱中可以安装一个压力传感器,冷凝设备中可以安装一个压力传感器,蒸汽设备中的压力传感器用来检测蒸汽设备中的气压,冷凝设备中的压力传感器用来检测冷凝设备中的压力,通过这两个压力传感器可以判断出蒸汽设备和冷凝设备中的气压差是否高于压力阈值。
通过压力传感器判断出蒸汽设备和冷凝设备中的气压差是否高于压力阈值之后,可以控制第一管道上的发电阀门进行打开或者关闭。例如,当通过压力传感器检测到蒸汽设备和发电设备之间的气压差高于压力阈值时,发电阀门可以处于打开状态,以使蒸汽设备中的蒸汽进入到发电设备中,而当通过压力传感器检测到蒸汽设备和发电设备之间的气压差不高于压力阈值时,发电阀门可以处于关闭状态。
在另一种可能的实现方式中,冷凝设备可以对其中的蒸汽进行单级冷凝。
其中,单级冷凝是指对进入其中的蒸汽进行一次冷凝处理。例如,发电设备的发电功率低,蒸汽设备的产热设备的产热能力高,产热设备较多,产生的蒸汽量比较多,那么可以使用单级冷凝。
在另一种可能的实现方式中,冷凝设备可以对其中的蒸汽进行多级冷凝。
其中,多级冷凝也即是对进入到冷凝设备中的蒸汽进行多次冷凝,例如,首先对刚进入到冷凝设备中的蒸汽进行一次冷凝,然后对未被冷凝的蒸汽再次进行冷凝,如果还有剩余未被冷凝的蒸汽,再次进行冷凝。
在另一种可能的实现方式中,所述冷凝设备包括多个冷凝单元,所述多个冷凝单元相连通,所述发电设备与所述多个冷凝单元中靠近所述发电设备的冷凝单元通过所述第二管道相连,所述冷凝设备通过所述多个冷凝单元实现多级冷凝。
其中,在多级冷凝中,对于冷凝单元的数量不做限定,例如,可以是两个,也可以是两个以上,技术人员可以根据实际需求灵活选择。
本申请所示的方案,多个冷凝单元依次排列布置,靠近发电设备的冷凝单元通过第二管道与发电设备相连。这样,发电设备中的蒸汽首先进入到靠近发电设备的冷凝单元中,该冷凝单元对蒸汽进行第一轮冷凝作用,然后靠近发电设备的冷凝单元中的蒸汽再进入到远离发电设备的冷凝单元中,在该冷凝单元中进行第二轮冷凝作用,进而实现冷凝设备对蒸汽的多轮冷凝。例如,一部分蒸汽可能在第一轮冷凝作用下未被冷凝成液体,然后进入到第二轮冷凝作用进行冷凝,这样,对蒸汽进行多轮冷凝作用之后,可以对冷凝设备中的绝大部分的蒸汽进行液化,转换为液体。
冷凝单元可以包括冷凝箱和冷凝器,其中,冷凝器安装在冷凝箱上,冷凝器的温度较低,位于冷凝箱中的蒸汽遇到温度较低的冷凝器可以发生液化,转化为液体,冷凝箱可以用来容纳液化的液体。冷凝箱中可以安装多个冷凝器,例如,一个冷凝箱中具有三个冷凝器。其中,本实施例对每个冷凝箱中所包括的冷凝器的数量不做限定,技术人员可以根据实际需求灵活设定。
在另一种可能的实现方式中,所述冷凝设备的体积可变,以容纳低压蒸汽,增大所述蒸汽设备和所述冷凝设备之间的气压差。
一种实现冷凝设备的体积可变的方式可以是:冷凝箱为体积可变的箱体。示例性地,冷凝箱的箱壁具有弹性,可以发生伸缩变化,这样冷凝箱中可以容纳大量的低压气体,进一步可以增大蒸汽设备和冷凝设备之间的气压差。
可选地,一种实现冷凝设备的体积可变的方式可以是:冷凝箱的箱壁上可以具有开口,该开口处可以安装有气囊,该气囊可以扩张和收缩,也可以实现冷凝箱的体积可变,这样冷凝箱中可以容纳大量的低压气体,进一步可以增大蒸汽设备和冷凝设备之间的气压差。
在另一种可能的实现方式中,实现冷凝设备的体积可变的方式可以是:所述冷凝设备包括箱体和气囊,所述箱体和所述气囊相连通,所述气囊可收缩和扩张,以使所述冷凝设备的体积可变。
其中,气囊可以由具有弹性的伸缩材料制成。
这样,冷凝设备的体积可以发生收缩和扩展,能够容纳更多的低压气体,以进一步降低冷凝设备中的气压,增大蒸汽设备和冷凝设备之间的气压差,提高发电设备的发电效率。
在另一种可能的实现方式中,所述蒸汽设备和所述冷凝设备之间通过第三管道相连;所述冷凝设备,还用于通过所述第三管道向所述蒸汽设备补充液体。
本申请所示的方案,冷凝设备可以将其中的液体循环至蒸汽设备中,可以提高液体的利用率,减少甚至避免液体的浪费,节约成本。
在另一种可能的实现方式中,所述发电系统还包括液体控制阀门,所述蒸汽设备还包括补液箱,所述第三管道连接在所述补液箱与所述冷凝设备之间;所述液体控制阀门,用于当处于打开状态时,实现所述冷凝设备通过所述第三管道向所述蒸汽设备补充液体。
本申请所示的方案,可以通过液体控制阀门控制冷凝设备向蒸汽设备补充液体,例如,液体控制阀门处于打开状态时,冷凝设备可以通过第三管道向蒸汽设备中补充液体。
在另一种可能的实现方式中,所述液体控制阀门,用于在所述蒸汽设备的机箱中的液面高度低于第一液面高度时处于打开状态。
其中,触发液体控制阀门打开的条件可以是,蒸汽设备的机箱中的液体较少时,例如,机箱中的液面高度低于第一液面高度时。第一液面高度和蒸汽设备中的产热设备的高度相关,第一液面高度可以是恰好将全部产热设备被浸没的液面高度,例如,可以是蒸汽设备中的全部产热设备被浸没的最低液面高度。
在另一种可能的实现方式中,所述液体控制阀门,用于在所述冷凝设备中的液面高度高于第二液面高度时处于打开状态。
可选地,另一种触发液体控制阀门打开的条件可以是:冷凝设备中的液体较多控制阀门打开。例如,所述冷凝设备中的液面高度高于第二液面高度时打开阀门。第二液面高度和冷凝设备的尺寸相关,例如,第二液面高度可以是冷凝设备的高度的三分之二等。
在另一种可能的实现方式中,所述液体控制阀门,用于在所述蒸汽设备的机箱中的液面高度不低于第一液面高度,且所述冷凝设备中的液面高度不高于第二液面高度时处于关闭状态。
本申请所示的方案,在机箱中的液体较高时,且冷凝设备中的液体也不多时,液体控制阀门可以处于关闭状态,以使冷凝设备继续积攒液体,为下一次液体循环做准备。
在另一种可能的实现方式中,所述液体控制阀门包括第一出液阀门和排气阀门,所述第一出液阀门位于所述第三管道上,所述排气阀门位于所述补液箱上;所述液体控制阀门处于打开状态时,所述第一出液阀门和所述排气阀门均处于打开状态,所述液体控制阀门处于关闭状态时,所述第一出液阀门和所述排气阀门均处于关闭状态。
本申请所示的方案,当蒸汽设备中的液面高度低于第一液面高度时,或者,当冷凝设备中的液面高度高于第二液面高度时,第一出液阀门和排气阀门均处于打开状态,以使冷凝设备中的液体通过第三管道进入到补液箱中。当蒸汽设备中的液面高度不低于第一液面高度,且冷凝设备中的液面高度不高于第二液面高度时,第一出液阀门和排气阀门均处于关闭状态。
在另一种可能的实现方式中,所述补液箱和所述机箱之间通过第四管道相连,所述补液箱用于通过所述第四管道向所述机箱中补充液体。
本申请所示的方案,冷凝设备中的液体流向补液箱中之后,补液箱中的液体再通过第四管道补充至蒸汽设备的机箱中。
在另一种可能的实现方式中,所述第四管道上具有第二出液阀门;所述第二出液阀门,用于当处于打开状态时,实现所述补液箱通过所述第四管道向所述机箱中补充液体。
本申请所示的方案,第四管道上的第二出液阀门用来控制补液箱中的液体流向机箱中,例如,所述第二出液阀门处于打开状态时,所述补液箱通过所述第四管道向所述机箱中补充液体,第二出液阀门处于关闭状态时,所述补液箱停止通过所述第四管道向所述机箱中补充液体。
在另一种可能的实现方式中,所述第二出液阀门,用于当所述补液箱中的液面高度高于第三液面高度时处于打开状态。
其中,触发第二出液阀门打开的时间可以是,当所述补液箱中的液面高度高于第三液面高度时。例如,当检测到所述补液箱中的液面高度高于第三液面高度时,打开第二出液阀门,以使补液箱通过所述第四管道向所述机箱中补充液体。
在另一种可能的实现方式中,所述第二出液阀门,用于当所述冷凝设备停止向所述补液箱中补充液体时处于打开状态。
其中,另一种触发第二出液阀门打开的时间可以是,当所述冷凝设备停止向所述补液箱中补充液体时。例如,冷凝设备中的液体较少,不再向补液箱补充液体时,可以控制第二出液阀门打开,以使补液箱通过所述第四管道向所述机箱中补充液体。
在另一种可能的实现方式中,所述第二出液阀门,用于当所述补液箱中的液体向机箱中排尽时,或者,当冷凝设备向补液箱中补充液体时处于关闭状态。
本申请所示的方案,在冷凝设备向补液箱中补充液体时,为了维持补液箱的压力低于冷凝设备中的压力,补液箱和机箱之间的第四管道上的第二出液阀门需要处于关闭状态。当补液箱中的液体向机箱中排尽时,结束冷凝设备向蒸汽设备中补充液体,可以将第四管道上的第二出液阀门关闭。
在另一种可能的实现方式中,所述补液箱和所述机箱之间还通过第五管道相连,所述第五管道上具有平衡气压阀门;所述平衡气压阀门,用于在所述第二出液阀门处于打开状态时,处于打开状态,以平衡所述补液箱和所述机箱之间的压力,在所述第二出液阀门处于关闭状态时,处于关闭状态。
本申请所示的方案,第五管道是用于平衡补液箱和机箱中的气压,相应的,第五管道的一端连接在补液箱的上方或者顶部位置处,第五管道的另一端连接在机箱的上方或者顶部位置处。这样,将第五管道上的平衡气压阀门打开之后,补液箱和机箱相连通,进而实现气压的相等。这样,打开第四管道上的第二出液阀门时,补液箱中的液体便可以在重力的作用下快速流向机箱中。
在另一种可能的实现方式中,所述发电系统还包括控制装置,所述控制装置,用于根据所述蒸汽设备和所述冷凝设备之间的气压,控制所述蒸汽设备中的蒸汽通过所述第一管道进入到所述发电设备中。
本申请所示的方案,控制装置可以通过压力传感器获取蒸汽设备和冷凝设备中的气压值,可以通过控制发电阀门的打开或者关闭,控制蒸汽设备中的蒸汽通过所述第一管道进入到所述发电设备中。
控制装置还可以控制冷凝设备启动冷凝处理和停止冷凝处理,还可以通过第三管道上的第一出液阀门,控制冷凝设备向蒸汽设备的补液箱中补充液体和停止补充液体。还可以通过第四管道上的第二出液阀门,控制补液箱向机箱中补充液体和停止补充液体。
第二方面,提供了一种发电方法,所述方法应用于上述所述的发电系统,所述方法包括:当检测到蒸汽设备和所述冷凝设备之间的气压差高于气压阈值时,控制所述蒸汽设备中的蒸汽通过第一管道进入到所述发电设备中,所述发电设备在蒸汽的作用下产生并存储电能;控制所述冷凝设备对进入到所述冷凝设备中的蒸汽进行冷凝,以降低所述冷凝设备中的气压,增大所述蒸汽设备和所述冷凝设备之间的气压差。
其中,该方法的执行主体可以是发电系统的控制装置。
控制装置检测到蒸汽设备和冷凝设备之间的气压差比较高时,例如,蒸汽设备和冷凝设备之间的气压差高于气压阈值,可以控制蒸汽设备中的蒸汽通过第一管道进入到发电设备中,例如,可以控制第一管道上的发电阀门打开,由于蒸汽设备中的气压高,而发电设备和冷凝设备中的气压均较低,那么蒸汽便可以穿过第一管道进入到发电设备中。发电设备中具有发电机和电池等,发电机可以在蒸汽的作用下,将机械能转换为电能,并存储在电池中。
蒸汽在发电设备中完成发电作用之后,可以穿过第二管道进入到冷凝设备中,控制装置可以控制冷凝设备维持在较低的温度状态下,使得进入到冷凝设备中的蒸汽可以发生液化,又转换为液体。冷凝设备中的蒸汽转换为液体,可以降低冷凝设备和发电设备中的气压,进一步增大蒸汽设备和发电设备之间的气压差,促进蒸汽设备中的蒸汽进入到发电设备中,推动发电机进行发电。
可见,该发电系统使用该方法进行发电的过程中,蒸汽设备工作消耗能量,并产生热量,而热量可以被蒸汽设备中的液体吸收,转换为蒸汽,为蒸汽设备中的器件散热,加快蒸汽设备的工作。而消耗热能产生的蒸汽又可以进入到发电设备中推动发电设备发电,产生并存储电能,进而,该方法可以将蒸汽设备产生的热量转换为电能,实现能量的回收利用,避免能量的浪费。
在一种可能的实现方式中,所述蒸汽设备和所述冷凝设备之间通过第三管道相连,所述方法还包括:控制所述冷凝设备中的液体通过所述第三管道进入到所述蒸汽设备中,对所述蒸汽设备中的液体进行补充。
本申请所示的方案,当控制装置检测到蒸汽设备中的液体较少时,或者,冷凝设备中的液体较多时,可以控制冷凝设备中的液体通过第三管道进入到蒸汽设备中,对蒸汽设备中的液体进行补充。
这样蒸汽设备中的液体吸热转换为蒸汽,而蒸汽推动发电设备发电之后,在冷凝设备中发生冷凝转换为液体,这部分液体又循环至蒸汽设备中,实现液体在发电系统中的循环使用,提高液体的利用率,减少资源浪费,节约成本。
在另一种可能的实现方式中,所述方法还包括控制所述冷凝设备对进入到所述冷凝设备中的蒸汽进行多级冷凝。
本申请所示的方案,控制装置还可以控制冷凝设备对蒸汽进行多级冷凝,以进一步降低冷凝设备中的气压,增大蒸汽设备和冷凝设备之间的气压差,促使大量的蒸汽可以进入到发电设备中,提高发电设备的发电效率。
在本申请中,该发电系统包括蒸汽设备、发电设备和冷凝设备,蒸汽设备在工作时,消耗能量,产生热量,而热量可以被蒸汽设备中的液体吸收,转换为蒸汽,为蒸汽设备中的器件散热,加快蒸汽设备的工作。而消耗热能产生的蒸汽又可以进入到发电设备中推动发电设备发电,产生电能,进而,可以将蒸汽设备产生的热量转换为电能,实现能量的回收利用,避免能量的浪费。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种发电系统的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种发电系统的结构示意图;
图3是本申请实施例提供的一种发电系统的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的一种发电系统的结构示意图;
图5是本申请实施例提供的一种发电系统的结构示意图。
图例说明
1、蒸汽设备;11、机箱;12、补液箱;13、产热设备;14、第四管道;15、第二出液阀门;121、排气阀门。
2、发电设备。
3、冷凝设备;31、冷凝单元;32、箱体;33、气囊;34、冷凝箱;35、冷凝器。
4、第一管道;41、发电阀门;5、第二管道;6、第三管道;61、第一出液阀门;7、第五管道;71、平衡气压阀门;8、控制装置;9、液体控制阀门。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种发电系统,该发电系统可以用来产生电能,并对产生的电能进行存储。
如图1所示,发电系统包括蒸汽设备1、发电设备2和冷凝设备3,其中:蒸汽设备1和发电设备2通过第一管道4相连,发电设备2和冷凝设备3通过第二管道5相连;蒸汽设备1用于产生蒸汽,冷凝设备3用于对蒸汽进行冷凝,以增大蒸汽设备1与冷凝设备3之间的气压差,促使蒸汽设备1中的蒸汽通过第一管道4进入到发电设备2中,发电设备2用于在蒸汽的作用下产生并存储电能。
在一种示例中,蒸汽设备1可以是任意具有蒸汽的设备。例如,蒸汽设备1可以浸没式液冷设备,示例性地,蒸汽设备1为浸没式液冷服务器。又例如,蒸汽设备1为蒸汽收集设备,可以收集蒸汽。本实施例对蒸汽设备1的具体形式和结构不做限定,为便于介绍可以以浸没式液冷设备进行示例。
如图1所示,蒸汽设备1可以包括机箱11和位于机箱11中的产热设备13,机箱11中具有沸点低于温度阈值、不导电且无腐蚀性的液体,产热设备13浸没于机箱11中的液体中。这样,产热设备13在工作时,会产生大量的热量,而产热设备13产生的热量会被机箱11中的液体吸收,从而达到为产热设备13散热的目的。
其中,蒸汽设备1中的产热设备13可以是计算设备(例如,服务器)、网络设备(例如,交换机)或存储设备(例如,存储阵列),一个机箱11中可以放置多个设备,工作时产生大量的热量,使得机箱11中的液体可以吸收大量的热量转换为蒸汽,这些蒸汽足以推动发电设备2中的发电机进行发电。
由于机箱11中的液体的沸点比较低,例如低于60度左右,使得机箱11中的液体吸收较多热量之后会发生相变,产生蒸汽,可以增大机箱11中的气压。其中,发生相变的过程会吸收大量的热量,进一步将产热设备13上的热量带走。
其中,机箱11中的液体具有低沸点、不导电且无腐蚀性的特性即可,本实施例对液体的具体形式不做限定。
而为了增大机箱11中的气压,以使大量蒸汽可以通过第一管道4进入到发电设备2中,促使发电设备2进行发电,相应的,机箱11为封闭式机箱11。
在一种示例中,发电设备2可以是将机械能转换为电能,并对产生的电能进行存储的设备,可以包括发电机和电池等,蒸汽设备1中的蒸汽通过第一管道4进入到发电设备2中,可以推动发电设备2中的发电机进行发电,产生的电能可以存储在电池中。
为了促使蒸汽设备1中的蒸汽进入到发电设备2中,该发电系统还包括冷凝设备3,冷凝设备3与发电设备2之间通过第二管道5相连,这样,蒸汽设备1中的蒸汽可以通过第一管道4进入到发电设备2中,然后再通过第二管道5进入到冷凝设备3中,冷凝设备3可以对其中的蒸汽进行冷凝,以降低冷凝设备3中的气压,拉大蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差。在蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差较大的情况下,例如,气压差高于压力阈值时,蒸汽设备1中的蒸汽进入到发电设备2中,可以推动发电设备2进行发电。
其中,上述压力阈值可以根据发电设备2进行发生的最小的功率相关,可以是恰好使发电设备2进行发电的压力值,技术人员可以根据发电设备2的工作功率灵活设定。
其中,该发电系统是收集蒸汽设备1中的液体产生的蒸汽,蒸汽推动发电设备2中的发电机进行发电,为了避免蒸汽的逸出,蒸汽设备1、发电设备2和冷凝设备3均为密封装置。
其中,连接蒸汽设备1和发电设备2的第一管道4为圆管结构,例如,可以是直线型管道。第一管道4的直径和单位时间单位面积内进入到发电设备中的蒸汽量相关,蒸汽量越高,第一管道4的直径越大,而单位时间单位面积内进入到发电设备中的蒸汽量又与促使发电设备2发电的最小功率相关,而发电设备2的发电功率属于发电设备2的属性特征,技术人员可以根据发电设备2的数量,以及每个发电设备2的发电功率,确定第一管道4的直径。
第一管道4的数量可以是一个或者多个,例如,一个第一管道4可以对应一个发电设备2,又例如,多个第一管道4对应一个发电设备2,又例如,多个第一管道4对应多个发电设备2等。本实施例对第一管道4的直径和数量不做限定,技术人员可以根据实际需求灵活设置。
其中,连接在发电设备2和冷凝设备3之间的第二管道5也可以为圆管结构,例如,可以是直线型管道。第二管道5的直径可以和发电设备2中可以容纳的蒸汽的体积相关,例如,发电设备2的空间体积比较大,第二管道5的直径也可以比较大,以便于快速将发电设备2中的蒸汽排向冷凝设备3中。
第二管道5的数量可以是一个也可以是多个,例如,发电设备2和冷凝设备3之间可以通过一个第二管道5相连,又例如,发电设备2和冷凝设备3之间可以通过多个第二管道5相连等,本实施例对第二管道5的直径和数量不做限定,技术人员可以根据实际需求灵活设置。
这样,该发电系统可以对蒸汽设备1中的蒸汽进行收集起来,冷凝设备3对其中的蒸汽进行冷凝,可以增大蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差,使得蒸汽设备1中的大量蒸汽可以进入到发电设备2中,促使发电设备2进行发电,并将产生的电能进行存储,进而可以避免蒸汽散发在环境中而造成能量的浪费。
其中,该发电系统可以在蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差高于压力阈值时,再控制蒸汽设备1中的蒸汽进入到发电设备2中。
为了判断蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差是否高于压力阈值,相应的,该发电系统还包括压力传感器,第一管道4上具有发电阀门41。压力传感器用于检测蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差是否高于压力阈值;发电阀门41,用于在蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差高于压力阈值时处于打开状态,在蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差不高于压力阈值时处于关闭状态。
其中,压力传感器的数量可以是一个或者多个,本申请对此不做限定,技术人员可以根据需求灵活设定。
例如,压力传感器的数量可以是一个,这个压力传感器位于蒸汽设备1中,或者,位于第一管道4上的机箱11和发电阀门41之间的位置处。该压力传感器可以用来检测机箱11中的压力值,当蒸汽设备1中的气压值高于一个阈值时,可以认为蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压值也高于气压阈值。
又例如,压力传感器的数量是多个,蒸汽设备1的机箱11中可以安装一个压力传感器,冷凝设备3中可以安装一个压力传感器,蒸汽设备1中的压力传感器用来检测蒸汽设备中的气压,冷凝设备3中的压力传感器用来检测冷凝设备3中的压力,通过这两个压力传感器可以判断出蒸汽设备1和冷凝设备3中的气压差是否高于压力阈值。
其中,发电设备2和冷凝设备3之间相连通,发电设备2和冷凝设备3中的气压相等,蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差,也即是蒸汽设备1和发电设备2之间的气压差。
其中,本实施例对判断蒸汽设备1和发电设备2之间的气压差是否高于气压阈值的实现方式不做限定。
在一种示例中,蒸汽设备1和发电设备2之间的第一管道4上可以具有发电阀门41。其中,发电阀门41可以电控阀门,也可以是手动阀门,本实施例对此不做限定。当通过压力传感器检测到蒸汽设备1和发电设备2之间的气压差高于压力阈值时,发电阀门41可以处于打开状态,以使蒸汽设备1中的蒸汽进入到发电设备2中,而当通过压力传感器检测到蒸汽设备1和发电设备2之间的气压差不高于压力阈值时,发电阀门41可以处于关闭状态。
其中,冷凝设备3可以对进入到其中的蒸汽进行单级冷凝,也可以进行多级冷凝,单级冷凝是指对进入其中的蒸汽进行一次冷凝处理,多级冷凝也即是对进入其中的蒸汽进行多次冷凝处理。
在选择单级冷凝和多级冷凝时,可以根据发电设备2的发电功率、冷凝设备3的冷凝效果、蒸汽设备1中的产热设备13的产热能力和产热设备13的数量等相关参数来选择一种合适的冷凝方式。例如,发电设备2的发电功率低,冷凝设备3的冷凝效果好,蒸汽设备1的产热设备13的产热能力高,产热设备13较多,产生的蒸汽量比较多,那么可以使用单级冷凝。又例如,发电设备2的发电功率高,冷凝设备3的冷凝效果一般,蒸汽设备1的产热设备13的产热能力也一般,产热设备13较少,产生的蒸汽量比较少,那么可以使用多级冷凝。
其中,本申请对冷凝设备3的单级冷凝还是多级冷凝,不做限定,技术人员可以根据实际需求灵活选择。
在一种示例中,冷凝设备3进行单级冷凝时,如图1所示,可以包括一个冷凝单元31,多级冷凝时,如图2所示,可以包括多个冷凝单元31,本实施例可以以多级冷凝进行示例。冷凝设备3对进入其中的蒸汽进行多级冷凝,可以降低冷凝设备3中的气压,增大蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差,提高发电设备2的发电效率。
其中,多级冷凝也即是对进入到冷凝设备3中的蒸汽进行多次冷凝,例如,首先对刚进入到冷凝设备3中的蒸汽进行一次冷凝,然后对未被冷凝的蒸汽再次进行冷凝,如果还有剩余未被冷凝的蒸汽,再次进行冷凝。关于多级冷凝中进行冷凝的次数,本实施例,对此不做限定,技术人员可以根据实际需求灵活选择。
如图2所示,冷凝设备3可以包括多个冷凝单元31,这多个冷凝单元31相连通,发电设备2与多个冷凝单元31中靠近发电设备2的冷凝单元31通过第二管道5相连,冷凝设备3通过多个冷凝单元31实现多级冷凝。
如图2所示,多个冷凝单元31依次排列布置,靠近发电设备2的冷凝单元31通过第二管道5与发电设备2相连。这样,发电设备2中的蒸汽首先进入到靠近发电设备2的冷凝单元31中,该冷凝单元31对蒸汽进行第一轮冷凝作用,然后靠近发电设备2的冷凝单元31中的蒸汽再进入到远离发电设备2的冷凝单元31中,在该冷凝单元31中进行第二轮冷凝作用,进而实现冷凝设备3对蒸汽的多轮冷凝。例如,一部分蒸汽可能在第一轮冷凝作用下未被冷凝成液体,然后进入到第二轮冷凝作用进行冷凝,这样,对蒸汽进行多轮冷凝作用之后,可以对冷凝设备3中的绝大部分的蒸汽进行液化,转换为液体。
其中,在多级冷凝中,对于冷凝单元31的数量不做限定,例如,可以是两个,也可以是两个以上,技术人员可以根据实际需求灵活选择,附图中可以以两个冷凝单元31进行示例。
如图2所示,冷凝单元31可以包括冷凝箱34和冷凝器35,其中,冷凝器35安装在冷凝箱34上,冷凝器35的温度较低,位于冷凝箱34中的蒸汽遇到温度较低的冷凝器35可以发生液化,转化为液体,冷凝箱34可以用来容纳液化的液体。冷凝箱34中可以安装多个冷凝器35,例如,如图2所示,一个冷凝箱34中具有三个冷凝器35。其中,本实施例对每个冷凝箱34中所包括的冷凝器35的数量不做限定,技术人员可以根据实际需求灵活设定。
其中,冷凝器35可以是冷凝管,其中具有低温液体,进入到冷凝箱34中的蒸汽遇到冷凝器35发生液化,转换为液体。为了维持冷凝器35处于低温状态,冷凝器35中的低温液体可以处于不断流动中,或者,冷凝器35的周围具有制冷设备,通过制冷设备让冷凝器35维持在低温状态下。
其中,控制冷凝设备3停止冷凝,可以是控制冷凝器35中的低温液体停止流动,或者将冷凝器35中的液体放出,这样没有低温液体之后,冷凝器35处的温度会升高,在冷凝箱34中的蒸汽便不会转换为液体。控制冷凝设备3停止冷凝,还可以去除冷凝器35周围的制冷设备。
其中,当需要蒸汽设备1、发电设备2和冷凝设备3中的气压相等,且均较高时,可以控制冷凝设备3停止冷凝。下文在控制冷凝设备3向蒸汽设备1补充液体时,需要蒸汽设备1、发电设备2和冷凝设备3中的气压相等,且均较高,以使高压将冷凝设备3中的液体排向蒸汽设备1中,下文将会详细介绍。
在一种示例中,为了进一步降低冷凝设备3中的气压,冷凝设备3的体积可以发生变化,例如,可以发生扩张,以容纳更多的低压气体,增大蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差。
例如,一种实现冷凝设备3的体积可变的方式可以是,冷凝箱34为体积可变的箱体。示例性地,冷凝箱34的箱壁具有弹性,可以发生伸缩变化,这样冷凝箱34中可以容纳大量的低压气体,进一步可以增大蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差。
又例如,一种实现冷凝设备3的体积可变的方式可以是,冷凝箱34为体积可变的箱体。示例性地,冷凝箱34的箱壁上可以具有开口,该开口处可以安装有气囊,该气囊可以扩张和收缩,也可以实现冷凝箱34的体积可变,这样冷凝箱34中可以容纳大量的低压气体,进一步可以增大蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差。
又例如,一种实现冷凝设备3的体积可变的方式可以是,如3所示,冷凝设备3包括箱体32,箱体32的体积可变,以容纳低压气体,增大蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差。示例性地,箱体32可以具有弹性,能够发生伸缩变化。又示例性地,如图3所示,冷凝设备3还包括气囊33,气囊33可收缩和扩张,以使冷凝设备3的体积可变。
这样,冷凝设备3的体积可以发生收缩和扩展,能够容纳更多的低压气体,以进一步降低冷凝设备3中的气压,增大蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差,提高发电设备的发电效率。
其中,本实施例对实现冷凝设备3体积可变的具体形式和结构不做限定,技术人员可以根据需求灵活设定。
接下来,结合附图4进一步介绍本申请提供的液体的循环使用方案。
在一种示例中,蒸汽设备1中的液体是一种低沸点、无腐蚀性且不导电的介质,价格比较昂贵,可以对其进行循环利用,相应的,如图4所示,蒸汽设备1和冷凝设备3之间可以通过第三管道6相连,冷凝设备3可以通过第三管道6向蒸汽设备1中补充液体。
其中,第三管道6具有圆管结构,如图4所示,第三管道6可以是直角型管道,可以包括三个直角,第三管道6的一端可以接在冷凝设备3上,例如,可以接在箱体32的底部,又例如,可以接在冷凝箱34的底部。第三管道6的另一端接在补液箱12上,例如,可以接在补液箱12的顶部。
第三管道6的直径可以根据冷凝设备3中的液体量相关,例如,冷凝设备3中的液体量比较多,第三管道6的直径比较大,第三管道6的直径还和冷凝设备3中的气压相关,例如,在冷凝设备3中的液体排向蒸汽设备1的过程中,气压比较大,第三管道6的直径也可以较大。
第三管道6的数量可以是一个,也可以是多个,例如,冷凝设备3中的液体量比较多,而冷凝设备3中的气压又比较大的情况下,第三管道6的数量可以是多个,冷凝设备3通过多个第三管道6将液体排向蒸汽设备1中,可以加快冷凝设备中的液体循环至蒸汽设备中。
其中,本实施例对第三管道6的直径和数量不做限定,技术人员可以根据实际需求灵活设定。
在一种示例中,为了控制冷凝设备3中的液体循环至蒸汽设备1中,发电系统还包括液体控制阀门9,蒸汽设备1可以包括补液箱12,第三管道6连接在补液箱12和冷凝设备3之间,这样,液体控制阀门9处于打开状态时,冷凝设备3可以通过第三管道6向蒸汽设备1的补液箱13中补充液体。
触发冷凝设备3向补液箱12中补充液体的时间可以是,当蒸汽设备1的机箱11中的液面高度低于第一液面高度时。例如,当机箱11中的液面高度低于第一液面高度时,液体控制阀门9可以处于打开状态,以使冷凝设备3可以通过第三管道6向蒸汽设备1的补液箱13中补充液体。
其中,第一液面高度和蒸汽设备1中的产热设备13的高度相关,第一液面高度可以是恰好将全部产热设备13被浸没的液面高度,例如,可以是蒸汽设备1中的全部产热设备13被浸没的最低液面高度。
触发冷凝设备3向补液箱12中补充液体的时间还可以是,当冷凝设备3中的液面高度高于第二液面高度时。例如,当冷凝设备3中的液面高度高于第二液面高度时,液体控制阀门9可以处于打开状态,以使冷凝设备3可以通过第三管道6向蒸汽设备1补充液体。
其中,第二液面高度和冷凝设备3的尺寸相关,例如,第二液面高度可以是冷凝设备3的高度的三分之二等。
在一种示例中,蒸汽设备1的机箱11中可以安装位移传感器,用来检测机箱11中的液面高度是否低于第一液面高度,同样,冷凝设备3中也可以安装位置传感器,用来检测冷凝设备中的液面高度是否高于第二液面高度。
这样,当机箱11中的液面高度较低时,例如,低于第一液面高度时,或者,当冷凝设备3中的液面高度较高时,例如,高于第二液面高度时,可以控制液体控制阀门9打开,使得冷凝设备3可以通过第三管道6向蒸汽设备1的补液箱12中补充液体。
如上述所述,第三管道6连接在蒸汽设备1的补液箱12和冷凝设备3之间,而冷凝设备3可以包括冷凝箱34,也可以包括箱体32。相应的,第三管道6可以连接在补液箱12和冷凝箱34之间,第三管道6也可以连接在补液箱12和箱体32之间。本实施例,对此不做限定,附图中可以以蒸汽设备1的补液箱12和冷凝设备3的箱体32之间通过第三管道6相连示例。
这样,冷凝设备3中的液体可以通过第三管道6进入到蒸汽设备1中,对蒸汽设备1中的液体进行补充,实现液体的循环使用,减少资源浪费,节约成本。
其中,为了使冷凝设备3中的液体可以循环至蒸汽设备1的补液箱12中,需要增大冷凝设备3中的压力,冷凝设备3中的液体在高压下,通过第三管道排入到蒸汽设备1的补液箱12中。
为了增大冷凝设备3中的气压,需要冷凝设备3停止对蒸汽的冷凝,以增大其中的气压,使得冷凝设备3中积攒的冷凝液可以在压力的作用下排入到第三管道6中,并通过第三管道6流向蒸汽设备1的补液箱12中。
在一种示例中,当机箱11中的液面高度较低时,例如,低于第一液面高度时,或者,当冷凝设备3中的液面高度较高时,例如,高于第二液面高度时,可以打开发电阀门41,让冷凝设备3停止冷凝作用,蒸汽设备1中的蒸汽可以穿过第一管道4、发电设备2、第二管道5进入到冷凝设备3中,冷凝设备3此时已经停止了冷凝作用。该过程中,由于蒸汽设备1、发电设备2和冷凝设备3中的气压几乎相等,可以通过位于蒸汽设备1中的压力传感器检测气压情况,当检测到冷凝设备3中的气压较高时,可以控制液体控制阀门9打开,冷凝设备3中的液体在高压作用下,通过第三管道6流向蒸汽设备1的补液箱12中。
而在蒸汽设备1的机箱11中的液面高度不低于第一液面高度,且冷凝设备3中的液面高度不高于第二液面高度时,液体控制阀门9处于关闭状态,以使冷凝设备继续积攒液体,为下一次液体循环处理过程做准备。
其中,液体控制阀门9可以是具有打开关闭功能和排气功能的阀门,例如,通过液体控制阀门9可以实现冷凝设备3和补液箱12的连通和不连通,通过液体控制阀门9还可以实现补液箱12的排气,以赶尽补液箱12中的空气,使液体可以流向补液箱12中。
为了实现液体控制阀门9的上述功能,如图4所示,液体控制阀门9可以包括第一出液阀门61和排气阀门121,如图4所示,第一出液阀门61位于第三管道6上,排气阀门121位于补液箱12上。液体控制阀门9处于打开状态时,第一出液阀门61和排气阀门121均处于打开状态,液体控制阀门9处于关闭状态时,第一出液阀门61和排气阀门121均处于关闭状态。
这样,当蒸汽设备1中的液面高度低于第一液面高度时,或者,当冷凝设备3中的液面高度高于第二液面高度时,第一出液阀门61和排气阀门121均处于打开状态,以使冷凝设备3中的液体通过第三管道6进入到补液箱12中。当蒸汽设备1中的液面高度不低于第一液面高度,且冷凝设备3中的液面高度不高于第二液面高度时,第一出液阀门61和排气阀门121均处于关闭状态。
在一种示例中,第三管道6上可以具有一个第一出液阀门61,例如,可以在第三管道6的靠近箱体32的位置处安装一个第一出液阀门61,或者,也可以在第三管道6的靠近补液箱12的位置处安装一个第一出液阀门61,又或者,也可以分别第三管道6的靠近箱体32的位置处和靠近补液箱12的位置处分别安装一个第一出液阀门61。其中,本实施例对第一出液阀门61的数量以及在第三管道6上的具体位置不做具体限定。
这样,当蒸汽设备1的机箱11中的液面的高度较低时,例如,低于第一液面高度,或者,当冷凝设备3的箱体32中的液面高度比较高时,例如,高于第二液面高度时,可以控制冷凝设备3的冷凝器35停止冷凝,并打开第一管道4上的发电阀门41,并打开第三管道6上的第一出液阀门61和补液箱12上的排气阀门121。这样,由于发电阀门41的打开使得冷凝设备3中的气压也升高,冷凝设备3中的气压可以将箱体32中的液体压入到第三管道6中,并流入到补液箱12中。
而当蒸汽设备1中的液面高度不低于第一液面高度,且冷凝设备3中的液面高度不高于第二液面高度时,第一出液阀门61和排气阀门121处于关闭状态。例如,在蒸汽设备1中的液面高度较高,无需补充液体时,且冷凝设备3中的液面高度也较低时,无需将冷凝设备3中的液体排向补液箱12中,第一出液阀门61和排气阀门121可以处于关闭状态,以在冷凝设备3中积蓄冷凝液,例如,可以在冷凝设备3的冷凝箱34和箱体32中积蓄冷凝液。
其中,排气阀门121的作用是为了在向补液箱12中流入液体的过程中,将补液箱12中的空气赶走,以使冷凝设备3中的液体在高压作用下可以持续通过第三管道6流向补液箱12中。排气阀门121和第一出液阀门61配合使用,可以使冷凝设备3中的液体流向补液箱12中,所以排气阀门121随着第一出液阀门61一起打开或者关闭。
为了让补液箱12中的液体流向机箱11中,相应的,如图4所示,补液箱12和机箱11之间通过第四管道14相连,补液箱12可以通过第四管道14向机箱11中补充液体。
其中,第四管道14可以具有圆管结构,例如,可以是直线型管道,第四管道14的直径可以根据补液箱12中的液体量相关,例如,补液箱12中可以容纳较多液体时,为了使补液箱12中的液体快速流向机箱11中,第四管道14的直径可以较大。本实施例对第四管道14的直径不做限定,技术人员可以根据实际需求灵活设定。
之所以让冷凝设备3中的液体先进入到补液箱12中,再让补液箱12中的液体进入到机箱11中,是因为,如果没有补液箱12,冷凝设备3中的液体直接进入到机箱11中,由于机箱11、发电设备2和冷凝设备3中的气压近似相等,冷凝设备3中的液体无法被排入到机箱11中。所以,在冷凝设备3中的液体进入到补液箱12中时,补液箱12和机箱11之间处于隔离状态,补液箱12和机箱11中的气压不相等,补液箱12的气压远低于机箱11中的气压,补液箱12的气压也远低于冷凝设备3中的气压,这样,冷凝设备3中的气压可以将液体压入补液箱12中。
在一种示例中,冷凝设备3中的液体流向补液箱12中之后,补液箱12中的液体再补充至蒸汽设备1的机箱11中,例如,当补液箱12中的液面高度高于第三液面高度时,或者,当冷凝设备3停止向补液箱12中流入液体时,补液箱12中的液体流向机箱11中。示例性地,当补液箱12中的液面高度比较高时,或者,冷凝设备3中的液面高度比较低不再向补液箱12中注入液体时,补液箱12中的液体可以流向机箱11中,对机箱11中的液体进行补充。
其中,补液箱12中的液体流向机箱11中的实现方式可以是,如图4所示,补液箱12和机箱11之间通过第四管道14相连,第四管道14上具有第二出液阀门15,第二出液阀门15,用于当补液箱12中的液面高度高于第三液面高度时打开,或者,当冷凝设备3停止向补液箱12中注入液体时处于打开状态,以使补液箱12中的液体流向机箱11中。
在冷凝设备3向补液箱12中补充液体时,为了维持补液箱12的压力低于冷凝设备3中的压力,补液箱12和机箱11之间的第四管道14上的第二出液阀门15需要处于关闭状态。当补液箱12中的液体向机箱中排尽时,结束冷凝设备3向蒸汽设备1中补充液体,可以将第四管道14上的第二出液阀门15关闭。
其中,第三液面高度可以根据补液箱12的高度相关,例如,第三液面高度可以是补液箱12的高度的三分之二等,本实施例,对此不做限定。
其中,补液箱12中可以安装有位移传感器,通过位移传感器判断补液箱12中的液面高度是否高于第三液面高度。
在一种示例中,补液箱12可以位于机箱11的侧部,也可以位于机箱11的上方,为了使补液箱12中的液体可以在重力的作用下更容易流向机箱11中,相应的,如图4所示,补液箱12位于机箱11的上方,补液箱12的底部可以和机箱11的顶部之间通过第四管道14相连,第四管道14上具有第二出液阀门15。
这样,当补液箱12中的液体较多时,例如,补液箱12中的液面高度高于第三液面高度时,可以将第二出液阀门15打开,蒸汽设备1中的气压可以通过第四管道14进入到补液箱12中,使得补液箱12和机箱11中的气压达到平衡状态,补液箱12中的液体可以在重力的作用下流向机箱11中。
为了平衡补液箱12和机箱11中的气压,以使补液箱12中的液体更容易流向机箱11中,相应的,可以增大第四管道14的直径,第四管道14的直径比较大的情况下,第二出液阀门15打开之后,机箱11中的气压便可以快速进入到补液箱12中,使补液箱12和机箱11中的气压达到平衡状态。补液箱12中的液体在重力的作用下,更容易流向机箱11中。
为了平衡机箱11和补液箱12之间的气压,如图4所示,补液箱12和机箱11之间还通过第五管道7相连,第五管道7上具有平衡气压阀门71;平衡气压阀门71,用于当第二出液阀门15打开时打开,以平衡补液箱12和机箱11之间的压力,当第二出液阀门15关闭时关闭。
其中,第五管道15也可以是圆管结构,如图4所示,可以是直接管道,一端连接在机箱11的顶部,另一端连接在补液箱12的顶部。
在一种示例中,第五管道7是用于平衡补液箱12和机箱11中的气压,相应的,如图4所示,第五管道7的一端连接在补液箱12的上方或者顶部位置处,第五管道7的另一端连接在机箱11的上方或者顶部位置处。这样,将第五管道7上的平衡气压阀门71打开之后,补液箱12和机箱11相连通,进而实现气压的相等。这样,打开第四管道14上的第二出液阀门15时,补液箱12中的液体便可以在重力的作用下快速流向机箱11中。
可见,平衡气压阀门71和第二出液阀门15配合使用,可以使补液箱12中的液体在重力作用下流向机箱11中,所以,平衡气压阀门71随着第二出液阀门15一起打开或者关闭。
由此可见,通过在冷凝设备3和蒸汽设备1之间增设第三管道6,以及在蒸汽设备1的上方布置补液箱12,可以对冷凝设备3中的液体进行循环利用,可以节约资源。
基于上述所述可知,该发电系统可以在蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差较高时,通过发电设备2进行发电,并将产生的电能进行存储。这样蒸汽设备1消耗能量产生的蒸汽,又可以反过来促使发电设备2产生电能,可以实现能量的回收利用,避免能量的浪费。而且该发电系统还可以将冷凝设备3中液化的液体循环至蒸汽设备1中,使液体在发电系统中进行循环使用,可以节约资源。
可见,该发电系统可以具有两种工作模式,一种工作模式是发电模式,另一种工作模式是液体循环模式。
为了控制发电系统在发电模式和液体循环模式之间的切换,也为了控制各个管道上的阀门的打开和关闭,相应的,如图5所示,该发电系统还可以包括控制装置8,控制装置8可以和蒸汽设备1、发电设备2和冷凝设备3进行数据连接,以便于控制装置8可以向蒸汽设备1、发电设备2和冷凝设备3发送控制指令。
其中,控制装置8和上述的各种阀门以及传感器之间具有通信连接关系,例如,控制装置8与压力传感器、位置传感器等具有通信连接关系,可以从压力传感器中获取压力值,从位置传感器中获取高度值。控制装置还与各种阀门之间具有通信连接关系,例如,控制装置8和发电阀门41、第一出液阀门61、排气阀门121、第二出液阀门15与平衡气压阀门71之间具有通信连接关系,以便于控制它们打开或者关闭。
例如,控制装置8可以通过压力传感器检测蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差是否高于气压阈值,可以控制冷凝设备3的冷凝和停止冷凝,可以用来控制第一管道4上的发电阀门41的打开和关闭,可以控制第三管道6上的第一出液阀门61的打开和关闭,可以控制第四管道14上的第二出液阀门15的打开和关闭,可以用来控制第五管道7上的平衡气压阀门71的打开和关闭等过程。
其中,控制装置8控制冷凝设备3冷凝和停止冷凝的方式可以是,需要冷凝设备3进行冷凝时,可以控制冷凝器35中的液体维持在温度较低的状态,例如,可以向冷凝器35中不停注入温度较低的液体,或者,通过制冷设备让冷凝器35维持低温状态等。需要冷凝设备3停止冷凝时,可以停止向冷凝器35中注入温度较低的液体,或者,停止对冷凝器35的制冷等。本实施例对启动冷凝器35进行冷凝以及停止冷凝器35冷凝的实现方式不做限定。
基于上述所述,参考图4,该发电系统的工作过程可以如下:
其中,该发电系统的工作过程主要包括发电过程和液体循环过程,该发电系统的发电过程可以如下:
机箱11中的产热设备13工作时产生大量的热量,机箱11中的液体发生相变,吸收大量的热量,为机箱11中的产热设备13散热,液体发生相变转换为蒸汽。当控制装置8检测到发电设备1的机箱11和冷凝设备3的冷凝箱34中的气压差高于气压阈值时,可以控制第一管道4上的发电阀门41打开,并控制第三管道6上的第一出液阀门61、补液箱12上的排气阀门121、第四管道14上的第二出液阀门15、第五管道7上的平衡气压阀门71处于关闭状态。
蒸汽设备1的机箱11中的蒸汽可以穿过第一管道6进入到发电设备2中,推动发电设备2中的发电机进行发电,发电机产生的电能可以存储在电池中。发电设备2中的蒸汽可以穿过第二管道5进入到冷凝设备3中,大部分蒸汽在冷凝设备3的靠近发电设备2的冷凝单元31中发生一级冷凝转换为液体,回落在冷凝箱34中,还有一部分蒸汽在冷凝设备3的远离发电设备2的冷凝单元31中发生二级冷凝转换为液体,回落在冷凝箱34中。这样,蒸汽设备1的机箱11中不断产生蒸汽,而冷凝设备3中不断对蒸汽进行冷凝,使得蒸汽设备1和冷凝设备3中的气压差越来越大。蒸汽设备1和冷凝设备3中的气压差越大,那么发电设备2的发电功率也越大,转换的电能也越多。
该发电系统的液体循环过程如下:
由于蒸汽设备1的机箱11中的液体不断发生汽化,消耗液体,导致液体的逐渐减少,为了避免机箱11中的产热设备13脱离液体,相应的,当控制装置8检测到机箱11中的液面高度比较低时,例如,低于第一液面高度时,或者,控制装置8检测到冷凝设备3中的冷凝液较多时,例如,冷凝设备3的箱体32中的液面高于第二液面高度时,可以控制冷凝设备3停止冷凝,第一管道4上的发电阀门41依然处于打开状态,并将第三管道6上的第一出液阀门61打开,将补液箱12上的排气阀门121打开。这样,蒸汽设备1、发电设备2和冷凝设备3相连通,而蒸汽设备1中还在不断产生蒸汽,进而可以增大冷凝设备3中的气压,使得冷凝设备3中的液体在高压的压动下通过第三管道6排入到补液箱12中。
其中,控制冷凝设备3停止冷凝,例如,可以停止向冷凝设备3的冷凝器35中添加低温液体,也即是,停止冷凝器35的低温处理,使其温度升高,温度升高至高于蒸汽发生液化的温度值,这样蒸汽在冷凝设备中不发生冷凝作用。
当控制装置8检测到补液箱12中收集较多的液体时,也即是,当控制装置8检测到补液箱12中的液面高度高于第三液面高度时。或者,当冷凝设备3中的液面被排的差不多时,可以控制第四管道14上的第二出液阀门15打开,并控制第五管道7上的平衡气压阀门71打开,以平衡补液箱12和机箱11中的气压,使得补液箱12中的液体可以在重力的作用下流向机箱11中。
当控制装置检测到补液箱12中的液体已完全流向机箱11中,可以控制发电系统中的所有的阀门均关闭,也即是,控制第一管道4上的发电阀门41关闭,控制第三管道6上的第一出液阀门61关闭,控制第四管道14上的第二出液阀门15关闭,控制第五管道7上的平衡气压阀门71关闭。为再次进行发电过程做准备。
而蒸汽设备1中的液体还在不断发生汽化,产生蒸汽,进而可以增大蒸汽设备1中的气压。当控制装置8检测到蒸汽设备1中的气压比较高时,使得蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差高于气压阈值,便可以控制第一管道4上的发电阀门41打开,而其它各个阀门均处于关闭状态,使蒸汽进入到发电设备2中,发电设备2进行发电,再次进行发电过程。
该发电系统按照如上过程循环执行发电过程和液体循环过程。
由上述可见,第一管道4上的发电阀门41在蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差高于气压阈值时,发电设备2进行发电过程中处于打开状态,在冷凝设备3中的液体循环至补液箱12中的过程中处于打开状态,除了上述两个状态下的其它状态下,第一管道4上的发电阀门41可以处于关闭状态。
第三管道6上的第一出液阀门61可以在冷凝设备3中的液体循环至补液箱12的过程中处于打开状态,除上述状态以外的其它状态,可以处于关闭状态。补液箱12上的排气阀门121同第一出液阀门61一起打开,一起关闭。
第四管道14上的第二出液阀门15可以在补液箱12中的流向机箱11中的过程中处于打开状态,除了上述状态以外的状态,可以处于关闭状态。第五管道7上的平衡气压阀门71同第二出液阀门15一起打开,一起关闭。
由上述可知,该发电系统可以至少包括两种工作状态,一种是发电模式,另一种是液体循环模式。其中,发电模式的开启条件是,蒸汽设备1中的气压较高时,或者,蒸汽设备1中的气压高于冷凝设备3中的气压且两者之间的气压差高于压力阈值时。液体循环模式的开启条件是,机箱11中的液面高度低于第一液面高度时,或者,冷凝设备3中的液面高度高于第二液面高度时。
在发电模式中,第一管道4上的发电阀门41处于打开状态,第三管道6上的第一出液阀门61处于关闭状态,补液箱12上的排气阀门121处于关闭状态,第四管道14上的第二出液阀门15处于关闭状态,第五管道7上的平衡气压阀门71处于关闭状态。
在液体循环模式中,又可以包括两个过程,一个过程是冷凝设备3中的液体流向补液箱12的过程,另一个过程是,补液箱12中的液体流向机箱11的过程。其中,冷凝设备3中的液体流向补液箱12的过程的发生条件是,机箱11中的液面高度低于第一液面高度时,或者,冷凝设备3中的液面高度高于第二液面高度时。补液箱12中的液体流向机箱11的过程的发生条件是,补液箱12中的液面高度高于第三液面高度时,或者,冷凝设备3中的液体被排的差不多,冷凝设备3不再向补液箱12中流入液体时。
在冷凝设备3中的液体流向补液箱12的过程中,冷凝设备3停止冷凝,第一管道4上的发电阀门41处于打开状态,补液箱12上的排气阀门121处于打开状态,第四管道14上的第二出液阀门15处于关闭状态,第五管道7上的平衡气压阀门71处于关闭状态,以使蒸汽设备1、发电设备2和冷凝设备3中的气压一致,且高于补液箱12中的气压,冷凝设备3中的气压可以将其中的液体压入补液箱12中。
在补液箱12中的液体流向机箱11的过程中,第四管道14上的第二出液阀门15处于打开状态,第五管道7上的平衡气压阀门71处于打开状态。该过程中,第一管道4上的发电阀门41可以处于打开状态,也可以处于关闭状态,第三管道6上的第一出液阀门61可以处于打开状态,也可以处于关闭状态,补液箱12上的排气阀门121随着第一出液阀门61一起打开或者关闭。
例如,在进行补液箱12中的液体流向机箱11的过程中,可以为发电系统的下一阶段的发电模式做准备,将第一管道4上的发电阀门41关闭,将第三管道6上的第一出液阀门61关闭,将补液箱12上的排气阀门121关闭,也开启冷凝设备3的冷凝工作,以降低冷凝设备3中的气压,这样,当补液箱12向机箱11中添加液体结束时,关闭第四管道14上的第二出液阀门15和第五管道7上的平衡气压阀门71时,蒸汽设备1中持续产生蒸汽,气压升高,很快便可以达到蒸汽设备1和冷凝设备3中的气压差高于压力阈值,开启发电模式。
这样,蒸汽设备1中的产热设备13工作时,消耗能量,产生热量,而热量可以被机箱11中的液体吸收,转换为蒸汽,其中液体转换为气体时的相变过程需要吸收大量的热量,为产热设备13散热,加快产热设备13的工作。消耗热能产生的蒸汽又可以进入到发电设备2中推动发电设备发电,产生电能,进而,可以将产热设备13产生的热量转换为电能,实现能量的回收利用,避免能量的浪费。而且蒸汽又可以在冷凝设备3中发生冷凝转换为液体,补充在蒸汽设备1中,实现液体的循环使用,避免液体的浪费,节约成本。
在本申请实施例中,该发电系统包括蒸汽设备、发电设备和冷凝设备,蒸汽设备在工作时,消耗能量,产生热量,而热量可以被蒸汽设备中的液体吸收,转换为蒸汽,为蒸汽设备中的器件散热,加快蒸汽设备的工作。而消耗热能产生的蒸汽又可以进入到发电设备中推动发电设备发电,产生电能,进而,可以将蒸汽设备产生的热量转换为电能,实现能量的回收利用,避免能量的浪费。
本申请还提供了一种发电方法,该方法可以应用于上述所述的发电系统,该方法可以包括:当检测到蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差高于气压阈值时,控制蒸汽设备1中的蒸汽通过第一管道4进入到发电设备2中,发电设备2在蒸汽的作用下产生并存储电能;控制冷凝设备3对进入到冷凝设备3中的蒸汽进行冷凝,以降低冷凝设备3中的气压,增大蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差。
其中,该方法的执行主体可以是发电系统的控制装置8。
在一种示例中,控制装置8检测到蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差比较高时,例如,蒸汽设备1和冷凝设备3之间的气压差高于气压阈值,可以控制蒸汽设备1中的蒸汽通过第一管道4进入到发电设备2中,例如,可以控制第一管道4上的发电阀门41打开,由于蒸汽设备1中的气压高,而发电设备和冷凝设备中的气压均较低,那么蒸汽便可以穿过第一管道4进入到发电设备中。发电设备2中具有发电机和电池等,发电机可以在蒸汽的作用下,将机械能转换为电能,并存储在电池中。
蒸汽在发电设备中完成发电作用之后,可以穿过第二管道5进入到冷凝设备3中,控制装置8可以控制冷凝设备3维持在较低的温度状态下,使得进入到冷凝设备3中的蒸汽可以发生液化,又转换为液体。冷凝设备3中的蒸汽转换为液体,可以降低冷凝设备3和发电设备2中的气压,进一步增大蒸汽设备1和发电设备2之间的气压差,促进蒸汽设备1中的蒸汽进入到发电设备2中,推动发电机进行发电。
可见,该发电系统使用该方法进行发电的过程中,蒸汽设备工作消耗能量,并产生热量,而热量可以被蒸汽设备中的液体吸收,转换为蒸汽,为蒸汽设备中的器件散热,加快蒸汽设备的工作。而消耗热能产生的蒸汽又可以进入到发电设备中推动发电设备发电,产生并存储电能,进而,该方法可以将蒸汽设备产生的热量转换为电能,实现能量的回收利用,避免能量的浪费。
该方法还可以对液体进行循环使用,相应的可以是,该方法还可以包括,当控制装置检测到蒸汽设备1中的液面高度低于第一液面高度时,或者,当冷凝设备3中的液面高度高于第二液面高度时,控制冷凝设备3中的液体通过第三管道6进入到蒸汽设备1中,对蒸汽设备1中的液体进行补充。
其中,第一液面高度是可以浸没蒸汽设备1中的产热设备13的一个最低高度,例如,第一液面高度可以是恰好可以浸没蒸汽设备中的产热设备的液面高度。
其中,第二液面高度可以根据蒸汽设备3的高度和体积而定,例如,第二液面高度可以根据蒸汽设备3中的箱体32的高度而定,可以是箱体32的高度的三分之二等。
基于上述所述,使用该方法控制发电系统进行发电的过程中,蒸汽设备工作时,消耗能量,产生热量,而热量可以被蒸汽设备中的液体吸收,转换为蒸汽,为蒸汽设备中的器件散热,加快蒸汽设备的工作。消耗热能产生的蒸汽又可以进入到发电设备中推动发电设备发电,产生电能,进而,可以将蒸汽设备产生的热量转换为电能,实现能量的回收利用,避免能量的浪费。而且蒸汽又可以在冷凝设备中发生冷凝转换为液体,补充在蒸汽设备中,实现液体的循环使用,避免液体的浪费,节约成本。而且蒸汽在冷凝设备中冷凝的过程中,可以增大蒸汽设备和冷凝设备之间的气压差,使得蒸汽设备中的气压相对于冷凝设备中的气压更高,蒸汽设备中的蒸汽更容易进入到发电设备中,加快发电设备的发电,提高发电效率。
在本申请实施例中,该发电系统使用该方法进行发电的过程中,蒸汽设备工作消耗能量,并产生热量,而热量可以被蒸汽设备中的液体吸收,转换为蒸汽,为蒸汽设备中的器件散热,加快蒸汽设备的工作。而消耗热能产生的蒸汽又可以进入到发电设备中推动发电设备发电,产生并存储电能,进而,该方法可以将蒸汽设备产生的热量转换为电能,实现能量的回收利用,避免能量的浪费。
本申请还提供一种发电系统,该系统结构如图1至5中任一附图中所示的系统,该系统中各个部分用于实现上述实施例中描述的各部分所实现的功能,利用产热设备产生的热量进行发电,以此实现循环利用产热设备的热量产生电能,进而利用该电能对产热设备或其他设备进行供电,减少产热设备的热量对环境的影响,变废为宝,达到节能、环保的效果。
以上所述仅为本申请一个实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种发电系统,其特征在于,所述发电系统包括蒸汽设备(1)、发电设备(2)和冷凝设备(3),其中:
所述蒸汽设备(1)和所述发电设备(2)通过第一管道(4)相连,所述发电设备(2)和所述冷凝设备(3)通过第二管道(5)相连;
所述蒸汽设备(1)用于产生蒸汽,所述蒸汽设备(1)产生的蒸汽是所述蒸汽设备(11)的机箱(11)中的液体吸收所述蒸汽设备(1)中的产热设备(13)产生的热量后蒸发获得;
所述冷凝设备(3)用于对蒸汽进行冷凝,以增大所述蒸汽设备(1)与所述冷凝设备(3)之间的气压差,促使所述蒸汽设备(1)中的蒸汽通过所述第一管道(4)进入到所述发电设备(2)中;
所述发电设备(2)用于在蒸汽的作用下产生并存储电能。
2.根据权利要求1所述的发电系统,其特征在于,所述发电系统还包括压力传感器,所述第一管道(4)上具有发电阀门(41);
所述压力传感器,用于检测所述蒸汽设备(1)和所述冷凝设备(2)之间的气压差是否高于压力阈值;
所述发电阀门(41),用于在所述蒸汽设备(1)和所述冷凝设备(2)之间的气压差高于所述压力阈值时处于打开状态,在所述蒸汽设备(1)和所述冷凝设备(2)之间的气压差不高于所述压力阈值时处于关闭状态。
3.根据权利要求1或2所述的发电系统,其特征在于,所述冷凝设备(3)用于对蒸汽进行多级冷凝。
4.根据权利要求3所述的发电系统,其特征在于,所述冷凝设备(3)包括多个冷凝单元(31),所述多个冷凝单元(31)相连通,所述发电设备(2)与所述多个冷凝单元(31)中靠近所述发电设备(2)的冷凝单元(31)通过所述第二管道(5)相连,所述冷凝设备(3)通过所述多个冷凝单元(31)实现多级冷凝。
5.根据权利要求1至4任一所述的发电系统,其特征在于,所述冷凝设备(3)的体积可变,以容纳低压蒸汽,增大所述蒸汽设备(1)和所述冷凝设备(3)之间的气压差。
6.根据权利要求5所述的发电系统,其特征在于,所述冷凝设备(3)包括箱体(32)和气囊(33),所述箱体(32)和所述气囊(33)相连通,所述气囊(33)可收缩和扩张,以使所述冷凝设备(3)的体积可变。
7.根据权利要求1至6任一所述的发电系统,其特征在于,所述蒸汽设备(1)和所述冷凝设备(3)之间通过第三管道(6)相连;
所述冷凝设备(3),还用于通过所述第三管道(6)向所述蒸汽设备(1)补充液体。
8.根据权利要求7所述的发电系统,其特征在于,所述发电系统还包括液体控制阀门(9),所述蒸汽设备(1)还包括补液箱(12),所述第三管道(6)连接在所述补液箱(12)与所述冷凝设备(3)之间;
所述液体控制阀门(9),用于当处于打开状态时,实现所述冷凝设备(3)通过所述第三管道(6)向所述蒸汽设备(1)补充液体。
9.根据权利要求8所述的发电系统,其特征在于,所述液体控制阀门(9)包括第一出液阀门(61)和排气阀门(121),所述第一出液阀门(61)位于所述第三管道(6)上,所述排气阀门(121)位于所述补液箱(12)上;
所述液体控制阀门(9)处于打开状态时,所述第一出液阀门(61)和所述排气阀门(121)均处于打开状态,所述液体控制阀门9处于关闭状态时,所述第一出液阀门(61)和所述排气阀门(121)均处于关闭状态。
10.根据权利要求8或9所述的发电系统,其特征在于,所述补液箱(12)和所述机箱(11)之间通过第四管道(14)相连,所述补液箱(12)用于通过所述第四管道(14)向所述机箱(11)中补充液体。
11.根据权利要求10所述的发电系统,其特征在于,所述第四管道(14)上具有第二出液阀门(15);
所述第二出液阀门(15),用于当处于打开状态时,实现所述补液箱(12)通过所述第四管道(14)向所述机箱(11)补充液体。
12.根据权利要求11所述的发电系统,其特征在于,所述补液箱(12)和所述机箱(11)之间还通过第五管道(7)相连,所述第五管道(7)上具有平衡气压阀门(71);
所述平衡气压阀门(71),用于在所述第二出液阀门(15)处于打开状态时,处于打开状态,以平衡所述补液箱(12)和所述机箱(11)之间的压力,在所述第二出液阀门(15)处于关闭状态时,处于关闭状态。
13.一种发电方法,其特征在于,所述方法应用于权利要求1至12任一所述的发电系统,所述方法包括:
当检测到蒸汽设备(1)和所述冷凝设备(3)之间的气压差高于气压阈值时,控制所述蒸汽设备(1)中的蒸汽通过第一管道(4)进入到所述发电设备(2)中,所述发电设备(2)在蒸汽的作用下产生并存储电能;
控制所述冷凝设备(3)对进入到所述冷凝设备(3)中的蒸汽进行冷凝,以降低所述冷凝设备(3)中的气压,增大所述蒸汽设备(1)和所述冷凝设备(3)之间的气压差。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述蒸汽设备(1)和所述冷凝设备(3)之间通过第三管道(6)相连,所述方法还包括:
控制所述冷凝设备(3)中的液体通过所述第三管道(6)进入到所述蒸汽设备(1)中,对所述蒸汽设备(1)中的液体进行补充。
15.根据权利要求13或14所述的方法,其特征在于,所述方法还包括控制所述冷凝设备(3)对进入到所述冷凝设备(3)中的蒸汽进行多级冷凝。
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