CN203742915U - 超导玻璃管分布式光热发电系统 - Google Patents
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Abstract
一种步超导玻璃管分布式光热发电系统，由超导玻璃管集热器、储能器、STL发电机、超导辅助加热器组成，其特征是超导玻璃管集热器的散热头插在储能器的传热套中，将其获取的光热能快速存储于储能器的储能液和若干个储能囊中，STL发电机排量气缸的三个热头插装在储能器中获取热能进行发电。与现有光热发电技术相比该系统热电转换效率高，成本低，简单可靠，节约土地，省去配电站、控制器、蓄电器等设备，发电洗浴两不误，特别适合于农村、牧区、山区的家庭和小单位分布式发电，适合中、小城市或商业区的居民分布式发电，对减小环保与供电压力，具有重要意义。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种光热发电系统，具体讲是一种超导玻璃管分布式光热发电系统。
背景技术
在世界性旧能源濒临枯竭，环境污染日趋加剧，能源价格日渐攀升的今天，让人们付出了昂贵的代价。在全球环保节能大背境下，太阳能作为取之不尽用之不竭的绿色能源，备受各国关注。采用先进的热能转换技术的分布式太阳能高效光热发电已取得成效。目前国外太阳能碟式分布式光热发电热电转换效率已达32％，太阳能塔式和槽式光热发电热电转换效率达到15％～16％，这要比传统的太阳能光伏发电的效率高得多。利用太阳能光热分布式发电，安全、环保、低损耗、无需建电站、便于实现全自动调节。太阳能光热分布式发电通常需要采用特殊的能量收集、能量传输、能量转换和能量存储材料，随着能源政策对清洁能源的倾斜，我国已加大了投资力度。然而不论是太阳能碟式光热发电，塔式光热发电或槽式光热发电，其投资成本都是相当高的，控制器、蓄电器、传输线等依然不能缺少，而且发电设备占地面积大，不适合于农村、牧区、山区的家庭和小的单位使用，也不适合于中、小城市或商业区的居民发电。
发明内容：
为了以较低的成本解决农村、牧区、山区、社区的家庭、小的单位、中、小城市或商业区的居民因地制宜的发电用电，减小环保与供电压力，在意外灾害发生时也可以继续供电，特发明经济、灵活、低成本、用户可以自行控制、适应范围广范的超导玻璃管分布式光热发电系统。
超导玻璃管分布式光热发电系统由超导玻璃管集热器、储能器、STL发电机、超导辅助加热器组成，其特征是使用廉价的超导玻璃管集热器或者超导辅助加热器进行太阳能或其他热能的集热，用廉价的储能器储热，用高效的STL发电机从储能器中汲取热量满足农村、牧区、山区、社区的家庭、小的单位、中、小城市或商业区的居民因地制宜的发电用电要求。超导玻璃管集热器由若干支超导热管、焊接在超导热管上的弧形传热片、焊接在超导热管顶端的散热头构成，超导热管平行排列，并装在各自配对的真空玻璃管中，其弧形传热片与真空玻璃管内壁紧密接触，超导热管顶端的散热头插在储能器的传热套中，并与传热套紧密接触，超导热管内装有液态相变工质，真空玻璃管背部配装有一一对应的槽型聚光板。储能器由外壳体、内胆、装在外壳体与内胆之间的保温层、装在内胆中的储能液和若干个储能囊构成，储能液和若干个储能囊无序分布于储能器中。储能器内胆侧安装有冷水进口和热水出口，在冷水进口和热水出口之间连通有盘管式热交换器，冷水从冷水进口进入储能器中的热交换器后冷水被加热，从热水出口流出，可提供生活热水。储能器内胆下方安装有若干个散热套，若干个超导热管顶端的散热头分别紧密的插在若干个散热套中。储能器内胆上方开有3～5个工艺孔，孔中插装STL发电机排量气缸的三个热头。所述的STL发电机由三个热头、与三个热头联通为一体的排量气缸、装在排量气缸内的排量活塞、排量活塞上装有联动杆、联动杆与其上部的飞轮A边柱连接组成，排量活塞的下部装有可以90度旋转的活动闸板，排量气缸上部周围安装有冷凝器，冷凝器左侧是动力气缸，动力气缸的下部与排量气缸的上部用管道连通，动力气缸内装有动力活塞、动力活塞上装有联动杆、联动杆与其上部的飞轮B边柱连接，飞轮B通过传动带与发电机主轴联系在一起，飞轮A和飞轮B的边柱在圆周上相差90度。超导辅助加热器由超导热池、与热池连通在一起的超导热管散热器、装在超导热池内的相变液构成，超导热管散热器装在储能器中，超导热管散热器周围是储能液和若干个储能囊。
所述的储能器中的储能液为可以储存显热和进行热量传输的含金属粉的热传导油，本方案中使用的热传导油加有微细铁粉或者铜粉，其使用温度范围为0℃～320℃，以提高储能液的热传导率。储能液和若干个储能囊有效体积占储能器中有效容积的95％。
所述的储能器中的储能囊呈圆球状体、或者圆柱状体，储能囊为金属外壳或者耐高温的聚丙烯外壳或者聚氯乙烯外壳，外壳上装有翅片或者齿牙，外壳内装有熔点小于250℃、溶解热大于240KJ·Kg-1的固液相变储能材料，固液相变储能材料占储能囊有效容积的90％。采用储能囊可以存储大量的太阳能潜热，外壳装有翅片或齿牙的的目的便于将储能液中的多余的热量存入储能囊中，使用时可以快速将储能囊中的热量释放到储能液中为排量气缸供给热能。
所述的储能器的保温层是玻璃纤维或者石棉或者聚氨基甲酸酯，其导热系数小于0.175W/(m·K)，保温层厚度大于100MM。
所述的STL发电机的三个热头是外壳为金属的空腔体，空腔体与排量气缸连通为一体，内部的工作介质是空气或者氢气或者氦气。
所述的STL发电机的飞轮A和飞轮B为各自独立的飞轮结构或者为单一的一个飞轮结构，飞轮上的边柱在圆周上相差90度角度，以保证排量活塞与动力活塞在各自的气缸中相向平行运动。
所述的STL发电机为高效热磁发电机或者单项异步发电机。
所述的排量活塞下部安装的可以90度旋转的活动闸板与排量气缸相互间密封，工作时需将活动闸板旋转90度，以保障控流的畅通，非工作时间可住阻止空气流的流动。
超导玻璃管分布式光热发电系统工作过程是：太阳光辐射照在超导玻璃管集热后光能转换成热能，热能通过焊接在超导热管上的弧形传热片、超导热管、焊接在超导热管顶端的散热头、储能箱的传热套快速进入储能器，将储能液和储能囊加热，热能以显热形式储存在储能液中，以潜热的形式存储在若干个储能囊中。排量气缸下部及连通的三个热头为热气室，上部为冷气室。工作时旋转排量活塞下部的活动闸板90度，给动力活塞一个初速度，动力活塞往下运动将冷气室的气体压到热气室，气体在热气室受热膨胀推动排量活塞向上运动，当气体到达冷气室，气体冷却收缩，动力活塞缩回，又将气体压到热气室，这样就形成了一个往复运动，动力活塞上的联动杆带动其上部的飞轮B转动，飞轮B通过传动带带动发电机主轴旋转，发电机发电。在无太阳时或者晚上，利用储能器储能液和储能囊存储的热量发电。家庭需要热水，冷水从冷水进口进入储能器中的热交换器后冷水被加热，从热水出口流出热水。无太阳时也可利用家庭做饭或者生物质热源通过超导辅助加热器进行集热实施发电。
本发明与现有技术相比系统热电转换效率高，输配电无损耗，简单可靠，成本低，节约土地，省去配电站、控制器、蓄电器、传输线等设备，可储能，发电洗浴两不误，用户可以自行控制，特别适合于农村、牧区、山区的家庭和小单位分布式发电，适合中、小城市或商业区的居民分布式发电，对减小环保与供电压力，具有重要意义。
本发明与现有技术相比系统热电转换效率高，输配电无损耗，简单可靠，成本低，节约土地，省去配电站、控制器、蓄电器、传输线等设备，可储能，发电洗浴两不误，用户可以自行控制，特别适合于农村、牧区、山区的家庭和小单位分布式发电，适合中、小城市或商业区的居民分布式发电，对减小环保与供电压力，具有重要意义。
下面结合附图1和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。图1中，1、超导玻璃管集热器2、储能器 3、STL发电机 4、超导辅助加热器 5、超导热管 6、弧形传热片 7、散热头 8、真空玻璃管 9、传热套 10、相变工质 11、槽型聚光板 12、外壳体 13、内胆 14、保温层 15、储能液 16、储能囊 17、工艺孔 18、冷水进口 19、热水出口 20、热交换器 21、三个热头 22、排量气缸 23、排量活塞24、联动杆 25、飞轮A 26、边柱 27、活动闸板 28、冷凝器 29、动力气缸 30、管道 31、动力活塞 32、联动杆33、飞轮B 34、边柱 35、传动带 36、发电机 37、发电机主轴 38、超导热池 39、超导热管散热器 40、相变液41、金属外壳 42、齿牙 43、固液相变储能材料 44、工作介质 45、冷气室 46、热气室 47、生物质热源
具体实施方式
超导玻璃管分布式光热发电系统由超导玻璃管集热器1、储能器2、STL发电机3、超导辅助加热器4组成，其特征是超导玻璃管集热器1由若干支超导热管5、焊接在超导热管5上的弧形传热片6、焊接在超导热管5顶端的散热头7构成，超导热管5平行排列，并装在各自配对的真空玻璃管8中，其弧形传热片6与真空玻璃管8内壁紧密接触，超导热管顶端的散热头7插在储能器2的传热套9中，并与传热套9紧密接触，超导热管5内装有液态相变工质10，真空玻璃管背部配装有一一对应的槽型聚光板11。储能器2由外壳体12、内胆13、装在外壳体与内胆之间的保温层14、装在内胆13中的储能液15和若干个储能囊16构成，储能液15和若干个储能囊16无序分布于储能器2中。储能器内胆13侧面安装有冷水进口18和热水出口19，在冷水进口18和热水出口19之间连通有盘管式热交换器20。储能器2内胆13下方安装有若干个散热套9，若干个超导热管顶端的散热头7分别紧密的插在若干个散热套9中。储能器2内胆13上方开有3～5个工艺孔17，孔中插装STL发电机排量气缸的三个热头21。所述的STL发电机由三个热头21、与三个热头联通为一体的排量气缸22、装在排量气缸22内的排量活塞23、排量活塞23上装有联动杆24、联动杆24与其上部的飞轮A25之边柱26连接组成，排量活塞的下部装有可以90度旋转的活动闸板27。排量气缸22上部周围安装有冷凝器28，冷凝器28左侧是动力气缸29，动力气缸29的下部与排量气缸22的上部用管道30连通，动力气缸内装有动力活塞31、动力活塞31上装有联动杆32、联动杆32与其上部的飞轮B33的边柱34连接，飞轮B通过传动带35与发电机36的主轴37联系在一起，飞轮A25和飞轮B33的边柱在圆周上相差90度角度。超导辅助加热器4由超导热池38、与超导热池38连通在一起的超导热管散热器39、装在超导热池38内的相变液40构成，超导热管散热器39装在储能器2中，超导热管散热器39周围是储能液15和若干个储能囊16。
所述的储能器2中的储能液15为可以储存显热和进行热量传输的含金属粉的液态热传导液，储能液15和若干个储能囊16有效体积占储能器2中有效容积的95％。
所述的储能器2中的储能囊16呈圆球状体、或者圆柱状体，储能囊为金属外壳41或者耐高温的聚丙烯外壳或者聚氯乙烯外壳，外壳41上装有翅片或者齿牙42，外壳41内装有熔点小于250℃、溶解热大于240KJ·Kg-1的固液相变储能材料43，固液相变储能材料占储能囊有效容积的90％。采用储能囊可以存储大量的太阳能潜热，外壳41装有翅片或齿牙42的的目的便于将储能液15中的多余的热量存入储能囊16中，使用时可以快速将储能囊16中的热量释放到储能液15中为排量气缸22供给热能。
所述的储能器2的保温层14是玻璃纤维或者石棉或者聚氨基甲酸酯，其导热系数小于0.175W/(m·K)，保温层厚度大于100MM。
所述的STL发电机3的三个热头21是外壳为金属的空腔体，空腔体与排量气缸22连通为一体，内部的工作介质44是空气或者氢气或者氦气。
所述的STL发电机的3飞轮A25和飞轮B33为各自独立的飞轮结构或者为单一的一个飞轮结构，飞轮上的边柱24与34在圆周上相差90度角度，以保证排量活塞23与动力活塞29在各自的气缸中相向平行运动。
所述的排量活塞23下部安装的可以90度旋转的活动闸板27与排量气缸22相互间密封，工作时需将活动闸板27旋转90度，以保障控流的畅通，非工作时间可住阻止空气流的流动。
所述的STL发电机36为高效热磁发电机或者单项异步发电机。
超导玻璃管分布式光热发电系统工作过程是：太阳光辐射照在超导玻璃管集热1后光能转换成热能，热能通过焊接在超导热管5上的弧形传热片6、超导热管5、焊接在超导热管顶端的散热头7、储能箱的传热套9快速进入储能器2，将储能液15和储能囊16加热，热能以显热形式储存在储能液15中，以潜热的形式存储在若干个储能囊16中。排量气缸22下部及连通的三个热头21为热气室，上部为冷气室。工作时旋转排量活塞下部的活动闸板27至90度，给动力活塞31一个初速度，动力活塞31往下运动将冷气室45的气体压到热气室46中，气体44在热气室46受热膨胀推动排量活塞23向上运动，当气体44到达冷气室45，气体44冷却收缩，动力活塞31缩回，又将气体压到热气室46，这样就形成了一个往复运动，动力活塞31上的联动杆32带动其上部的飞轮B33转动，飞轮B33通过传动带35带动发电机36主轴37旋转，发电机36发电。无太阳时或者晚上，利用储能器储能液15和储能囊16存储的热量发电。家庭需要热水，冷水从冷水进口18进入储能器2中的热交换器20后冷水被加热，从热水出口19流出热水。无太阳时可利用家庭做饭或者生物质热源通过超导辅助加热器4进行集热实施发电。
Claims (8)
1.一种超导玻璃管分布式光热发电系统，由超导玻璃管集热器(1)、储能器(2)、STL发电机(3)、超导辅助加热器(4)组成，其特征是所述的超导玻璃管集热器(1)由若干支超导热管(5)、焊接在超导热管(5)上的弧形传热片(6)、焊接在超导热管(5)顶端的散热头(7)构成，超导热管(5)平行排列，并装在各自配对的真空玻璃管(8)中，其弧形传热片(6)与真空玻璃管(8)内壁紧密接触，超导热管顶端的散热头(7)插在储能器(2)的传热套(9)中，并与传热套(9)紧密接触，超导热管(5)内装有液态相变工质(10)，真空玻璃管背部配装有一一对应的槽型聚光板(11)；储能器(2)由外壳体(12)、内胆(13)、装在外壳体与内胆之间的保温层(14)、装在内胆(13)中的储能液(15)和若干个储能囊(16)构成，储能液(15)和若干个储能囊(16)无序分布于储能器(2)中，储能器内胆(13)侧面安装有冷水进口(18)和热水出口(19)，在冷水进口(18)和热水出口(19)之间连通有盘管式热交换器(20)，储能器(2)的内胆(13)下方安装有若干个散热套(9)，若干个超导热管顶端的散热头(7)分别紧密的插在若干个散热套(9)中，储能器(2)的内胆(13)上方开有3～5个工艺孔(17)，孔中插装STL发电机排量气缸的三个热头(21)；所述的STL发电机由三个热头(21)、与三个热头联通为一体的排量气缸(22)、装在排量气缸(22)内的排量活塞(23)、排量活塞(23)上装有联动杆(24)、联动杆(24)与其上部的飞轮A(25)之边柱(26)连接构成，排量活塞(23)的下部装有可以90度旋转的活动闸板(27)，排量气缸(22)上部周围安装有冷凝器(28)，冷凝器(28)左侧是动力气缸(29)，动力气缸(29)的下部与排量气缸(22)的上部用管道(30)连通，动力气缸内装有动力活塞(31)、动力活塞(31)上装有联动杆(32)、联动杆(32)与其上部的飞轮B(33)的边柱(34)连接，飞轮B通过传动带(35)与发电机(36)的主轴(37)联系在一起，飞轮A(25)和飞轮B(33)的边柱在圆周上相差90度；超导辅助加热器(4)由超导热池(38)、与超导热池(38)连通在一起的超导热管散热器(39)、装在超导热池(38)内的相变液(40)构成，超导热管散热器(39)装在储能器(2)中，超导热管散热器(39)周围是储能液(15)和若干个储能囊(16)。
2.根据权利要求1所述的超导玻璃管分布式光热发电系统，其特征是所述的储能器(2)中的储能液(15)为可以储存显热和进行热量传输的含金属粉的热传导油，储能液(15)和若干个储能囊(16)占储能器(2)中有效容积的95％。
3.根据权利要求1所述的超导玻璃管分布式光热发电系统，其特征是所述的储能器(2)中的储能囊(16)呈圆球状体、或者圆柱状体，储能囊为金属外壳(41)或者耐高温的聚丙烯外壳或者聚氯乙烯外壳，外壳(41)上装有翅片或者齿牙(42)，外壳(41)内装有固液相变储能材料(43)，固液相变储能材料占储能囊有效容积的90％。
4.根据权利要求1所述的超导玻璃管分布式光热发电系统，其特征是所述的储能器(2)的保温层(14)是玻璃纤维或者石棉或者聚氨基甲酸酯，其导热系数小于0.175W/(m·K)，保温层厚度大于100mm。
5.根据权利要求1所述的超导玻璃管分布式光热发电系统，其特征是所述的STL发电机(3)的三个热头(21)是外壳为金属的空腔体，空腔体与排量气缸(22)连通为一体，内部的工作介质(44)是气体。
6.根据权利要求1所述的超导玻璃管分布式光热发电系统，其特征是所述的STL发电机的(3)飞轮A(25)和飞轮B(33)为各自独立的飞轮结构或者为单一的一个飞轮结构，飞轮上的边柱(24)与(34)在圆周上相差90度角度，排量活塞(23)与动力活塞(29)在各自的气缸中相向平行运动。
7.根据权利要求1所述的超导玻璃管分布式光热发电系统，其特征是所述的排量活塞(23)下部安装的活动闸板(27)与排量气缸(22)相互间密封，活动闸板(27)可旋转90度。
8.根据权利要求1所述的超导玻璃管分布式光热发电系统，其特征是所述的STL发电机(36)为高效热磁发电机或者单项异步发电机。
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