CN205503363U - 一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统，包括距离地面一定高度处的集热棚，与集热棚平滑过渡连接的导流塔，位于集热棚及导流塔连接处的风力涡轮发电机组，设置在导流塔内的温度传感器、风速传感器，铺设在集热棚下的蓄热层，铺设在集热棚下的分离式热管，位于集热棚外的光伏电池板，距离地面一定深度的地热井，固定于地热井内的太阳能水泵，安装在集热棚内且距离地面一定高度的温室大棚，位于风力涡轮发电机组正下方、设于温室大棚内的蓄水池，位于温室大棚棚顶的出气窗。本实用新型的显著特点是在原有太阳能热气流电站的基础上加入了分离式热管和温室大棚，形成了一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统。

Description

一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统
技术领域
本实用新型属于太阳能发电领域，是一种基于地热利用的太阳能发电系统，具体地说是通过分离热管将地热能转化为空气内能，太阳辐射也使集热棚内空气内能增加，使系统内部空气温差增大同时在导流塔的抽吸作用下产生气流并带动风力涡轮发电机组发电。
背景技术
利用太阳热能发电是一门综合性的高技术，涉及太阳能利用、储能、新型材料技术、高效汽轮机技术和自动控制系统等问题，不少发达国家已投入大量人力物力。经过近40年研究，太阳能热力发电装置的单机容量已从千瓦级发展到了兆瓦级，目前世界上已有数十余座兆瓦级太阳能热电站投入运行。许多科学家纷纷预测，至21世纪初中期，太阳能热电电价极有可能降到与化石能源电价相同之水平。太阳能烟囱式热力发电是20世纪80年代首先由斯图加特大学的乔根·施莱奇教授及其合作者提出并进行了长期的实验研究，其基本原理是利用太阳能集热棚加热空气以及烟囱产生上升气流效应，驱动空气涡轮机带动发电机发电。这种发电方式无需常规能源，其动力的供给完全来自于集热棚下面因太阳辐射所产生的热空气的内能。基于这一原理构建的太阳能烟囱式热力发电系统由太阳能集热棚、太阳能烟囱和空气涡轮发电机组组成。
地热是指地球内部所蕴藏的热能，它来源于地球的熔融岩浆和放射性元素衰变时发出的热量。地热资源是在当前技术经济条件和地质条件下，能够从地壳内科学、合理地开发出来的岩石热能量、地热流体热能量及其伴生的有用组分，它与太阳能、风能、生物能、海洋能等统称为新能源。
我国是地热资源相对丰富的国家，地热资源总量约占全球的7.9％，可采储量相当于4626.5亿吨标准煤。我国的高温地热资源(热储温度≥150℃)主要分布在藏南、滇西、川西以及台湾省，环太平洋地热带通过我国的台湾省，高温温泉达90处以上；地中海喜马拉雅地热带通过西藏南部和云南、四川西部。西藏高温热田主要集中在羊八井裂谷带，其中藏南西部、东部及中部约有108个高温热田，构成中国高温热田最富集的地带；云南是全国发现温泉最多的省，高温热田主要分布在怒江以西的腾冲-瑞丽地区，约2O处；川西分布着8个高温地热区，为藏滇高温地热带的一部分。我国主要以中低温地热资源为主，中低温地热资源分布广泛，几乎遍布全国各地，主要分布于松辽平原、黄淮海平原、江汉平原、山东半岛和东南沿海地区，其主要热储层为厚度数百米至数千米第三系砂岩、砂砾岩，温度在40～80℃左右，加强对地热资源的开发利用是解决我们能源危机的一个有效途径。
热管是一种新型的具有高导热性能的传热元件,它依靠流体的相变传递热量。按结构型式可分为整体式和分离式两大类。由于整体式热管换热器的蒸发段和凝结段合为一体,在结构设计、制造、运输和维修安装方面都相当困难,限制了它的发展。分离式热管是重力式热管的一种特殊型式,其蒸发段和冷凝段互相隔开,它们之间通过一根蒸汽上升管和一根冷凝液下降管连接成一个循环回路。按蒸发段和冷凝段布置方式不同可分为垂直布置和倾斜布置两类。分离式热管可使冷、热源分开,远距离传输能量,且不需外加动力,传热效率高,结构简单,投资小,既可以降低了能耗,同时减少了设备腐蚀和环境污染等特点,以其独特的结构形式,分离式热管在石化、电力、冶金工业的余热回收中扮演越来越重要的角色,分离式热管具有广阔的应用前景,相信分离式热管将会在工业中发挥更大的作用。
实用新型内容
本实用新型提供了一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统。本实用新型是在原有太阳能热气流电站的基础上加入分离式热管和温室大棚而形成的一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统。该发电系统充分利用可再生能源地热能，对太阳能和地热能进行了有效地利用，有效的解决了太阳能热气流发电系统的发电不连续、不稳定问题，同时充分利用土地资源，提高土地利用率，并且有利于沙漠绿化，运行和维护绿色环保，有助于节能减排，推动低碳经济、绿色经济的发展。
为了达到本实用新型目的，采用以下技术方案予以实现：
一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统，其特征在于：该发电系统包括距离地面一定高度处的集热棚，与集热棚平滑过渡连接的导流塔，位于集热棚及导流塔连接处的风力涡轮发电机组，设置在导流塔内的温度传感器、风速传感器，铺设在集热棚下方地面上的蓄热层，铺设在集热棚下方土地内的分离式热管，位于集热棚外的光伏电池板，距离地面一定深度的地热井，固定于地热井内的太阳能水泵，安装在集热棚内且距离地面一定高度的温室大棚，位于风力涡轮发电机组正下方、设于温室大棚内的蓄水池，位于温室大棚棚顶的出气窗。
所述分离式热管铺设在集热棚下方、温室大棚以外的土地内，将地热能转换为空气内能，以温室大棚为中心，依照螺旋线铺设在集热棚下。
所述分离式热管铺设在温室大棚下方的土地内，将地热能转换为空气内能，以蓄水池为中心，依照半径不同的多个圆形铺设在温室大棚内，相邻分离式热管间种植植物。
所述光伏电池板安装在集热棚外，将太阳能转化为电能，为太阳能水泵供电。
所述太阳能水泵，固定于地热井内，抽取地热水泵入蓄水池。
所述温室大棚，透光、保温，提供植物合适生长环境，其用乙烯-醋酸乙烯共聚物制作而成，安装在集热棚内且距离地面一定高度，位于集热棚的正下方，棚内种植植物并且铺设分离式热管。
所述蓄水池，设于温室大棚内，位于风力涡轮发电机组正下方，储存太阳能水泵输送的地热水，为温室大棚内植物供水。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：
(1)本实用新型在原有太阳能热气流电站的基础上通过引入分离式热管将地热能转化为空气内能，形成了一种地热能与太阳能互补的热气流发电系统。该发电系统充分利用可再生能源地热能，对太阳能和地热能进行了有效地利用，有效的解决了太阳能热气流发电系统的发电不连续、不稳定问题。
(2)本实用新型在太阳能热气流电站的集热棚内设置了温室大棚并在温室大棚内种植植物，充分利用土地资源，提高土地利用率，发电的同时有助于沙漠绿化，形成了一种多功能热气流发电系统。
(3)本实用新型使用太阳能水泵为蓄水池供水，不需外加电源，节省能源并且充分利用了太阳能，运行和维护绿色环保，有助于节能减排，推动低碳经济、绿色经济的发展。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其它特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本实用新型的一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统的主视图。
图2是本实用新型的一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。
本实用新型的一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统的主视图如图1所示，其结构包括：1-集热棚，2-导流塔，3-风力涡轮发电机组，4-温度传感器，5-风速传感器，6-蓄热层，7-分离式热管，8-光伏电池板，9-地热井，10-太阳能水泵，11-温室大棚，12-蓄水池，13-温室进风口，14-出气窗，15-植物。其中，集热棚安装在距离地面一定高度处，用于加热集热棚内空气；导流塔与集热棚平滑过渡连接，利用“烟囱效应”形成上升气流；风力涡轮发电机组安装在集热棚及导流塔连接处，用于发电；温度传感器、风速传感器设置在导流塔内，分别用于测定风速和温度；蓄热层铺设在集热棚下方地面上，把多余的太阳能储存起来，在太阳能不足时在释放出来；分离式热管铺设在集热棚下方土地内，将地热能转换为空气内能；光伏电池板安装在集热棚外，将太阳能转化为电能，为太阳能水泵供电；地热井供太阳能水泵抽水；太阳能水泵固定于地热井内，抽取地热水泵入蓄水池；温室大棚安装在集热棚内且距离地面一定高度，位于集热棚的正下方，提供植物生长环境；蓄水池用于储存太阳能水泵输送的地热水，为温室大棚内植物供水。出气窗、温室进风口设置在温室大棚上，根据实际情况确定其是否开关。
所述分离式热管一部分铺设在集热棚下方、温室大棚外的土地内，以温室大棚为中心，依照螺旋线铺设在集热棚下方土地内；另一部分铺设在温室大棚下方土地内，以蓄水池为中心，依照半径不同的多个圆形铺设在温室大棚下方土地内，相邻分离式热管间种植植物。在外界环境温度低或光照强度弱的情况下，分离式热管将地热能转换为空气内能，使空气内能增加，同时太阳辐射也使集热棚内空气内能增加，提高了系统内部气流的温差，在导流塔的抽吸作用下，产生气流并带动风力涡轮发电机组运动发电。
所述光伏电池板安装在集热棚外，将太阳能转化为电能，为太阳能水泵供电。
所述太阳能水泵，固定于地热井内，抽取地热水泵入蓄水池。
所述温室大棚，透光、保温，提供植物合适生长环境，其用乙烯-醋酸乙烯共聚物制作而成，安装在集热棚内且距离地面一定高度，位于集热棚的正下方，棚内种植植物并且铺设分离式热管。当处于适合植物生长的夏季时，打开温室进风口和出气窗；当处于冬季时，关闭温室进风口和出气窗来提高温室大棚内的温度，使植物处于合适的生长环境。
所述蓄水池，设于温室大棚内，位于风力涡轮发电机组正下方，储存太阳能水泵输送的地热水，为温室大棚内植物供水。

Claims (7)

1.一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统，其特征在于：该发电系统包括距离地面一定高度处的集热棚，与集热棚平滑过渡连接的导流塔，位于集热棚及导流塔连接处的风力涡轮发电机组，设置在导流塔内的温度传感器、风速传感器，铺设在集热棚下方地面上的蓄热层，铺设在集热棚下方土地内的分离式热管，位于集热棚外的光伏电池板，距离地面一定深度的地热井，固定于地热井内的太阳能水泵，安装在集热棚内且距离地面一定高度的温室大棚，位于风力涡轮发电机组正下方、设于温室大棚内的蓄水池，位于温室大棚棚顶的出气窗。
2.根据权利要求1所述的一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统，其特征在于：所述分离式热管铺设在集热棚下方、温室大棚以外的土地内，将地热能转换为空气内能，以温室大棚为中心，依照螺旋线铺设在集热棚下方的土地内。
3.根据权利要求1所述的一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统，其特征在于：所述分离式热管铺设在温室大棚下方的土地内，将地热能转换为空气内能，以蓄水池为中心，依照半径不同的多个圆形铺设在温室大棚内，相邻分离式热管间种植植物。
4.根据权利要求1所述的一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统，其特征在于：所述光伏电池板安装在集热棚外，将太阳能转化为电能，为太阳能水泵供电。
5.根据权利要求1所述的一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统，其特征在于：所述太阳能水泵，固定于地热井内，抽取地热水泵入蓄水池。
6.根据权利要求1所述的一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统，其特征在于：所述温室大棚，透光、保温，提供植物合适生长环境，其用乙烯-醋酸乙烯共聚物制作而成，安装在集热棚内且距离地面一定高度，位于集热棚的正下方，棚内种植植物并且铺设分离式热管。
7.根据权利要求1所述的一种地热能与太阳能互补的多功能热气流发电系统，其特征在于：所述蓄水池，设于温室大棚内，位于风力涡轮发电机组正下方，储存太阳能水泵输送的地热水，为温室大棚内植物供水。
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