CN210858966U - 一种减少斯特林发电机吸热器温差的综合能源利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种减少斯特林发电机吸热器温差的综合能源利用系统，针对斯特林发电系统的吸热器受热不均匀带来的局部过热问题。本实用新型在常规斯特林发电系统的基础上增设多口吸气环管，在发生局部过热的情况时，控制装置发出指令，开启吸气口，同时启动气泵，使得多口吸气环管吸入吸热器附近的部分气体，引发气体流动，改变吸热器上的温度场分布情况。同时，采用水冷的方式对斯特林发电系统进行冷却，冷却水在吸收斯特林发动机排出的热量后，再通过气‑水换热器吸收从多口吸气环管吸入的热空气，避免了能量浪费，提高了系统的综合能源利用率。产生的较高温度的热水，可作为综合能源站多联供产品之一，供给用户，提高了综合能源站的效益。

Description

一种减少斯特林发电机吸热器温差的综合能源利用系统

技术领域

本实用新型涉及一种减少斯特林发电机吸热器温差的综合能源利用系统，属于斯特林发电机技术领域，具体用于斯特林发电系统运行及综合能源利用。

背景技术

斯特林发动机是一种外燃机，可利用多种燃料进行发电，很适合用于太阳能热发电、垃圾发电、生物质发电等新能源/可再生能源的利用。然而，斯特林发电系统吸热器上受热不均匀导致的局部过热的问题时有发生，尤其是用于碟式太阳能发电的场合，聚光设备的加工及安装精度使得光斑形状和能量分布很难控制，吸热器上受热不均匀更是常态。加上近年来碟式太阳能发电设备单机容量也逐渐增大，斯特林发动机也从此前的单缸变为多缸，每个缸在吸热器上有对应的分区域。由于斯特林发动机是通过几个缸之间的连杆首尾相接，联动输出机械能，各区域受热的差别会对总的输出带来巨大影响，如果吸热器上分区域的温差过大，多缸联动输出失配，还可能发生设备损坏的情况。因此应用于碟式太阳能的斯特林发电系统对吸热器上受热的均匀性有了更高的要求，解决吸热器上均匀性问题更是刻不容缓。此外，随着分布式能源理念的发展，综合能源利用，提高能源利用率，多产品联供，将是未来发展的目标。斯特林发电系统也由原先单一的电输出，逐渐增加了热水利用的功能，通过热水回收散耗的热量。然而一般水冷型的斯特林发电机出水温度较低，难以满足用户的需求。

综上所述，目前还没有一种斯特林发电系统能简便、迅速、可靠地去解决吸热器上受热不均匀问题，同时还可以提高综合能源利用率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种减少斯特林发电机吸热器温差的综合能源利用系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种减少斯特林发电机吸热器温差的综合能源利用系统，其特征是，包括吸热器、斯特林发电机、发电机、挡板、水冷散热装置、上行水管、下行水管、水泵、多口吸气环管、气体传输管道、气泵、气-水换热器和蓄水罐，所述吸热器、斯特林发电机和发电机依次连接，所述挡板设置在吸热器的外侧，所述水冷散热装置设置在斯特林发电机的下方，用于对斯特林发电机进行冷却，所述上行水管的出水口与水冷散热装置的进水口连接，所述下行水管的进水口与水冷散热装置的出水口连接，所述水泵安装在上行水管上，所述下行水管的出水口与气-水换热器的进水口连接，所述多口吸气环管与吸热器相邻设置，且多口吸气环管朝向吸热器的壁上开设有若干个吸气口，所述多口吸气环管与气体传输管道连接，所述气体传输管道与气-水换热器的进气口连接，所述气-水换热器与蓄水罐连接，所述气-水换热器还与气泵连接。

作为优选，所述斯特林发电机的缸内及吸热器上均设置有若干个测温设备。

作为优选，还包括控制装置，所述控制装置与测温设备以及气泵连接。

作为优选，多口吸气环管的直径应比开口大数倍，尽量使得空气在环管内畅通。

作为优选，吸气管不局限于环管，如结构上允许，便于设备加工，也可穿插在吸热器的管壁中间。

作为优选，如用于碟式太阳能发电系统，挡板应遮挡住多口吸气环管，避免反射的太阳光直射在环管上。

作为优选，气体传输管道及下行水管做一定的保温。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：针对斯特林发电系统（尤其是用于碟式太阳能发电的）的吸热器受热不均匀带来的局部过热问题，本实用新型在常规斯特林发电系统的基础上，增设了一个多口吸气环管，在发生局部过热的情况时，控制装置发出指令，开启吸气口，同时启动气泵，使得多口吸气环管吸入吸热器附近的部分气体，引发气体流动，改变吸热器上的温度场分布情况。同时，采用水冷的方式对斯特林发电系统进行冷却，冷却水在吸收斯特林发动机排出的热量后，再通过气-水换热器吸收从多口吸气环管吸入的热空气，避免了能量浪费，提高了系统的综合能源利用率。产生的较高温度的热水，可作为综合能源站多联供产品之一，供给用户，提高了综合能源站的效益，推动了分布式综合能源系统商业化的发展。

附图说明

图1是本实用新型实施例的整体结构示意图。

图中：1-吸热器；2-斯特林发电机；3-发电机；4-挡板；5-水冷散热装置；6-上行水管；7-下行水管；8-水泵；9-多口吸气环管；10-气体传输管道；11-气泵；12-气-水换热器；13-蓄水罐。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

参见图1，本实施例中的减少斯特林发电机吸热器温差的综合能源利用系统包括：斯特林发电系统（吸热器1、斯特林发动机2、发电机3、挡板4、外壳、水冷散热装置5）、冷却水传输管路（上行水管6、下行水管7）、水泵8、多口吸气环管9、气体传输管道10、气泵11、气-水换热器12、蓄水罐13、控制装置等。

吸热器1、斯特林发电机2和发电机3依次连接，挡板4设置在吸热器1的外侧，水冷散热装置5设置在斯特林发电机2的下方，用于对斯特林发电机2进行冷却，上行水管6的出水口与水冷散热装置5的进水口连接，下行水管7的进水口与水冷散热装置5的出水口连接，水泵8安装在上行水管6上，下行水管7的出水口与气-水换热器12的进水口连接，多口吸气环管9与吸热器1相邻设置，多口吸气环管9与气体传输管道10连接，气体传输管道10与气-水换热器12的进气口连接，气-水换热器12与蓄水罐13连接，气-水换热器12还与气泵11连接。

多口吸气环管9摆置在吸热器1处，尺寸比吸热器1略大，多口吸气环管9上朝吸热器1的方向开若干个吸气口，且均匀排布，每个口可关闭或开启，由气泵11驱动气体流动，吸入的气体由出气口进入气体传输管道10。斯特林发动机2的缸内及吸热器1上设置若干个热电偶或其他测温设备。当吸热器1上或缸内的某一热电偶显示的温度超过极限值，或分区域之间的温差超过允许温差的时候，控制装置发出指令，开启几个吸气口，控制装置使用现有产品，同时启动气泵11，使得多口吸气环管9吸入吸热器1附近的部分气体，引发气体流动，改变吸热器1的温度场分布情况。热空气沿着气体传输管道10传输到气-水换热器12，把热量传给下行的冷却水，随后将换热后的空气排放。

水冷散热装置5放置在斯特林发电系统外壳之内，通过水冷的方式对斯特林发电机2进行冷却。冷却水传输管路包括上行水管6与下行水管7，上行水管6直接从水源连接至斯特林发电系统，冷却水流经水冷散热装置5对斯特林发电机2进行冷却后，冷却水温度升高并从斯特林发电系统排出，经下行水管7进入气-水换热器12吸收来自气体传输管道10的高温气体的热量后，温度进一步上升。较高温度的冷却水直接供给所需用户，或存入蓄水罐13，以备其他用途，进行综合利用；通过控制多口吸气环管9的吸气量和冷却水的流量调节水温和水量，满足用户的参数需求。

虽然本实用新型以实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围内所作的更改，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种减少斯特林发电机吸热器温差的综合能源利用系统，其特征是，包括吸热器（1）、斯特林发电机（2）、发电机（3）、挡板（4）、水冷散热装置（5）、上行水管（6）、下行水管（7）、水泵（8）、多口吸气环管（9）、气体传输管道（10）、气泵（11）、气-水换热器（12）和蓄水罐（13），所述吸热器（1）、斯特林发电机（2）和发电机（3）依次连接，所述挡板（4）设置在吸热器（1）的外侧，所述水冷散热装置（5）设置在斯特林发电机（2）的下方，用于对斯特林发电机（2）进行冷却，所述上行水管（6）的出水口与水冷散热装置（5）的进水口连接，所述下行水管（7）的进水口与水冷散热装置（5）的出水口连接，所述水泵（8）安装在上行水管（6）上，所述下行水管（7）的出水口与气-水换热器（12）的进水口连接，所述多口吸气环管（9）与吸热器（1）相邻设置，且多口吸气环管（9）朝向吸热器（1）的壁上开设有若干个吸气口，所述多口吸气环管（9）与气体传输管道（10）连接，所述气体传输管道（10）与气-水换热器（12）的进气口连接，所述气-水换热器（12）与蓄水罐（13）连接，所述气-水换热器（12）还与气泵（11）连接。

2.根据权利要求1所述的减少斯特林发电机吸热器温差的综合能源利用系统，其特征是，所述斯特林发电机（2）的缸内及吸热器（1）上均设置有若干个测温设备。

3.根据权利要求2所述的减少斯特林发电机吸热器温差的综合能源利用系统，其特征是，还包括控制装置，所述控制装置与测温设备以及气泵（11）连接。

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