[发明专利]热力发电方法

说明书

要求保护的技术方案所属的技术领域：

本发明涉及一种热力发电方法，使热力发电用于任意温度条件。

所属技术领域背景：

众所周知，现在的火力发电厂是将介质(水)加热形成高压蒸汽，驱动涡轮发电机发 电。成本高，必须大规模，才有实际意义。

近年来，人们发明了碱金属热力发电技术，用于中温热力发电，排热温度在300℃左 右，但不能用于低温热力发电。碱金属热力发电技术即使用于中温发电，目前也没形成商 业气候。

而低温热力发电的需求非常广泛，特别是100℃以下热源的低温条件比比皆是，但苦 于没有相应技术加以利用而被大量浪费。如太阳热、发动机水箱余热、发动机排气余热、 设备热、灯具热、发电厂余热、化工厂余热、水泥厂余热、地热、供暖等。偏远地区用生 活热获得电力，也将极具前景。目前利用这些余热的系统要么成本很高，要么根本不存在。

发明内容：

本发明的目的是要提供一种热力发电方法，用于任何温度条件。

本发明的主要特征在于：

设置形变结构，具备热胀冷缩特性；

所述形变结构连接若干压电材料，在形变结构和压电材料外设置强力位移限制机构， 用于限制发电部件可能的膨胀，以便对压电材料形成压力；称此组合为发电总成；

在热源与形变结构之间设置常压传热介质1；

在冷源与形变结构之间设置常压传热介质2；

膨胀发电过程为，不允许形变段与冷源之间的传热，允许形变段与热源之间的传热， 使形变结构膨胀，压电材料受压输出某极性(如正)电流；

收缩发电过程为，不允许形变段与热源之间的传热，允许形变段与冷源之间的传热， 使形变结构收缩，压电材料放松输出反极性(如负)电流。

本发明的基本原理如图1所示。图中0为冷源，可以是散热器，或发电厂的冷水池； 1、10为传热介质驱动机构，如涡轮、叶轮、泵等；2、3为冷端阀门；4、6为强力位移 限制机构，用于限制发电部件的伸长，以便对压电材料形成压力；5为形变结构；7为压 电材料，两面附有电极；8、9为热端阀门；11为热源，可以是燃煤锅炉、余热源、路灯 热源等。发电总成为图中4、5、6、7的组合。

膨胀发电过程为，关闭冷端阀门2和3，开启热端阀门8和9，传热介质使形变结构5 与热源11之间实现热交换，于是形变结构5膨胀，形变结构5和压电材料7组成发电部 件。由于形变结构5要膨胀，而强力位移限制机构4和6又不允许它们膨胀，所以压电材 料受压输出某极性(如正)电流；

收缩发电过程为，关闭热端阀门8和9，开启冷端阀门2和3，传热介质使形变结构5 与冷源0之间实现热交换，于是形变结构5放松直至收缩，压电材料上的压力降低甚至变 为拉伸力，从而输出反极性(如负)电流。

图1中，形变结构可以是直管状结构、螺管状结构、或柱状结构等。

传热介质可以使水、油、气体等流体，也可以使用固体。

由于传热介质为常压，可以忽略泄漏问题，于是就可以适于大规模应用。

传热介质选用流体时，传热介质可以在形变结构内部流动，也可以在外部流动。如果 使用液态流体，控制流体的就是水阀门或水闸。如果使用气态流体，控制流体的就是气阀 门或风挡。总之，只要使发电总成交替与热源和冷源实现热交换，就能发电。要实现大规 模发电，就要同时使用多个发电总成。在多个发电总成组成的系统中，为了平衡热源负载 和冷源负载，就应该让这些发电总成轮流地、分散地与热源和冷源发生热交换。

图2为另一种热力发电装置，11～18为8个发电总成，它们排列成发电柱；19为风 扇；20为隔板，隔板上为常温常压大气，隔板下为常压温水池21。本装置至少有3个发 电总成在温水池21里面，接受加热，也至少有3个发电总成在常温大气里面被冷却。旋 转发电柱，8个发电总成轮流发出不同极性和相位的电流。这种装置适用于余热力发电。

冷热传热介质可以不同，如：上为气体，下为液体；上为固体，下为火焰等。

很显然，在图2中，将温水池换成火焰将得到另一种发电装置。这种装置适用于大型 火力发电。

在图2中，将发电柱上下换成冷热两瓣固体(即半缸)，也得到一种发电装置。这时 要在发电柱与半缸之间添加润滑油、或导热油，以保证发电柱转动自由，又要减小传热损 失。