[发明专利]带进风增压虹吸涡轮发动机的塔式太阳热发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及带进风增压虹吸涡轮发动机的塔式太阳热发电装置。

背景技术

推广利用太阳能热发电有利于节能减排和人类的可持续发展。现有一种采用聚光镜阵列的太阳热发电装置，采用水进行冷却。由于用水量大，增加了其建设场地的选址难度，并且增加了投资和经常性费用。

发明内容

本发明的目的是要提供带进风增压虹吸涡轮发动机的塔式太阳热发电装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案：用自动跟踪的聚焦反射镜阵列、竖塔、竖塔顶端的集热器、蒸汽透平和筒状冷凝器组成一台带进风增压虹吸涡轮发动机的塔式太阳热发电装置。在筒状冷凝器的底部设置进风通道，在筒状冷凝器的上端设置出风通道。太阳热发电装置的乏汽冷凝器置于筒状冷凝器中。在筒状冷凝器上端内侧设置一台热虹吸涡轮发动机，筒状冷凝器下端设置一台增压风机。令进风通道——筒状冷凝器内部——出风通道形成一个低风阻风道。

还可以采用一个与筒状冷凝器上端用转动副连接的侧向出风器。

还可以采用与乏汽冷凝器一体制造的导向器。

本发明的有益效果：进风通道——筒状冷凝器内部——出风通道形成一个低风阻风道。可利用热虹吸效应在风道内形成高速空气流实现对热发电系统放热界面的强迫风冷。与采用水冷的太阳热发电系统相比，具有无需动力、不需要冷却水或者大幅度减少冷却水使用量、减少建设用地、可大幅度降低投资和选址条件的优点。不采用水冷却的热发电装置可以省略水源的保持和水处理环节、不产生输水系统的动力消耗、也没有输水系统的锈蚀堵塞问题，可大幅度节省运营成本和提高发电装置的可靠性。对一台10千瓦的发电装置，减少1千瓦的水冷却系统用电，可增加10％的输出。虹吸冷却塔式太阳热发电装置采用增压的涡轮发动机利用热虹吸效应增加发电，可操作性强、效果好。对一台10千瓦的发电装置，增加0.5千瓦的输出，就增加5％的发电量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是一个带增压虹吸涡轮发动机的塔式太阳热发电装置的结构示意图。

图中1.反射镜阵列；2.竖塔；3.筒状冷凝器；4.集热器；5.蒸汽透平；6.增压风机；7.导向器；8.叶片；9.涡轮发动机；10.进风通道；11.出风器；12.风道。

具体实施方式

图1给出本发明的一个实施例。图1中，用自动跟踪的聚焦反射镜阵列1、竖塔2、筒状冷凝器3、竖塔2顶端的集热器4、蒸汽透平5、增压风机6、与乏汽冷凝器一体制作的换热式导向器7、带叶片8的两级涡轮发动机9组成一台带进风增压虹吸涡轮发动机的塔式太阳热发电装置。增压风机6与两级涡轮发动机9刚性连接。在筒状冷凝器3的底部设置进风通道10，在筒状冷凝器3的上端设置一个出风器11作为出风通道。进风通道10——筒状冷凝器3内部——出风器11形成一个低风阻风道12。

图1实施例的工作原理为：自动跟踪的反射镜阵列1将太阳光反射到竖塔2顶端的集热器4吸收体上，集热器4吸收体将阳光转变为热能并将集热器4内的水加热成蒸汽，蒸汽通过蒸汽透平5作功并驱动发电机输出电能。作功后的乏汽进入换热式导向器7。导向器7在风道12中因热虹吸现象受到强迫风冷，使其中的乏汽冷却凝结成水并依靠重力回流。回流积聚的水由高压水泵泵送到集热器4，集热器4吸收体将阳光转变为热能并将集热器4内的水加热成蒸汽……，如此不断重复前述热功循环，进行太阳热能发电。

由于导向器7的放热，风道12内的空气被加热。热空气比重小，会向上流动并不断从出风器11流出，同时从进风通道10吸进外部空气。这就是所谓的热虹吸现象。出风器11能够在风力作用下自由转动，使其出风口始终不处于迎风状态。在风道12足够长且通畅、导向器7的换热面积和功率足够大的情况下，风道12内空气的流速会足够快。

图1实施例中，涡轮发动机9的启动过程为：换热式导向器7放热使周围空气受热膨胀，热空气向上流动驱动涡轮发动机9转动。同时涡轮发动机9带动增压风机6吸气。增压风机6的吸气阻止了空气向下流动，确保有更多的热空气进入筒状冷凝器3内受热向上推动涡轮发动机9使其转速增加，转速增加的涡轮发动机9使吸气进一步增加，这使得涡轮发动机9内的气压进一步增加，并使叶片8两端的压力差加大。这导致涡轮发动机9的转速和输出功率进一步增加。高速转动的涡轮发动机9带动负载譬如发电机输出电能。当涡轮发动机9的输出与负载实现平衡时，启动过程结束，涡轮发动机9进入正常运行状态。

涡轮发动机9进入正常运行状态后，利用微电脑控制技术可以不断平衡发电机的负载，使其适应可能发生的太阳能的不稳定性。

换热式导向器7一方面实现换热，另一方面将由于增压风机6旋转产生的空气切向流动转变为向上的轴向运动。这有利于提高涡轮发动机9的效率。