[發明專利]一種利用太陽能和地熱發電的裝置及該裝置的使用方法

無效

• 申請號: 201010120318.5
• 申請日: 2010-03-09
• 公開（公告）號: CN102080635A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 章學來;施敏敏;于樹軒;于美;林原培
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01D15/10;F01D11/02
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本發明涉及一種利用太陽能作為熱源，地下水作為冷源的發電裝置及其該裝置的使用方法。

背景技術

太陽能和地下水作為無污染，成本低的能源越來越受到人們的重視。但是目前對太陽能和地下水的利用僅限于用于制取熱水和調節空氣，很少有將兩者結合起來使用，尤其是用于發電。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一在于針對現有技術的不足而提供一種將太陽能和地熱兩者有機的結合起來，可以在高效發電的同時也起到節能環保的作用的發電裝置。

本發明所要解決的技術問題之二在于提供上述裝置的使用方法。

作為本發明第一方面的利用太陽能和地熱發電的裝置，包括聚焦型太陽能集熱器、蓄熱器、汽輪機、發電機、冷凝器、地下水井，所述的聚焦型太陽能集熱器、汽輪機、冷凝器通過工作流體泵、第三閥門形成閉合循環回路；冷凝器的冷凝用水進、出口通過抽水管和排水管接入地下水井，在抽水管上設置有冷水泵；所述的蓄熱器通過第一閥門和第二閥門與所述的聚焦型太陽能集熱器并聯；發電機的動力輸入軸與汽輪機的動力輸出軸聯接。

作為本發明第二方面的利用太陽能和地熱發電的裝置使用方法，包括以下步驟：

1.白天，關閉第一閥門和第二閥門，打開第三閥門；約20-30℃液態工質由工作流體泵加壓送入聚焦型太陽能集熱器中；通過太陽能的加熱使工質提升到70-80℃，成為過熱蒸汽；

2.從聚焦型太陽能集熱器流出的過熱蒸汽進入汽輪機，推動渦輪做功輸出功率，該功率可由發電機轉化為電力輸出或直接輸出；經過汽輪機后工質仍舊為過熱氣體，壓力降低，溫度也同時降低；

3.由汽輪機排出的氣態工質，進入冷凝器中，由冷水泵抽進來的地下水冷卻；換熱后的地下水再回流到地下水井中；

4.從冷凝器流出的工質由工作流體泵加壓送入聚焦型太陽能集熱器中，從而完成循環過程，實現系統的電力輸出；

5.晚間時，關閉第三閥門，打開第一閥門和第二閥門，利用蓄熱器里儲存的熱量來加熱工質，經加熱后的工質氣體進入汽輪機，推動渦輪做功。由汽輪機排出的氣態工質，進入冷凝器中，由冷水泵抽進來的地下水冷卻；換熱后的地下水再回流到地下水井中，完成一個循環。

本發明整個循環過程所需要的電力可以完全由系統自身提供，并有額外電力輸出，從而可以實現系統的發電。

本發明采用聚焦型太陽能集熱器吸收太陽能，將工作流體的溫度提高到70-80℃左右，過熱蒸汽帶動汽輪機發電，從而提高系統循環效率。系統還將在太陽能集熱器的基礎上增加蓄熱器。該蓄熱器采用熱管強化傳熱，并用高效蓄熱材料儲熱。白天通過利用太陽能集熱器對熱機工質進行加熱并通過相變材料進行蓄熱。當晚間無熱源可以利用時，蓄熱器將熱量放出，傳遞給管外通過的溫度較低的工作流體。這樣可以在晚間也進行同樣高效的發電狀態。

附圖說明

圖1為本發明裝置的原理示意圖。

具體實施方式

參見圖1，本發明的利用太陽能和地熱發電的裝置，包括聚焦型太陽能集熱器1、蓄熱器7、汽輪機2、發電機8、冷凝器3、地下水井6，聚焦型太陽能集熱器1、汽輪機2、冷凝器3通過工作流體泵5、第三閥門V3及管路9形成閉合循環回路；冷凝器3的冷凝用水進、出口31、32通過抽水管61和排水管62接入地下水井6，在抽水管61上設置有冷水泵4；蓄熱器7通過第一閥門V1和第二閥門V2與聚焦型太陽能集熱器1并聯；發電機8的動力輸入軸與汽輪機2的動力輸出軸聯接。

在白天時，關閉第一閥門V1和第二閥門V2，打開第三閥門V3，聚焦型太陽能集熱器1吸收太陽能對工作流體進行加熱，蓄熱器7被太陽能輻射來吸收并儲存熱量，被加熱到70-80℃左右后過熱蒸汽通過管路9送入汽輪機2內推動汽輪機2做功。輸出功率，該功率可由發電機轉化為電力輸出或直接輸出。

做功后的工質進入冷凝器3，被19-20℃左右的地下水冷卻并最終凝結。凝結后的液體工質又被工作流體泵5抽入聚焦型太陽能集熱器1，繼續循環。冷水由冷水泵6和抽水管61抽進冷凝器3，將做功之后的工質蒸汽冷凝，自身溫度上升后的冷水又通過排水管62排入地下水井6。等到了晚間，關閉第三閥門V3，打開第一閥門V1和第二閥門V2，利用蓄熱器7里儲存的熱量來加熱工作流體，被加熱到70-80℃左右后過熱蒸汽通過管路9送入汽輪機2內推動汽輪機2做功。輸出功率，該功率可由發電機轉化為電力輸出或直接輸出，從而使系統在晚間也能繼續發電。通過上述發電裝置的循環作業過程，不斷將熱能轉化為電能，達到高效利用太陽能的目的。

本發明專利通過對太陽能和地下水的循環利用，不但有效提高了發電效率，還充分利用了豐富的自然資源。所采用的潔凈能源對環境不會造成污染，具有廣闊潛在的應用前景。