[發明專利]低阻涵流式空氣渦輪發電系統

有效

• 申請號: 201110327464.X
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102367745A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 李勇強;陳東輝;姚伯龍;李勇良;趙廉;劉根娣
• 申請（專利權）人: 無錫中陽新能源科技有限公司
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;F01D1/04;F01D5/28;F01D25/00
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

技術領域

本發明低阻涵流式空氣渦輪發電系統涉及的是涵流型通量管的確立、低阻渦輪葉片優化、非動態導流柵選型、空心遞級軸耦合封接、發電機配型等多項專業核心技術發電系統。屬太陽能塔抽吸而形成的特有空氣射流沖壓低阻渦輪發電技術領域。

背景技術

隨著我國經濟高速增長急劇增加了對電力的需求，未來30年中的每10年需求總量將增加1200TWh。能源專家從社會可持續發展要求出發，預計我國可再生能源發電的總裝機容量在2020年將達到10GW，2050年將提高到100GW的水平，占全部總裝機容量的5%-7%，從而成為我國電力系統的重要組成部分。其中，風力發電與太陽能發電將占重要份額，前期風力發電會較快發展，而后期的增長主要依靠太陽能熱力發電，但是利用太陽熱能發電是一門綜合性的高技術，涉及太陽能收集、儲能、新型材料技術，高效汽輪機技術和自動控制系統等問題?？v觀國內外的太陽能熱力發電項目，專家認為未來最有發展潛力的數煙囪式熱發電，而煙囪式熱發電并不缺煙囪高度、集熱場和控制系統，唯獨缺少專業化和與之相適應的專職高效空氣渦輪發電機。目前市場上可見的為太陽塔熱氣流電站配套應用的空氣渦輪機主要以風力機原理，水輪機原理和排風機原理設計為多。這種設計理念最大的問題就是熱氣流很容易“一次過”（也就是抽風產生向上升力，從而沖擊葉片帶動中心軸旋轉，產生電能），電轉換效率低（僅10%-12%）也是理所當然的。其次是容易損壞，由于環境風沙，雜草進入風機葉片上，使葉片腐蝕、拉毛，雜草進入更易纏繞，造成“死機”。盡管世界少數發達國家，如美國、德國、西班牙、澳大利亞及發展中國家的納米比亞近年都在不同程度的計劃嘗試建造太陽能熱氣流發電塔（最高1000米），所采用的發電理念也停留在大棚式，環向布置阻力風輪發電機利用煙囪底部熱氣流匯流發電，均未見涉足低阻涵流渦輪發電技術領域。我國在這一領域研究開展較晚，目前盡管有華中科技大學、上海交通大學已經開始從事這方面的研究，但也僅停留在概念性研究階段。特別是對新型涵流型通量管的確立，低阻渦輪葉片優化，非動態導流柵選型、空心遞級軸耦合封接技術和發電機配型選擇上還無從談論。

經進一步檢索及對市場的調查，未見與本發明完全一致或相類似的專家文獻及專利報告。

發明內容

本發明目的是針對上述不足之處，為未來太陽能塔熱氣流電站可預知的市場而提供一種低阻涵流式空氣渦輪發電系統。其最大的特點之一是以前所未有的涵流式新型技術替代壁洞式和集中塔底集流方式，變無序為有序，將有限熱能提升一個數量級，確保熱流體達到最大利用率；特點之二是以多級串聯優化技術代替單級多臺套設置方式，充分利用熱能二次利用率，贏得電力輸出最大化；特點之三是采用優秀的派風板和杰出的渦輪槳葉耦合核心技術，替代列裝的簡單葉片和葉輪式設置，保證渦輪機在微射流沖擊時，也能輸出理想動力，帶動發電機發電；特點之四是提供了一種完全符合太陽能熱氣流發電專職高效、長壽命、綠色電力制造設備，從此填補了國內外空白。

低阻涵流式空氣渦輪發電系統是采取以下技術方案實現的：

低阻涵流式空氣渦輪發電系統包括發電機、支撐筋、支撐環、自檢元件組件、涵洞、固定環、尾流通道管、渦輪槳葉、迎風板、向心環、阻風門、主軸、電機、保溫材料、喇叭狀氣流通量管、遞級軸、渦輪機殼、對接法蘭、定位基架、限位法蘭、軸承和連接軸。涵洞預制在太陽塔底部環向上；渦輪槳葉設置在遞級軸上；軸承設置在遞級軸兩頭；迎風板一頭固定在固定環上，另一頭固定在向心環上；支撐環上設置有支撐筋；支撐筋固定在軸承周向外側；定位基架設置在渦輪機殼下方平面上；渦輪機殼內設置有支撐環、支撐筋、軸承、遞級軸、固定環、迎風板、向心環、渦輪槳葉；對接法蘭設置在單級渦輪機殼的環向兩頭，有利于第一級和第二級封裝對接；喇叭狀氣流通量管設置在第一級渦輪機殼上；阻風門設置在主軸上；主軸一端設置有電機，有利于及時調控，起到啟閉作用和控制流量流速的功能；尾流通道管設置在最后一級渦輪機殼上，起到引流作用；限位法蘭設置在尾流通道管和喇叭狀氣流通量管上；自檢元件組件設置在渦輪機殼開孔處有利于觀察和自檢的位置上；渦輪機與發電機之間采用連接軸連接，通過連接軸可調節發電機及渦輪機之間的距離，使氣流無阻上升；發電機設置在連接軸一端，有利于及時將旋轉動力能轉換成電能輸出；保溫材料填充在涵洞與渦輪機殼、涵洞與喇叭狀氣流通量管之間，避免熱損。

所述的涵洞采用鋼筋混凝土澆筑形成（特別在配合太陽塔發電時），進口段制成順喇叭狀，出口延伸1-2米后制成倒喇叭狀；也可采用鋼板彎制焊接加工成型。制成后的涵洞周向尺寸應大于渦輪機環向殼面300-600mm。