[發(fā)明專利]太陽能-燃?xì)饣パa(bǔ)型發(fā)電裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210161575.2
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102705188A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳慧;蒲文灝;韓東;鹿鵬;岳晨;郭新賢;焦瑋琦;申耀陽
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F02G1/043
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能-燃?xì)饣パa(bǔ)型發(fā)電裝置及方法，屬于太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)

碟式太陽能斯特林熱發(fā)電系統(tǒng)是將太陽光聚焦并反射到斯特林機(jī)的受熱面上，斯特林機(jī)內(nèi)部的工作介質(zhì)受熱成為高溫高壓狀態(tài)保證碟式斯特林熱發(fā)電系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)。但是由于太陽能的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，使得碟式太陽能斯特林系統(tǒng)不能連續(xù)穩(wěn)定地提供高品質(zhì)電能，而采用太陽能-燃?xì)饣パa(bǔ)發(fā)電裝置來維持發(fā)電的穩(wěn)定性是一種途徑。此途徑在不改變原系統(tǒng)吸熱器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還可以解決連續(xù)、穩(wěn)定發(fā)電的問題。

專利申請?zhí)枮?2293526.6中的實用新型專利公開了一種太陽能－燃?xì)饣旌闲臀鼰崞鹘Y(jié)構(gòu)，參見圖1，該發(fā)明有三大部分組成：A為燃燒器部分，B為鍋型吸熱器部分，Ｃ為斯特林發(fā)動機(jī)部分。其特征在于在吸熱器吸熱面在焊接鰭片和穩(wěn)流棒，在燃?xì)夤艿郎习惭b燃?xì)鈬娮臁Ｔ摪l(fā)明是針對間接接收式吸熱器，雖然間接接收式吸熱器通過鈉蒸汽間接傳熱，具有較好的等溫性，但增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。我們實際應(yīng)用中所采用的吸熱器均為直接照射式，直接照射式具有結(jié)構(gòu)簡單，加工容易且成本低廉的優(yōu)勢。而且該發(fā)明燃燒器的管道和噴嘴等布置結(jié)構(gòu)實現(xiàn)難度大，拆裝檢修困難。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對太陽能-燃?xì)饣旌闲臀鼰崞髦嘘P(guān)于間接照射式在結(jié)構(gòu)復(fù)雜和燃燒器布置實現(xiàn)難度大等方面的不足，提出一種新型的太陽能－燃?xì)饣パa(bǔ)型發(fā)電裝置及方法。

?一種太陽能-燃?xì)饣パa(bǔ)型發(fā)電裝置，包括吸熱器、斯特林發(fā)動機(jī)以及用于輔助加熱的燃燒器，其特征在于：上述吸熱器由具有采光口的吸熱器保溫殼體、位于吸熱器內(nèi)的加熱管組成；上述加熱管由若干獨立沿周向均勻排布的加熱管組成，每個獨立加熱管由上管段和下管段組成，其中吸熱器主要利用加熱管的上管段上表面吸收太陽輻射熱量，主要利用下管段外側(cè)面吸收燃燒產(chǎn)生熱量；其中上管段和下管段連接處呈螺旋交錯狀，使得吸熱器利用上管段的下表面輔助吸收燃燒產(chǎn)生熱量，利用下管段的內(nèi)側(cè)面輔助吸收太陽光輻射熱量；上述燃燒器包括空氣進(jìn)氣管、燃?xì)膺M(jìn)氣管、點火器、燃燒室，其中空氣進(jìn)氣管和燃?xì)膺M(jìn)氣管匯集后與燃燒室的一端相連，該燃燒器還包括與燃燒室相通的二次空氣進(jìn)氣管；燃燒室通過煙氣進(jìn)氣管與吸熱器相連，其中煙氣進(jìn)氣管采用環(huán)形陣列布置于吸熱器的四周；上述吸熱器內(nèi)還布置有用于監(jiān)測吸熱器內(nèi)部溫度并通過控制閥控制二次空氣進(jìn)氣量以保證輸出功率穩(wěn)定的熱電偶。

??所述的太陽能-燃?xì)饣パa(bǔ)型發(fā)電裝置的發(fā)電方法，其特征在于包括以下過程：（1）、吸熱器接收匯聚的太陽輻射熱量和燃燒產(chǎn)生熱量，主要利用加熱管的上管段上表面吸收太陽輻射熱量，主要利用下管段外側(cè)面吸收燃燒產(chǎn)生熱量；其中上管段和下管段連接處呈螺旋交錯狀，使得吸熱器利用上管段的下表面輔助吸收燃燒產(chǎn)生熱量，利用下管段的內(nèi)側(cè)面輔助吸收太陽光輻射熱量；（2）、空氣和燃?xì)夥謩e通過空氣進(jìn)氣管和燃?xì)膺M(jìn)氣管進(jìn)入燃燒室，通過點火器點火燃燒，生成的高溫?zé)煔馔ㄟ^煙氣進(jìn)氣管進(jìn)入吸熱器，煙氣進(jìn)氣管采用環(huán)形陣列布置于吸熱器的四周，可以使換熱更加充分；（3）、吸熱器內(nèi)還排布有用于監(jiān)測吸熱器內(nèi)部溫度的熱電偶，通過熱電偶的溫度值來控制二次空氣進(jìn)氣管進(jìn)氣量以保證輸出功率穩(wěn)定。（4）、同時利用上述吸熱器（A）接收匯聚的太陽輻射熱量和燃燒產(chǎn)生熱量帶動斯特林發(fā)動機(jī)（B）發(fā)電。

本發(fā)明設(shè)計的太陽能－燃?xì)饣旌闲桶l(fā)電裝置是針對實際應(yīng)用中大多數(shù)所采用的直接照射式吸熱器，利用太陽能或者燃燒產(chǎn)生的熱量推動斯特林發(fā)動機(jī)發(fā)電。在純太陽能加熱、太陽能－燃?xì)饣パa(bǔ)和純?nèi)細(xì)馊N不同工作模式下，同樣使吸熱器內(nèi)加熱器的工質(zhì)吸熱。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，燃燒器的設(shè)計也較靈活，可拆卸。因此本發(fā)明是適用于現(xiàn)有的碟式太陽能斯特林熱發(fā)電系統(tǒng)吸熱器的結(jié)構(gòu)性能改造，為該系統(tǒng)提供連續(xù)、穩(wěn)定的高品質(zhì)電能。加熱管總體成盤狀布置，在增加換熱面積的同時可以阻止換熱后的低品質(zhì)煙氣上竄，使其從吸熱器的下壁面煙氣排氣管排出。煙氣進(jìn)氣管采用環(huán)形陣列布置于吸熱器的四周，這樣可以使煙氣與加熱管換熱更加充分，從而提高總體的熱發(fā)電效率。通常由于產(chǎn)生的煙氣溫度與太陽能聚光溫度比較高，通過燃燒室相通的二次空氣進(jìn)氣管，在煙氣來流中摻混冷空氣來降低進(jìn)入吸熱器中的熱煙氣溫度，以防加熱管的局部熱應(yīng)力較大，保護(hù)加熱管。

附圖說明

圖1為中國專利（02293526.6）公開的太陽能－燃?xì)饣旌闲臀鼰崞魇疽鈭D；

圖2為本專利提出的太陽能－燃?xì)饣パa(bǔ)型發(fā)電裝置示意圖；