[發明專利]太陽能渦輪膨脹熱電聯供的能源裝置

無效

• 申請號: 94101205.0
• 申請日: 1994-02-05
• 公開（公告）號: CN1056226C
• 公開（公告）日: 2000-09-06
• 發明（設計）人: 石行
• 申請（專利權）人: 北京市西城區新開通用試驗廠
• 主分類號: F24J2/00
• 分類號: F24J2/00
• 代理公司: 北京三友專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱黎光

本發明涉及一種太陽能綜合利用的系統裝置，確切地說，涉及一種利用太陽能制成的渦輪膨脹機高速運轉而提供電能和熱能的能源供給系統。

太陽能是一個可以源源不斷地向人類提供清潔能源的巨大寶庫，據估算，地球每年從太陽獲得的總能量可達60億億度，比目前全世界各種能源產生的能量總和還大兩尤力倍，在四十分鐘內輻照到地球上的太陽能相當于如今全世界一年的能源消費量。而且，太陽能還是非常清潔的理想能源，幾乎不會引起環境污染，太陽能又幾乎不受地區限制，地球上的許多地方都可以利用。但是，在地球表面太陽能的密度很低，最高值只有1千瓦/平方米；太陽能的利用還受到地理位置、環境、季節和晝夜變化的影響，這些都給太陽能的開發利用帶來了一定的限制。近年來，由于能源需要量的劇增和現有能源的短缺，尤其是七十年代的兩次能源危機，使許多國家投入巨資加緊研究和試驗新能源，特別重視了對太陽能的開發利用，使之能夠滿足日益增長的人口和現代化生產與生活的需求。如日本早在1974年就制訂了戰略性的“陽光計劃”，澳大利亞則以大力開發太陽能作為國家的基本能源政策之一。經多年研制開發，太陽能的開發利用技術正處于突破的邊緣，如美國已建成了1萬千瓦級中央塔式聚焦太陽輻射熱發電站；日本完成了1千千瓦級線聚焦太陽輻射熱發電站的研制，......我國也在太陽能開發利用上投入了相當大的人力、物力和財力，要使這種新型潔凈能源在為人類服務的宏偉事業上作出中華民族的特殊貢獻。

本發明的目的是提供一種太陽能渦輪膨脹熱電聯供的能源供給系統。該系統是利用太陽能集熱裝置、渦輪膨脹機、電機、熱交換器和輸送泵，以太陽能作為無污染的潔凈能源而制成的提供能源的小型系統，該系統是按照能量綜合利用的概念設計的，既能提供由太陽能轉化的電能，又可兼供熱能，可以滿足人們的現代化生產與生活的需求。

本發明是這樣實現的：包括有太陽能集熱裝置，渦輪膨脹機、電機、熱交換器和輸送泵，其特征在于：其中太陽能集熱裝置為相互串聯的多個真空吸熱管構成的梯級升溫太陽能鍋爐，其中吸熱循環工質為丙烷或丁烷；該鍋爐輸出端接有利用鍋爐輸出的氣相介質膨脹作功的渦輪透平膨脹機，膨脹機的輸出軸與稀土全速同步電機的轉軸相連，該電機的定子線圈外接有雙向可變頻逆變器，此逆變器則與供電網相連通；膨脹機的工質輸出端與一個熱交換器的輸入端相連，該熱交換器的輸出端通過管道與循環輸送泵的入口相連通，該泵的出口經一個耐壓貯存容器與太陽能鍋爐的總輸入端相連；有對雙向可變頻逆變器、輸送泵進行控制的可編程計算器。

本發明是以太陽能作為無污染的潔凈能源制成的提供能源的小型系統，也是以申請人的專利技術《一種梯級升溫數控太陽能鍋爐》(專利號：CN93240399.9)為基礎的再創造。它是利用上述專利的太陽能鍋爐作為能源采集手段，利用凝固點低、與水不發生化學作用、對金屬腐蝕性小、價格便宜、易于獲得的丙烷或丁烷作為循環工質和動力渦輪的推動介質，以石油工業通常用于氣體處理的渦輪膨脹機作為動力透平，利用申請人另一項專利申請技術《數控全速電力/動力裝置》(專利號：CN93200001.0)作為數控發電裝置，再利用石油氣體處理工業用的高效換熱器作為熱能輸出裝置而構成的一組熱電聯供裝置，利用真空鍍膜吸熱管作為采熱單元的太陽能鍋爐，將多個并排串接排列的吸熱管所采集的太陽能，利用臺階式梯級微等差升溫方法，使吸熱工質(丙烷或丁烷)的溫度壓力能隨著流程順序逐步上升，既使其末端幾個真空吸熱管里的吸熱工質能達到所需的高溫，減少散熱損失，又可避免單支吸熱管產生大溫升而帶來效率下降的問題，從而使本發明的太陽能采熱器在輸出吸熱工質的溫度達到120℃時仍可使裝置的采熱效率達到80％。

本發明的另一特色是按照能量綜合利用的概念設計的，既能提供太陽能轉化的電能，又可兼供熱能，而且，本發明中的每個單獨裝置的功能與普通常規裝置的功能是基本相同的；再者，各個基本裝置全都可以選擇定型的產品組成，這樣，為實施本發明提供了很大的便利。

圖1是本發明的結構組成示意圖。