一种太阳能热气流发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种太阳能热气流发电系统，它包括：烟囱、风速计、温度计、余热回收管、相变蓄热材料层、涡轮发电机组和集热棚；其中，集热棚建在地面上，集热棚底部铺设相变蓄热材料层，烟囱位于集热棚中央，涡轮发电机组安装在烟囱与集热棚的交界处，风速计和温度计固定在烟囱内，两根余热回收管的一端均与烟囱顶部相通，另一端均与集热棚相通；本实用新型专利技术采用相变材料代替了传统的土壤作为蓄热材料，实现白天储热量增多、夜晚放热时间延长的效果，最终提高了系统的发电效率；在集热棚顶部的玻璃表面形成一层纳米膜：不仅使玻璃表面具有自清洁作用，使它不受空气中尘埃等污染物的影响，同时增加了集热棚对光线的吸收率，提高了发电的效率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种太阳能热气流发电系统
本技术属于太阳能应用
，尤其涉及一种可再生绿色能源的环保发电直O
技术介绍
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的新型可再生能源，世界能源储量最多的是太阳能，在再生资源中占99. 44%。太阳每15min达到地球表面的辐射能量就能满足全世界一年的电力需求，“清洁”的太阳能即时近期急需的补充能源，又是未来能源结构的基础。中国地处北半球欧亚大陆的东部，属太阳能资源丰富的国家之一。根据全国700多个气象台站长期观测积累的资料表明，中国各地的太阳辐射年总量大致在 3. 35X 103-8. 40 X IO3 MjVm20太阳辐照度好的地区，也就是根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最为丰富，最高达2333 Kffh/ m2。新疆北部。江西也不错，属于三类，从全国来看，我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/m2天以上， 西藏最高达7kWh/m2。太阳能烟囱发电技术是一项综合应用温室效应技术、烟囱技术以及风力涡轮发电技术于一体的太阳能发电新技术，是实现大规模开发和利用太阳能的一种新的途径。太阳能烟囱系统中气流的速度场和温度场的分布对系统中的能量转换、涡轮转子的输出功率有很大的影响。太阳能热气流发电技术具有设备运行简单、运行费用低、良好的环境效应等优点， 其将成为人类解决能源问题的重要手段之一。与传统的发电方式比，新型的太阳能热气流发电系统具有结构简单、运行部件少、 维修方便、运营成本低廉、无环境污染以及使用周期长等特点。同时，与太阳能光伏发电系统相比，太阳能热气流发电系统还有以下几个特点1、昼夜运行稳定能量密度低、日照波动大是太阳能辐射的基本特征，同样也是人类在大规模开发和利用太阳能时难以逾越的障碍，太阳能光伏发电就是如此。太阳能热气流发电系统中集热棚底部的土壤可以吸收大量的太阳能并将其储存，白天，在太阳光照下， 集热棚吸收热量，晚上，土壤储存的热量可以继续向集热棚内的空气传递热量，从而保持系统的持续稳定地发电。2、发电技术简单不需要先进的技术，系统的工作介质为空气，无需冷却装置。施工所需材料如玻璃、水泥、钢材等可在当地获得，这一切都大大降低了造价和结构的复杂性，也使得建成后的电站无论在运营上还是维护费用上都具有很大的优势。3、改善环境太阳能热气流发电系统替代相同的火电厂可大量减少C02、SO2以及氮氧化物的排放。但是现有的太阳能热气流发电系统任然存在很多问题1、现有的太阳能热气流发电系统利用土壤介质作为蓄热层，蓄热容量不够大，因而发电效率并不高。2、现有的太阳能热气流发电系统，热气流通过烟囱出口直接排放至高空中，一方面对环境造成一定的温室效应，造成系统对热能的利用率不高，降低了系统的发电效率。3、现有的太阳能热气流发电系统，运行时间久了之后，集热棚表面会附着灰尘等污渍，极大的影响了集热棚清洁度，造成阳光透光率下降，从而影响系统的发电效率。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种新型的太阳能热气流发电系统。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种太阳能热气流发电系统， 它包括烟 、风速计、温度计、余热回收管、相变蓄热材料层、涡轮发电机组和集热棚等； 其中，集热棚建在地面上，集热棚底部铺设相变蓄热材料层，烟 位于集热棚中央，涡轮发电机组安装在烟囱与集热棚的交界处，风速计和温度计固定在烟囱内，两根余热回收管的一端均与烟 顶部相通，另一端均与集热棚相通。进一步地，所述集热棚用金属支架支撑，其上铺盖玻璃，玻璃内外表面均通过浸渍提拉法涂覆纳米薄膜；所述纳米薄膜为掺杂铁、镧、钼的二氧化钛膜，其中，摩尔分数分别为，铁0. 2% ；镧0. 3% ；钼0. 3%O本技术的有益效果如下(1)本技术采用相变材料代替了传统的土壤作为新型蓄热材料，选用三水醋酸钠、石蜡、高密度聚乙烯/石蜡复合相变蓄热材料三种材料，这三种材料储能密度大，从而实现白天储热量增多、夜晚放热时间延长的效果，最终提高了系统的发电效率；(2)本技术对集热棚进行了性能上的改进，在集热棚顶部的玻璃表面形成一层纳米膜用溶胶凝胶法制备掺杂0. 1%-0. 3%金属元素的纳米二氧化钛溶胶，然后采用浸渍提拉法在玻璃内外表面涂覆制备薄膜。不仅使玻璃表面具有自清洁作用，使它不受空气中尘埃等污染物的影响，同时增加了集热棚对光线的吸收率，大大提高了系统发电的效率；(3)本技术对系统的余热进行循环利用，从而对系统发电效率的提高起到一定的辅助作用。附图说明图1是本技术太阳能热气流发电系统结构示意图；图2是集热棚表面结构示意图；图中，烟囱1、风速计2、温度计3、余热回收管4、相变蓄热材料层5、涡轮发电机组 6、地面7、集热棚8、纳米薄膜9。具体实施方式如图1所示，本技术太阳能热气流发电系统包括烟囱1、风速计2、温度计3、 余热回收管4、相变蓄热材料层5、涡轮发电机组6和集热棚8。其中，集热棚8建在地面7上，集热棚8底部铺设相变蓄热材料层5，烟 1位于集热棚8中央，涡轮发电机组6安装在烟囱1与集热棚8的交界处，风速计2和温度计3固定在烟囱1内，两根余热回收管4的一端均与烟囱1顶部相通，另一端均与集热棚8相通。如图2所示，集热棚8用金属支架支撑，其上铺盖玻璃，玻璃内外表面均通过浸渍提拉法涂覆纳米薄膜9。纳米薄膜为掺杂铁、镧、钼的二氧化钛膜，其中，摩尔分数分别为， 铁0. 2% ；镧0. 3% ；钼0. 3%ο该太阳能热气流发电系统发电原理为太阳辐射透过集热棚8顶部的玻璃材料照射在相变蓄热材料层5表面上，从而转化为热能，使相变蓄热材料层5表面的温度升高。同时环境空气被源源不断的吸入集热棚8内，相变蓄热材料层5表面一方面与集热棚内的空气进行对流换热，形成空气循环流动，另一方面将热量传递到内部。集热棚8内空气温度升高，密度下降，小于外界环境相同高度处的空气密度，从而形成了压力差，集热棚8中央的烟囱起一个负压管的作用，加大了系统内外的压力差。由于集热棚8内的空间足够大，当集热棚8内空气以较大的速度进入烟囱1底部时，在烟囱1内形成了强烈的气流流动，强烈的上升气流推动烟 1底部的涡轮发电机组6的涡轮转动，通过发电机最终实现将太阳能转换成电能。烟囱1顶部安装余热回收管4，从烟囱1里出来的热空气从高空回到集热棚8进口，使系统与环境构成了一个循环过程，从而利用了多余的热量，使该系统的热发电效率更高。而在夜间，温度下降时，利用相变蓄热材料在白天储存的热量，使它在夜间充分释放出来，将热能传递给周围的空气，加热空气，使涡轮发电机组6继续发电，从而最终达到晚上也能发电的目的。面积巨大的相变蓄热材料层5能确保发电机组6 —天24h期间的发电量维持相对稳定。集热棚8建在一块覆有良好相变蓄热材料层5的土地上，集热棚8和地面7有一定间隙，可以让周围空气进入系统。集热棚8底部是用相变蓄热材料层5做成的蓄热层，可克服太阳辐射周期性和间断性的弱点，实现系统发电的连续性与稳定性。集热棚8用金属支架支撑，其上铺盖玻璃，形成一个巨大的太阳能集热器。本技术的集热棚8由玻璃制成的棚顶和支撑结构组成，与烟囱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种太阳能热气流发电系统，其特征在于，它包括烟囱(1)、风速计(2)、温度计 (3)、余热回收管(4)、相变蓄热材料层(5)、涡轮发电机组(6)和集热棚(8);其中，集热棚 (8 )建在地面(7 )上，集热棚(8 )底部铺设相变蓄...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆飞飞，
申请(专利权)人：陆飞飞，
类型：实用新型
国别省市：