热气流发电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及发电设备，特别是一种热气流发电装置。包括塔囱、进风洞、导风装置、发电机组、热气流生成系统，在竖井顶部设一风筒，竖井和风筒构成塔囱(3)，沿竖井底部周围建造若干L形进风洞(12)，进风洞(12)连通塔囱(3)底部。此热气流发电装置具有原理可靠，设计简单，取材方便，运动部件少，维修方便，成本低，无环境污染，昼夜运行稳定，使用周期长等特点，成为完善国内外太阳能热气流发电的优化升级方案，对人类环境的改善和电力行业可持续发展具有重要的战略意义。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及发电设备，特别是一种热气流发电装置。
技术介绍
太阳能热风发电的构想是1978年由德国J. schlaich教授提出来的，主要由太阳能集热棚、导流烟 、涡轮发电机组三个部件组成，之后，美国、德国、南非、日本等国的专家学者对此产生了浓厚兴趣，展开了一系列研究，先后建立了多种发电模型实验进行基础性研究；我国对太阳能热气流发电的研究始于20世纪70年代，华中科技大学的杨家宽博士等承担的武汉市青年科技晨光计划项目首次在国内建造了一座输出功率为IOW的小型太阳能热气流发电实验装置，2010年，我国在内蒙西部沙漠中建立了 200KW的太阳能热风发 电站并投入运行，三期建成后发电量可达2. 7MW ;最近，澳洲能源公司计划在美国亚利桑那州沙漠中兴建一个高792米的巨型烟囱型太阳能热气流发电巨塔，由于沙粒在日间吸收了过量热力，在夜间还能令气体变暖，持续供电。据估计，该太阳能巨塔建成后，可产生100多万兆瓦电量，将为大约15万个家庭提供电力，相当于伯班克(美国加州城市)整个城市的用电量，同时还可以减少90万吨二氧化碳气体进入环境。但太阳能热气流发电仍然存在无法普及的问题一、太阳能集热棚占用大量土地；二、因受气候等因素的影响，单靠太阳能产生的热气流不足以维持发电装置持续、稳定、高效运转；三、普及推广有一定的局限性；四、热气流直接进入涡轮发电机给设备安全稳定运转带来考验。中国专利申请201110137765. 6公开了一种利用太阳能热气流发电的方法，利用太阳能集热棚温室产生的热气流进入进风通道，带动通道中的发电机发电。该方法存在以下不足1、集热棚占地面积大，在山脊上架设集热棚施工、维护难度大，不安全；2、发电机设置有限，形不成规模效益；3、热气流直通发电设备容易造成发电机组升温，不利机组安全运行；4、投资成本高，普及难度大。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种热气流发电装置，它克服现有技术的缺陷，不受地理条件限制、能够全天候工作，具有高效率、低成本的特点。本技术的目的是通过如下途径实现的一种热气流发电装置，山顶平台建造圆柱形竖井，在竖井顶部设一风筒，竖井和风筒构成塔 ，沿竖井底部周围建造若干L形进风洞，进风洞连通塔囱底部；所述的进风洞的水平通道分三段，一段为洞径逐渐缩小的进风洞压缩区，该区域与垂直通道相接，另两段相连的为洞径一致的进风洞均衡区和进风洞扩散区，进风洞扩散区连通塔囱底部；所述的风筒外壁设置安装有风轮发电机组，进风洞压缩区内设置圆筒式风轮发电机组，进风洞均衡区内设置涡轮发电机组；所述的塔 底部中央设有热气流生成器，热气流喷射器设置在进风洞扩散区出口位置；所述的风轮发电机组、圆筒式风轮发电机组、热气流生成器，热气流喷射器及涡轮发电机组均由外部控制装置控制。更进一步的，所述的竖井长度与直径比< 10，竖井底部直径与竖井顶部直径相同，竖井底部直径为风筒顶部直径的I. 3-1. 5倍，风筒长度<竖井长度的50%，风筒底部直径与竖井直径相同，风筒向上均匀收缩，呈中空锥形。更进一步的，所述的热气流生成器为太阳能散热器、电热器或燃烧器。更进一步的，所述的进风洞的进风口口径大于出风口口径。 更进一步的，相邻的进风洞之间设有维修洞，所述维修洞与进风洞的压缩区以安全闸门相连通。更进一步的，所述风筒以及进风洞进风段为金属或砖混结构建造，所述竖井以及进风洞出风段用钢筋混凝土浇注，所述塔 内壁衬砌耐火材料，设有保温层。更进一步的，所述热气流喷射器其喷口设为向上45 °。本技术热气流发电装置，类似于烟囱抽吸烟尘原理，或类似于“连通器”效应原理，一旦大口径管道(塔囱)内气体流动，即可引发大气柱以每平方米约10吨的重力向进风管道内压迫，迫使管道内的风轮机、涡轮机带动相应发电机转动发电。本技术热气流发电装置是可再生能源发电的一种新方式，不受地理、天气条件影响，应用范围广、能够全天候运行，并且发电效率高、成本低、清洁环保，应用前景广阔。以下结合附图对本技术作进一步详细说明图I为本技术结构示意图；其中，I避雷装置、2顶盖、3塔囱、4风轮机叶片保护盖、5风轮发电机组、6热气流生成器、7导风装置、8闸门、9热气流喷射器、10涡轮发电机组、11圆筒式风轮发电机组、12进风洞、13进风洞压缩区、14进风洞均衡区、15进风洞扩散区。具体实施方式如图I所示，本技术热气流发电装置，可以人工建造，也可以依据有利地形挖掘建造。例如，选择高度适合的山坡地、山丘为建设平台，垂直向下凿进建造一个圆柱形竖井，沿竖井中轴线垂直向上建造一个锥形风筒，竖井和风筒构成塔 3。所述塔 3顶部设置自动启闭的顶盖2和避雷装置1，所述塔囱3下部的内侧壁上设置耐火层、保温层。竖井与进风洞的开挖建造可按传统的隧道工程施工方法进行，开挖后采用钢筋混凝土浇注成型，风洞应按设计规范要求进行养护，二衬脱模后应使内壁光滑无风窝、毛刺。所述风筒以及进风洞进风段为金属或砖混结构建造，所述竖井以及进风洞出风段用钢筋混凝土浇注，所述塔囱内壁衬砌耐火材料，设有保温层，并保持内壁光滑减少热气上升阻力。所述的竖井长度与直径比< 10，竖井底部直径为风筒顶部直径的I. 3-1. 5倍，风筒长度<竖井长度的50%，风筒底部直径与竖井直径相同，风筒向上均匀收缩，呈中空锥形。沿竖井底部周围建造若干L形进风洞12，进风洞12连通塔囱3底部；所述进风洞12的进风口大于(数倍)出风口。进风洞进风段与出风段垂直连通，进风口向上，进风洞设置一定坡度，通常底坡度< 5%。;进风口设置安全防护网，可用钢材或纤维等材料制作，预防进风口附件人、动物或其他物体被气流卷进风洞12，危及生命和发电设施安全；进风洞出风口同方向与竖井切向连通，使进风口进风旋转上升。相邻的进风洞之间设有维修洞，所述维修洞与进风洞的压缩区以安全闸门相连通。所述的进风洞12的水平通道分三段，一段为洞径逐渐缩小的进风洞压缩区13，该区域与垂直通道相接，另两段相连的为洞径一致的 进风洞均衡区14和进风洞扩散区15，进风洞扩散区15连通塔囱3底部；所述进风洞压缩区13的截面积由外向内递减，气流由外界进入风洞压缩区13时，由于狭管效应，空间变小、气压增加，导致风速增大。在现有技术的情况下，当进风洞压缩区13内的风速增大到9m/s以上时，即可以进行风力发电。所述的风筒外壁设置有若干组同轴风轮发电机组5，所述风轮发电机组5包括设置在竖井外壁周边的复数个风轮机，每个风轮机通过同轴传动方式带动发电机进行发电。这里采用同轴传动的方式带动发电机，可以减少能量损耗，提高发电效率。所述风轮发电机组5外侧还设置有风轮机叶片保护盖4。进风洞压缩区13内设置圆筒式风轮发电机组11，所述圆筒式风轮发电机组11包括设置在圆筒内外壁的复数个风轮机，风轮机转轴位于圆筒外壁，风轮机通过扇形齿轮带动发电机，发电机位于圆筒外壁。根据所述压缩区的长度可批量安装圆筒式风轮发电机组11。本装置可采用最新无芯稀土永磁发电机，安装调试后将进一步降低发电成本、极大提升发电效率。所述进风洞均衡区14的截面积不变，气流经过压缩区之后已经加速到比较理想的风速。在所述进风洞均衡区14内设置一定数量的涡轮发电机组10进行发电。所述进风洞的出风口设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热气流发电装置，山顶平台建造圆柱形竖井，在竖井顶部设一风筒，竖井和风筒构成塔囱(3)，沿竖井底部周围建造若干L形进风洞(12)，进风洞(12)连通塔囱(3)底部，其特征在于 所述的进风洞(12)的水平通道分三段，一段为洞径逐渐缩小的进风洞压缩区(13)，该区域与垂直通道相接，另两段相连的为洞径一致的进风洞均衡区(14)和进风洞扩散区(15)，进风洞扩散区(15)连通塔囱(3)底部； 所述的风筒外壁设置安装有风轮发电机组(5)，进风洞压缩区(13)内设置圆筒式风轮发电机组(11)，进风洞均衡区(14)内设置涡轮发电机组(10)； 所述的塔 (3)底部中央设有热气流生成器￠)，热气流喷射器(9)设置在进风洞扩散区(15)出口位置； 所述的风轮发电机组(5)、圆筒式风轮发电机组(11)、热气流生成器￠)，热气流喷射器(9)及涡轮发电机组(10)均由外部控制装置控制。2.如权利要求I所述的热气流...

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