專利名稱：過(guò)熱蒸汽生成裝置、發(fā)電船及連接機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種能夠產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的過(guò)熱蒸汽生成裝置，該過(guò)熱蒸汽生成裝置 在轉(zhuǎn)換可以從海水或太陽(yáng)得到的諸如熱能之類的自然能量所必需的轉(zhuǎn)換效率方面有優(yōu)勢(shì) 并對(duì)環(huán)境造成了較小的負(fù)擔(dān)。本發(fā)明特別涉及一種通過(guò)使用上述自然能量以可逆的方式將水吸附在沸石和將 水從沸石中釋出來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的沸石型過(guò)熱蒸汽生成裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，人們已經(jīng)知道過(guò)熱蒸汽是一種在將熱能轉(zhuǎn)換成諸如電能的另一種類型能 量所必需的轉(zhuǎn)換效率方面具有優(yōu)勢(shì)的介質(zhì)。為了產(chǎn)生上述過(guò)熱蒸汽，例如，可以想到使用由下式(18)代表的可逆反應(yīng)的設(shè)備 和方法以使得可以在反應(yīng)器和蒸發(fā)冷凝器外部得到具有特定溫度的熱能或冷能。但是，這 實(shí)際上很困難。CaCHH2O < = > Ca (OH) 2+Q [千卡](18)為了解決上述困難，專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種化學(xué)熱泵(CaO/Ca (OH)2系列化學(xué)泵)， 其中，熱交換器設(shè)置有反應(yīng)器和蒸發(fā)冷凝器，從而使得可以相繼進(jìn)行熱加熱(hotheat)和 冷加熱(cold heat)。此外，專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種作為產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的設(shè)備的化學(xué)反應(yīng)熱泵設(shè)備，其 通過(guò)使用用于化學(xué)反應(yīng)泵的可逆反應(yīng)系列(即，使用2-丙醇/丙酮/氫反應(yīng)系列)，幾乎可 以永久地使用而無(wú)需重新提供反應(yīng)物。具體地說(shuō)，上述化學(xué)反應(yīng)熱泵在下式(19)中使用沸石作為反應(yīng)催化劑。C3H7OH(2-丙醇 HQ1 [千卡][80-100[ °C ]](熱損耗)=C3H6O(丙 酮)+H2 (氫)+ [千卡][120-300[°C ]] (19)此外，專利文獻(xiàn)3公開(kāi)了一種作為產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的設(shè)備的化學(xué)熱泵干燥器，該化 學(xué)熱泵干燥器能夠有效地使用諸如夜間能量等過(guò)剩能量并使用生石灰和熟石灰等，從而可 以在需要時(shí)得到貯存和存儲(chǔ)的能量。這樣的化學(xué)熱泵干燥器設(shè)置有高溫側(cè)的反應(yīng)器、化學(xué)熱泵、干燥器、熱交換器和熱
量供應(yīng)器。高溫側(cè)的反應(yīng)器在其內(nèi)部包含有化學(xué)反應(yīng)物(CaO)。另外，化學(xué)熱泵在低溫側(cè)具有 用于提供和接收與高溫側(cè)的反應(yīng)器的化學(xué)試劑發(fā)生反應(yīng)的氣體的反應(yīng)器。干燥器經(jīng)由空氣循環(huán)流道而連接到上述的高溫側(cè)的反應(yīng)器和低溫側(cè)的反應(yīng)器。另 外，熱交換器布置在高溫側(cè)的反應(yīng)器中的空氣循環(huán)流道處以利用化學(xué)試劑與反應(yīng)物氣體的 化學(xué)反應(yīng)的熱量來(lái)加熱循環(huán)空氣。此外，熱供應(yīng)器設(shè)置在高溫側(cè)的反應(yīng)器中。憑借這樣的構(gòu)造，上述化學(xué)熱泵干燥器將夜間電力或從外部提供的高溫氣體的能 量貯存和存儲(chǔ)為產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)物所需熱的熱量。于是，由于可以在需要時(shí)得到在上述化學(xué)反應(yīng)中保存的能量，所以即使電力供應(yīng)變化很大，也能夠在穩(wěn)定的條件下均勻地使被處理件干燥。因此能夠提供一種對(duì)環(huán)境造成 較小影響的安全系統(tǒng)。另夕卜，專利文獻(xiàn)4公開(kāi)了一種作為產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的設(shè)備的潛浮型 (submersible-floating)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，該設(shè)備配備有連接駁船和太陽(yáng)能電池的錨部 件。在該設(shè)備中，駁船構(gòu)建有可潛入水中且可漂浮的空氣供應(yīng)室，并且太陽(yáng)能電池被 布置在該駁船上。此外，錨部件在垂直方向上可移動(dòng)地以可漂浮的方式連接到位于海底的 底部基體。同時(shí)，非專利文獻(xiàn)1描述了一種使用反射鏡收集日光以得到可用于太陽(yáng)熱發(fā)電的 高溫的方法。非專利文獻(xiàn)1還描述到，在日本有一個(gè)作為類似的太陽(yáng)熱發(fā)電方法的日照計(jì)劃， 但是該計(jì)劃由于日照條件等缺點(diǎn)而沒(méi)有被投入使用，但是在美國(guó)，商業(yè)設(shè)備被投入使用。非專利文獻(xiàn)1還描述到，由于使用具有平面鏡結(jié)構(gòu)的定日鏡的Solar Two(美國(guó)， 加利福尼亞，10MW)的成功，有望得到一種使用塔形結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)熱發(fā)電來(lái)進(jìn)行發(fā)電。在美國(guó)和日本的實(shí)現(xiàn)示例中，以如下方式采用了一種方法，S卩，由多個(gè)鏡子收集的 日光溶解了安裝在離地幾十米高的塔的頂部上的熔爐中作為熱催化劑的熔鹽，通過(guò)引入其 中的高壓水而產(chǎn)生了高溫蒸汽。按照這種方法，由于熔鹽的溶解溫度大體上固定，所以利用了很容易得到高溫高 壓蒸汽的優(yōu)點(diǎn)。非專利文獻(xiàn)2描述了與安裝在日本香川縣Mitoyo市Nio-cho中的塔形光收集方 法的太陽(yáng)熱發(fā)電相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和研究的內(nèi)容。在上述實(shí)驗(yàn)和研究中，在700mHg的渦輪背壓(0. 092MP)和7870rpm的渦輪軸轉(zhuǎn)動(dòng) 頻率的條件下，通過(guò)在300°C下使用12個(gè)大氣壓(1.2MP)的蒸汽，能夠獲得2麗的發(fā)電輸
出ο現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 JP H10-89799A專利文獻(xiàn)2 JP H09-103670A專利文獻(xiàn)3 JP 200U63952A專利文獻(xiàn)4 JP S62-36898A (第一頁(yè)、第二頁(yè)、圖1)非專利文獻(xiàn)非專禾Ij 文獻(xiàn) 1 =Kousuke AIUCHI，“ sunl ight collecting system development-trialoperation of a sensor controlling heliostat，，,The Institute of Applied Energy, JournalApplied Energy Engineering, Vol. 26, No.2 (2003. 7), p.70非專利文獻(xiàn) 2 :1984, “Sunshine Project Outcome Report brief Overview", Agencyof Industrial Science and Technology, p.1-p.10
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
但是，需要注意，在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的CaCVCa(OH)2系列化學(xué)泵在以高傳熱效率 輸出過(guò)熱蒸汽方面存在困難。此外，在專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的化學(xué)反應(yīng)熱泵使得可以在該化學(xué)式的右側(cè)的放熱反 應(yīng)中從外部得到熱能(例如，0°C，16個(gè)大氣壓的高壓蒸汽9001/Hr)。換言之，在專利文獻(xiàn) 2中公開(kāi)的化學(xué)反應(yīng)熱泵并不是幾乎可以永久使用的泵。此外，與專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的CaCVCa(OH)2系列化學(xué)泵相同，專利文獻(xiàn)3中公開(kāi)的 化學(xué)熱泵干燥器也很難以高傳熱效率輸出過(guò)熱蒸汽。此外，在專利文獻(xiàn)4所公開(kāi)的潛浮型太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備中，駁船被錨定在海底處的 基體處，并且日光太陽(yáng)能電池被布置在船上。這就造成在發(fā)電期間不能將船錨定在海底。在非專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的太陽(yáng)熱發(fā)電方法中，消耗了大量的化學(xué)活性物質(zhì)，如硫 酸鈉、硫酸鉀等。因此，在對(duì)環(huán)境造成的影響方面這是我們不愿看到的。另外，在非專利文獻(xiàn)2公開(kāi)的實(shí)驗(yàn)和研究中，沒(méi)有考慮針對(duì)解決由于有限日照時(shí) 間而引起的間歇操作問(wèn)題所必需的持續(xù)發(fā)電的能量存儲(chǔ)思想。除非安裝在具有穩(wěn)定日照時(shí) 間的地區(qū)，否則難以操作。根據(jù)非專利文獻(xiàn)2中描述的使用和研究的結(jié)果，通過(guò)將大量部件 的詳細(xì)操作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在小型綜合測(cè)試裝置中以提供進(jìn)一步研究，這已經(jīng)得到了確認(rèn)。也就是說(shuō)，在日本工業(yè)科學(xué)與技術(shù)局和美國(guó)能源署所提出的方法(上述 “SolarTwo")中，使用熔鹽來(lái)產(chǎn)生高壓和高溫蒸汽。但是，在這些方法中，容易獲得高溫高壓 蒸汽，但難以長(zhǎng)期貯存能量。這是由于必須在高溫下保存大量的活性非常高的酸物質(zhì)。如 果為了保持溫度而消耗了電力，則不能避免整體能量效率的下降。因此，在具有穩(wěn)定日照條 件的地區(qū)(如沙漠地區(qū))以外的地區(qū)將熔鹽用于上述方法是困難的。鑒于上述問(wèn)題而做出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種能夠以更小的環(huán)境影 響來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的過(guò)熱蒸汽生成裝置、發(fā)電船和遙控臂，但是不受到日光條件等的限制。解決方案為了解決上述缺陷，權(quán)利要求1中陳述的發(fā)明提供了一種使用沸石來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸 汽的過(guò)熱蒸汽生成裝置，該過(guò)熱蒸汽生成裝置包括水分供給裝置，其用于使所述沸石吸附 霧態(tài)水分以加熱所述沸石；沸石鍋爐系統(tǒng)，其具有用于將吸附在所述沸石上的水分子釋出 并加熱所述沸石以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的釋出加熱器；低溫凈化水箱，其用于存儲(chǔ)與海水和地表 水中的至少一種進(jìn)行熱交換的凈化水，并且用于將熱交換后的凈化水提供給所述水分供給 裝置；以及霧化裝置，其用于將提供給所述水分供給裝置的凈化水生成為所述霧態(tài)水分。需要注意的是，“地表水”表示存在于地表中的水，包括河流、池塘和湖泊中的水以 及貯存在諸如凈水廠的人工貯水設(shè)施中的水。下面，在權(quán)利要求2中陳述的根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)明中，通過(guò)使用在產(chǎn)生所述 霧態(tài)水分時(shí)產(chǎn)生的蒸發(fā)的潛熱，所述霧化裝置使將要從所述低溫凈化水箱提供給所述水分 供給裝置的凈化水的溫度低于與所述低溫凈化水箱中存儲(chǔ)的凈化水進(jìn)行熱交換的水的溫度。下面，在權(quán)利要求3中陳述的根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的發(fā)明中，還包 括非絕熱壓縮泵，其用于壓縮由所述沸石鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽以產(chǎn)生在溫度和壓力 上比所述沸石鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽更高的高溫高壓過(guò)熱蒸汽；和高溫高壓過(guò)熱蒸汽 箱，其用于存儲(chǔ)由所述非絕熱壓縮泵產(chǎn)生的高溫高壓過(guò)熱蒸汽并將所儲(chǔ)存的高溫高壓過(guò)熱蒸汽輸出到蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)。下面，在權(quán)利要求4中陳述的根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的發(fā)明中，所述 高溫高壓過(guò)熱蒸汽箱包括高溫高壓過(guò)熱蒸汽貯存器，其用于貯存所述高溫高壓過(guò)熱蒸汽； 和循環(huán)通道，其用于回收從所述高溫高壓過(guò)熱蒸汽貯存器中泄漏的熱能。下面，在權(quán)利要求5中陳述的根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的發(fā)明中，還包 括高溫水貯存器，其用于貯存經(jīng)源自太陽(yáng)熱的能量加熱的高溫水；和太陽(yáng)熱存儲(chǔ)保溫箱， 其設(shè)置在所述高溫水貯存器周圍，其中，所述太陽(yáng)熱存儲(chǔ)保溫箱包括用于回收(recover) 從所述高溫水貯存器泄漏出的熱能的中溫水層。下面，在權(quán)利要求6中陳述的根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的發(fā)明中，所述沸 石鍋爐系統(tǒng)包括多個(gè)爐體，這些爐體中的某些構(gòu)成了其中多個(gè)爐體由管道裝置連接起來(lái) 的第一爐體行(line)，這些爐體中的不構(gòu)成第一爐體行的其它爐體構(gòu)成了其中多個(gè)爐體由 管道裝置連接起來(lái)的第二爐體行；和反應(yīng)切換(switching)控制裝置，其用于將第一爐體 行和第二爐體行交替地切換到其中由所述水分供給裝置將水分吸附在所述沸石的吸附爐 體行和其中由所述釋出加熱器釋出所述沸石中的水分的釋出爐體行。下面，在權(quán)利要求7中陳述的發(fā)明中，提供了一種發(fā)電船，該發(fā)電船包括根據(jù)權(quán) 利要求1至6中任一項(xiàng)所述的過(guò)熱蒸汽生成裝置，其安裝在用于與所述低溫凈化水箱中儲(chǔ) 存的凈化水進(jìn)行熱交換的水之上，其中，在將所述源自太陽(yáng)熱的能量注入所述釋出加熱器 中和將源自海水的能量注入所述低溫凈化水箱中的同時(shí)，產(chǎn)生了所述過(guò)熱蒸汽。下面，在權(quán)利要求8中陳述的根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)明中，所述低溫凈化水箱設(shè) 置在比與儲(chǔ)存在所述低溫凈化水箱中的凈化水進(jìn)行熱交換的水的表面要低的位置處，從而 接觸到與儲(chǔ)存在所述低溫凈化水箱中的凈化水進(jìn)行熱交換的水。下面，在權(quán)利要求9中陳述的發(fā)明中，提供了 一種連接機(jī)器人，其用于將根據(jù)權(quán)利 要求7或8所述的發(fā)電船和安裝在與所述低溫凈化水箱中儲(chǔ)存的凈化水進(jìn)行熱交換的水的 底部的水下安裝電纜相連接，所述連接機(jī)器人包括遙控臂，所述遙控臂用于將布置在與所 述低溫凈化水箱中儲(chǔ)存的凈化水進(jìn)行熱交換的水的底部的水下電纜連接到所述水下安裝 電纜的端部。有益效果根據(jù)本發(fā)明，使用凈化水作為能量劑，并且使用沸石作為活性介質(zhì)，因此以可逆的 方式將凈化水吸附在沸石上并將凈化水從沸石中釋出，從而產(chǎn)生了過(guò)熱蒸汽。在這種情況 下，在吸附過(guò)程中，將可從海水中得到的源自海水的能量注入凈化水的霧態(tài)水分中以將其 吸附在沸石上。同時(shí)，在釋出過(guò)程中，可利用源自太陽(yáng)熱的能量。另外，水源能量并不限于 來(lái)自海水的能量源，而可以是來(lái)自河流或湖泊的水。具體地說(shuō)，考慮到在由過(guò)熱蒸汽生成裝置中的水分供給裝置將凈化水變?yōu)殪F態(tài)水 分時(shí)產(chǎn)生的汽化潛熱，在注入源自海水的能量時(shí)，凈化水的溫度低于海水的溫度。結(jié)果，通 過(guò)使能量流入過(guò)熱蒸汽生成裝置中的凈化水中，將源自海水的能量注入沸石的霧態(tài)水分 中。因而，根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置的實(shí)際輸出能量(整個(gè)系統(tǒng)輸出)能夠以 組合了源自海水的能量和源自太陽(yáng)熱的能量的總和的過(guò)熱蒸汽的形式來(lái)產(chǎn)生總的能量。在安裝了根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置的發(fā)電船的情況下，該過(guò)熱蒸汽生成裝置在海上工作，這使得能夠例如通過(guò)蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽轉(zhuǎn)換成電能，因此 可以利用用于連接發(fā)電船和水中安裝電纜的連接機(jī)器人將這樣轉(zhuǎn)換的電能經(jīng)由海底的電 力端子以直流方式發(fā)送給需要電力的遠(yuǎn)程地點(diǎn)。


圖1是設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置的發(fā)電系統(tǒng)的概略構(gòu)造的示意圖；圖2是例示了安裝有根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置的發(fā)電船的概略構(gòu)造的圖；圖3示意性地例示了定日鏡的各個(gè)部件的概圖，(a)是部分切除該定日鏡的側(cè)面 截面圖，(b)是該定日鏡的頂視圖；圖4是例示了密閉鐵鍋(iron pan)的概略構(gòu)造和太陽(yáng)熱鐵塔的概略構(gòu)造的圖；圖5是例示了環(huán)形潛浮體的概略構(gòu)造的圖；圖6是示意性例示了太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱的概略構(gòu)造；圖7示意性例示了三重多層儲(chǔ)能箱的概略結(jié)構(gòu)；圖8示意性例示了電連接單元的概略構(gòu)造，(a)是例示了在連接高壓傳輸線前的 整體構(gòu)造的圖，(b)是例示了在連接了高壓傳輸線時(shí)高壓電端密封室中的狀態(tài)的圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置的控制系統(tǒng)的概略構(gòu)造的示意圖；圖10是例示了沸石固體鍋爐的構(gòu)造的圖；圖11是例示了水分供給裝置的概略構(gòu)造的圖；圖12是示出了沸石筒中的沸石的溫度與從吸附過(guò)程開(kāi)始時(shí)起到釋出過(guò)程結(jié)束時(shí) 止的一個(gè)循環(huán)中經(jīng)過(guò)的時(shí)間之間的關(guān)系的典型曲線。
具體實(shí)施例方式(本發(fā)明的概述)首先，在描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、操作和效果前，將對(duì)本發(fā)明的概要進(jìn)行描述。本發(fā)明的發(fā)明人研究了日本的日照計(jì)劃沒(méi)有被投入使用(參見(jiàn)非專利文獻(xiàn)1)的 原因，并且發(fā)現(xiàn)了可以針對(duì)不足的能量源替代地使用海水。換言之，源自海水的能量幾乎是無(wú)窮無(wú)盡的。但是，海水的溫度低，并且常規(guī)上尚 未被用于電力發(fā)電。此外，已有將水的溫差或潮汐能用于發(fā)電的提議，但是由于地點(diǎn)和設(shè)備 的缺陷，這些提議未得到實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，利用水的勢(shì)能，水力發(fā)電在常規(guī)上已經(jīng)投入實(shí)際使用。但是，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)地選 擇地點(diǎn)，并且其規(guī)模也受到了限制。這并不普遍適用。另外，根本不使用任何礦物燃料的太 陽(yáng)熱發(fā)電系統(tǒng)是一種對(duì)環(huán)境造成更小影響的系統(tǒng)。但是在目前，實(shí)際使用是滯后的。實(shí)際使用滯后的原因在于，在太陽(yáng)熱發(fā)電系統(tǒng)中，一般是由太陽(yáng)熱來(lái)產(chǎn)生水汽，并 且由蒸汽渦輪機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以得到電能。但是，地球上的任一地點(diǎn)都具有受到日照時(shí)間 或天氣影響的特點(diǎn)，因此難以持續(xù)地產(chǎn)生穩(wěn)定的電力。本發(fā)明在下面的描述中提出了若干個(gè)新的思想來(lái)解決上述若干個(gè)缺點(diǎn)。具體地說(shuō)，本發(fā)明旨在提供一種用于存儲(chǔ)可從太陽(yáng)熱得到的能量的過(guò)剩能量且不 損耗所存儲(chǔ)的能量的方法，并且還旨在提供一種不需要大面積土地就可獲得電能的方法。 該方法將注意力集中在以下方面將日照時(shí)間中的可用總能量設(shè)定成大于額定輸出的全部能量，可從太陽(yáng)熱得到的能量的過(guò)剩能量便可以儲(chǔ)存起來(lái)。此外，猶豫不使用作為對(duì)環(huán)境造成更大影響的介質(zhì)的活性熔鹽而使用一般的水作 為能量劑量并使用沸石作為活性介質(zhì)，本發(fā)明提供了獲得持續(xù)發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)。此外，本發(fā)明還提供了一種使用沸石的可逆反應(yīng)泵，該可逆反應(yīng)泵能夠以高傳導(dǎo) 效率輸出過(guò)熱蒸汽，其中，過(guò)熱蒸汽在分子序列方面是統(tǒng)一的，并且不僅使用了熱傳導(dǎo)，而 且還使用了熱輻射。此外，根據(jù)本發(fā)明，為了將沸石加熱，以潛熱的形式將源自海水的能量注入到吸附 在沸石上的霧態(tài)水分中。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于可以相當(dāng)自由地以各種方式選擇發(fā)電船的安裝位置，因而 可以減少由日照條件造成的限制。(第一實(shí)施方式)將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的第一實(shí)施方式(此后，稱為本實(shí)施方式)。(構(gòu)造)首先，參照?qǐng)D1到圖12來(lái)描述根據(jù)本實(shí)施方式的過(guò)熱蒸汽生成裝置的構(gòu)造和安裝 有該過(guò)熱蒸汽的發(fā)電船的構(gòu)造。圖1是設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置的發(fā)電系統(tǒng)的概略構(gòu)造的示意圖。 圖2是例示了安裝有根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置的發(fā)電船的概略構(gòu)造的圖?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1和圖2，安裝有過(guò)熱蒸汽生成裝置的發(fā)電船GS設(shè)置有太陽(yáng)熱收集點(diǎn) 1。具體地說(shuō)，環(huán)形潛浮體M進(jìn)行航行(navigation)，向著海面和海底進(jìn)行垂直移 動(dòng)，并且對(duì)發(fā)電船GS的緯度和經(jīng)度進(jìn)行方向控制。環(huán)形潛浮體M的構(gòu)造將在稍后予以描 述。太陽(yáng)熱收集點(diǎn)1具有甲板主體結(jié)構(gòu)1-1，它是發(fā)電船GS的船上結(jié)構(gòu)骨架甲板；支 撐著甲板主體結(jié)構(gòu)1-1的甲板支柱(deck pillar) 1-2 ；以及發(fā)電船GS的船身1_3。甲板主體結(jié)構(gòu)1-1的上表面設(shè)置有定日鏡2、密閉鐵鍋3和太陽(yáng)熱鐵塔4。應(yīng)當(dāng)注意，作為示例，圖中僅示出了一個(gè)設(shè)置在甲板主體結(jié)構(gòu)1-1的上表面上的 定日鏡2。但是，實(shí)際上，在甲板主體結(jié)構(gòu)1-1的上表面上設(shè)置了多個(gè)定日鏡2。這是由于本發(fā)明的目的是持續(xù)地進(jìn)行太陽(yáng)熱發(fā)電而不受到天氣的影響。獲得太陽(yáng) 能的多個(gè)定日鏡2必須布置在發(fā)電船GS的船身的上表面上。定日鏡2具有用于從太陽(yáng)光接收能量的赤道面折疊鏡，反射太陽(yáng)5發(fā)出的太陽(yáng)光， 并且將太陽(yáng)光收集到布置在太陽(yáng)熱鐵塔4上的密閉鐵鍋3中以將密閉鐵鍋3加熱。具體地 說(shuō)，在圖1和圖2中，太陽(yáng)5發(fā)出的太陽(yáng)光由從太陽(yáng)5進(jìn)入定日鏡2的入射光5-1和經(jīng)定日 鏡2反射而照射到密閉鐵鍋3的反射光5-2來(lái)表示。同樣，在圖2中，標(biāo)號(hào)23表示海底，標(biāo) 號(hào)25表示海平面和波浪。此外，入射光5-1包括從太陽(yáng)5直接照射到密閉鐵鍋3的入射光 5-1。憑借這樣的構(gòu)造，根據(jù)本發(fā)明，為了以源自太陽(yáng)熱的能量向過(guò)熱蒸汽生成裝置提 供能量，由多個(gè)定日鏡2來(lái)反射(5-2)太陽(yáng)光(5-1)以將太陽(yáng)光收集到密閉鐵鍋3上。關(guān)于多個(gè)定日鏡2，事先設(shè)定了總?cè)展夥瓷浣邮彰娣e(所有定日鏡2的接收面積 的總值)，使得可以由太陽(yáng)光的平均量獲得的能量大于包括所有過(guò)程中的損耗的一天輸出(one-day output)。將參照?qǐng)D3以及圖1和圖2來(lái)描述定日鏡2的概略構(gòu)造。圖3示意性地例示了定日鏡2的各個(gè)部件的概圖。(a)是部分切除定日鏡2的側(cè) 面截面圖，(b)是定日鏡2的頂視圖。在圖3中，標(biāo)號(hào)2-1表示緯度方向平面鏡，標(biāo)號(hào)2-2表示垂直點(diǎn)平面鏡，標(biāo)號(hào)2_3表 示經(jīng)度方向平面鏡，而標(biāo)號(hào)2-4表示角部折疊平面鏡。同樣，標(biāo)號(hào)2-5表示位置監(jiān)視器，標(biāo) 號(hào)2-6表示經(jīng)度方向控制器(內(nèi)有驅(qū)動(dòng)部和控制電路)，標(biāo)號(hào)2-7表示緯度方向控制器，而 標(biāo)號(hào)2-8表示赤道儀臺(tái)。此外，標(biāo)號(hào)2-9表示赤道儀控制器，標(biāo)號(hào)2-10表示定日鏡升降柱， 標(biāo)號(hào)2-11表示定日鏡底座，而標(biāo)號(hào)2-12表示定日鏡升降軸承。此外，標(biāo)號(hào)2-13表示定日 鏡升降控制器，標(biāo)號(hào)2-14表示定日鏡儲(chǔ)存RC腔，標(biāo)號(hào)2-15表示控制電力入口，而標(biāo)號(hào)2-16 表示RC腔蓋。分別將緯度方向平面鏡2-1、垂直點(diǎn)平面鏡2-2、經(jīng)度方向平面鏡2-3和角部折疊 平面鏡2-4形成為具有很輕的重量。另外，緯度方向平面鏡2-1、垂直點(diǎn)平面鏡2-2、經(jīng)度方向平面鏡2-3和角部折疊平 面鏡2-4自動(dòng)折疊從而收納在定日鏡儲(chǔ)存RC腔2-14中以避免受到強(qiáng)風(fēng)和強(qiáng)浪的破壞性沖
擊ο具體地說(shuō)，定日鏡儲(chǔ)存RC腔2-14設(shè)置有在儲(chǔ)存了緯度方向平面鏡2-1、垂直點(diǎn)平 面鏡2-2、經(jīng)度方向平面鏡2-3和角部折疊平面鏡2-4后自動(dòng)關(guān)閉的RC腔蓋2_16。由伺服電機(jī)和內(nèi)置計(jì)算機(jī)來(lái)操作各個(gè)部件，并且從操作員室通過(guò)無(wú)線遙控來(lái)控制 各個(gè)部件。另外，由事先輸入到內(nèi)置計(jì)算機(jī)中的程序來(lái)執(zhí)行太陽(yáng)光跟蹤控制。將參照?qǐng)D4以及圖1和圖2來(lái)描述密閉鐵鍋3和太陽(yáng)熱鐵塔4的構(gòu)造。圖4是例示了密閉鐵鍋3和太陽(yáng)熱鐵塔4的概略構(gòu)造的圖。如圖4所示，密閉鐵鍋3被形成為具有向上的敞開(kāi)部的半球，并且被布置在太陽(yáng)熱 鐵塔4上。另外，密閉鐵鍋3設(shè)置有安全閥3-1和雨水排出管3-2。太陽(yáng)熱鐵塔4布置在甲板主體結(jié)構(gòu)1-1的中央，并且設(shè)置有管道裝置4-lf、管道裝 置4-lr (在圖中，前面的是“f”，后面的是“r”)、鐵塔底座4-2以及抽水泵4-3。然后，定日鏡2反射太陽(yáng)光5以將太陽(yáng)光收集到密閉鐵鍋3上。在密閉鐵鍋3被 加熱后，利用抽水泵4-3通過(guò)管道裝置4-lf和管道裝置4-lr將一般的水(要使用的水例 如是在將海水過(guò)濾后得到的軟化水)注入到被加熱的密閉鐵鍋3中。因而，注入密閉鐵鍋 3中的水被存儲(chǔ)在圖1中示出的太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6中作為高溫的暖水(例如，80到 IOO0C )。在此情況下，當(dāng)在密閉鐵鍋3中產(chǎn)生過(guò)多壓力時(shí)，安全閥3-1工作以控制抽水泵 4-3。將參照?qǐng)D5以及圖1和圖2來(lái)描述設(shè)置在其中安裝了根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成 裝置的發(fā)電船GS中的環(huán)形潛浮體M。圖5是例示了該潛浮體M的概略構(gòu)造的圖。如圖5所示，環(huán)形潛浮體M的船身是具有圓形截面的輪狀和環(huán)形船身，并且驅(qū)動(dòng) 發(fā)電船GS航行、朝著海面和海底垂直移動(dòng)以及進(jìn)行發(fā)電船GS的緯度和經(jīng)度的方向控制。
具體地說(shuō)，在朝著海面和海底的垂直移動(dòng)中，例如，整個(gè)發(fā)電船GS縮入水下以保 護(hù)布置在太陽(yáng)熱鐵塔4上的密閉鐵鍋3不受到由強(qiáng)風(fēng)和海浪造成的破壞性沖擊。環(huán)形潛浮體M設(shè)置有隔斷墻對(duì)-1、船身控制塊對(duì)-2、船身驅(qū)動(dòng)電機(jī)M-3、螺旋槳 對(duì)-4、錨對(duì)-5、錨控制器M-6以及海水進(jìn)/出孔對(duì)-7。隔斷墻M-I將環(huán)形潛浮體M的內(nèi)部空間分隔成多個(gè)隔斷室。由隔斷墻M-I分 隔成的每個(gè)隔斷室都被設(shè)置成使得海水M-8能夠流入和流出。船身控制塊M-2包括控制設(shè)備、壓縮空氣箱、操作板等，并且具有常駐有操作員 的空間。六個(gè)船身驅(qū)動(dòng)電機(jī)M-3分別安裝在環(huán)形潛浮體M中的任意位置，并且可以通過(guò) 遙控來(lái)改變推進(jìn)方向。螺旋槳M-4是可變螺距螺旋槳。在海水中，螺旋槳M-4能夠輸出慢速所需的轉(zhuǎn) 速，而在海上，螺旋槳M-4能夠輸出空氣動(dòng)力推進(jìn)所需的轉(zhuǎn)速。錨M-5是用于拋錨和固定的錨。在發(fā)電期間，將錨M-5收起放在船上以保證船 身的自由緩慢的行動(dòng)和用于阻擋海底的影響的定位控制。整個(gè)船身的移動(dòng)按照GSP的精度 范圍而設(shè)置在特定的緯度和特定的經(jīng)度，并且在水下電纜的擴(kuò)展范圍內(nèi)自由地移動(dòng)。這里， GSP(全球定位系統(tǒng))是使用衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)。錨控制器M-6設(shè)置有絞盤、電機(jī)等，并且是用于控制錨M-5的操作的裝置。海水進(jìn)/出孔M-7是當(dāng)海水流入環(huán)形潛浮體M和流出環(huán)形潛浮體M時(shí)供海水 流入和流出的孔。具體地說(shuō)，每一個(gè)上述裝置的運(yùn)行都受到從發(fā)電船GS和設(shè)置在各個(gè)裝置中的內(nèi) 置計(jì)算機(jī)發(fā)送的信號(hào)的控制，并且通過(guò)從發(fā)電船GS中的控制室(未示出)發(fā)出的信息要求 信號(hào)來(lái)執(zhí)行。返回圖1和圖2，再次進(jìn)行描述。如圖1和圖2所示，安裝在發(fā)電船GS中的過(guò)熱蒸汽生成裝置設(shè)置有太陽(yáng)熱存儲(chǔ) 多層保溫箱6 ；中溫水箱7 ；中溫水箱8 ；多層保溫存儲(chǔ)箱9 ；以及高溫儲(chǔ)熱箱10。除此以外， 安裝在發(fā)電船GS中的過(guò)熱蒸汽生成裝置還設(shè)置有低溫凈化水箱11 ；反滲透壓海水凈化裝 置；初級(jí)電力單元13 ；第一熱交換器14 ；第二熱交換器15 ；以及沸石鍋爐系統(tǒng)16。此外， 安裝在發(fā)電船GS中的過(guò)熱蒸汽生成裝置還設(shè)置有水分供給裝置17 ；蒸汽渦輪18 ；冷凝器 19 ；交流發(fā)電機(jī)20 ；變壓器/交流直流逆變器21 ；以及電力連接單元22。具體地說(shuō)，在圖1中，反滲透壓海水凈化裝置12由“F.Filt. ”表示，初級(jí)電力單 元13由“In. Pow. ”表示，沸石鍋爐系統(tǒng)16由“SSB”表示，水分供給裝置17由“WS”表示。 同樣，在圖1中，蒸汽渦輪18由“VTb”表示，冷凝器19由“Cond. ”表示，交流發(fā)電機(jī)20由 "DM. ”表示，而變壓器/交流直流逆變器21由“Tr. /INV. ”表示。現(xiàn)在，將參照?qǐng)D6以及圖1和圖2來(lái)描述太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6的概略構(gòu)造。圖6示意性例示了太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6的概略構(gòu)造。太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱 6是用于臨時(shí)存儲(chǔ)從太陽(yáng)熱收集點(diǎn)1中的太陽(yáng)熱能量源加熱的大致80到100°C的高溫水的 水箱，并且能夠?qū)⒛芰刻峁┙o沸石固體鍋爐16。具體地說(shuō)，太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6能夠存 儲(chǔ)可從太陽(yáng)熱得到的能量中的過(guò)多能量。在以下描述中，溫度大致高為80到100°C的水在 某些情況下將被表示為“HTW”。
為此，根據(jù)太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6的容量，在根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置 被安裝在發(fā)電船GS中并被操作以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的情況下，例如即使不是日照時(shí)間也能夠 提供能量以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽。這樣的容量被事先設(shè)置好以允許存儲(chǔ)例如大體上七天的平均發(fā)電量。另外，由于太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6必須盡可能地防止所存儲(chǔ)的能量消散，因此 太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6的存儲(chǔ)量必須很大，并且需要有效的隔熱。因此，太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層 保溫箱6具有對(duì)于壓力容器來(lái)說(shuō)有利的同心球形多層結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，將描述太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6的多層結(jié)構(gòu)是例如同心球形結(jié) 構(gòu)的情況。但是，太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6的結(jié)構(gòu)并不限于此，并且可以是圓柱形多層結(jié) 構(gòu)。此外，太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6設(shè)置有高溫水貯存器6-1 ；鋼制球形水箱6-2 ；耐 熱磚墻6-3 ；中溫儲(chǔ)熱水箱內(nèi)墻6-4 ；以及中溫儲(chǔ)熱水箱外墻6-6。高溫水貯存器6-1布置在太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6的中央，并且存儲(chǔ)上述的HTW。鋼制球形水箱6-2圍繞著高溫水貯存器6-1。耐熱磚墻6-3介于鋼制球形水箱6-2和中溫儲(chǔ)熱水箱內(nèi)墻6_4之間，并且形成了
隔熱層。在耐熱磚墻6-3的外周側(cè)，溫度低于HTW的中溫儲(chǔ)熱水6_5在中溫儲(chǔ)熱水箱內(nèi)墻 6-4與中溫儲(chǔ)熱水6-5之間流動(dòng)。在以下描述中，具有中溫儲(chǔ)熱水6-5的溫度或具有與中溫 儲(chǔ)熱水6-5 —樣高溫度的水在某些情況下將被表示為“MTW”。因此，中溫儲(chǔ)熱水箱內(nèi)墻6-4與中溫儲(chǔ)熱水箱外墻6-6之間的空間對(duì)應(yīng)于用于存 儲(chǔ)中溫儲(chǔ)熱水6-5的中溫儲(chǔ)熱水箱。具體地說(shuō)，在圖6中，標(biāo)號(hào)6-7表示SSB高溫水出口，標(biāo)號(hào)6_8表示循環(huán)高壓水出 口，標(biāo)號(hào)6-9表示太陽(yáng)加熱水入口，標(biāo)號(hào)6-10表示太陽(yáng)加熱水出口，而標(biāo)號(hào)6-11表示高溫 水入口。同樣，標(biāo)號(hào)6-12表示循環(huán)高溫水入口 ；標(biāo)號(hào)6-13表示中溫水出口，標(biāo)號(hào)6-14表示 中溫水入口，標(biāo)號(hào)6-15表示循環(huán)中溫水出口，而標(biāo)號(hào)6-16表示循環(huán)中溫水入口。此外，標(biāo) 號(hào)6-17表示將被分隔為上部和下部的中溫儲(chǔ)熱箱連接起來(lái)的連接管，而標(biāo)號(hào)6-18表示中 溫儲(chǔ)熱箱連接環(huán)。返回圖1和圖2，將進(jìn)行如下描述。中溫水箱7與中溫水箱8都具有圓球形多層結(jié)構(gòu)，并且是用于存儲(chǔ)通過(guò)回收從太 陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6和多層保溫存儲(chǔ)箱9泄漏出的熱能而產(chǎn)生的加熱水的水箱。具體地說(shuō)，如圖1所示，中溫水箱7被布置成圍繞太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6，并使從 太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6泄漏的熱被吸收在所存儲(chǔ)的加熱的水中，從而以熱傳導(dǎo)的方式回 收并存儲(chǔ)熱。因此，中溫水箱7對(duì)應(yīng)于在太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6中設(shè)置的高溫水貯存器6-1 周圍設(shè)置的太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱，并且具有用于回收從高溫水貯存器6-1泄漏出的熱能 的中溫水層。同時(shí)，中溫水箱8布置在多層保溫存儲(chǔ)箱9周圍，并且使從多層保溫箱6泄漏的熱 被吸收在所存儲(chǔ)的加熱的水中，從而以熱傳導(dǎo)的方式回收并存儲(chǔ)熱。此外，通過(guò)不僅使從第三熱交換器17-2傳遞來(lái)的加熱的水而且使在根據(jù)本發(fā)明的整個(gè)過(guò)熱蒸汽生成裝置中產(chǎn)生的傳導(dǎo)的泄漏熱或浪費(fèi)熱被吸收在加熱的水中，中溫水箱 7與中溫水箱8轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)熱。具體地說(shuō)，在圖1中，兩個(gè)水箱被例示為中溫水箱7和中溫水箱8。但是，將中溫 水箱7和中溫水箱8例示為兩個(gè)水箱的實(shí)際情況是，單個(gè)水箱被分隔成分別靠近熱源的兩 個(gè)水箱。中溫水箱7和中溫水箱8通過(guò)管道裝置連接起來(lái)。因此，中溫水箱7和中溫水箱 8具有單個(gè)水箱的功能。當(dāng)存儲(chǔ)在中溫水箱7和中溫水箱8中的加熱的水的溫度上升并超出中溫水箱7和 中溫水箱8的溫度范圍時(shí)，存儲(chǔ)在中溫水箱7和中溫水箱8中的加熱的水經(jīng)由中溫雙向管 道裝置系統(tǒng)NPM轉(zhuǎn)移到太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6。這樣，如果存儲(chǔ)在中溫水箱7和中溫水 箱8中的加熱的水的水量過(guò)大，就能夠經(jīng)由中溫雙向管道裝置系統(tǒng)NPM將存儲(chǔ)在中溫水箱 7和中溫水箱8中的加熱的水轉(zhuǎn)移到太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6中。另外，在圖1中，中溫雙 向管道裝置系統(tǒng)(NPM)在現(xiàn)實(shí)中由多個(gè)管道形成。此外，中溫水箱7、中溫水箱8、低溫凈化水箱11和水分供給裝置17分別通過(guò)管道 裝置連接起來(lái)，以經(jīng)由中溫雙向管道裝置系統(tǒng)NPM使各個(gè)溫度(溫度水平)相等。經(jīng)由中溫雙向管道裝置系統(tǒng)NPM連接起來(lái)的部件(S卩，中溫水箱7、中溫水箱8、低 溫凈化水箱11和水分供給裝置17)的水量和水溫由稍后描述的反應(yīng)切換控制裝置16-C基 于測(cè)得的水溫和水量等來(lái)設(shè)置和控制?，F(xiàn)在，將參照?qǐng)D7以及圖1和圖2來(lái)描述多層保溫存儲(chǔ)箱9的概略構(gòu)造。圖7示意性例示了多層保溫存儲(chǔ)箱9的概略構(gòu)造。多層保溫存儲(chǔ)箱9是用于存儲(chǔ)由沸石固體鍋爐16產(chǎn)生的高溫高壓過(guò)熱蒸汽的容 另外，多層保溫存儲(chǔ)箱9被設(shè)計(jì)成在交流發(fā)電機(jī)20能夠以額定輸出工作時(shí)存儲(chǔ)過(guò) 熱蒸汽。然后，當(dāng)過(guò)熱蒸汽減少到某種程度時(shí)，稍后將描述的非絕熱壓縮泵16-7立即工作 并使沸石固體鍋爐16重新供應(yīng)過(guò)熱蒸汽。在本實(shí)施方式中，將以其中多層保溫存儲(chǔ)箱9能 夠存儲(chǔ)允許交流發(fā)電機(jī)20以額定輸出工作大約10小時(shí)所需的過(guò)熱蒸汽的情況為例進(jìn)行描 述。此外，多層保溫存儲(chǔ)箱9在向輸出使用源(如蒸汽渦輪18等)提供根據(jù)本發(fā)明而 產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽前臨時(shí)地存儲(chǔ)過(guò)熱蒸汽。但是，為了保持高溫，需要有效的隔熱。因此，按照 與太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6相同的方式將多層保溫存儲(chǔ)箱9形成為同心的球形多層結(jié)構(gòu)， 該結(jié)構(gòu)作為壓力容器是有利的。因此，多層保溫存儲(chǔ)箱9相當(dāng)于高溫高壓過(guò)熱蒸汽容器，其存儲(chǔ)由非絕熱壓縮泵 16-7產(chǎn)生的高溫高壓過(guò)熱蒸汽接著將所存儲(chǔ)的高溫高壓過(guò)熱蒸汽輸出到稍后描述的蒸汽 渦輪發(fā)電機(jī)。具體地說(shuō)，根據(jù)本實(shí)施方式，將以同心和球形形狀的多層保溫存儲(chǔ)箱9的多層結(jié) 構(gòu)為例進(jìn)行描述。但是，多層保溫存儲(chǔ)箱9的結(jié)構(gòu)并不限于此。多層保溫存儲(chǔ)箱9可以為 圓柱形多層結(jié)構(gòu)。此外，多層保溫存儲(chǔ)箱9與中溫水箱8和高溫儲(chǔ)熱箱10 —起被設(shè)置成具有同心球 形多層結(jié)構(gòu)。因此，從高溫部分泄漏的能量隨后被存儲(chǔ)在中溫水箱8和高溫儲(chǔ)熱箱10中的 加熱的水縮吸收，中溫水箱8和高溫儲(chǔ)熱箱10是用于比水箱9的溫度低的溫度的容器。
此外，在多層保溫存儲(chǔ)箱9中，隔熱和耐熱磚墻9-3經(jīng)由作為圍繞高溫高壓過(guò)熱蒸 汽貯存器9-1的內(nèi)墻的鋼制球形箱9-2而設(shè)置在鋼制球形箱9-2的外周側(cè)。高溫高壓過(guò)熱蒸汽貯存器9-1能夠存儲(chǔ)上述高溫高壓過(guò)熱蒸汽。因此，高溫高壓 過(guò)熱蒸汽貯存器9-1相當(dāng)于存儲(chǔ)由非絕熱壓縮泵16-7產(chǎn)生的高溫高壓過(guò)熱蒸汽的高溫高 壓過(guò)熱蒸汽貯存器。另外，在隔熱和耐熱磚墻9-3的外周側(cè)，具有與上述的HTW —樣高的溫度并具有相 對(duì)較高熱容量的高溫儲(chǔ)熱水9-5被存儲(chǔ)在由高溫保溫存儲(chǔ)箱內(nèi)墻9-4和高溫保溫存儲(chǔ)箱外 墻9-6包圍的球形空間中。此外，在高溫保溫存儲(chǔ)箱外墻9-6與中溫儲(chǔ)熱水箱內(nèi)墻9-8之間設(shè)置了空氣隔熱 層9-7。另外，具有與上述的中溫儲(chǔ)熱水6-5同樣高溫度的中溫儲(chǔ)熱水9-9被引入中溫儲(chǔ)熱 水箱內(nèi)墻9-8與中溫儲(chǔ)熱水箱外墻9-10之間。因此，介于中溫儲(chǔ)熱水箱內(nèi)墻9-8與中溫儲(chǔ)熱水箱外墻9-10之間的空間相當(dāng)于用 于存儲(chǔ)中溫儲(chǔ)熱水9-9的中溫儲(chǔ)熱箱。也就是說(shuō)，多層保溫存儲(chǔ)箱9設(shè)置有三層隔熱夾套。在該三層隔熱夾套中，最里面 的第一層是耐熱轉(zhuǎn)，而其余的兩層分別是用于高溫水和中溫水的球形水箱。存儲(chǔ)在這兩層 球形水箱中的能量以循環(huán)的方式用于過(guò)熱蒸汽的產(chǎn)生。設(shè)置空氣隔熱層9-7是為了在高溫儲(chǔ)熱水9-5與中溫儲(chǔ)熱水9_9之間隔熱。用于存儲(chǔ)中溫儲(chǔ)熱水9-9的空間通過(guò)中溫雙向管道裝置NPM與用于存儲(chǔ)上述中溫 儲(chǔ)熱水6-5的空間相連。具體地說(shuō)，中溫儲(chǔ)熱水6-5與中溫儲(chǔ)熱水9-9通過(guò)泵在兩個(gè)方向上回流到低溫凈 化水箱11和水分供給裝置17，并且響應(yīng)于從反應(yīng)切換控制裝置16C-1輸出的指令信號(hào)而循 環(huán)。這以恰當(dāng)?shù)臏囟葓?zhí)行了對(duì)中溫儲(chǔ)熱水6-5和中溫儲(chǔ)熱水9-9中存儲(chǔ)的水的控制， 并以恰當(dāng)?shù)姆绞綀?zhí)行了對(duì)中溫儲(chǔ)熱水6-5和中溫儲(chǔ)熱水9-9的分配的控制。此外，在水分 供給裝置17中，可以將具有與中溫儲(chǔ)熱水6-5和中溫儲(chǔ)熱水9-9同樣高的溫度的水重復(fù)用 作要供應(yīng)給沸石固體鍋爐16的水的蒸汽或水霧的熱源。另外，中溫儲(chǔ)熱水出口 9-14與中溫儲(chǔ)熱水入口 9-16、循環(huán)加熱水入口 6_16、中溫 水入口 6-14、循環(huán)加熱水出口 6-15以及中溫水出口 6-13與中溫雙向管道裝置NPM相連接， 從而彼此連通。同樣，高溫儲(chǔ)熱水出口 9-13和高溫儲(chǔ)熱水入口 9-15以及設(shè)置在太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層 保溫箱6中的循環(huán)高壓水出口 6-8和循環(huán)高溫入口 6-1通過(guò)高溫雙向管道裝置NPH連接起 來(lái)，從而彼此連通。因此，由高溫保溫存儲(chǔ)箱內(nèi)墻9-4和高溫保溫存儲(chǔ)箱外墻9-6包圍起來(lái)的球形空 間被布置成包圍著高溫高壓過(guò)熱蒸汽貯存器，并且相當(dāng)于回收從高溫高壓過(guò)熱蒸汽貯存器 中泄漏出的熱能的循環(huán)水層。另外，在圖7中，標(biāo)號(hào)9-11表示高溫高壓過(guò)熱蒸汽入口，而標(biāo)號(hào)9-12表示高溫高 壓過(guò)熱蒸汽出口。同樣，標(biāo)號(hào)9-17表示連接了被分隔成上部和下部的中溫儲(chǔ)熱水箱的高溫 儲(chǔ)熱水箱連接管道，而標(biāo)號(hào)9-18表示中溫儲(chǔ)熱水向連接管道。同樣，標(biāo)號(hào)9-19表示用于被 分隔成上部和下部的中溫儲(chǔ)熱水箱的中溫儲(chǔ)熱水箱連接環(huán)。
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下面將參照?qǐng)D1和圖2進(jìn)行描述。高溫儲(chǔ)熱箱10具有圓形、球形方式的分層結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)管道裝置經(jīng)由高溫雙向 管道裝置NPH與太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6相對(duì)(reversely)連接以使各自的溫度相等或接 近。另外，高溫儲(chǔ)熱箱10是用于存儲(chǔ)通過(guò)回收從多層保溫存儲(chǔ)箱9等中泄漏出的熱能 而產(chǎn)生的加熱水的容器。也就是說(shuō)，從高溫高壓過(guò)熱蒸汽貯存器9-1中泄漏到外部的熱量被回收到存儲(chǔ)在 高溫儲(chǔ)熱箱10中的高溫儲(chǔ)熱水中，并且被連接起來(lái)以與存儲(chǔ)在太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6中 的高溫儲(chǔ)熱水進(jìn)行循環(huán)。因此，重復(fù)使用高溫儲(chǔ)熱水作為沸石固體鍋爐16的熱能。此外，由于高溫儲(chǔ)熱箱10經(jīng)由高溫雙向管道裝置NPH與太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6 連接起來(lái)，所以可以調(diào)整這兩個(gè)容器中的水量。低溫凈化水箱11是用于在其中存儲(chǔ)例如由反滲透壓海水凈化裝置12以海水產(chǎn)生 的凈化水的容器，其能夠在存儲(chǔ)于其中的凈化水與海水之間進(jìn)行熱交換，并且在熱交換后 將凈化水供應(yīng)給水分供給裝置17。此外，低溫凈化水箱11安裝在與發(fā)電船GS的船身外部低于海面的間隙相對(duì)應(yīng)的 位置處，例如，安裝在圖2中示出的發(fā)電船GS的船身外部殼體中，使得船身浮在海水上并從 海水獲取熱能。具體地說(shuō)，低溫凈化水箱11安裝在例如圖2中示出的發(fā)電船GS的側(cè)壁中低于海 面的位置處，使得存儲(chǔ)在低溫凈化水箱11中的凈化水與海水被安排進(jìn)行熱交換。因此，發(fā)電船GS被設(shè)置在與存儲(chǔ)在低溫凈化水箱11中的凈化水進(jìn)行熱交換的水上。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，已經(jīng)描述了與存儲(chǔ)在低溫凈化水箱11中的凈化水進(jìn)行熱 交換的水是海水并且發(fā)電船GS位于海上的情況。但是，本實(shí)施方式并不限于此。也就是說(shuō)， 例如，與存儲(chǔ)在低溫凈化水箱11中的凈化水進(jìn)行熱交換的水可以是河水，并且發(fā)電船GS可 以位于河上。關(guān)鍵在于，與存儲(chǔ)在低溫凈化水箱11中的凈化水進(jìn)行熱交換的水可以是海水 和地表水中的至少一種。此外，根據(jù)本實(shí)施方式，如圖1所示，已經(jīng)以低溫凈化水箱11的形狀是球形的情況 為例進(jìn)行了描述。但是，低溫凈化水箱11的形狀并不限于此。換言之，低溫凈化水箱11的 形狀可以是例如立方體的箱形。另外，低溫凈化水箱11可以為這樣的形狀，即，其在和與存 儲(chǔ)在其中的凈化水進(jìn)行熱交換的水相接觸的位置處具有鰭，從而增大了和與存儲(chǔ)在其中的 凈化水進(jìn)行熱交換的水的接觸面積。反滲透壓海水凈化裝置12安裝在發(fā)電船GS的內(nèi)部，并且從海水(圖1中表示為 “海水”)中產(chǎn)生大量作為在發(fā)電船GS中產(chǎn)生能量的主要介質(zhì)的凈化水。然后，反滲透壓海水凈化裝置12在必要時(shí)向低溫凈化水箱11供應(yīng)縮產(chǎn)生的凈化 水。從海水中產(chǎn)生凈化水的技術(shù)是已知技術(shù)，因此將略去對(duì)該技術(shù)的描述。在發(fā)電的初始預(yù)備階段中，從反滲透壓海水凈化裝置12供應(yīng)給低溫凈化水箱11 的凈化水通過(guò)發(fā)電船GS中的管道裝置從低溫凈化水箱11充入太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6、中 溫水箱7、中溫水箱8和高溫儲(chǔ)熱箱10中。初級(jí)電力單元13在根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置運(yùn)行后向各個(gè)泵(在圖1中，以“泵”或“壓縮泵”表示)供電(在圖1中，以“AC電源”表示)。第一熱交換器14和第二熱交換器15設(shè)置在太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6和沸石鍋爐 系統(tǒng)16之間。另外，第一熱交換器14和第二熱交換器15改變了作為在太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱 6與沸石鍋爐系統(tǒng)16之間流動(dòng)的能量攜帶介質(zhì)的水、空氣和油的溫度。稍后將描述沸石鍋爐選通16和水分供給裝置17的構(gòu)造。蒸汽渦輪18設(shè)置在交流發(fā)電機(jī)20中，并且由從多層保溫存儲(chǔ)箱9輸出的高溫高 壓過(guò)熱蒸汽驅(qū)動(dòng)以使交流發(fā)電機(jī)20產(chǎn)生必要的輸出電力。冷凝器19將從蒸汽渦輪18返回的低溫水汽回收成具有中溫的水(中溫水)，并且 使所回收的中溫水經(jīng)由中溫水箱7和中溫水箱8再次流回沸石固體鍋爐16。使上述中溫水循環(huán)以在沸石固體鍋爐16、多層保溫存儲(chǔ)箱9和蒸汽渦輪間轉(zhuǎn)動(dòng) “飛輪循環(huán)”，并且存儲(chǔ)如機(jī)械飛輪的能量。另外，由于存儲(chǔ)在太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6中的高溫水儲(chǔ)存了太陽(yáng)熱，因此經(jīng)由 沸石固體鍋爐16將與功率輸出相對(duì)應(yīng)的能量添加到上述飛輪循環(huán)中。交流發(fā)電機(jī)20是設(shè)置有蒸汽渦輪18的蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)，如上所述。變壓器/交流-直流逆變器21從發(fā)電船GS的電力連接單元22輸出由交流發(fā)電 機(jī)20產(chǎn)生的電力，作為用于電力傳輸(圖1中，以“電力輸出”表示)的超高壓直流電。在這種情況下，發(fā)電船GS安裝在與海岸相距較遠(yuǎn)的水深大約200米的大陸架上。 因此，為了有效地長(zhǎng)距離傳輸電力，超高壓直流電輸出是必要的。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，在發(fā)電船GS所在的海水中，使用機(jī)器人由無(wú)人值守的電 力連接單元22來(lái)連接高壓輸電線?，F(xiàn)在，將參照?qǐng)D8以及圖1和圖2來(lái)描述使用機(jī)器人來(lái)連接高壓輸電線的電力連 接單元22的概略構(gòu)造。圖8示意性例示了電力連接單元22的概略構(gòu)造。(a)是例示了連接高壓輸電線前 整個(gè)構(gòu)造的圖。(b)是例示了在連接了高壓輸電線時(shí)高壓電力端密閉室中的狀態(tài)的圖。具體地說(shuō)，在圖8中，標(biāo)號(hào)22-1表示高壓電力端電路部分(在圖1中，以“Con. ” 表示)，標(biāo)號(hào)22-2表示高壓電力端密閉室，而標(biāo)號(hào)22-3表示發(fā)電船GS側(cè)的電力連接端子。 同樣，標(biāo)號(hào)22-4表示用于去除高壓電力端密閉室22-2中的海水的干燥空氣生成裝置(在 圖1中，以“空氣”表示)，標(biāo)號(hào)22-5表示水下電力倉(cāng)，而標(biāo)號(hào)22-6表示水下電纜。此外， 標(biāo)號(hào)22-7表示用于錨定水下電力倉(cāng)的倉(cāng)錨單元，而標(biāo)號(hào)22-8表示用于纏繞電纜的自動(dòng)饋 送型繞線筒。此外，標(biāo)號(hào)22-9表示介于水下高壓端子和繞線筒之間的電力連接電纜，標(biāo)號(hào) 22-10表示水下高壓端子，而標(biāo)號(hào)22-11表示水下電力塔。此外，標(biāo)號(hào)22-12表示水下電力 塔底座，標(biāo)號(hào)22-13表示水下安裝電纜，標(biāo)號(hào)22-14表示用于自推進(jìn)電力連接的連接機(jī)器 人，而標(biāo)號(hào)22-15表示設(shè)置在連接機(jī)器人22-14中的遙控臂。電力連接單元22是用于將海上產(chǎn)生(由發(fā)電船GS產(chǎn)生)的高壓直流電以很少的 損耗傳輸?shù)竭h(yuǎn)距離的陸上使用場(chǎng)所的裝置。 高壓電力端電路部分22-1是發(fā)電船GS的電力傳輸端子。高壓電力端密閉室22-2安裝在發(fā)電船GS的船底上，并且貯備了端子以進(jìn)行連接。水下電力倉(cāng)22-5中包括水下電纜22-6的端子。
另外，水下電力倉(cāng)22-5容納在高壓電力端密閉室22-2的內(nèi)部，并且連接了高壓輸 電線，如圖8B所示。水下高壓端子22-10是水下安裝的電纜22-13的端子，并且被安裝在水中。水下安裝電纜22-13是通過(guò)水下電力塔22-11和水下電力塔基座22_12安裝在允 許與存儲(chǔ)在低溫凈化水箱11中的凈化水進(jìn)行熱交換的水的底部(即，海底)。連接機(jī)器人22-14是用于電連接高壓電力端電路部分22-1和安裝在海底的水下 安裝電纜22-13的小型遙控機(jī)器人。此外，連接機(jī)器人22-14用于在連接高壓輸電線前的狀態(tài)下，在從將水下電力倉(cāng) 22-5保持在海底處的倉(cāng)錨定單元22-7移除水下電力倉(cāng)22-5后輸送水下電力倉(cāng)22_5。此外，連接機(jī)器人22-14設(shè)置有遙控臂22-15和監(jiān)控電視(未示出)。然后，通過(guò) 查看監(jiān)控電視上的圖像而從海上的發(fā)電船GS操作遙控臂22-15，以處理水下電力倉(cāng)22-5。 另外，在圖8的(a)中，在連接高壓輸電線前的狀態(tài)下，用實(shí)線來(lái)表示水下電力倉(cāng)22-5和遙 控臂22-15。同時(shí)，在圖8的(a)中，在連接了高壓輸電線后的狀態(tài)下，用虛線來(lái)表示水下電 力倉(cāng)22-5和遙控臂22-15。也就是說(shuō)，設(shè)置在連接機(jī)器人22-14中的遙控臂22-15是用于將布置在將與存儲(chǔ) 在低溫凈化水箱11中的凈化水進(jìn)行熱交換的水中的水下電纜22-6連接到水下安裝電纜 22-13的端子?，F(xiàn)在將描述電力連接單元22的操作。首先，將描述連接高壓輸電線的操作。在連接高壓輸電線的過(guò)程中，如圖8的(a)所示，將水下電力倉(cāng)22-5固定到位于 海底的高壓電力端密閉室22-2，然后排出高壓電力端密閉室22-2中的海水。之后，用凈化 水來(lái)清洗高壓電力端密閉室22-2，并且從干燥空氣生成裝置22-4提供的干燥空氣去除了 殘留在電力連接單元22中的水分。隨后，如圖8的(b)所示，打開(kāi)水下電力倉(cāng)22-5的蓋，并且同樣打開(kāi)電力連接端子 22-3的保護(hù)蓋，配置在其中的自動(dòng)電力組合器(未示出)使用電連接器(未示出)將電力 連接端子22-3和水下電力倉(cāng)22-5連接起來(lái)。接著，在確認(rèn)了電力連接端子22-3與水下電 力倉(cāng)22-5的端子之間的連接后，開(kāi)始高壓電的傳輸(在圖1中，以“電力輸出”表示)。接下來(lái)，將描述釋放高壓輸電線的連接的操作。在釋放高壓輸電線的連接的過(guò)程中，反過(guò)來(lái)執(zhí)行上述步驟。另外，在不使用時(shí)，連 接機(jī)器人22-14被容納在發(fā)電船GS中。在這樣的情況下，在海底事先安裝了用于高壓電力連接的水下電力塔22-11和用 于收納電力連接電纜22-9的繞線筒22-8。另外，繞線筒22-8和水下電力塔22-11例如由 接收電能的岸上能量傳輸及分配機(jī)構(gòu)來(lái)管理。此外，當(dāng)連接或釋放高壓輸電線時(shí)，發(fā)電船GS錨定在水下電力塔22-11附近或在 不錨定的情況下以低速航行，并且在依靠諸如回轉(zhuǎn)羅盤和GPS等的信息來(lái)控制位置和方向 的同時(shí)執(zhí)行發(fā)電操作。在這樣的情況下，應(yīng)當(dāng)選擇在海中足夠深的地點(diǎn)，使得發(fā)電船GS能 夠下潛以允許水下電纜22-6到達(dá)海底。接下來(lái)，將參照?qǐng)D9、圖10和圖11以及參照?qǐng)D1和圖2來(lái)描述沸石鍋爐系統(tǒng)16的 構(gòu)造和水分供給裝置17的構(gòu)造。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置的概略構(gòu)造的示意圖。圖10是例示了沸 石固體鍋爐16的構(gòu)造的圖。圖11是例示了水分供給裝置17的概略構(gòu)造，例示了水分供給 裝置17和水分供給裝置17的外圍設(shè)備。沸石固體鍋爐16充當(dāng)了過(guò)熱蒸汽生成裝置的心臟，并且是沸石鍋爐系統(tǒng)。沸石鍋 爐系統(tǒng)的心臟由附接在爐體16-3上的多個(gè)沸石筒16-1組成。在圓柱形筒容器中，每個(gè)沸石筒16-1都包含多個(gè)沸石，這些沸石以多層和多級(jí)的 方式彼此分開(kāi)地布置在容器的軸向上(例如，參見(jiàn)日本實(shí)用新型注冊(cè)號(hào)3094574Y)。這種構(gòu) 造允許水分或水霧自由地通過(guò)每個(gè)沸石筒16-1。具體地說(shuō)，將沸石筒16-1分別插入到布置在爐體16-3處的多個(gè)圓筒16_2中，如 圖IOA所示。因此，每個(gè)圓筒16-2都充當(dāng)了沸石筒16-1的附接架。在沸石固體鍋爐16內(nèi)部，爐體16-3容納在爐室下部16_4與爐室上部16_5之間。此外，在沸石固體鍋爐16中設(shè)置了多個(gè)爐體16-3。但是，根據(jù)本實(shí)施方式，將以沸 石固體鍋爐16包括12個(gè)爐體16-3的情況為例進(jìn)行描述，如圖IOB所示。這12個(gè)爐體16-3由包括第一爐體行和第二爐體行的兩對(duì)形成，每一條爐體行都 包括六個(gè)爐體。第一爐體行與第二爐體行被布置成彼此相對(duì)。第一爐體行中的爐體通過(guò)管道裝置16-8分別相互連接，而第二爐體行中的爐體 通過(guò)管道裝置16-10分別彼此連接。具體地說(shuō)，多個(gè)爐體16-3中的某些爐體形成了由管道裝置16-8將多個(gè)爐體16_3 連接起來(lái)的第一爐體行，而不形成第一爐體行的其它多個(gè)爐體16-3形成了由管道裝置 16-10將多個(gè)爐體16-3連接起來(lái)的第二爐體行。因此，在以下描述中，在圖IOB的下部通過(guò)由六個(gè)爐體16-3形成的行來(lái)表示第一 爐體行，而在圖IOB的上部通過(guò)由六個(gè)爐體16-3形成的行來(lái)表示第二爐體行。第一爐體行與第二爐體行交替地切換水對(duì)于沸石的吸附過(guò)程和釋出過(guò)程。另外， 圖IOA和圖IOB例示了第一爐體行切換到吸附過(guò)程而第二爐體行切換到釋出過(guò)程的情況。 也就是說(shuō)，圖IOA和圖IOB例示了由釋出加熱器將第一爐體行切換到沸石吸附水分的吸附 爐體行而第二爐體行切換到沸石釋出水分的釋出爐體行。具體地說(shuō)，第一爐體行中的每一個(gè)爐體都在吸附水分的同時(shí)，第二爐體行中的每 一個(gè)爐體都在釋出水分，而第二爐體行中的每一個(gè)爐體都在吸附水分的同時(shí)，第一爐體行 中的每一個(gè)爐體都在釋出水分。下面，將參照?qǐng)DIOA和圖IOB來(lái)描述與第一爐體行的吸附和釋出過(guò)程以及切換控 制相關(guān)的操作。但是，由于與第二爐體行的吸附和釋出過(guò)程相關(guān)的操作與第一爐體行相同， 因此將不進(jìn)行描述。首先，將描述第一爐體行的吸附過(guò)程。在第一爐體行的吸附操作中，大約30°C的蒸汽或霧被吸附在附接到爐體16-3的 沸石筒16-1的沸石上。大約30°C的蒸汽或霧是從圖1和圖11中示出的水分供給裝置17 提供的，然后經(jīng)由管道裝置16-8和電磁閥16-01吸附在沸石筒16-1中的沸石上。吸附在沸石筒16-1中的沸石上的水分(蒸汽)在被加熱的狀態(tài)下保留在沸石筒 16-1中。另外，經(jīng)由爐室上部16-5、電磁閥16-04和管道裝置16-10將溫度上升了的干燥空氣和穿過(guò)沸石架(筒中)的間隙的過(guò)剩水粒子饋送到第三熱交換器17-2。被饋送到第三熱交換器17-2的加熱混合氣體(干燥空氣和過(guò)剩水粒子)的熱能 將通過(guò)第三熱交換器17-2與被引入第三熱交換器17-2的冷卻水進(jìn)行熱交換。將與引入第 三熱交換器17-2的冷卻水進(jìn)行熱交換后的加熱水饋送到中溫水箱7和中溫水箱8。在這種情況下，從第三熱交換器17-2中排出已通過(guò)與引入第三熱交換器17-2的 冷卻水降低了溫度的加熱空氣。接下來(lái)，將描述第一爐體行的釋出過(guò)程。在第一爐體行的釋出過(guò)程中，將電磁閥16-01和電磁閥16-4關(guān)閉(盡管在上述吸 附過(guò)程中它們是打開(kāi)的)，并且打開(kāi)電磁閥16-02和電磁閥16-03。于是，鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的干 燥空氣經(jīng)由管道裝置16-9和電磁閥16-02被饋送到附接在爐體16-3的A行的沸石筒16_1 中的沸石。這樣，吸附了水的沸石放出高溫(150到200°C，1 atm N 0.1 MP)蒸汽，同時(shí)使其晶 體腔干燥。在釋出時(shí)，通過(guò)非絕熱壓縮泵16-7將從第一爐體行(爐室上部16- 放出到爐 室上部的蒸汽加壓并提高溫度。另外，從圖1中示出的太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6饋送的高溫水(80到100°C )通過(guò) 第一熱交換器14來(lái)加熱空氣。此外，通過(guò)使用隔熱壓縮泵(設(shè)置在第一熱交換器14與第二熱交換器15之間的 壓縮泵)進(jìn)行壓縮，隨后要與潮濕蒸汽所產(chǎn)生的高溫水進(jìn)行熱交換的空氣被加熱了。然后，經(jīng)過(guò)隔熱壓縮泵壓縮的加熱空氣與150到200°C的特定溫度的油基介質(zhì)進(jìn) 行熱交換。另外，通過(guò)設(shè)置在沸石筒16-1中的熱交換線圈將沸石筒16-1中的蒸汽(在沸 石筒16-1內(nèi)部被加熱)加熱到150到200°C。因此，設(shè)置在沸石筒16-1中的熱交換線圈對(duì)應(yīng)于通過(guò)釋出被吸附到沸石上的水 分子而加熱沸石的釋出加熱器。如上所述，在如圖10中示出的沸石固體鍋爐16的系統(tǒng)圖中所示那樣將吸附了水 的沸石加熱到150到200°C時(shí)，爐室上部16-5中填充了過(guò)熱蒸汽。經(jīng)由電磁閥16-03和管 道裝置16-11將這些填充的過(guò)熱蒸汽饋送到非絕熱壓縮泵16-7。當(dāng)非絕熱壓縮泵16-7工作時(shí)，將爐室上部16-5中填充的過(guò)熱蒸汽加壓并提高溫 度(在過(guò)熱蒸汽的情況下，例如，450°C，3MPa)，然后將其存儲(chǔ)在多層保溫存儲(chǔ)箱9中。因而， 產(chǎn)生了過(guò)熱蒸汽。這樣，就在非絕熱壓縮泵16-7中將從沸石固體鍋爐16發(fā)出的蒸汽加壓并提高溫 度。具體地說(shuō)，根據(jù)本實(shí)施方式，將描述通過(guò)非絕熱壓縮泵16-7將溫度提高到大約450°C并 且壓力大約是3Mp的例子。然后，從壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱損耗中，在加熱冷卻水的過(guò)程中回收了能量，并且經(jīng) 由太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6和高溫儲(chǔ)熱箱10在固體鍋爐處將該能量再生成蒸汽能量。高壓 (大約3Mp)和高溫(大約450°C )蒸汽存儲(chǔ)在具有三層保溫夾套的多層保溫存儲(chǔ)箱9中。接下來(lái)，將參照?qǐng)D12以及圖1、圖2、圖9、圖10和圖11來(lái)描述反應(yīng)切換控制裝置 16C-1的構(gòu)造。反應(yīng)切換控制裝置16C-1是用于在交替地執(zhí)行沸石固體鍋爐16的吸附過(guò)程和釋 出過(guò)程中控制閥開(kāi)閉的裝置。另外，在閥開(kāi)閉控制中，除了吸附過(guò)程和釋出過(guò)程外，還將控制根據(jù)本發(fā)明的整個(gè)過(guò)熱蒸汽生成裝置，包括中溫水箱7、中溫水箱8、太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保 溫箱6、多層保溫存儲(chǔ)箱9和高溫儲(chǔ)熱箱10的水量和水溫等。參照?qǐng)D9，布置在沸石固體鍋爐16外圍的裝置分別設(shè)置有溫度傳感器。具體地說(shuō)， 布置在沸石固體鍋爐16外圍的裝置是太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6、中溫水箱7、中溫水箱8、多 層保溫存儲(chǔ)箱9、高溫儲(chǔ)熱箱10、低溫凈化水箱11和水分供給裝置17。與每一個(gè)上述裝置相同，沸石固體鍋爐16內(nèi)部也設(shè)置有用于感測(cè)沸石固體鍋爐 16的爐體16-3(第一爐體行和第二爐體行)的溫度和沸石的溫度的溫度傳感器TS。具體 地說(shuō)，該溫度傳感器TS安裝在沸石筒16-1中。因此，由各個(gè)溫度傳感器測(cè)出的溫度被輸入到反應(yīng)切換控制裝置16C_1(在附圖 中，以“各個(gè)TS的溫度輸入”來(lái)表示)。圖12是示出沸石筒16-1中的沸石的溫度T°C與從吸附過(guò)程開(kāi)始時(shí)起到釋出過(guò)程 結(jié)束時(shí)止的一個(gè)循環(huán)中經(jīng)過(guò)的時(shí)間之間的關(guān)系的圖。此外，在圖12中，垂直軸表示沸石的 溫度T°C，而水平軸表示經(jīng)過(guò)的時(shí)間t。此外，圖12中示出的曲線例示了其中將從吸附過(guò)程 開(kāi)始時(shí)起到釋出過(guò)程結(jié)束時(shí)止的一個(gè)循環(huán)設(shè)定成兩個(gè)小時(shí)的情況。這里，吸附過(guò)程開(kāi)始時(shí)的時(shí)刻是將蒸汽或水霧提供給沸石筒16-1中的沸石并且 水開(kāi)始吸附到沸石上的時(shí)刻。根據(jù)本實(shí)施方式，將描述沸石在吸附過(guò)程開(kāi)始時(shí)的溫度大約 是30°C (在垂直軸中，以“30”表示)的情況。此外，如圖11所示，在吸附過(guò)程開(kāi)始的情況下，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)16-6使反滲透壓海水 凈化裝置12從海水中獲得的凈化水成為霧的形式。然后，將霧形式的蒸汽與從中溫水箱7 和中溫水箱8提供的加熱水(30到50°C)混合起來(lái)，接著將其提供給沸石固體鍋爐16作為 30°C的蒸汽或霧。當(dāng)沸石的溫度接近30°C時(shí)，反應(yīng)切換控制裝置16C-1啟用水分供給裝置17的鼓風(fēng) 機(jī)16-6以開(kāi)始吸附過(guò)程。然后，當(dāng)附接到爐體16-3的沸石筒16-1中的沸石吸附了大約30°C的霧時(shí)，沸石的 溫度暫時(shí)降低。但是，由于暫時(shí)降低了溫度的沸石被通過(guò)吸附在沸石中的水發(fā)射出的遠(yuǎn)紅 外線所加熱，因此該溫度并不大幅降低并且隨著時(shí)間的過(guò)去而升高。在這樣的情況下，在通過(guò)沸石產(chǎn)生的熱將水變成過(guò)熱蒸汽時(shí)發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制 包括利用諸如上述的CaO的化學(xué)發(fā)熱劑的熱轉(zhuǎn)換和遠(yuǎn)紅外線的輻射熱能的熱轉(zhuǎn)換。因此， 能夠以快速的反應(yīng)和高效率來(lái)執(zhí)行熱轉(zhuǎn)換。當(dāng)吸附過(guò)程的操作開(kāi)始時(shí)，反應(yīng)切換控制裝置16C-1基于來(lái)自沸石筒16-1中的溫 度傳感器TS的信號(hào)而打開(kāi)電磁閥16-01和電磁閥16-04，并且關(guān)閉電磁閥16-02和電磁閥 16-03。當(dāng)水開(kāi)始吸附在沸石筒16-1中的沸石中時(shí)，沸石筒16-1中的溫度隨著時(shí)間的推 移以向上傾斜曲線的方式升高，如圖12所示。此后，沸石筒16-1中的溫度超過(guò)100°C，過(guò)熱蒸汽開(kāi)始填充爐室上部16_5。此時(shí)，反應(yīng)切換控制裝置16C-1繼續(xù)控制以開(kāi)始將油基介質(zhì)提供給熱交換線圈， 使得利用太陽(yáng)熱存儲(chǔ)的能量(見(jiàn)圖1)將第一爐體行中的筒(沸石)加熱到150到200°C。隨后，當(dāng)爐室上部16-5的過(guò)熱蒸汽的(室內(nèi))溫度達(dá)到預(yù)定溫度(例如，200°C ) 時(shí)，反應(yīng)切換控制裝置16C-1在啟用鼓風(fēng)機(jī)16-6的同時(shí)為了水霧而關(guān)閉電磁閥16-01和電磁閥16-04，從而控制電磁閥16-02和電磁閥16-03的打開(kāi)。此外，反應(yīng)切換控制裝置16C-1 操作非絕熱壓縮泵16-7，并且將從非絕熱壓縮泵16-7輸出的過(guò)熱蒸汽(例如，450°C，3Mpa) 提供給蒸汽渦輪18，蒸汽渦輪18是輸出利用源。在這樣的情況下，反應(yīng)切換控制裝置16C-1所執(zhí)行的控制并不是對(duì)迅速將非絕熱 壓縮泵16-7輸出的過(guò)熱蒸汽供應(yīng)給蒸汽渦輪18的控制。具體地說(shuō)，將過(guò)熱蒸汽作為高溫 高壓氣體貯存在多層保溫存儲(chǔ)箱9中若干個(gè)小時(shí)。然后，通過(guò)用于打開(kāi)和關(guān)閉高溫高壓過(guò) 熱蒸汽出口 9-12的控制閥(未示出)來(lái)控制將這些貯存的過(guò)熱蒸汽供應(yīng)給蒸汽渦輪18。另外，從非絕熱壓縮泵16-7輸出的過(guò)熱蒸汽并不限于輸出到蒸汽渦輪18。例如， 可以輸出到外部的蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)或熱交換器。然后，當(dāng)上述的釋出過(guò)程的操作繼續(xù)時(shí)，吸附到沸石上的過(guò)熱蒸汽減少。釋放了所 吸附的從水分供給裝置17提供的水的沸石的溫度按照?qǐng)D12的曲線所例示的溫度曲線下 降。一旦溫度下降狀態(tài)開(kāi)始，反映開(kāi)閉控制裝置16C-1就停止向熱交換線圈提供油基介質(zhì)。當(dāng)切斷了通過(guò)油基介質(zhì)向沸石筒16-1提供外部能量時(shí)，沸石筒16-1中的溫度按 照如圖12所示的自然熱輻射而下降。另外，在沸石筒16C-1中的溫度按照自然熱輻射而下降的情況下，在沸石的溫度 下降到吸附開(kāi)始前的溫度后，可以再次開(kāi)始上述吸附過(guò)程。另外，根據(jù)圖12中示出的溫度曲線，在沸石達(dá)到200°C且由水平線表示的經(jīng)過(guò)時(shí) 間在例如從吸附開(kāi)始后經(jīng)過(guò)兩個(gè)小時(shí)后的時(shí)刻結(jié)束后，可以使沸石筒16-1再次控制吸附 的開(kāi)始。接下來(lái)，將描述借助在根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置中設(shè)置的沸石鍋爐系統(tǒng)來(lái) 產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的過(guò)程的概要。沸石是硅酸鹽化合物，其化學(xué)成分的通式是XM2nO · Al2O3 · ySi02 · ζΗ20(其中，χ、 1、ζ是系數(shù)，M表示諸如Na之類的η價(jià)金屬)。沸石的晶體結(jié)構(gòu)為以A (埃)量級(jí)排列的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有幾乎與分子尺寸同樣 小的微孔直徑。另外，沸石可以用于自然礦物。同時(shí)，沸石是即使是被人工合成也仍然可以使用的浮石。此外，沸石是通常被稱為沸騰石的材料。簡(jiǎn)而言之，沸石是像竹籃那樣有多個(gè)孔的 石頭。特性在于，各種分子可被放入沸石的多個(gè)孔中。作為一般用途，沸石被用作分子 篩，如用于水的凈化。當(dāng)水流入沸石的晶體結(jié)構(gòu)的孔中并吸附在其中時(shí)，沸石就產(chǎn)生熱。當(dāng)從外部加熱 吸附了大量水的沸石時(shí)(換言之，當(dāng)沸石釋出時(shí))，產(chǎn)生了蒸汽。具體地說(shuō)，當(dāng)水的分子(水分子)吸附在沸石上并被加熱時(shí)，水分子就進(jìn)入晶體中 的均勻細(xì)毛孔中。也就是說(shuō)，當(dāng)水分子吸附在沸石上并被加熱時(shí)，水分子按照均勻的細(xì)毛孔 的大小(以A為單位)進(jìn)入沸石中。在這種現(xiàn)象中，水分子以彈性能量的形式進(jìn)入細(xì)毛孔中。因此，通過(guò)對(duì)吸附在沸石 上的水分子進(jìn)行加熱而發(fā)生的從沸石中釋出水分子的過(guò)程是通過(guò)釋放在吸附在水分子時(shí) 進(jìn)入細(xì)毛孔中的彈性能量而執(zhí)行的。
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因此，當(dāng)水分子從沸石中釋出時(shí)，能夠獲得單分子H2O的過(guò)熱蒸汽，其不是多分子 H2O簇并且是根據(jù)沸石的細(xì)毛孔的大小和分布而在均勻的水分子狀態(tài)下構(gòu)成的。這樣，根據(jù)本發(fā)明，就能夠通過(guò)重復(fù)水吸附過(guò)程和釋出過(guò)程來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽。通過(guò) 吸附過(guò)程和釋出過(guò)程產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽的熱效率高于通過(guò)將水直接汽化而產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽 的熱效率。因此，能夠以有效的方式使用沸石固體鍋爐16作為固體鍋爐。下面將描述可以得到這么高的熱效率的原因。也就是說(shuō)，沸石的晶體結(jié)構(gòu)中的細(xì)毛孔按照幾乎與分子的尺寸那樣小的單位A的 量級(jí)的尺寸來(lái)排列。這是它用于分子篩的原因(例如，參見(jiàn)“Chemical HandbookApplied Chemistry II Substance Edition H2. 7. 15 The Third MARUZEN”)。因而，當(dāng)蒸汽渦輪將蒸汽轉(zhuǎn)變成電能時(shí)或當(dāng)與另一種熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換時(shí)，能夠 使用更加均勻的分子尺寸的分布來(lái)作為能量熱源(分子狀態(tài))。這是實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率的原 因。作為與上述沸石相似的熱泵材料，存在使氧化鈣與水發(fā)生反應(yīng)時(shí)可得到蒸汽時(shí)發(fā) 生的可逆反應(yīng)的化學(xué)關(guān)系。下面示出了這樣的可逆反應(yīng)的化學(xué)關(guān)系Ca0+H20 = Ca(0H)2+15. 2 千卡 / 摩爾(例如，參見(jiàn) “Chemical Handbook AppliedChemistry II Substance Edition H2. 7. 15 The Third MARUZEN”)。在上述公式中，水分子進(jìn)入CaO的晶體之間的間隙中，但是這些間隙的尺寸取決 于氧化鈣的晶體顆粒的尺寸。因此，當(dāng)從這種狀態(tài)將水分子加熱并將水分子蒸發(fā)時(shí)，水分蒸 發(fā)僅導(dǎo)致了具有進(jìn)入時(shí)水分子的尺寸并且還具有與晶體顆粒的間隙的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的多分 子尺寸的分布。也就是說(shuō)，由于一般氧化鈣的晶體顆粒很大且不均勻，因此不能獲得具有如沸石 那樣均勻的水分子的尺寸。這適用于如硅膠等被用作一般吸附材料的非晶體材料的可逆反 應(yīng)的化學(xué)關(guān)系。如上所述，沸石的細(xì)毛孔是均勻的，此外還具有分子級(jí)的微孔直徑。因此，在水分 子吸附在沸石或從沸石釋出水分子時(shí)捕捉水分子是通過(guò)用這些細(xì)毛孔來(lái)貯存和釋放彈性 能量的動(dòng)作而執(zhí)行的，從而使得能夠根據(jù)水分子產(chǎn)生具有均勻能量分布的過(guò)熱蒸汽。因此，在使用通過(guò)上述步驟獲得的過(guò)熱蒸汽來(lái)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，與使用通 過(guò)其他化學(xué)發(fā)熱反應(yīng)而獲得的任何材料進(jìn)行的轉(zhuǎn)換相比，高效率的能量轉(zhuǎn)換成為可能。此外，沸石的吸水特性與鼓風(fēng)機(jī)16-6觸發(fā)的水分供給裝置17中的水(具體地說(shuō)， 貯存在圖11中示出的霧過(guò)濾器17-7的下層中的凈化水)的蒸發(fā)(稍后描述)，不可避免地 吸附或去除了水的潛熱。結(jié)果，水分供給裝置17中的水的溫度變得低于低溫凈化水箱11 中水的溫度，并且其低溫水通過(guò)管道裝置返回到低溫凈化水箱11中以打開(kāi)從海水到低溫 凈化水箱11的能量供應(yīng)通道。換言之，水分供給裝置17中的水溫的下降顯示了對(duì)發(fā)電能 量的使用。接下來(lái)，將描述水分供給裝置17的概略構(gòu)造和將海水能量源引入根據(jù)本發(fā)明的 過(guò)熱蒸汽生成裝置中的操作。水分供給裝置17是用于以蒸汽或霧的形式向沸石固體鍋爐16提供大約30°C (具 體地說(shuō)，30到55°C )的蒸汽的裝置。水分供給裝置17設(shè)置有下層的冷蒸汽室17-8、中層的霧生成裝置17_6以及上層的蒸汽室17-9。冷蒸汽室17-8雙向連接到低溫凈化水箱11，并且特定量的凈化水經(jīng)由低溫凈化 水箱11從反滲透壓海水凈化裝置12來(lái)提供特定量的凈化水(在圖1中，以“凈化水”表 示)°然后，冷蒸汽室17-8貯存所提供的凈化水，并且能夠根據(jù)從水分供給裝置17提供 給沸石固體鍋爐16的沸石量來(lái)向霧過(guò)濾器17-7的下部提供凈化水。根據(jù)霧的顆粒尺寸，冷蒸汽室17-8還利用由玻璃材料(例如，可以是諸如陶瓷、樹(shù) 脂材料等的耐腐蝕材料)制成的具有多個(gè)細(xì)毛孔的霧過(guò)濾器17-7來(lái)分離凈化水和霧。霧生成裝置17-6為了進(jìn)行熱交換而引入冷蒸汽室17-8中的蒸汽和MTW，以生成 30到55°C的蒸汽或霧(此后，在某些情況下將“蒸汽或霧”表示為“霧”)。如圖11所示，霧生成裝置17-6設(shè)置有霧發(fā)生腔17-10，霧發(fā)生腔17_10具有與霧 過(guò)濾器17-7的同樣大小并且獨(dú)立的細(xì)毛孔，并且被MTW的循環(huán)通道包圍。蒸汽室17-9使由霧生成裝置17-6生成的霧均勻，接著將霧引入沸石固體鍋爐16 中。隨后，在蒸發(fā)被提供給沸石固體鍋爐16的霧中的水分的過(guò)程中損耗了汽化潛熱 能量，蒸發(fā)箱中的水的溫度下降，并且經(jīng)由第四熱交換器17-4啟用空調(diào)17-5 (在圖1中，以 “空調(diào)”表示)。這被用于調(diào)節(jié)發(fā)電船GS的溫度，特別是發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)的溫度。也就是說(shuō)，霧過(guò)濾器17-7的上層處于蒸汽的水霧狀態(tài)。同時(shí)，霧過(guò)濾器17-7的下 層填充了從低溫凈化水箱11引入的特定量的凈化水，并且對(duì)隨后從低溫凈化水箱11再次 充入的凈化水進(jìn)行控制以保持特定的量。霧生成腔17-10使MTW變成霧態(tài)，接著將霧態(tài)的MWT與霧過(guò)濾器17-7產(chǎn)生的霧混 合起來(lái)，以向蒸汽室17-9提供暖霧。此外，霧生成腔17-10具備通過(guò)調(diào)節(jié)霧生成腔的尺寸 來(lái)調(diào)節(jié)和最終穩(wěn)定提供給蒸汽室17-9的霧的大小的功能。在這種狀態(tài)下，為了產(chǎn)生霧(其中水分供給裝置17引入了海水能量源)，圖10中 示出的鼓風(fēng)機(jī)16-6將清潔的空氣吹向貯存在霧過(guò)濾器17-7的下層中的凈化水。同時(shí)，處 于中層的霧生成器17-6的霧生成腔17-10受到該氣流的影響。該氣流使得貯存在霧過(guò)濾器17-7的下層中的凈化水在通過(guò)霧過(guò)濾器17-7的細(xì)毛 孔的同時(shí)成為水霧。但是，在霧的生成過(guò)程中，霧損耗了下層中的凈化水的蒸發(fā)潛熱。因而， 貯存在霧過(guò)濾器17-7的下層中的凈化水的溫度變得幾乎與貯存在低溫凈化水箱11中的凈 化水的溫度(海水的溫度)同樣低。估計(jì)這里所產(chǎn)生的溫度差比海水的溫度低大約5°C，并且根據(jù)熱力學(xué)第二定律，能 量從較高溫度的海水側(cè)進(jìn)入貯存在水分供給裝置17的霧過(guò)濾器17-7的下層中較低溫度的 特定量?jī)艋?。這抑制了從水分供給裝置17提供給沸石固體鍋爐16的水的溫度下降。 具體地說(shuō)，從海水側(cè)重新提供了消耗掉的能量。實(shí)際上，并不僅通過(guò)與在一年中溫度始終變化的海水進(jìn)行熱交換而吸附海水的熱 能。在霧過(guò)濾器17-7的下層的特定量的凈化水側(cè)產(chǎn)生了通過(guò)電力發(fā)電系統(tǒng)的連續(xù)操作而 產(chǎn)生的、溫度比海水溫度低的低溫源。這就必然要引入溫度存在變化的海水的熱能。如上所述，吸附到沸石上以加熱沸石的霧態(tài)水分使得源自海水的能量最終被引入 過(guò)熱蒸汽生成裝置中。
因此，鼓風(fēng)機(jī)16-6與霧過(guò)濾器17-7對(duì)應(yīng)于從提供給供水最終17的凈化水產(chǎn)生霧 態(tài)水分的霧化裝置。另外，該霧化裝置利用產(chǎn)生霧態(tài)水分時(shí)發(fā)生的蒸發(fā)潛熱，使得從低溫凈化水箱11 提供給供水最終17的凈化水的穩(wěn)定低于與貯存在低溫凈化水箱11中的凈化水進(jìn)行了熱交 換的水的溫度。具體地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置的整個(gè)輸出能量實(shí)際上能夠針對(duì)如蒸 汽渦輪的能量使用源進(jìn)行輸出，能量的大部分由具有來(lái)自海水的能量源的海水能量源Qws 與具有來(lái)自太陽(yáng)的能量的太陽(yáng)能量源Qin的總和來(lái)提供。這里，如蒸汽渦輪等能量使用源實(shí)際可以輸出的能量將由公式(16)(稍后描述) 表示為能量Qout (整個(gè)系統(tǒng)輸出)。估計(jì)能量Qout的11/12將是海水能量源。因此，即使太陽(yáng)能量源Qin是0，過(guò)熱蒸 汽生成裝置也將能量向如蒸汽渦輪18等能量使用源穩(wěn)定地提供能量而不會(huì)使效率大幅度 下降。如圖11所示，霧過(guò)濾器17-7的上部中從上述低溫源產(chǎn)生的霧是溫度低于海水溫 度的蒸汽。因此，例如，可以經(jīng)由將被用于調(diào)節(jié)發(fā)電船GS中的溫度的第四熱交換器17-4來(lái) 操作空調(diào)17-5。(操作)下面，參照?qǐng)D1到圖12來(lái)描述過(guò)熱蒸汽生成裝置的操作。首先，在開(kāi)始發(fā)電前的預(yù)備階段中，將常溫的凈化水引入太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6 中。在這樣的情況下，將大量常溫凈化水引入到太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6中。因而，在 將操作溫度考慮在內(nèi)的情況下進(jìn)行估計(jì)時(shí)，在這個(gè)階段被引入到太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6 中的常溫凈化水已經(jīng)具有接近總能量的80%的初始能量。因此，發(fā)電船GS充當(dāng)了太陽(yáng)能收集和供應(yīng)的基礎(chǔ)，并且還充當(dāng)了凈化水(淡水) 的存儲(chǔ)器。然后，當(dāng)啟動(dòng)初級(jí)電力單元13時(shí)，存儲(chǔ)在太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6中的高溫 能量在沸石固體鍋爐16的釋出過(guò)程中從其中包含有水的沸石中發(fā)射出高溫蒸汽(latm ^ 0.1 Mp)，沸石晶體腔變干，同時(shí)將熱存儲(chǔ)在沸石晶體中。另外，在該釋出過(guò)程中，通過(guò)能夠改變介于第一熱交換器14與第二熱交換器15之 間的壓力的隔熱壓縮泵將沸石爐中的溫度穩(wěn)定在150°C和200°C之間。在釋出過(guò)程后的吸附過(guò)程中，從水分供給裝置17提供的蒸汽和霧將低能量的水 分吸附在設(shè)置于沸石固體鍋爐16中的爐體16-3中的沸石腔上。同時(shí)，沸石以遠(yuǎn)紅外線發(fā) 射能量然后收縮。然后，沸石發(fā)射的能量與吸附該能量并用于鼓風(fēng)的高溫空氣17-1被饋入第三熱 交換器17-2中，被冷卻水吸收并再生的能量被傳遞到第三熱交換器17-2，接著能量被回收 到中溫水箱7和中溫水箱8。在上述吸附過(guò)程和釋出過(guò)程中，盡管沸石活性物質(zhì)的能量結(jié)余是零，但是在吸附 過(guò)程和釋出過(guò)程中以高溫蒸汽的形式發(fā)射出了低溫水能。具體地說(shuō)，在上述吸附過(guò)程和釋出過(guò)程中，沸石在產(chǎn)生蒸汽的過(guò)程中產(chǎn)生了催化作用。詳細(xì)地說(shuō)，沸石在上述吸附過(guò)程和釋出過(guò)程中發(fā)揮了固體鍋爐的作用，并且被饋入該 固體鍋爐的具有太陽(yáng)熱源的高溫水能被轉(zhuǎn)變成高溫蒸汽。(能量平衡)接下來(lái)，將描述在根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置吸附太陽(yáng)熱能量源和海水能量 源以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽時(shí)發(fā)生的能量平衡的關(guān)系。在根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置能夠向如蒸汽渦輪18等使用源提供的實(shí)際輸 出能量由Qout (見(jiàn)圖1)表示的情況下，通過(guò)下面的公式(1)來(lái)計(jì)算能量Qout。Qout = [[Qsun-Qsunloss] + [Qz-Qzo]]-Qcp‘-[電氣系統(tǒng)損耗Qloss](1)這里，Qsun表示接收的總的陽(yáng)光熱能，Qsunloss表示當(dāng)接收陽(yáng)光熱能時(shí)在定日鏡 2中產(chǎn)生的能量損耗。具體地說(shuō)，Qsun-Qsunloss的值(由稍后描述的公式(5)限定)表示被引入過(guò)熱 蒸汽生成裝置(系統(tǒng))中的陽(yáng)光源和在過(guò)熱蒸汽生成裝置中實(shí)際得到的能量。另外，Qz表示通過(guò)吸附在沸石鍋爐系統(tǒng)中提供的水霧而產(chǎn)生的能量。與Qz相同， Qzo表示為保持沸石鍋爐系統(tǒng)中的水霧的可逆性而進(jìn)行釋出所需要的能量。也就是說(shuō)，Qz-Qzo表示由沸石固體鍋爐16產(chǎn)生和在過(guò)熱蒸汽生成裝置中實(shí)際可 用的能量。另外，Qcp'是饋入非絕熱壓縮泵16-7的全部能量Qcp的泄漏能量。也就是說(shuō)，Qcp ’是大部分被回收成HTW和MTW的能量。此外，Qloss表示過(guò)熱蒸汽生成裝置中的電氣系統(tǒng)中不可避免的損耗。此外，通過(guò)下面的公式( 來(lái)計(jì)算從水分供給裝置17輸入的海水能量源的能量。Qws+Qzo = Qz+Qz， (2)這里，Qws表示沸石固體鍋爐16從水分供給裝置17中引入的海水能量源的能量， 而Qz0表示沸石固體鍋爐16的能量(使用源自太陽(yáng)熱的能量)。同樣，Qz表示由沸石固體 鍋爐16產(chǎn)生的能量，而Qz’表示被回收成MTW的能量。在實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)確認(rèn)Qz+Qz’為Qws 的 60%到 70%。也就是說(shuō)，通過(guò)下面的公式(3)來(lái)計(jì)算Qz’。
Qz' N Qws (60%到 70 %)(3 )將上述公式(2)和公式(3)組合起來(lái)，通過(guò)下面的公式(4)來(lái)計(jì)算將被饋入非絕 熱壓縮泵16-7的全部能量。Qcp = Qin-Qzo+Qz (4)換言之，太陽(yáng)熱源Qin與沸石固體鍋爐16產(chǎn)生的能量Oiz-Qzo)之和給出了公式 ⑷。另外，Qcp是在沸石固體鍋爐16向非絕熱壓縮泵16-7進(jìn)行提供前的全部輸出能 量(見(jiàn) Qcp’)。另外，由于公式(4)中輸入到沸石固體鍋爐16中的能量是太陽(yáng)熱源的能量的有效 成分，因此通過(guò)下面的公式( 來(lái)計(jì)算。Qin = (Qsun-Qsunloss) = Qsun， (5)
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這里，如上所述，Qcp'是從非絕熱壓縮泵16-7和連接到非絕熱壓縮泵16_7的管 道裝置泄漏出的總能量。但是，Qcp’包括由多層保溫存儲(chǔ)箱9最終捕捉到的能量和被回收 并捕捉作為溫水存儲(chǔ)在中溫水箱8和高溫儲(chǔ)熱箱10中的能量。因此，在以下描述中，將在 下面的公式(6)中表示的關(guān)系中以Qesc來(lái)取代Qcp’。
Qesc N Qcp'(6)另外，在過(guò)熱蒸汽生成裝置中，通過(guò)下面的公式(7)來(lái)計(jì)算持續(xù)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的 條件。Qesc+Qz，= Qin+α (7)這里，Qesc表示由于機(jī)器損耗而導(dǎo)致的熱損耗，S卩，最終由具有三層結(jié)構(gòu)的多層保 溫存儲(chǔ)箱9回收成HTW和MTW的能量，而α表示海水源的能量的一部分。另外，當(dāng)a <= Qin且Qin = O時(shí)，S卩，在存在很少的太陽(yáng)熱源的情況(如陰天的 夜間)下使回收的能量流回到太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6，從而能夠進(jìn)行持續(xù)的發(fā)電。此外，當(dāng)上述公式(7)用于Qesc時(shí)，在下面示出的公式(8)中計(jì)算Qesc。Qesc = Qin+a-Qz， (8)然后，將公式⑶帶入上述公式(2)中，刪除了 Qz’，然后得到下面的公式(9)。Qws+Qzo = Qz+Qin+ a -Qesc (9)因此，通過(guò)下面的公式(10)來(lái)計(jì)算Qws。Qws = Qz-Qzo+Qin+ a -Qesc (10)此外，根據(jù)公式(6)與公式(7)之間的關(guān)系，通過(guò)下面的公式(11)來(lái)計(jì)算Qcp’。
Qcp' N Qesc = Qin + a - Qz'(11)這里，當(dāng)Qcp’與Qesc之間的關(guān)系被限定為Qcp’ = Qesc,并且將Qcp’和Qesc代 入上述公式(1)中時(shí)，通過(guò)下面的公式(12)來(lái)計(jì)算Qout。Qout = Qin+Qz-Qzo-[Qin+a -Qz' J-Qloss = Qz-Qzo-a +Qz，-Qloss(12)當(dāng)變換上述公式O)時(shí)，滿足了下面的公式(13)。Qz' = Qws-(Qz-Qzo) (13)然后，當(dāng)把公式(13)代入公式(12)中并刪除Qz’時(shí)，滿足了下面的公式(14)。Qout = Qz-Qzo-a +Qws-Qz+Qzo-Qloss = Qws-a -Qloss (14)因此，從過(guò)熱蒸汽生成裝置輸出的能量Qout被限定為上述公式(14)。然后，當(dāng)使用公式(11)從公式(14)中刪除α?xí)r，滿足了下面的公式(15)。-a = Qin-Qesc-Qz， (15)然后，當(dāng)把公式(15)代入公式(14)中時(shí)，滿足了下面的公式(16)。Qout = Qws+Qin-(Qesc+Qz， )-Qloss這里，Qout表示整個(gè)系統(tǒng)輸出，Qws表示海水源的能量，Qin表示太陽(yáng)熱源的能量， Qesc是由于機(jī)器損耗而導(dǎo)致的熱損耗。如上所述，機(jī)器損耗包括由冷卻水回收的損耗和由 多層保溫箱系統(tǒng)(太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱6、多層保溫存儲(chǔ)箱9)回收的損耗。此外，Qz’表示回收的能量，大約是Qws的60%到70%。此外，Qz’存儲(chǔ)在過(guò)熱蒸汽生成裝置的系統(tǒng)中，而不包括在Qout中。此外，Qloss表示電氣系統(tǒng)中不可回收的損耗量。如上所述，在公式(16)中，由于(Qesc+Qz’ )的能量被存儲(chǔ)在系統(tǒng)中而不能作為 Qout (整個(gè)系統(tǒng)輸出)輸出到外部，因而將其定義成階段能量(phase energy) 0換言之，在根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置中，源自海水的能量Qws與源自太陽(yáng) 熱的能量Qin之和中，實(shí)際可以輸出為蒸汽渦輪等的能量使用源的能量Qout (整個(gè)系統(tǒng)輸 出)被存儲(chǔ)在過(guò)熱蒸汽生成裝置中。從其中從Qout中減去了不作為Qout輸出到外部的階 段能量和不可避免的熱損耗的輸出中，可以得到根據(jù)本發(fā)明的能量結(jié)余。另外，當(dāng)把階段能量限定為“i”并且用階段能量Ephase = Qsec+Qz'來(lái)重寫公式 (16)時(shí)，滿足了下面的公式(17)。Qout = Qws+Qin-Qloss-i X Ephase(17)也就是說(shuō)，過(guò)熱蒸汽生成裝置的輸出具有復(fù)雜的表達(dá)式，并且有效輸出是實(shí)際數(shù) 額的標(biāo)量。但是，保留在過(guò)熱蒸汽生成裝置中的是虛軸成分和相成分(phasecomponent)。 相成分被認(rèn)為在通過(guò)冷卻系統(tǒng)并被引入保溫系統(tǒng)(如HTW)的同時(shí)改變其相位而成為實(shí)數(shù) 的能量?？傮w上，各種熱動(dòng)力學(xué)裝置的屬性應(yīng)當(dāng)是復(fù)雜的矢量，因此絕對(duì)需要以相似的方式 來(lái)考慮電磁學(xué)。這是由于根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置能夠在多層保溫箱系統(tǒng)(太陽(yáng)熱 存儲(chǔ)多層保溫箱6、多層保溫存儲(chǔ)箱9)和冷卻系統(tǒng)中回收常規(guī)上已經(jīng)消散的熱能從而存儲(chǔ) 熱。因此，如上所述，估計(jì)能量Qout的11/12為源自海水的能量。因此，即使太陽(yáng)源能 量Qin是0，根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置也能夠穩(wěn)定地向如蒸汽渦輪等能量使用源提 供能量而不會(huì)使效率大幅度地下降。(示例)在將根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置安裝在海上用于使用過(guò)熱蒸汽來(lái)發(fā)電的發(fā) 電船上的情況下，當(dāng)考慮發(fā)電船的大小時(shí)，如下計(jì)算發(fā)電船的大小及其發(fā)電量。如果假定被安裝在發(fā)電船中的根據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱蒸汽生成裝置的整個(gè)系統(tǒng)輸出 具有IOMW輸出/船，并且發(fā)電船與超級(jí)油輪同樣大小，則可估計(jì)出要在海上提供18，000條 超級(jí)油輪。因而，可用的發(fā)電量能夠滿足175，767MW，這是2005年(H17)整個(gè)日本的總熱力發(fā) 電輸出(占全部發(fā)電量的64%)。另外，該發(fā)電量是通過(guò)參考總務(wù)省統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)而計(jì)算 出的(平成20年，第57次日本年度統(tǒng)計(jì)，p345，2007年頒布)。在該應(yīng)用中，用于收集源自太陽(yáng)熱的能量的光的定日鏡(見(jiàn)圖1和圖3)的數(shù)量大 約是950，其中布置有定日鏡的甲板面積是76，000平方米(換算為圓的直徑，等效直徑為 310米)。另外，單個(gè)發(fā)電船的排水量被估計(jì)為大約一百萬(wàn)噸水，包括環(huán)形潛浮體。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明提供了一種過(guò)熱蒸汽生成裝置，在不使用化石燃料的情況下，該過(guò)熱蒸汽 生成裝置能夠以較小的環(huán)境影響從源自太陽(yáng)熱的能量和海水的水溫能量中產(chǎn)生作為蒸汽 渦輪類型的發(fā)電機(jī)的使用源的過(guò)熱蒸汽。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1 太陽(yáng)熱收集點(diǎn)
1--1甲板主體結(jié)構(gòu)
1--2甲板支柱
1--3船身
2定日鏡
2--1緯度方向平面鏡
2--2垂直點(diǎn)平面鏡
2--3經(jīng)度方向平面鏡
2--4角部折疊平面鏡
2--5位置監(jiān)控器
2--6緯度控制器
2--7經(jīng)度控制器
2--8赤道儀臺(tái)
2--9赤道儀控制器
2--10定日鏡升降柱
2--11定日鏡底座
2--12定曰鏡升降軸承
2--13定日鏡升降控制器
2--14定日鏡儲(chǔ)存RC腔
2--15控制電力入口
2--16RC腔蓋
3密閉鐵鍋
3--1安全閥
3--2雨水排出管
4太陽(yáng)熱鐵塔
4--If管道裝置
4--Ir管道裝置
4--2鐵塔基座
4--3抽水泵
5太陽(yáng)
5--1入射光
5--2反射光
6太陽(yáng)熱存儲(chǔ)多層保溫箱
6--1高溫水貯存器
6--2鋼制球形水箱
6--3耐熱磚墻
6--4中溫儲(chǔ)熱水箱內(nèi)墻
6--5中溫儲(chǔ)熱水
6--6中溫儲(chǔ)熱水箱外墻
6--7SSB高溫水出口
說(shuō)明書
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28
6-8循環(huán)高壓水出口
6-9太陽(yáng)加熱水入口
6-10太陽(yáng)加熱水出口
6-11SSB高溫水入口
6-12循環(huán)高壓水入口
6-13中溫水出口
6-14中溫水入口
6-15循環(huán)中溫水出口
6-16循環(huán)中溫水入口
6-17連接管
6-18中溫儲(chǔ)熱箱連接環(huán)
7中溫水箱
8中溫水箱
9多層保溫存儲(chǔ)箱
9-1高溫高壓過(guò)熱蒸汽貯存i
9-2鋼制球形箱
9-3隔熱和耐熱磚墻
9-4高溫保溫存儲(chǔ)箱內(nèi)墻
9-5高溫儲(chǔ)熱水
9-6高溫保溫存儲(chǔ)箱外墻
9-7空氣隔熱層
9-8中溫儲(chǔ)熱水箱內(nèi)墻
9-9中溫儲(chǔ)熱水
9-10中溫儲(chǔ)熱水箱外墻
9-11高溫高壓過(guò)熱蒸汽入口
9-12高溫高壓過(guò)熱蒸汽入口
9-13高溫儲(chǔ)熱水出口
9-14中溫儲(chǔ)熱水出口
9-15高溫儲(chǔ)熱水入口
9-16中溫儲(chǔ)熱水入口
9-17高溫儲(chǔ)熱水箱連接管道
9-18中溫儲(chǔ)熱水箱連接管道
9-19中溫儲(chǔ)熱水箱連接環(huán)
10高溫儲(chǔ)熱箱
11低溫凈化水箱
12反滲透壓海水凈化裝置
13初級(jí)電力單元
14第一熱交換器
15第二熱交換器
16沸石鍋爐系統(tǒng)
16--1沸石筒
16--2圓筒
16--3爐體
16--4電磁閥
16--5爐室上部
16--6鼓風(fēng)機(jī)
16--7非絕熱壓縮泵
16--8 --16-11 管道裝置
17水分供給裝置
17--1高溫空氣
17--2第三熱交換器
17--3冷能量輸出
17--4第四熱交換器
17--5空調(diào)
17--6霧生成器
18蒸汽渦輪
19冷凝器
20交流發(fā)電機(jī)
21變壓器/交流-直流
22電力連接單元
22--1高壓電力端電路部分
22--2高壓電力端密閉室
22--3電力連接端子
22--4干燥空氣生成器
22--5水下電力倉(cāng)
22--6水下電纜
22--7倉(cāng)錨定單元
22--8繞線筒
22--9電力連接電纜
22--10水下高壓端子
22--11水下電力塔
22--12水下電力塔底座
22--13水下安裝電纜
22--14連接機(jī)器人
22--15遙控臂
23海底
24環(huán)形潛浮體
24--1隔斷墻
24--2船身控制塊24--3船身驅(qū)動(dòng)電機(jī)24--4螺旋槳24--5錨24--6錨控制器24--7海水進(jìn)/出孔24--8海水25海平面和波浪
權(quán)利要求
1.一種使用沸石來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的過(guò)熱蒸汽生成裝置，該過(guò)熱蒸汽生成裝置包括 水分供給裝置，其用于使沸石吸附霧態(tài)水分以使沸石發(fā)熱；沸石鍋爐系統(tǒng)，其具有用于使吸附在沸石上的水分子釋出并加熱沸石的釋出加熱器以 產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽；低溫凈化水箱，其用于存儲(chǔ)與海水和地表水中的至少一種進(jìn)行熱交換的凈化水，并且 用于將熱交換后的凈化水供應(yīng)給所述水分供給裝置；以及霧化裝置，其用于將供應(yīng)給所述水分供給裝置的凈化水生成為霧態(tài)水分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)熱蒸汽生成裝置，其中，所述霧化裝置借助于產(chǎn)生霧態(tài)水 分時(shí)的汽化潛熱現(xiàn)象，使要從所述低溫凈化水箱供應(yīng)給所述水分供給裝置的凈化水的溫度 低于與所述低溫凈化水箱中存儲(chǔ)的凈化水進(jìn)行熱交換的水的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過(guò)熱蒸汽生成裝置，該過(guò)熱蒸汽生成裝置還包括非絕熱壓縮泵，其壓縮由所述沸石鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽以產(chǎn)生溫度和壓力比所述 沸石鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽高的高溫高壓過(guò)熱蒸汽；和高溫高壓過(guò)熱蒸汽箱，其存儲(chǔ)由所述非絕熱壓縮泵產(chǎn)生的高溫高壓過(guò)熱蒸汽并將所儲(chǔ) 存的高溫高壓過(guò)熱蒸汽輸出到蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的過(guò)熱蒸汽生成裝置，其中，所述高溫高壓過(guò)熱蒸 汽箱包括高溫高壓過(guò)熱蒸汽貯存器，其貯存所述高溫高壓過(guò)熱蒸汽；和 循環(huán)通道，其回收從所述高溫高壓過(guò)熱蒸汽貯存器中泄漏的熱能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的過(guò)熱蒸汽生成裝置，該過(guò)熱蒸汽生成裝置還包括高溫水貯存器，其用于貯存由源自太陽(yáng)熱的能量產(chǎn)生的高溫水；和 太陽(yáng)熱存儲(chǔ)保溫箱，其設(shè)置在所述高溫水貯存器周圍，其中，所述太陽(yáng)熱存儲(chǔ)保溫箱包括用于回收從所述高溫水貯存器泄漏出的熱能的中溫水層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的過(guò)熱蒸汽生成裝置， 其中，所述沸石鍋爐系統(tǒng)具有多個(gè)爐體，所述多個(gè)爐體中的一部分構(gòu)成了通過(guò)配管連接多個(gè)爐體而成的第一爐體行，所述多個(gè) 爐體中的不構(gòu)成所述第一爐體行的爐體構(gòu)成了通過(guò)配管連接多個(gè)爐體而成的第二爐體行； 并且反應(yīng)切換控制裝置，其將所述第一爐體行和所述第二爐體行交替地切換為通過(guò)所述水 分供給裝置使水分沸石吸附了水分的吸附爐體行和通過(guò)所述釋出加熱器釋出了沸石的水 分的釋出爐體行。
7.一種發(fā)電船，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的過(guò)熱蒸汽生成裝置，安裝在 用于與所述低溫凈化水箱中儲(chǔ)存的凈化水進(jìn)行熱交換的水之上，其中，在將所述源自太陽(yáng)熱的能量注入所述釋出加熱器中并將源自海水的能量注入所 述低溫凈化水箱中的同時(shí)，產(chǎn)生所述過(guò)熱蒸汽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電船，其中，所述低溫凈化水箱設(shè)置在所述發(fā)電船的船體 外部的、與儲(chǔ)存在所述低溫凈化水箱中的凈化水進(jìn)行熱交換的水的表面之下的位置處，從而接觸到與儲(chǔ)存在所述低溫凈化水箱中的凈化水進(jìn)行熱交換的水。
9. 一種連接機(jī)器人，該連接機(jī)器人用于將根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的發(fā)電船與鋪設(shè)在 與所述低溫凈化水箱中儲(chǔ)存的凈化水進(jìn)行熱交換的水的底下的水下鋪設(shè)電纜連接起來(lái)，該連接機(jī)器人包括遙控臂，該遙控臂用于將布置在與所述低溫凈化水箱中儲(chǔ)存的凈化 水進(jìn)行熱交換的水中的水下電纜連接到所述水下鋪設(shè)電纜的端子。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種過(guò)熱蒸汽生成裝置，其用于利用源自太陽(yáng)熱的能量和源自海水的能量來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，通過(guò)將水吸附在沸石中并從沸石中釋出水，可以將過(guò)熱蒸汽轉(zhuǎn)換成電能。利用沸石來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的過(guò)熱蒸汽生成裝置設(shè)置有水分供給裝置，其用于使沸石吸附霧態(tài)水分以加熱沸石；沸石鍋爐系統(tǒng)，其具有用于將吸附在沸石上的水分子釋出并加熱沸石以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的釋出加熱器；低溫凈化水箱，其用于存儲(chǔ)與海水和地表水中的至少一種進(jìn)行熱交換的凈化水，并且用于將熱交換后的凈化水供應(yīng)給所述水分供給裝置；以及霧化裝置，其用于將供應(yīng)給所述水分供給裝置的凈化水生成為霧態(tài)水分。
文檔編號(hào)B63B35/00GK102099638SQ20098012823
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者大川時(shí)夫 申請(qǐng)人:大川時(shí)夫