專利名稱：山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種依托山體而建的山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電，它屬于太陽(yáng)能熱利用技術(shù)中的一種可再生綠色能源的發(fā)電裝置。具體地說(shuō)是利用熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)，首先將太陽(yáng)熱能轉(zhuǎn)換為空氣流動(dòng)的動(dòng)能，空氣在流動(dòng)過(guò)程中帶動(dòng)風(fēng)力透平設(shè)備旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，進(jìn)而風(fēng)力透平設(shè)備帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電技術(shù)是由德國(guó)斯圖加特大學(xué)J. khlaich教授于1978年提出的。太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)即太陽(yáng)能煙囪發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能集熱棚、太陽(yáng)能煙囪和渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)組3個(gè)基本部分構(gòu)成，集熱棚被支撐在距離地面一定高度處，中心位置安裝著高大的煙 ，在煙 底部裝有渦輪機(jī)。太陽(yáng)光照射集熱棚，集熱棚下面的土地吸收透過(guò)覆蓋層的太陽(yáng)輻射能，并加熱土地和集熱棚覆蓋層之間的空氣，使集熱棚內(nèi)空氣溫度升高，密度下降，在豎直導(dǎo)流塔內(nèi)由于“煙囪作用”形成上升氣流，而集熱棚四周的冷空氣進(jìn)入系統(tǒng)，從而形成空氣循環(huán)流動(dòng)。當(dāng)集熱棚面積足夠大時(shí)，煙 內(nèi)的上升氣流就可以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而發(fā)電。但由于該結(jié)構(gòu)集熱棚占地面積大，且煙囪高度較高，主要建造了沙漠、戈壁等荒蕪人煙的地方。太陽(yáng)能熱氣流電站是屬于非聚光型、低溫類的的太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，主要依靠由太陽(yáng)能所構(gòu)造的高速高溫氣流發(fā)電，可以大規(guī)模開發(fā)建成大容量機(jī)組。該電站系統(tǒng)在發(fā)電過(guò)程中無(wú)需冷卻水，不消耗任何燃料，也沒有任何“三廢”排放，而且經(jīng)久耐用、造價(jià)低廉，是未來(lái)太陽(yáng)能利用最為綠色環(huán)保的有效方式，也是解決能源緊缺、環(huán)境污染及氣候變化等世界性嚴(yán)重問(wèn)題重要途徑。但臥式集熱棚太陽(yáng)能熱氣流電站系統(tǒng)占地面積較大，煙 的高度也很高，由此也帶來(lái)了諸如需要大量土地面積、超高煙囪的防風(fēng)防震等問(wèn)題。青島地區(qū)處于嶗山山脈，地勢(shì)上多山，氣候溫和，日照充足，具有發(fā)展太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)。由于青島地區(qū)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，房地產(chǎn)業(yè)蓬勃，目前沒有大片的平原地區(qū)可建造原始結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能熱氣流電站系統(tǒng)。但由于青島地區(qū)山體多數(shù)高度在500m左右，這給山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電的建造提供了天然的優(yōu)勢(shì)條件。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種依托山體的山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電站，它可以解決現(xiàn)有技術(shù)只適用于荒漠及沙化地區(qū)、且由于導(dǎo)流塔高度過(guò)高的防風(fēng)防震等問(wèn)題，將太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電技術(shù)用于山地及丘陵地區(qū)，擴(kuò)大了太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。為了達(dá)到解決上述技術(shù)方案的目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電站，它包括在山腳下平坦區(qū)域建造的小面積集熱棚；依山體向陽(yáng)面向上建造的導(dǎo)流塔，該導(dǎo)流塔沿山體向陽(yáng)面呈扇形狀向山頂處匯集，并將導(dǎo)流塔在山頂處向上延升一定高度；安裝在山體導(dǎo)流塔及山頂導(dǎo)流塔過(guò)渡處的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組；鋪設(shè)在集熱棚及山體導(dǎo)流塔下方的蓄熱層；設(shè)置在熱空氣風(fēng)道中的溫度傳感器及風(fēng)速傳感器。[0007]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征所述的山體導(dǎo)流塔利用具有集熱功能的材料依山體向陽(yáng)面呈扇形鋪設(shè)，兼作兩種功能一可作為導(dǎo)流塔，山坡本身的上山風(fēng)可以提高山體導(dǎo)流塔入口處的風(fēng)速，山體本身也可以作為煙囪的一部分，引導(dǎo)熱空氣從集熱棚中快速流動(dòng)，從而減少煙囪本身的高度；二是兼作集熱棚，用于收集太陽(yáng)熱能。此種結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能熱氣流電站系統(tǒng)可以將太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電技術(shù)運(yùn)用于太陽(yáng)能資源同樣豐富的多山及丘陵地區(qū)。在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征山體導(dǎo)流塔被建成螺旋漸縮型通道，一方面延長(zhǎng)熱空氣在山體導(dǎo)流塔中流動(dòng)過(guò)程，以便空氣在山體導(dǎo)流塔內(nèi)吸收更多的太陽(yáng)熱能； 另一方面，螺旋漸縮型通道可顯著提高熱空氣的流速，推動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)組發(fā)電，從而更有效地將太陽(yáng)熱能轉(zhuǎn)換為電能。在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征其集熱棚及山體導(dǎo)流塔的材料均是內(nèi)涂選擇性吸收涂層的鋼化玻璃構(gòu)成。集熱棚的作用是收集太陽(yáng)輻射熱能并預(yù)熱進(jìn)入系統(tǒng)的冷空氣；預(yù)熱后的空氣分別進(jìn)入山體導(dǎo)流塔的螺旋通道，繼續(xù)吸收太陽(yáng)熱能，進(jìn)而被加熱到較高的溫度，從而使整個(gè)電站系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率得以有效提高。在集熱棚及山體導(dǎo)流塔內(nèi)表面噴涂選擇性吸收涂層主要用途是使太陽(yáng)能的可見光通過(guò)，用來(lái)收集更多的太陽(yáng)熱能，并阻擋系統(tǒng)內(nèi)的熱能向外界環(huán)境散失。目前具有這種功能的可選擇性涂層的材料非常多，一般可用于太陽(yáng)能的選擇性吸收涂層均可用于本實(shí)用新型，比較常用的有漸變鋁-氮/鋁選擇性吸收涂層，陽(yáng)極氧化電解著色涂層，電鍍黑鉻涂層， 電鍍黑鎳涂層，電鍍黑鈷涂層，硫化鋁涂層，F(xiàn)eMoCuOx涂層，黑漆涂層，多元合金復(fù)合涂層， 金屬陶瓷復(fù)合膜等。在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征所述的蓄熱層包括兩部分，一部分是鋪設(shè)在地下部分的由相變蓄熱材料組成的蓄熱體，一部分是鋪設(shè)在地面的由導(dǎo)熱系統(tǒng)較大的無(wú)機(jī)材料或有機(jī)材料組成的蓄熱層。這兩部分蓄熱層聯(lián)合使用以補(bǔ)充夜晚或陰天的熱能供應(yīng)。在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組安裝在山體導(dǎo)流塔每個(gè)風(fēng)道與山頂導(dǎo)流塔聯(lián)接處。本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征在集熱棚下方、山體導(dǎo)流塔下方的熱空氣通道內(nèi)、蓄熱層內(nèi)、風(fēng)力透平設(shè)備的前后等處均裝設(shè)多個(gè)溫度傳感裝置及風(fēng)速傳感裝置，目的是為了更好的對(duì)系統(tǒng)中熱氣流的溫度及流速進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控。本實(shí)用新型由當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究較多的塔式煙囪發(fā)電基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)，將原始太陽(yáng)能熱氣流電站原理應(yīng)用于山地或丘陵地區(qū)，其原理與傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)相似，都是利用從太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換來(lái)的熱能加熱集熱中的空氣，使其受熱膨脹，并產(chǎn)生向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，從而推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再將機(jī)械化成電能的一種靠自然力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電裝置。本實(shí)用新型利用山體自然高度，依山體建造了集收集太陽(yáng)熱能與抽吸空氣于一體的山體導(dǎo)流塔太陽(yáng)能熱氣流電站系統(tǒng)，該山體式導(dǎo)流塔一方面可作為抽吸空氣的導(dǎo)流塔，使空氣不斷延山體向上流動(dòng)，以降低豎直對(duì)流塔的高度，增加了整個(gè)電站系統(tǒng)的安全性；同時(shí)該導(dǎo)流塔兼作集熱棚作用，是空氣吸收太陽(yáng)熱能的主要場(chǎng)所；為保證電站系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)中設(shè)置蓄熱層，并在蓄熱層中加入了相變蓄熱材料，大大增加了系統(tǒng)的蓄熱能力；為實(shí)現(xiàn)對(duì)電站系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，電站系統(tǒng)的流道及蓄熱層中安設(shè)了多個(gè)溫度傳感器及風(fēng)速傳感器?；谏鲜黾夹g(shù)特征所構(gòu)成的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于①.將原來(lái)只適用于荒漠及沙化地區(qū)的太陽(yáng)能煙囪技術(shù)用于山坡及丘陵地區(qū)，使此類地域的閑置土地得到綠色、高效的開發(fā)利用，提高了土地的使用效率。②.由于集熱棚內(nèi)側(cè)噴涂了選擇性吸收涂層，增強(qiáng)了集熱棚的吸熱率；③.由于部分集熱棚依山體向上趨勢(shì)而建，同時(shí)也可具有對(duì)空氣吸抽的作用，因此可有效降低豎直煙囪的高度，增強(qiáng)導(dǎo)流塔的抗震抗風(fēng)的能力。④.蓄熱層由直接蓄熱及相變蓄熱兩部分組成，可有效提高系統(tǒng)的蓄熱量，延長(zhǎng)電站系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地描述.


圖1是本實(shí)用新型的山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電主視圖；圖2是本實(shí)用新型的山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電俯視圖；1.山腳集熱棚2.山體3.山頂導(dǎo)流塔4.山體導(dǎo)流塔5.選擇性吸收涂層 6.蓄熱層6-1.高導(dǎo)熱蓄熱層6-2.相變蓄熱層7.風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組8.熱空氣螺旋漸縮型風(fēng)道9.溫度傳感器10.風(fēng)速傳感器
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的電站系統(tǒng)包括山體2，山腳集熱棚1，位于山體頂端的山頂導(dǎo)流塔3， 依山體建造的山體導(dǎo)流塔4，噴涂在集熱棚內(nèi)側(cè)的選擇性吸收涂層5，位于集熱棚及山體導(dǎo)流塔下方的蓄熱層6，該蓄熱層6包括高導(dǎo)熱層6-1及相變蓄熱層6-2，安裝在山體導(dǎo)流塔 4與山頂導(dǎo)流塔3聯(lián)接處的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組7，分別設(shè)置在熱空氣螺旋型風(fēng)道8中、蓄熱層6內(nèi)及風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組7前后的溫度傳感器9及風(fēng)速傳感器10。本實(shí)用新型所涉及之系統(tǒng)的集熱棚1沿山腳區(qū)域向陽(yáng)面呈扇形建造，而山體導(dǎo)流塔4則依山體而建。當(dāng)冷空氣由山腳集熱棚1入口處進(jìn)入電站系統(tǒng)后，在集熱棚1內(nèi)吸收太陽(yáng)熱能，溫度得到一定升高，在山體導(dǎo)流塔4及山頂導(dǎo)流塔3的聯(lián)合抽吸作用下，熱氣流沿山體螺旋通道不斷向上流動(dòng)；由于山體導(dǎo)流塔4本身也具有集熱的功能，因此熱氣流在進(jìn)入山體導(dǎo)流塔4后不斷吸收太陽(yáng)熱能，空氣溫度持續(xù)上升，密度不斷下降，強(qiáng)化了導(dǎo)流塔的抽吸作用；熱空氣在山體導(dǎo)流塔4中的漸縮螺旋型通道8中溫度不斷升高，流速不斷增大， 從而推動(dòng)位于山體導(dǎo)流塔4及山頂導(dǎo)流塔3之間的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組7運(yùn)動(dòng)并發(fā)電。而溫度傳感器9及風(fēng)速傳感器10的作用是實(shí)時(shí)采集電站系統(tǒng)內(nèi)熱空氣的溫度的流速，以便更好的掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本實(shí)用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電站，其特征是該電站系統(tǒng)包括內(nèi)涂選擇性吸收涂層、離地面一定高度的山腳集熱棚，山體式導(dǎo)流塔及山體導(dǎo)流塔下方的熱空氣螺旋型通道，建造在山頂、具有一定高度的山頂導(dǎo)流塔，安裝在山體導(dǎo)流塔及山頂導(dǎo)流塔聯(lián)接處的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組，鋪設(shè)在山腳集熱棚下方及山體導(dǎo)流塔下方的蓄熱層，設(shè)置在熱空氣風(fēng)道及蓄熱層中的溫度傳感器和風(fēng)速傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電站，其特征在于該集熱棚沿山腳平坦地區(qū)由鋼性玻璃拼接而成，在鋼性玻璃內(nèi)側(cè)噴涂選擇性吸收涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電站，其特征在于該山體導(dǎo)流塔依山體由內(nèi)涂選擇性吸收涂層的鋼性材料建造。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電站，其特征在于所述的蓄熱層包括兩部分，一部分是鋪設(shè)在地下部分的由相變蓄熱材料組成的蓄熱體，一部分是鋪設(shè)在地面的由高導(dǎo)熱系統(tǒng)的無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成的蓄熱層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電站，其特征在于山體導(dǎo)流塔下方與蓄熱層上方的空間被分隔成沿山體上升的螺旋漸縮型風(fēng)道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電站，其特征在于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組安裝在每個(gè)螺旋風(fēng)道與山頂導(dǎo)流塔聯(lián)接處，每套風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組可獨(dú)立工作，也可聯(lián)合工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電站，還具有以下特征在集熱棚內(nèi)、山體導(dǎo)流塔的熱空氣通道內(nèi)、蓄熱層內(nèi)、風(fēng)力透平設(shè)備的前后等位置均安裝多個(gè)溫度傳感器、風(fēng)速傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種依托山體向陽(yáng)面而建的山體導(dǎo)流塔式太陽(yáng)能熱氣流電站，它包括山腳集熱棚，位于山體頂端的山頂導(dǎo)流塔，依山體建造的山體導(dǎo)流塔，位于集熱棚及山體導(dǎo)流塔下方的蓄熱層，安裝在山體導(dǎo)流塔與山頂導(dǎo)流塔聯(lián)接處的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組，及分別設(shè)置在熱空氣螺旋型風(fēng)道中、蓄熱層內(nèi)及風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組前后的溫度傳感器及風(fēng)速傳感器。本實(shí)用新型的顯著特點(diǎn)是利用了山體南面斜坡地形建造集導(dǎo)流及集熱為一體的山體式導(dǎo)流塔，這樣，即充分利用了南坡接收太陽(yáng)光的有利條件，山坡本身的上山風(fēng)可以提高集熱棚入口處的風(fēng)速，山體本身也可以作為導(dǎo)流塔的一部分，從而減少導(dǎo)流塔本身的高度以降低成本。該技術(shù)是一項(xiàng)建造于山區(qū)或丘陵地區(qū)的大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電、具有廣泛應(yīng)用前景的清潔可再生能源利用技術(shù)。
文檔編號(hào)F03G6/04GK202148997SQ20112024069
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者周艷, 巢軍, 李慶領(lǐng), 范夕燕 申請(qǐng)人:青島科技大學(xué)