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吸热式太阳能发电站

阅读:700发布:2020-05-20

专利汇可以提供吸热式太阳能发电站专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及 太阳能 、 热机 、发电、 土木工程 技术领域。包括重 力 压升热 风 通道系统(2)、热风上升做功系统(3),在重力压升热风通道系统(2)内部流动有热风工质系统(10);特征是:吸热式太阳能热风发电站还包括有吸 热管 网系统(50);它的近端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的下部或者底部,它的远端连接或者连通地上附近空气(18.1);与高空的冷空气相比,地上附近空气(18.1)是热空气,也是一种热风工质系统(10)。吸热管网系统(50)设置在下述其中之一种 位置 ,地下、地面、地面上附近、空中、 水 下、水上、 建筑物 或构筑物;由于吸热管网系统(50)可以代替太阳能热风 发电厂 的日光集热棚提供发电热风,致使建设总投资或清洁维护 费用 或发电成本降低80-90%以上。,下面是吸热式太阳能发电站专利的具体信息内容。

1.吸热式太阳能发电站包括有重压升热风通道系统(2)、热风上升做功系统(3),重力压升热风通道系统(2)内部设置有热风上升做功系统(3),在重力压升热风通道系统(2)内部流动有热风工质系统(10);其特征在于:
吸热式太阳能热风发电站还包括有吸热管网系统(50);吸热管网系统(50)的近端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的下部或者底部,吸热管网系统(50)的远端连接或者连通地上附近空气(18.1);与高空的冷空气相比,地上附近空气(18.1)是热空气、即也是一种热风工质系统(10)。
2.根据权利要求1所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
吸热管网系统(50)设置在下述其中之一种位置,地下、地面、地面上附近、空中、下、水面、水上、建筑物或构筑物(60)上、建筑物或构筑物(60)外、建筑物或构筑物(60)内;吸热管网系统(50)包括有下述其中之一种系统,直接吸热系统(51),间接吸热系统(52)、混合吸热系统(53);
在吸热管网系统(50)或直接吸热系统(51)或间接吸热系统(52)或混合吸热系统(53)之中,都包括有横向输送热气体管道(55);横向输送热气体管道(55)的近端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的下部或者底部;横向输送热气体管道(55)的远端连接或者连通地上附近空气(18.1),或横向输送热气体管道(55)的远端连接或者连通下述其中之一种设备,直接吸热系统(51)的吸气口(51.1)、间接吸热系统(52)的蒸发吸热设备(52.1);其间接吸热系统(52)或混合吸热系统(53)也是一种空气源热管或传热装置;
在横向输送热气体管道(55)中流动有热气体工质,其热气体工质包括有下述其中之一种,热风工质系统(10)、地上附近空气(18.1)、加热气体(14)、加热空气(14.10)、低沸点气体工质(52.8);其中低沸点气体工质(52.8)的沸点<33℃。
3.根据权利要求1所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
在重力压升热风通道系统(2)之中,
重力压升热风通道系统(2)至少包括有下述其中之一种系统,抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4)、抽风平筒(2.5)、抽风平洞(2.6)、抽风斜洞(2.7)、抽风内筒道(2.8)、抽风充气浮空体(2.9);重力压升热风通道系统(2)设置在下述其中之一种位置,山顶(54.1)、山坡(54.2)、山中(54.3)、地上、地中(52)、水中、水下(53)、空中;
在热风上升做功系统(3)之中,
热风上升做功系统(3)至少包括有下述其中一种系统,正压推力做功系统、负压抽力做功系统;在热风上升做功系统(3)之中;热风上升做功系统(3)设置在吸热式太阳能热风发电站内部的温度<1050℃的耐温处;温度<1050℃的耐温处包括有下述其中一种位置,常态空气(18)处、常态水体(19)处、降温空气(20)、<1050℃的加热气体(14)处;其常态空气(18)至少包括有下述其中之一种系统,地上附近空气(18.1)、高空冷空气(18.2);
在热风工质系统(10)之中,
热风工质系统(10)包括有下述其中之一种,常态空气(18)、热气体(14),热气体(14)比常态空气(18)重度小;常态空气(18)或热气体(14)构成了全部或者部分热风工质系统(10);
其热风工质系统(10)至少包括有下述其中之一种,超低温热风(10.1)、低温热风(10.2)、中温热风(10.3)、高温热风(10.4)、超高温热风(10.5);其加热气体(14)至少包括有下述其中一种,超低温加热气体(14.1)、低温加热气体(14.2)、中温加热气体(14.3)、高温加热气体(14.4)、超高温加热气体(14.5);其加热气体(14)至少包括有下述其中之一种,加热空气(14.10)、加热蒸汽(14.15)、加热单质物气(14.20)、加热化合物气(14.30);
其中,超低温热风(10.1)包括有流动的超低温加热气体(14.1),低温热风(10.2)包括有流动的低温加热气体(14.2),中温热风(10.3)包括有流动的中温加热气体(14.3),高温热风(10.4)包括有流动的高温加热气体(14.4),超高温热风(10.5)包括有流动的超高温加热气体(14.5);其中,<60℃的加热气体(14)称之谓超低温加热气体(14.1),
60℃-200℃的加热气体(14)称之谓低温加热气体(14.2),200℃-650℃之间的加热气体(14)称之谓中温加热气体(14.3),650℃-1050℃之间的加热气体(14)称之谓高温加热气体(14.4),>1050℃的加热气体(14)称之谓超高温加热气体(14.5)。
4.根据权利要求1所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
吸热式太阳能热风发电站还包括有下述其中之一种系统,生产加热气体工质的系统(4)、输入热风工质系统(5)、能量回输系统(8)、点火启动系统(9)、气供给系统(28)、超高层房屋系统(29)、负压抽液做功系统(30)、引射分流气道(31)、压气机系统(32)、高空引下冷空气系统(33)、光伏发电系统(34)、聚光光伏发电系统(35)、抽水蓄能发电调峰系统(36)、筒下部蓄水池(37)、风力发电系统(38)、气体工质液化系统(39)、热加工设备系统(40)、沼气发酵系统(47)。
5.根据权利要求2所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
在吸热管网系统(50)中,横向输送热气体管道(55)呈现树枝状或者网状,并且向外伸展开;横向输送热气体管道(55)包括有下述其中之一种,抽吸热风管道(56)、横向输送低沸点气体管道(57);
在直接吸热系统(51)中,
直接吸热系统(51)还包括有下述其中之一种设备,吸气口(51.1)、排气口(51.2);抽吸热风管道(56)的远端连接或者连通吸气口(51.1),抽吸热风管道(56)的近端连接或者连通排气口(51.2);其中吸气口(51.1)连接或者连通地上附近空气(18.1),其中排气口(51.2)连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的内部;
在间接吸热系统(52)中,
间接吸热系统(52)包括有下述设备,蒸发吸热设备(52.1)、冷凝放热设备(52.2)、液体流管道(52.4)、低沸点气体工质(52.8);横向输送低沸点气体管道(57)的远端连接或者连通蒸发吸热设备(52.1),横向输送低沸点气体管道(57)的近端连接或者连通冷凝放热设备(52.2);液体回流管道(52.4)连接或者连通蒸发吸热设备(52.1)或冷凝放热设备(52.2);其中蒸发吸热设备(52.1)连接或者连通地上附近空气(18.1);其中冷凝放热设备(52.2)或气体压缩机(52.3)连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的下述其中之一种位置,底部、下部、上部、顶部;蒸发吸热设备(52.1)、冷凝放热设备(52.2)、横向输送低沸点气体管道(57)、液体回流管道(52.4)的内部包括有低沸点气体工质(52.8);
在混合吸热系统(53)中,
混合吸热系统(53)包括有全部或者部分下述装置,直接吸热系统(51)、间接吸热系统(52);抽吸热风管道(56)的远端连接或者连通间接吸热系统(52)的冷凝放热设备(52.2),抽吸热风管道(56)的近端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的下部或者底部,或者抽吸热风管道(56)的近端连接或者连通或排气口(51.2),其中排气口(51.2)连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的内部;
在横向输送热气体管道(55)中,
抽吸热风管道(56)包括有下述其中之一种,新建热风管道(56.1)、已建管道通道(56.2)。
6.根据权利要求5所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
在直接吸热系统(51)中,
直接吸热系统(51)还包括有抽吸风机(51.5);抽吸风机(51.5)设置在下述其中之一种位置,吸气口(51.1)、抽吸热风管道(56)、排气口(51.2);
在间接吸热系统(52)中,
间接吸热系统(52)还包括有下述其中之一种设备,气体压缩机(52.3)、竖向输送低沸点气体管道(52.5)、输送风机(52.6)、输送液泵(52.7);气体压缩机(52.3)或输送风机(52.6)设置在下述其中之一种位置,蒸发吸热设备(52.1)、横向输送低沸点气体管道(57)、竖向输送低沸点气体管道(52.5);输送液泵(52.7)设置在液体回流管道(52.4)位置;竖向输送低沸点气体管道(52.5)的高端可以连接或者连通下述其中之一种设备,蒸发吸热设备(52.1)、气体压缩机(52.3)、冷凝放热设备(52.2);竖向输送低沸点气体管道(52.5)的低端可以连接或者连通下述其中之一种设备,横向输送低沸点气体管道(57)、气体压缩机(52.3)、冷凝放热设备(52.2);竖向输送低沸点气体管道(52.5)的内部包括有低沸点气体工质(52.8)或者加热蒸汽(14.15);气体压缩机(52.3)连接或者连通冷凝放热设备(52.2);在冷凝放热设备(52.2)或气体压缩机(52.3)连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的上部或顶部位置时,重力压升热风通道系统(2)可作为竖向输送低沸点气体管道(52.5);
在横向输送热气体管道(55)中,
抽吸热风管道(56)之中的已建管道通道(56.2)包括有下述其中之一种,市政公共管道通道、工业管道通道、矿业管道通道、军事管道通道、雨水管道、污水管道、电力管道、信息线路管道、供热管道、燃气管道
7.根据权利要求3所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
在重力压升热风通道系统(2)之中;
重力压升热风通道系统(2)至少包括有下述其中之一种设备,下部的筒内液面浮台(2.10)、顶部的筒顶盖(2.11)、顶部的旋转导流风口(2.12)、固定缆索(2.13)、热加工设备系统(40)、隔热保温层(2.15);
重力压升热风通道系统(2)的高度大于300米;重力压升热风通道系统(2)的断面至少包括有下述其中之一种,圆形、椭圆形、方形、多边形,重力压升热风通道系统(2)的断面
2
面积大于500m,重力压升热风通道系统(2)的断面直径大于25米;重力压升热风通道系统(2)的筒壁或洞壁上设置有隔热保温层(2.15);重力压升热风通道系统(2)采用至少包括有下述其中之一种主体结构建造:混凝土结构、钢结构、膜结构、充气体结构、纤维复合材料结构;
热风上升做功系统(3)至少设置在重力压升热风通道系统(2)的下述其中之一种位置,内部、外部;在重力压升热风通道系统(2)之内或者之下位置至少设置下述其中之一种生产加热气体工质的系统(4),余热收集加热系统(4.3)、电能加热系统(4.4)、燃料燃烧加热系统(4.5)、核能加热系统(4.6)、炉窑加热系统(4.7)、爆炸加热系统(4.8)、地热加热系统(4.9)、地下油气加热系统(4.10)、炭地下气化加热系统(4.11)、太阳能集热加热系统(4.12)、太阳能聚热加热系统(4.13)、压缩机加热系统(4.14)、热泵加热系统(4.15)、氧气供给系统(4.16);
其中抽风竖筒(2.1)设置在下述其中之一种位置,山顶(54.1)、山坡(54.2)、地上、水中;
其中抽风楼筒(2.2)设置在下述其中之一种位置,山顶(54.1)、山坡(54.2)、地上;
其中抽风竖井(2.3)设置在下述其中之一种位置,山中(54.3)、地中(52)、水中、水下(53);
其中抽风斜筒(2.4)设置山坡(54.2);
其中抽风平筒(2.5)设置在地上、水中;
其中抽风平洞(2.6)设置在下述其中之一种位置,山中(54.3)、水中;
其中抽风斜洞(2.7)设置在水中的山坡(54.2);
其中抽风充气浮空体(2.9)设置在空中;
其中抽风内筒道(2.8)设置在下述其中之一种系统内部,抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4)、抽风平筒(2.5)、抽风平洞(2.6)、抽风斜洞(2.7)、抽风充气浮空体(2.9);
其中液面漂浮活塞平台(2.10)设置在重力压升热风通道系统(2)的下部或底部,并且漂浮在重力压升热风通道系统(2)内的液面上;其中筒顶盖(2.11)设置在重力压升热风通道系统(2)的顶部;
其中筒顶盖(2.11)4设置在重力压升热风通道系统(2)的顶部;
其中旋转导流风口(2.12)设置在重力压升热风通道系统(2)的顶部;
其中热加工设备系统(40)设置在重力压升热风通道系统(2)的上部或顶部的内部;热加工设备系统(40)包括有下述其中之一种,熔炉窑、加热炉窑、干燥炉窑、锅炉
其中隔热保温层(2.15)设置在重力压升热风通道系统(2)的筒壁或洞壁的下述其中之一种位置,内表面、外表面、壁中;
在热风上升做功系统(3)之中;
其热风上升做功系统(3)或正压推力做功系统或负压抽力做功系统至少包括有下述其中之一种机构,气轮机(3.1)、水轮机(3.2)、汽轮机(3.3)、气缸活塞机(3.4)、转子发动机(3.5)、斯特林发动机(3.6)、磁流体发动机(3.7)、磁流体发电机(3.8)、发电机(3.9)、爆炸发动机(3.10)、爆震发动机(3.11)、等离子发动机(3.12)、离子发动机(3.13);
在热风工质系统(10)之中;
其加热蒸汽(14.15)至少包括有下述其中之一种,水蒸汽(14.16)、油蒸气(14.17);
其加热单质物气(14.20)至少包括有下述其中之一种,热氢气(14.21)、热氦气(14.22)、热气(14.23)、热氮气(14.24)、热氧气(14.25)、热氟气(14.26)、热锂气(14.27)、热钠气(14.28);其加热化合物气(14.30)至少包括有下述其中之一种,热气(14.31)、热一氧化(14.32)、热二氧化碳(14.33)、热氧化氮(14.34)。
8.根据权利要求4所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
其中生产加热气体工质的系统(4)是加热生产系统(4.2),加热生产系统(4.2)至少包括有下述其中之一种系统,余热收集加热系统(4.3)、电能加热系统(4.4)、燃料燃烧加热系统(4.5)、核能加热系统(4.6)、炉窑加热系统(4.7)、爆炸加热系统(4.8)、地热加热系统(4.9)、地下油气加热系统(4.10)、煤炭地下气化加热系统(4.11)、太阳能集热加热系统(4.12)、太阳能聚热加热系统(4.13)、压缩机加热系统(4.14)、热泵加热系统(4.15)、氧气供给系统(4.16);
其中输入热风工质系统(5)至少包括有下述其中之一种系统,地下热空气输入系统(5.1)、火山口热空气输入系统(5.2)、外来热空气输入系统(5.3);
其中能量回输系统(8)的一端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)或热风上升做功系统(3)的能量输出端,能量回输系统(8)的另一端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)或热风上升做功系统(3)的能量输出端;
其中点火启动系统(9)设置在重力压升热风通道系统(2)的底部或者下部;
其中氧气供给系统(28)连接或者连通生产加热气体工质的系统(4);
其中超高层房屋系统(29)设置在重力压升热风通道系统(2)的抽风竖筒(2.1)外侧,构成了抽风楼筒(2.2);
其中负压抽液做功系统(30)设置在重力压升热风通道系统(2)的底部或者下部;负压抽液做功系统(30)包括有下述其中之一种机构,下部蓄液池(37)、下部的筒内液面浮台(2.10)、引流管道(30.1)、负压液体(30.2)、水轮机(3.2);下部的筒内液面浮台(2.10)的边缘外表面与重力压升热风通道系统(2)的内表面是紧密的面结合;
其中引射分流气道(31)包括有分流气道进口(31.1)、分流气道出口(31.2)、分流气道段(31.3);引射分流气道(31)设置在重力压升热风通道系统(2)上,分流气道进口(31.1)连通重力压升热风通道系统(2)的下部内部,分流气道出口(31.2)连通大气或重力压升热风通道系统(2)的上部内部;
其中压气机系统(32)设置在重力压升热风通道系统(2)的底部或者下部;
其中高空引下冷空气系统(33)包括有冷空气引下流道(33.1);冷空气引下流道(33.1)设置在重力压升热风通道系统(2)的内部或外部;冷空气引下流道(33.1)的上端连接或连通重力压升热风通道系统(2)的顶部,冷空气引下流道(33.1)的下端连接或连通重力压升热风通道系统(2)的下部或的下端,或者连接或连通超高层房屋系统(29);
其中光伏发电系统(34)或者聚光光伏发电系统(35)设置在下述其中之一种位置,生产加热气体工质的系统(4)、重力压升热风通道系统(2);光伏发电系统(34)或者聚光光伏发电系统(35)至少包括有下述其中之一种部件,光伏电池(34.1)、负荷控制器蓄电池、逆变器;光伏电池(34.1)至少包括有下述其中之一种,多晶光伏电池、单晶硅光伏电池、非晶硅光伏电池、透光薄膜光伏电池、透明薄膜太阳能光伏玻璃、太阳能薄膜电池;光伏发电系统(34)或者聚光光伏发电系统(35)设置在生产加热气体工质的系统(4)、重力压升热风通道系统(2)上;
其中聚光光伏发电系统(35)包括有聚光设备(35.1);
其中抽水蓄能发电调峰系统(36)包括有下述系统,上水库(36.1)、下水库(36.2)、输水管道(36.3)、水泵(36.4)、水力发电设备(36.5);上水库(36.1)设置在重力压升热风通道系统(2)上部;输水管道(36.3)连接或连通上水库(36.1)、下水库(36.2)、水泵(36.4)、水力发电设备(36.5);抽水蓄能发电调峰系统(36)设置在重力压升热风通道系统(2)上,抽水蓄能发电调峰系统(36)连接重力压升热风通道系统(2);
其中下部蓄液池(37)设置在重力压升热风通道系统(2)的下部或者底部;下部蓄液池(37)与抽水蓄能发电调峰系统(36)的下水库(36.2)可以是同一物;
其中风力发电系统(38)设置在重力压升热风通道系统(2)的顶部或者上部;
其中气体工质液化系统(39)设置在重力压升热风通道系统(2)的顶部或上部;
其中热加工设备系统(40)设置在重力压升热风通道系统(2)的顶部或上部的内部;热加工设备系统(40)包括有下述其中之一种,熔炉窑、加热炉窑、干燥炉窑、锅炉;
其中沼气发酵系统(47)设置在抽风楼筒(2.2)的底部。
9.根据权利要求8所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
在生产加热气体工质的系统(4)之中;
其中余热收集加热系统(4.3)至少包括有下述其中之一种设备设施,大型构筑物(4.3.1)、余热产生设备(4.3.2);大型构筑物(4.3.1)包括有下述其中之一种设施,热量收集棚盖、热量收集平房、热量收集楼房;其电能加热系统(4.4)或燃料燃烧加热系统(4.5)或核能加热系统(4.6)或炉窑加热系统(4.7)或爆炸加热系统(4.8)或地热加热系统(4.9)或地下油气加热系统(4.10)或煤炭地下气化加热系统(4.11)或压缩机加热系统(4.14)或热泵加热系统(4.15)也可以设置在大型构筑物(4.3.1)之内或者之下;
其中电能加热系统(4.4)至少包括有下述其中之一种系统,电阻加热系统(4.4.1)、电弧加热系统(4.4.2)、电离加热系统(4.4.3)、电动压缩机加热系统(4.4.4)、热泵加热系统(4.4.5);
其中太阳能集热加热系统(4.12)至少包括有下述其中之一种系统,透光集热棚(4.12.1)、透光集热楼(4.12.2);其中透光集热棚(4.12.1)包括有单层透光屋面(4.12.3),形成单层上部屋面热风层;其中透光集热楼(4.12.2)包括有单层透光屋面(4.12.3)和单层或者多层透光楼面(4.12.4);其透光楼面(4.12.4)把室内集热空间分隔成多层,形成单层或者多层下部楼面热风层;上部屋面热风层与下部楼面热风层连接或连通,下部楼面热风层与下部楼面热风层之间也连接或连通;在透光集热棚(4.12.1)或透光集热楼(4.12.2)中还包括有透光墙面(4.12.5),透光墙面(4.12.5)把上部屋面热风层或下部楼面热风层分割成多条供高温的热风工质系统(10)流动的回旋或螺旋流道,其回旋或螺旋流道长度大于太阳能集热加热系统(4.12)直径或边长的3.5倍;在太阳能集热加热系统(4.12)中,太阳能集热加热系统(4.12)还包括有底层温室(4.12.6)或底层阳光温池(4.12.7),其底层温室(4.12.6)或底层阳光温池(4.12.7)设置在透光集热棚(4.12.1)或透光集热楼(4.12.2)的底部;
其中太阳能聚热加热系统(4.13)还至少包括有下述其中之一种系统,槽式聚热加热系统、碟式聚热加热系统、塔式聚热加热系统、向下反射式聚热加热系统、太阳能池式聚热加热系统;
在能量回输系统(8)之中;
能量回输系统(8)至少包括有下述其中之一种系统,电能回输系统(41)、热量回输系统(42);
其电能回输系统(41)的一端连接或者连通发电机(3.9)的电力输出端,电能回输系统(41)的另一端连接或者连通电能加热系统(4.4)的电力输入端;电能回输系统(41)连接或连通电能加热系统(4.4)和发电机(3.9)这两个系统;电能回输系统(41)至少包括有下述其中之一种设备,电力线路(41.1)、开关控制设备(41.2);
其热量回输系统(42)至少包括有下述其中之一种系统,液体传递热回收系统(43)、固体传递热回收系统(44)、热泵传递热回收系统(45)、热管传递热回收系统(46);其热量回输系统(42)的吸热端或上端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的出风口或上端,热量回输系统(42)的放热端或下端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的进风口或下端;热量回输系统(42)至少包括有下述其中之一种设备,吸热设备(42.1)、热传递设备(42.2)、放热设备(42.3)、驱动设备(42.4)、热量储存设备(42.5);在热量回输系统(42)中,吸热设备(42.1)设置在热量回输系统(42)的吸热端或上端;放热设备(42.3)设置在热量回输系统(42)的放热端或下端;热传递设备(42.2)设置在吸热设备(42.1)和放热设备(42.3)之间,热传递设备(42.2)连接或者连通吸热设备(42.1)、放热设备(42.3);
驱动设备(42.4)设置在热传递设备(42.2)中,驱动设备(42.4)连接或者连通热传递设备(42.2);
在点火启动系统(9)之中;
点火启动系统(9)包括有下述其中之一种系统,电能点火系统(9.1)、热能点火系统(9.5);
其电能点火系统(9.1)包括有下述其中之一种系统,外来电力线路(9.2)、电能加热系统(4.4);其热能点火系统(9.5)包括有下述其中之一种系统,外来燃料(9.6)、燃料燃烧加热系统(4.5)。
10.根据权利要求9所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
在能量回输系统(8)之中;
其中的液体传递回收系统(43)至少包括有下述其中之一种设备,吸热设备(43.1)、热传递设备(43.2)、放热设备(43.3)、驱动设备(43.4)、热量储存设备(43.5);吸热设备(43.1)设置在液体传递回收系统(43)的吸热端或上端;放热设备(43.3)设置在液体传递回收系统(43)的放热端或下端;热传递设备(43.2)设置在吸热设备(43.1)和放热设备(43.3)之间,热传递设备(43.2)连接或者连通吸热设备(43.1)、放热设备(43.3);驱动设备(43.4)设置在热传递设备(43.2)中,驱动设备(43.4)连接或者连通热传递设备(43.2);
其吸热设备(43.1)至少包括有下述其中之一种设备,间壁式换热器(43.1.1)、混合式换热器(43.1.2)、直接接触式换热器(43.1.3)、蓄热式换热器(43.1.4)、变声速压缩换热器(43.1.5);吸热设备(43.1)设置在重力压升热风通道系统(2)的下述其中之一种位置,内部、外部;其热传递设备(43.2)至少包括有下述其中之一种设备,液体下流管道(43.2.1)、液体上流管道(43.2.2);其放热设备(43.3)至少包括有下述其中之一种设备,间壁式换热器(43.3.1)、混合式换热器(43.3.2)、直接接触式换热器(43.3.3)、蓄热式换热器(43.3.4)、变声速压缩换热器(43.3.5);其驱动设备(43.4)至少包括有下述设备,液泵(43.4.1);其中热量储存设备(43.5)至少包括有下述其中之一种设备,上液体库(43.5.1)、下液体库(43.5.2);
其吸热设备(42.1)与热量储存设备(42.5)可以是同一体,或者放热设备(42.3)与热量储存设备(42.5)可以是同一体;吸热设备(43.1)与热量储存设备(43.5)可以是同一体,或者放热设备(43.3)与热量储存设备(43.5)可以是同一体;吸热设备(43.1)与上液体库(43.5.1)可以是同一体,或者放热设备(43.3)与下液体库(43.5.2)可以是同一体;
其中的热泵传递热回收系统(45)至少包括有下述设备,蒸发吸热设备(45.1)、冷凝放热设备(45.2)、气体压缩机(45.3)、工质液体上流管道(45.4)、工质气体下流管道(45.5)、输送风机(45.6)、输送液泵(45.7)、低沸点气体工质(45.8);工质液体上流管道(45.4)和工质气体下流管道(45.5)的高端连接或者连通蒸发吸热设备(45.1)或输送风机(45.6),工质液体上流管道(45.4)、工质气体下流管道(45.5)的低端连接或者连通冷凝放热设备(45.2)或气体压缩机(45.3);气体压缩机(45.3)连接或者连通冷凝放热设备(45.2);其中蒸发吸热设备(45.1)设置在重力压升热风通道系统(2)的上部或顶部,并且连接或者连通热风工质系统(10);其中冷凝放热设备(45.2)或气体压缩机(45.3)设置在重力压升热风通道系统(2)的下部或底部,并且连接或者连通热风工质系统(10);蒸发吸热设备(45.1)、冷凝放热设备(45.2)、气体压缩机(45.3)、工质气体下流管道(45.5)、工质液体上流管道(45.4)的内部包括有低沸点气体工质(45.8);
在点火启动系统(9)之中;其中电能点火系统(9.1)中的电能加热系统(4.4)至少包括有下述其中之一种系统,电阻加热系统(4.4.1)、电弧加热系统(4.4.2)、电离加热系统(4.4.3)、电动压缩机加热系统(4.4.4)、热泵加热系统(4.4.5)。

说明书全文

吸热式太阳能发电站

一、技术领域。

[0001] 本发明涉及能源工程、热能工程、太阳能工程、热机工程、发电工程、土木工程工工程、海洋工程的技术领域,尤其是重热机、火力发电、核能发电、燃气轮机发电、余热发电、火力热风发电、太阳能热风(即热风)发电、抽水蓄能发电、风力发电、超高层房屋建设的技术领域。二、背景技术。
[0002] 传统的太阳能热风发电技术都是采用日光集热棚这种传统的集热式热源技术。致使传统的太阳能热风发电技术至今没有商业化的原因主要是存在以下缺点: [0003] 1、现有的日光集热棚(占地面积达40-50平方公里)的投资占了太阳能热风发电厂建设投资的90%以上。造成投入产出比低,商品电生产成本高。2、在沙漠中,经常发生的沙尘暴导致日光集热棚的清洁维护费用很大,相当于减少发电收入的33%以上。造成投入产出比低,发电生产成本高。3、太阳能热风发电厂都设置在无人烟的沙漠、荒漠地区,远离电力使用负荷中心,需要建设长距离的输电线路,输电成本大。造成投入产出比低,商品电生产成本高。4、由于在城市中无法建设如此大面积的日光集热棚,致使传统的太阳能热风发电厂无法在城市中应用发展。5、太阳能热风发电厂发电状态不稳定,无太阳能或弱太阳能时,发电能力很小。6、调峰能力差,大约有30%的谷期电力要浪费掉。7、太阳能热风发电厂还没有设置能量回输系统(8),包括电能回输系统(41)、热量回输系统(42)。由于把热风的热量全部排出浪费掉,造成其发电热效率无法进一步提高,热电转换率低,一般不超过3%。而且没有形成可自生能源模式。8、太阳能热风发电厂以及制冷、降温、空调淡化海水等行业没有充分利用开发地面500米以上高空冷空气的冷能资源。例如1000米高抽风囱筒顶部的高空冷空气的温度比地面的空气温度低10-15℃,是优质冷资源。高空冷空气既可以降低热风的温度差ΔT,也可以作为建筑制冷空调的免费冷源,一物两用。9、在风力发电行业没有充分利用和开发地面200米以上的高空风力能资源。例如600~1000米高空常年有4~7米/秒风速的水平风力,比地面风力大几倍。10、太阳能热风发电厂没有开发其它生产、生活、工农业、民用的各种用热设备设施的排放的全部高温废弃热量,使这部分热量没有得到充分利用。11、超高抽风囱筒构筑物没有和传统房屋建筑物充分结合,无法减少建设工程量,无法降低房屋建筑物、抽风囱筒构筑物的成本。同时房屋建筑物占用住宅用地大,无法充分利用和开发工业用地来建设房屋建筑物,减少建设用地量。12、太阳能热风发电厂的抽风囱筒的功能单一,造价和发电成本无法降低。13、现有的许多传统能源、新能源技术的载体是独立的,不是共用载体。由于载体的功能单一,造价无法降低,发电成本无法降低。14、没有对能源生产、环境保护、城市空气净化、降低城市热岛效应、节能、、农业、等工程进行系统工程的集成创新;按照系统工程的“1+1>2”、“整体大于部分和”原理来估算共用集成效益,可以把单产业方式的新能源、新农业的建设投资和生产成本降低40-80%。 [0004] 因此,急需找到一种廉价、清洁和丰富的商品能源生产、节能、环保的生态生产方式。
[0005] 本发明的目的,就是为了克服上述现有缺点,提供一种吸热式太阳能热风发电站。本发明的目的可以通过采取如下措施来达到。
三、发明内容。
[0006] 内容1。
[0007] 吸热式太阳能热风发电站包括有重力压升热风通道系统(2)、热风上升做功系统(3),重力压升热风通道系统(2)内部设置有热风上升做功系统(3),在重力压升热风通道系统(2)内部流动有热风工质系统(10);其特征在于:
[0008] 吸热式太阳能热风发电站还包括有吸热管网系统(50);吸热管网系统(50)的近端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的下部或者底部,吸热管网系统(50)的远端连接或者连通地上附近空气(18.1);与高空的冷空气相比,地上附近空气(18.1)是热空气、即也是一种热风工质系统(10)。
[0009] 采用吸热管网系统(50)代替了传统太阳能热风发电厂之中占地面积达40-50平方公里的日光集热棚来提供发电的热风,这将要带来太阳能光热发电技术上的一场重大技术变革,将产生以下质变效果:(1)、致使太阳能热风发电厂建设总投资或者发电成本可以降低的80-90%以上。(2)、吸热管网系统(50)的清洁维护费用极小,相当于日光集热棚的清洁维护费用的2%以下,可以增加发电收入33%以上。(3)、日光集热棚的成本、费用大大降低,导致投入产出比的大大提高,由此太阳能发电的生产成本大大降低,将低于火力发电的成本。(4)、由于吸热管网系统(50)可以在城市中建设、甚至可以利用现有的市政雨水、污水管 道系统作为吸热管网系统(50),这使得在城市中可以建设太阳能热风发电厂。由于城市是电力使用负荷重心,这将大大减少建设长距离的输电线路的投资,大大减少输电成本和输电损耗。(5)、太阳能热风发电厂中的上千米高抽风筒囱(2.1)、抽风楼筒(2.2)可以把城市中的地面高温污浊空气快速排放的上千米高空,使地面高温污浊空气快速被高空大气气流吹离开,远离城市。其结果是一举四得:既可以获得可再生的太阳能电力;又可以大大降低城市气温;还可以大大减少城市空气污染;最后再可以大大降低房屋的造价,让老百姓都能够买得起住房。本发明创造还可以通过以下措施来实现。
[0010] 内容2。
[0011] 根据内容1所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
[0012] 吸热管网系统(50)设置在下述其中之一种位置,地下、地面、地面上附近、空中、水下、水面、水上、建筑物或构筑物(60)上、建筑物或构筑物(60)外、建筑物或构筑物(60)内;吸热管网系统(50)包括有下述其中之一种系统,直接吸热系统(51),间接吸热系统(52)、混合吸热系统(53);
[0013] 在吸热管网系统(50)或直接吸热系统(51)或间接吸热系统(52)或混合吸热系统(53)之中,都包括有横向输送热气体管道(55);横向输送热气体管道(55)的近端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的下部或者底部;横向输送热气体管道(55)的远端连接或者连通地上附近空气(18.1),或横向输送热气体管道(55)的远端连接或者连通下述其中之一种设备,直接吸热系统(51)的吸气口(51.1)、间接吸热系统(52)的蒸发吸热设备(52.1);其间接吸热系统(52)或混合吸热系统(53)也是一种空气源热管或传热装置;它把低位热源的地上附近空气(18.1)中的低温热能泵送到重力压升热风通道系统(2)内部的高位热源的热风工质系统(10)中的高温热能;
[0014] 在横向输送热气体管道(55)中流动有热气体工质,其热气体工质包括有下述其中之一种,热风工质系统(10)、地上附近空气(18.1)、加热气体(14)、加热空气(14.10)、低沸点气体工质(52.8);其中低沸点气体工质(52.8)的沸点<33℃。
[0015] 内容3。
[0016] 根据内容1所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
[0017] 在重力压升热风通道系统(2)之中,
[0018] 重力压升热风通道系统(2)至少包括有下述其中之一种系统,抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4)、抽风平筒(2.5)、抽风平洞(2.6)、抽风斜洞(2.7)、抽风内筒道(2.8)、抽风充气浮空体(2.9);重力压升热风通道系统(2)设置在下述其中之一种位置,山顶(54.1)、山坡(5生2)、山中(54.3)、地上、地中(52)、水中、水下(53)、空中;
[0019] 在热风上升做功系统(3)之中,
[0020] 热风上升做功系统(3)至少包括有下述其中一种系统,正压推力做功系统、负压抽力做功系统;在热风上升做功系统(3)之中;热风上升做功系统(3)设置在吸热式太阳能热风发电站内部的温度<1050℃的耐温处;温度<1050℃的耐温处包括有下述其中一种位置,常态空气(18)处、常态水体(19)处、降温空气(20)、<1050℃的加热气体(14)处;其常态空气(18)至少包括有下述其中之一种系统,地上附近空气(18.1)、高空冷空气(18.2);其中常态空气(18)是指常温常压空气;其中常态空气(18)是指常温常压水体;其中降温空气(20)是指热风(10)流出重力压升热风通道系统(2)的出风口或上端后温度迅速降低,形成温度比较低的降温气体;降温空气(20)下沉到旋转导流风口(2.12)外部下方,或被高空冷气流吹走远方;
[0021] 在热风工质系统(10)之中,
[0022] 热风工质系统(10)包括有下述其中之一种位置,常态空气(18)、热气体(14),热气体(14)比常态空气(18)重度小;常态空气(18)或热气体(14)构成了全部或者部分热风工质系统(10);
[0023] 由于热风上升做功系统(3)(如气轮机(3.1)、磁流体发动机(3.7)、磁流体发电机(3.8)、发电机(3.9))设置在生产加热气体工质的系统(4)(如燃料燃烧加热系统(4.5))之前的气流流动通道中的温度<1050℃的耐温处,使热风上升做功系统(3)处于低温的流径状态(如地上附近空气(18.1)流径状态),或者处于较低温度的流径状态(如超低温热风(10.1)、低温热风(10.2)、中温热风(10.3)、高温热风(10.4)流径状态)。并且使热风上升做功系统(3)不会流过超高温的流径状态(如超过1050℃的超高温燃气、超高温热风(10.5)的流径状态)。这种处于低温流径状态大幅度降低了气轮机(3.1)等热风上升做功系统(3)的使用温度,可<1050℃(甚至可<700℃),大大延长了使用寿命。由此,气轮机(3.1)等热风上升做功系统(3)就可以采用常温材料来制造,不需要采用昂贵的耐高温材料制造。由于重力压升热风通道系统(2)是 固定建筑物,容易设置耐高温的隔热保温层(2.15)。这样的低温流径状态的工艺流程设置,既可以大大提高燃气的温度(1300-3000℃)和大大提高太阳能热风发电厂的发电状态稳定性,又可以大大提高单位面积输出功率,还可以有效地降低了太阳能热风发电厂的发电成本、气轮机(3.1)等热风上升做功系统(3)的造价,一举两得。
[0024] 其热风工质系统(10)至少包括有下述其中之一种,超低温热风(10.1)、低温热风(10.2)、中温热风(10.3)、高温热风(10.4)、超高温热风(10.5);其加热气体(14)至少包括有下述其中一种,超低温加热气体(14.1)、低温加热气体(14.2)、中温加热气体(14.3)、高温加热气体(14.4)、超高温加热气体(14.5);其加热气体(14)至少包括有下述其中之一种,加热空气(14.10)、加热蒸汽(14.15)、加热单质物气(14.20)、加热化合物气(14.30); [0025] 其中,超低温热风(10.1)包括有流动的超低温加热气体(14.1),低温热风(10.2)包括有流动的低温加热气体(14.2),中温热风(10.3)包括有流动的中温加热气体(14.3),高温热风(10.4)包括有流动的高温加热气体(14.4),超高温热风(10.5)包括有流动的超高温加热气体(14.5);其中,<60℃的加热气体(14)称之谓超低温加热气体(14.1),60℃-200℃的加热气体(14)称之谓低温加热气体(14.2),200℃-650℃之间的加热气体(14)称之谓中温加热气体(14.3),650℃-1050℃之间的加热气体(14)称之谓高温加热气体(14.4),>1050℃的加热气体(14)称之谓超高温加热气体(14.5)。
[0026] 内容4。
[0027] 根据内容1所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
[0028] 吸热式太阳能热风发电站还包括有下述其中之一种系统,生产加热气体工质的系统(4)、输入热风工质系统(5)、能量回输系统(8)、点火启动系统(9)、气供给系统(28)、超高层房屋系统(29)、负压抽液做功系统(30)、引射分流气道(31)、压气机系统(32)、高空引下冷空气系统(33)、光伏发电系统(34)、聚光光伏发电系统(35)、抽水蓄能发电调峰系统(36)、筒下部蓄水池(37)、风力发电系统(38)、气体工质液化系统(39)、热加工设备系统(40)、沼气发酵系统(47)。
[0029] 内容5。
[0030] 根据内容2所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
[0031] 在吸热管网系统(50)中,横向输送热气体管道(55)呈现树枝状或者网状,并且向外伸展开;横向输送热气体管道(55)包括有下述其中之一种,抽吸热风管道(56)、横向输送低沸点气体管道(57);
[0032] 在直接吸热系统(51)中,
[0033] 直接吸热系统(51)还包括有下述其中之一种设备,吸气口(51.1)、排气口(51.2);抽吸热风管道(56)的远端连接或者连通吸气口(51.1),抽吸热风管道(56)的近端连接或者连通排气口(51.2);其中吸气口(51.1)连接或者连通地上附近空气(18.1),其中排气口(51.2)连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的内部;
[0034] 在间接吸热系统(52)中,
[0035] 间接吸热系统(52)包括有下述设备,蒸发吸热设备(52.1)、冷凝放热设备(52.2)、液体流管道(52.4)、低沸点气体工质(52.8);横向输送低沸点气体管道(57)的远端连接或者连通蒸发吸热设备(52.1),横向输送低沸点气体管道(57)的近端连接或者连通冷凝放热设备(52.2);液体回流管道(52.4)连接或者连通蒸发吸热设备(52.1)或冷凝放热设备(52.2);其中蒸发吸热设备(52.1)连接或者连通地上附近空气(18.1);其中冷凝放热设备(52.2)或气体压缩机(52.3)连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的下述其中之一种位置,底部、下部、上部、顶部;蒸发吸热设备(52.1)、冷凝放热设备(52.2)、横向输送低沸点气体管道(57)、液体回流管道(52.4)的内部包括有低沸点气体工质(52.8);
[0036] 在混合吸热系统(53)中,
[0037] 混合吸热系统(53)包括有全部或者部分下述装置,直接吸热系统(51)、间接吸热系统(52):抽吸热风管道(56)的远端连接或者连通间接吸热系统(52)的冷凝放热设备(52.2),抽吸热风管道(56)的近端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的下部或者底部,或者抽吸热风管道(56)的近端连接或者连通或排气口(51.2),其中排气口(51.2)连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的内部;
[0038] 在横向输送热气体管道(55)中,抽吸热风管道(56)包括有下述其中之一种,新建热风管道(56.1)、已建管道通道(56.2)。
[0039] 内容6。
[0040] 根据内容5所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
[0041] 在直接吸热系统(51)中,
[0042] 直接吸热系统(51)还包括有抽吸风机(51.5);抽吸风机(51.5)设置在下述其中之一种位置,吸气口(51.1)、抽吸热风管道(56)、排气口(51.2);
[0043] 在间接吸热系统(52)中,
[0044] 间接吸热系统(52)还包括有下述其中之一种设备,气体压缩机(52.3)、竖向输送低沸点气体管道(52.5)、输送风机(52.6)、输送液泵(52.7);气体压缩机(52.3)或输送风机(52.6)设置在下述其中之一种位置,蒸发吸热设备(52.1)、横向输送低沸点气体管道(57)、竖向输送低沸点气体管道(52.5);输送液泵(52.7)设置在液体回流管道(52.4)位置;竖向输送低沸点气体管道(52.5)的高端可以连接或者连通下述其中之一种设备,蒸发吸热设备(52.1)、气体压缩机(52.3)、冷凝放热设备(52.2);竖向输送低沸点气体管道(52.5)的低端可以连接或者连通下述其中之一种设备,横向输送低沸点气体管道(57)、气体压缩机(52.3)、冷凝放热设备(52.2);竖向输送低沸点气体管道(52.5)的内部包括有低沸点气体工质(52.8)或者加热蒸汽(14.15);气体压缩机(52.3)连接或者连通冷凝放热设备(52.2);在冷凝放热设备(52.2)或气体压缩机(52.3)连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的上部或顶部位置时,重力压升热风通道系统(2)可作为竖向输送低沸点气体管道(52.5);重力压升热风通道系统(2)内部的低沸点气体工质(52.8)或加热蒸汽(14.15)代替地上附近空气(18.1)或加热空气(14.10)推动热风上升做功系统(3)发电;把间接吸热系统(52)和重力压升热风通道系统(2)合成一个巨大的、传热和发电双重功能的空气源热管或热泵传热装置;
[0045] 在横向输送热气体管道(55)中,
[0046] 抽吸热风管道(56)之中的已建管道通道(56.2)包括有下述其中之一种,市政公共管道通道、工业管道通道、矿业管道通道、军事管道通道、雨水管道、污水管道、电力管道、信息线路管道、供热管道、燃气管道
[0047] 借用已建管道通道(56.2)代替新建热风管道(56.1)作为抽吸热风管道(56)可以降低90%以上的直接吸热系统(51)成本,或者可以降低80%以上的太阳能热风发电厂成本。
[0048] 内容7。
[0049] 根据内容3所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
[0050] 在重力压升热风通道系统(2)之中;
[0051] 重力压升热风通道系统(2)至少包括有下述其中之一种设备,下部的筒内液面浮台(2.10)、顶部的筒顶盖(2.11)、顶部的旋转导流风口(2.12)、固定缆索(2.13)、热加工设备系统(40)、隔热保温层(2.15);其中,下部的筒内液面浮台(2.10)用于设置热风上升做功系统(3);顶部的筒顶盖(2.11)还用于改变热风工质系统(10)的流向,方便设置热量回输系统(42);旋转导流风口(2.12)也用于改变高温热风(10.4)的流向,充分利用高空的大气风力来提高高温热风(10.4)的流速、压力;顶部的筒顶盖(2.11)、顶部的旋转导流风口(2.12)还能够使重力压升热风通道系统(2)的内部不受到气候的影响或大气压的影响,防止雨进入后降低热风工质系统(10)的温度;固定缆索(2.13)用于固定水中漂浮的重力压升热风通道系统(2);热加工设备系统(40)用于把排出废弃的上干度高温热风(10.4)来进行熔化、加热、干燥等等热加工生产,废物利用,一举两得;隔热保温层(2.15)用于热风工质系统(10)的保温,和用于对重力压升热风通道系统(2)的隔热,以降低高温热风(10.4)、超高温热风(10.5)对重力压升热风通道系统(2)的热损伤。
[0052] 重力压升热风通道系统(2)的高度大于300米;重力压升热风通道系统(2)的断面至少包括有下述其中之一种,圆形、椭圆形、方形、多边形,重力压升热风通道系统(2)的2
断面面积大于500m,重力压升热风通道系统(2)的断面直径大于25米;重力压升热风通道系统(2)的筒壁或洞壁上设置有隔热保温层(2.15);重力压升热风通道系统(2)采用至少包括有下述其中之一种主体结构建造:混凝土结构、钢结构、膜结构、充气体结构、纤维复合材料结构;
[0053] 热风上升做功系统(3)至少设置在重力压升热风通道系统(2)的下述其中之一种位置,内部、外部;在重力压升热风通道系统(2)之内或者之下位置至少设置下述其中之一种生产加热气体工质的系统(4),余热收集加热系统(4.3)、电能加热系统(4.4)、燃料燃烧加热系统(4.5)、核能加热系统(4.6)、炉窑加热系统(4.7)、爆炸加热系统(4.8)、地热加热系统(4.9)、地下油气加热系统(4.10)、炭地下气化加热系统(4.11)、太阳能集热加热系统(4.12)、太阳能聚热加热系统(4.13)、压缩机加热系统(4.14)、热泵加热系统(4.15)、氧气供给系统(4.16);
[0054] 其中抽风竖筒(2.1)设置在下述其中之一种位置,山顶(54.1)、山坡(54.2)、地上、水中;
[0055] 其中抽风楼筒(2.2)设置在下述其中之一种位置,山顶(54.1)、山坡(54.2)、地上;
[0056] 其中抽风竖井(2.3)设置在下述其中之一种位置,山中(54.3)、地中(52)、水中、水下(53);
[0057] 其中抽风斜筒(2.4)设置山坡(54.2);
[0058] 其中抽风平筒(2.5)设置在地上、水中;
[0059] 其中抽风平洞(2.6)设置在下述其中之一种位置,山中(54.3)、水中; [0060] 其中抽风斜洞(2.7)设置在水中的山坡(54.2);
[0061] 其中抽风充气浮空体(2.9)设置在空中;
[0062] 其中抽风内筒道(2.8)设置在下述其中之一种系统内部,抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4)、抽风平筒(2.5)、抽风平洞(2.6)、抽风斜洞(2.7)、抽风充气浮空体(2.9);
[0063] 其中液面漂浮活塞平台(2.10)设置在重力压升热风通道系统(2)的下部或底部,并且漂浮在重力压升热风通道系统(2)内的液面上;其中筒顶盖(2.11)设置在重力压升热风通道系统(2)的顶部;
[0064] 其中筒顶盖(2.11)4设置在重力压升热风通道系统(2)的顶部;
[0065] 其中旋转导流风口(2.12)设置在重力压升热风通道系统(2)的顶部; [0066] 其中热加工设备系统(40)设置在重力压升热风通道系统(2)的上部或顶部的内部;热加工设备系统(40)包括有下述其中之一种,熔炉窑、加热炉窑、干燥炉窑、锅炉; [0067] 其中隔热保温层(2.15)设置在重力压升热风通道系统(2)的筒壁或洞壁的下述其中之一种位置,内表面、外表面、壁中;
[0068] 在热风上升做功系统(3)之中;
[0069] 其热风上升做功系统(3)或正压推力做功系统或负压抽力做功系统至少包括有下述其中之一种机构,气轮机(3.1)、水轮机(3.2)、汽轮机(3.3)、气缸活塞机(3.4)、转子发动机(3.5)、斯特林发动机(3.6)、磁流体发动机(3.7)、磁流体发电机(3.8)、发电机(3.9)、爆炸发动机(3.10)、爆震发动机(3.11)、等离子发动机(3.12)、离子发动机(3.13);
[0070] 在热风工质系统(10)之中;
[0071] 其加热蒸汽(14.15)至少包括有下述其中之一种,水蒸汽(14.16)、油蒸气(14.17);其加热单质物气(14.20)至少包括有下述其中之一种,热氢气(14.21)、热氦气(14.22)、热气(14.23)、热氮气(14.24)、热氧气(14.25)、热氟气(14.26)、热锂气(14.27)、热钠气(14.28);其加热化合物气(14.30)至少包括有下述其中之一种,热气(14.31)、热一氧化(14.32)、热二氧化碳(14.33)、热氧化氮(14.34)。
[0072] 内容8。
[0073] 根据内容4所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
[0074] 其中生产加热气体工质的系统(4)是加热生产系统(4.2),加热生产系统(4.2)至少包括有下述其中之一种系统,余热收集加热系统(4.3)、电能加热系统(4.4)、燃料燃烧加热系统(4.5)、核能加热系统(4.6)、炉窑加热系统(4.7)、爆炸加热系统(4.8)、地热加热系统(4.9)、地下油气加热系统(4.10)、煤炭地下气化加热系统(4.11)、太阳能集热加热系统(4.12)、太阳能聚热加热系统(4.13)、压缩机加热系统(4.14)、热泵加热系统(4.15)、氧气供给系统(4.16);
[0075] 其中余热收集加热系统(4.3)是利用产生、生活的余热能量来加热常态空气(18)成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4);其中电能加热系统(4.4)是利用电力的热量来加热常态空气(18)成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4)或超高温热风(10.5)的;其中燃料燃烧加热系统(4.5)是利用燃料燃烧的热能量来加热常态空气(18)成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4)或超高温热风(10.5)的;其中核能加热系统(4.6)是利用核裂变核聚变的热能量来加热常态空气(18)成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4)或超高温热风(10.5)的;其中炉窑加热系统(4.7)是利用工农业、民用的各种炉窑热能量来加热常态空气(18)成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4)或超高温热风(10.5)的;其中爆炸加热系统(4.8)是利用燃料爆炸、震动的能量来加热常态空气(18)成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4)或超高温热风(10.5)的;其中地热加热系统(4.9)是利用地热、火山的能量来加热常态空气(18)成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4)或超高温热风(10.5)的;其中地下油气加热系统(4.10)是利用地下、海下的石油或天然气燃料燃烧的热能量来加热常态空气(18)成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4)或超高温热风(10.5)的;其中煤炭地下气化加热系统(4.11)是利用地下煤炭气化后的气体燃烧的热能量来加热常态空气(18)成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4)或超高温热风(10.5)的;其中太阳能集热加热系统(4.12)是利用太阳光热能量来加热常态空气(18)成为中温热风(10.3)的;太阳能聚热加热系统(4.13)是利用太阳光热能量来加热常态空气(18)成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4)的;其中压缩机加热系统(4.14)是利用压缩机的压缩热能量来加热常态空 气(18)成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4)或超高温热风(10.5)的;其中热泵加热系统(4.15)利用热泵输送的热能量来加热常态空气(18)成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4)或超高温热风(10.5)的;其中氧气供给系统(4.16)用于富氧燃烧,提高燃烧温度;
[0076] 其中输入热风工质系统(5)至少包括有下述其中之一种系统,地下热空气输入系统(5.1)、火山口热空气输入系统(5.2)、外来热空气输入系统(5.3);地下热空气输入系统(5.1)为地热能加热空气系统;
[0077] 由于加热生产系统(4.2)、输入热风工质系统(5)把低温气体(如常态空气(18))、液体(如常态水体(19))加热成为加热气体(14),因此比常态空气(18)重度小的、流动的加热气体(14)就构成了热风工质系统(10)。高温度的热风工质系统(10)进入重力压升热风通道系统(2)内部,高温度的热风工质系统(10)被大气的压力差力和自身的浮力推动上升到重力压升热风通道系统(2)的出风口或上端,然后高温度的热风工质系统(10)被排放到上千米高空。此时,高温度的热风工质系统(10)可以推动重力压升热风通道系统(2)内的、热风上升做功系统(3)的正压推力做功系统位移或者旋转做功,同时可以带动发电机生产电力。或者,在高温度的热风工质系统(10)的上升力的抽吸下,在供给工质系统(1)或重力压升热风通道系统(2)的底部产生了负压抽力;负压抽力抽吸热风上升做功系统(3)的负压抽力做功系统或正压推力做功系统位移或者旋转做功,同时可以带动发电机生产电力。
[0078] 因为增加了生产加热气体工质的系统(4)、输入热风工质系统(5),利用加热气体(14)供给太阳能热风发电厂继续发电。在无太阳能或弱太阳能时,可以保持发电能力不变。极大地提高了太阳能热风发电厂的发电状态稳定性、热效率η、单位面积输出功率,有效地降低了太阳能热风发电厂的发电成本。当加热气体(14)的温度处于小温度差阶段时,吸热式太阳能热风发电站的热效率η可以大于1,吸热式太阳能热风发电站就成为一种“热重力永动机”与产生风能发电的大气环流---地球式“热重力永动机”的能量守恒定原理相同,它们的能量都来自于太阳能转化成的“大气压重力势能”。“大气压重力势能”是一种可再生能源。因为太阳能照射加热了大气层,造成了大气层向上膨胀,这就提高了、增加了“大气压重力势能”。所以,减少的、使用后的“大气压重力势能”可以由源源不断的太阳能来弥补。就如同于大气环流的风能;减少的、使用后的大气环流的风能可以由源源不断的太阳能来弥补。
[0079] 另外,与现有太阳能热风发电厂、凝汽余热热风发电厂使用的平均温度40-60℃的热空气(12.05)相比,本发明创造的供给工质系统(1)小温度差还可以把常态空气(18)加热成为几百度、甚至数千度以上的高温热风工质系统(10),或膨胀成为十几倍、甚至数十倍体积的稀薄热风工质系统(10);如此高温、稀薄的热风工质系统(10)可以极大地提高太阳能热风发电厂的发电状态稳定性、单位面积输出功率,有效地降低了太阳能热风发电厂的发电成本。本发明创造的做功发电状态比太阳能热风发电厂要稳定、长久。调峰能力差,大约有30%的谷期电力要浪费掉。
[0080] 另外,生产加热气体工质的系统(4)、输入热风工质系统(5)还使现有太阳能热风发电厂、凝汽余热热风发电厂增加调峰性能;调峰能力的提高,可以使大约有30%的、浪费掉的谷期电力变为有用电力。
[0081] 其中能量回输系统(8)的一端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)或热风上升做功系统(3)的能量输出端,能量回输系统(8)的另一端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)或热风上升做功系统(3)的能量输出端;
[0082] 其中点火启动系统(9)设置在重力压升热风通道系统(2)的底部或者下部; [0083] 由于能量回输系统(8)可以使热风工质系统(10)的热量循环重复使用无数次(因为存在热量损失、摩擦阻力、驱动能量等等损耗,热量会逐次衰减至零。),因此可以使太阳能热风发电厂的热效率η增加几倍至几十倍,造成了太阳能热风发电厂的的热效率η可以超过1(即100%),甚至达到几十。这极大地提高了太阳能热风发电厂的发电状态稳定性、热效率η、单位面积输出功率,有效地降低了太阳能热风发电厂的发电成本; [0084] 由于太阳能热风发电厂的热效率η可以超过1(即100%),甚至达到几十,由此可以把已输出的能量(包括热能、电能)其中的一部分,即热效率η为1的这部分能量返回到供给工质系统(1)中。这部分热效率η为1的返回、回输能量可以作为加热能源来继续加热生产热风工质系统(10),实现了加热能源的自给、自供。这样就彻底形成了不需要外来能源的、外来燃料的、可自生的能源生产装置。因此,太阳能热风发电厂仅仅需要给点火启动系统(9)一小部分点火启动的外来燃料或电力能源。当加热气体(14)的温度处于高温阶段时,能量回输系统(8)可以使太阳能热风发电厂的热效率η可以大于1,实现太阳能热风发电厂的可自生能源的生产。这使太阳能热风发电厂在加热气体(14)的温度处于高温阶段时也成为一种“热重力永动机”;
[0085] 其中氧气供给系统(28)连接或者连通生产加热气体工质的系统(4);氧气供给系统(28)用于生产加热气体工质的系统(4)的燃料燃烧加热系统(4.5)的富氧燃烧工艺,富氧燃烧工艺可以把燃烧温度提高到2000℃以上,大大地提高了几十倍热风工质系统(10)的温度差ΔT,从而把吸热式太阳能热风发电站的热效率大大地提高了几十倍; [0086] 其中超高层房屋系统(29)设置在重力压升热风通道系统(2)的抽风竖筒(2.1)外侧,构成了抽风楼筒(2.2);传统的房屋建筑物和抽风竖筒(2.1)构筑物充分结合,减少建设工程量,降低房屋建筑物、抽风囱筒构筑物的成本;同时由于房屋建筑物不占用住宅用地,充分利用和开发工业用地来建设房屋建筑物,减少建设用地量。另外,把一小部分热风工质系统(10)输入超高层房屋系统(29)作为冬季采暖的热源,节约了大量燃料、能源; [0087] 其中负压抽液做功系统(30)设置在重力压升热风通道系统(2)的底部或者下部;负压抽液做功系统(30)包括有下述其中之一种机构,下部蓄液池(37)、下部的筒内液面浮台(2.10)、引流管道(30.1)、负压液体(30.2)、水轮机(3.2);下部的筒内液面浮台(2.10)的边缘外表面与重力压升热风通道系统(2)的内表面是紧密的面结合,使得筒内液面浮台(2.10)可以在重力压升热风通道系统(2)内上下滑动移动;负压抽液做功系统(30)可以把热风工质系统(10)的抽吸上升力转变成为筒内液面浮台(2.10)的上升力,带动负压液体(30.2)上升,进行液体重力发电(如水力发电);这样可以减少地上附近空气(18.1)的流通量,减少发电设备数量;
[0088] 其中引射分流气道(31)包括有分流气道进口(31.1)、分流气道出口(31.2)、分流气道段(31.3);引射分流气道(31)设置在重力压升热风通道系统(2)上,分流气道进口(31.1)连通重力压升热风通道系统(2)的下部内部,分流气道出口(31.2)连通大气或重力压升热风通道系统(2)的上部内部;引射分流气道(31)可以减少多余的负压地上附近空气(18.1)进入重力压升热风通道系统(2)内部的加热区,避免降低热风工质系统(10)的温度;
[0089] 其中压气机系统(32)设置在重力压升热风通道系统(2)的底部或者下部;压气机系统(32)可以增加进气量,提高热效率;
[0090] 其中高空引下冷空气系统(33))包括有冷空气引下流道(33.1);冷空气引下流道(33.1)设置在重力压升热风通道系统(2)的内部或外部;冷空气引下流道(33.1)的上端连接或连通重力压升热风通道系统(2)的顶部,冷空气引下流道(33.1)的下端连接或连通重力压升热风通道系统(2)的下部或的下端,或者连接或连通超高层房屋系统(29);1000~1500米的地面高度的、重力压升热风通道系统(2)顶部的高空冷空气(18.2)的年平均温度为5~0℃;采用的5~0℃高空冷空气(18.2)来作为地上附近空气(18.1);由于高空冷空气(18.2)的温度比地面或下面的底部的地上附近空气(18.1)温度低10~15℃,增大了高空冷空气(18.2)与热风工质系统(10)之间的温度差ΔT,增大的温度差ΔT可以显著提高装置的发电效率;重力压升热风通道系统(2)顶部的高空冷空气(18.2)可通过高空引下冷空气系统(33))下降到地面或者重力压升热风通道系统(2)的底部,然后被生产加热气体工质的系统(4)加热后形成热风工质系统(10);另外,高空冷空气(18.2)可以通过高空引下冷空气系统(33))下降进入超高层房屋系统(29)降温制冷,代替空调设备,减少电力耗能;与“热泵”系统相比,高空引下冷空气系统(33)相当于一个“冷泵”系统; [0091] 其中光伏发电系统(34)或者聚光光伏发电系统(35)设置在下述其中之一种位置,生产加热气体工质的系统(4)、重力压升热风通道系统(2);光伏发电系统(34)或者聚光光伏发电系统(35)至少包括有下述其中之一种部件,光伏电池(34.1)、负荷控制器蓄电池、逆变器;光伏电池(34.1)至少包括有下述其中之一种,多晶光伏电池、单晶硅光伏电池、非晶硅光伏电池、透光薄膜光伏电池、透明薄膜太阳能光伏玻璃、太阳能薄膜电池;光伏发电系统(34)或者聚光光伏发电系统(35)设置在生产加热气体工质的系统(4)、重力压升热风通道系统(2)上,可以一物两用,这样就可以大大降低热风发电、光伏发电的投资造价;
[0092] 其中聚光光伏发电系统(35)包括有聚光设备(35.1);聚光设备(35.1)可以提高光电转换率;
[0093] 其中抽水蓄能发电调峰系统(36)包括有下述系统,上水库(36.1)、下水库(36.2)、输水管道(36.3)、水泵(36.4)、水力发电设备(36.5);上水库(36.1)设置在重力压升热风通道系统(2)上部;输水管道(36.3)连接或连通上水库(36.1)、下水库(36.2)、水泵(36.4)、水力发电设备(36.5);抽水蓄能发电调峰系统(36)设置在重力压升热风通道系统(2)上,抽水蓄能发电调峰系统(36)连接重力压升热风通道系统(2);抽水蓄能发电调峰系统(36)提高了吸热式太阳能热风发电站有效的有用发电功率,进而有效降低了重力压升热风通道系统(2)的成本;由于上水库(36.1)、下水库(36.2)还具有向消防供水、减少地震风震破坏力、蓄积冷热能量、楼顶游泳池、楼面隔热保温层等功能;一物多用,大大提高了重力压升热风通 道系统(2)的性价比;尤其是上水库(17.1)能够解决超高层建筑物一超高层房屋系统(29)的灭火消防的功能,破解了超高层超高层房屋系统(29)的灭火消防难题;
[0094] 其中下部蓄液池(37)设置在重力压升热风通道系统(2)的下部或者底部;下部蓄液池(37)与抽水蓄能发电调峰系统(36)的下水库(36.2)可以是同一物;
[0095] 其中风力发电系统(38)设置在重力压升热风通道系统(2)的顶部或者上部;由于1000米高度以上的风能重度远远大于地面的风能重度,设置在重力压升热风通道系统(2)顶部的风力发电系统(38)可以产生几十兆瓦的电力,既降低了风力发电系统(38)的成本,又有效降低了重力压升热风通道系统(2)的成本,使重力压升热风通道系统(2)一物两用;
[0096] 其中气体工质液化系统(39)设置在重力压升热风通道系统(2)的顶部或上部(如筒顶盖(2.11)、旋转导流风口(2.12)处);气体工质液化系统(39)可以把上升到重力压升热风通道系统(2)的顶部或上部的加热气体(14)、蒸汽(14.10)等气体液化成为体积很小的液体,然后把这种液体作为产品或原料输出。同时,这种液体在下降回地面时,还可以重力水力发电;
[0097] 其中热加工设备系统(40)设置在重力压升热风通道系统(2)的顶部或上部的内部,如筒顶盖(2.11)、旋转导流风口(2.12)处;热加工设备系统(40)包括有下述其中之一种,熔炉窑、加热炉窑、干燥炉窑、锅炉;热加工设备系统(40)用于把排出废弃的上千度高温热风(10.4)来进行熔化、加热、干燥等等热加工生产,废物利用,一举两得; [0098] 其中沼气发酵系统(47)设置在抽风楼筒(2.2)的底部;沼气发酵系统(47)可以把抽风楼筒(2.2)产生的有机垃圾、粪便发酵成为沼气;沼气供给燃料燃烧加热系统(4.5)用于燃烧发电。
[0099] 内容9。
[0100] 根据内容8所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
[0101] 在生产加热气体工质的系统(4)之中;
[0102] 其中余热收集加热系统(4.3)至少包括有下述其中之一种设备设施,大型构筑物(4.3.1)、余热产生设备(4.3.2);大型构筑物(4.3.1)包括有下述其中之一种设施,热量收集棚盖、热量收集平房、热量收集楼房;其电能加热系统(4.4)或燃料燃烧加热系统(4.5)或核能加热系统(4.6)或炉窑加热系统(4.7)或爆炸加热系统(4.8)或地热加热系统(4.9)或地下油气加热系统(4.10)或煤炭地下气化加热系统(4.11)或压缩机加热系统(4.14)或热泵加热系统(4.15)也可以设置在大型构筑物(4.3.1)之内或者之下; [0103] 其中电能加热系统(4.4)至少包括有下述其中之一种系统,电阻加热系统(4.4.1)、电弧加热系统(4.4.2)、电离加热系统(4.4.3)、电动压缩机加热系统(4.4.4)、热泵加热系统(4.4.5);
[0104] 其中太阳能集热加热系统(4.12)至少包括有下述其中之一种系统,透光集热棚(4.12.1)、透光集热楼(4.12.2);其中透光集热棚(4.12.1)包括有单层透光屋面(4.12.3),形成单层上部屋面热风层;其中透光集热楼(4.12.2)包括有单层透光屋面(4.12.3)和单层或者多层透光楼面(4.12.4);其透光楼面(4.12.4)把室内集热空间分隔成多层,形成单层或者多层下部楼面热风层;上部屋面热风层与下部楼面热风层连接或连通,下部楼面热风层与下部楼面热风层之间也连接或连通;在透光集热棚(4.12.1)或透光集热楼(4.12.2)中还包括有透光墙面(4.12.5),透光墙面(4.12.5)把上部屋面热风层或下部楼面热风层分割成多条供高温的热风工质系统(10)流动的回旋或螺旋流道,其回旋或螺旋流道长度大于太阳能集热加热系统(4.12)直径或边长的3.5倍;这样可以延长热风(10)流动的流程、时间,有利于热风工质系统(10)吸收更多的太阳能热量,提高热风工质系统(10)的温度;在太阳能集热加热系统(4.12)中,太阳能集热加热系统(4.12)还包括有底层温室(4.12.6)或底层阳光温池(4.12.7),其底层温室(4.12.6)或底层阳光温池(4.12.7)设置在透光集热棚(4.12.1)或透光集热楼(4.12.2)的底部,它们可发展农、水产业和农村建设;
[0105] 其中太阳能聚热加热系统(4.13)还至少包括有下述其中之一种系统,槽式聚热加热系统、碟式聚热加热系统、塔式聚热加热系统、向下反射式聚热加热系统、太阳能池式聚热加热系统;
[0106] 在能量回输系统(8)之中;
[0107] 能量回输系统(8)至少包括有下述其中之一种系统,电能回输系统(41)、热量回输系统(42);
[0108] 其电能回输系统(41)的一端连接或者连通发电机(3.9)的电力输出端,电能回输系统(41)的另一端连接或者连通电能加热系统(4.4)的电力输入端;电能回输系统(41)连接或连通电能加热系统(4.4)和发电机(3.9)这两个系统;电能回输系统(41)至少包括有下述其中之一种设备,电力线路(41.1)、开关控制设备(41.2);由于吸热式太阳能热风发电站的热效率至少超过300%,因此可以把其中的一个100%热效率的电力返回到电能加热系统(4.4)系统中。把这其中的一个100%热效率的电力加热热风工质系统(10), 就实现了加热能源自给的重力热机。这样就彻底形成了不需要外来燃料的、可再生的能源生产装置;
[0109] 其热量回输系统(42)至少包括有下述其中之一种系统,液体传递热回收系统(43)、固体传递热回收系统(44)、热泵传递热回收系统(45)、热管传递热回收系统(46);其热量回输系统(42)的吸热端或上端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的出风口或上端,热量回输系统(42)的放热端或下端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的进风口或下端;热量回输系统(42)至少包括有下述其中之一种设备,吸热设备(42.1)、热传递设备(42.2)、放热设备(42.3)、驱动设备(42.4)、热量储存设备(42.5);在热量回输系统(42)中,吸热设备(42.1)设置在热量回输系统(42)的吸热端或上端;放热设备(42.3)设置在热量回输系统(42)的放热端或下端;热传递设备(42.2)设置在吸热设备(42.1)和放热设备(42.3)之间,热传递设备(42.2)连接或者连通吸热设备(42.1)、放热设备(42.3);驱动设备(42.4)设置在热传递设备(42.2)中,驱动设备(42.4)连接或者连通热传递设备(42.2);这里的热泵传递热回收系统(45)是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样,采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置,热泵的作用是从周围环境中吸取热量,并把它传递给被加热的对象(温度较高的物体),其工作原理与制冷机相同,都是按照逆卡诺循环工作的,所不同的只是工作温度范围不一样。热泵传递热回收系统(45)的低温热源是排放到高空的热风工质系统(10)。热泵传递热回收系统(45)是靠消耗机械功将低温热源的热量转移到高温物体中去。热泵的性能是制冷系数(COP性能系数)。制冷系数的定义为由低温物体传到高温物体的热量与所需的动力之比。通常热泵的制冷系数为3-4左右。即热泵能够将自身所需能量的3到4倍的热能从低温物体传送到高温物体。据报导新型的热泵的制冷系数可6到8。如果低温热源与高温热源之间的温度差越小,其制冷系数越大,甚至也可以达到为8左右。按照上述热泵原理,如果采用温度差小于25℃、制冷系数为8的空气源热泵传递热回收系统(45)来把排放到高空的热风工质系统(10)的部分热量回收后传递回到重力压升热风通道系统(2)的底部;该热量可以把底部的地上附近空气(18.1)加热成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4);或者对底部的高温热风(10.4)进行再加热,使高温热风(10.4)获得更高的温度成为超高温热风(10.5);即,提高了热风工质系统(10)的温度差ΔT;这就进一步提高了单位热量的做功热效率或者吸热式太阳能热风发电站发电的热效率;由于在温度差小于2℃时的吸热式太阳能热风发电站的热效率在0.44~5.67,而在温度差小于10℃时的空气源热泵装置的热效率(制冷系数)在4~8,致使吸热式太阳能热风发电站合成的热效率(制冷系数)在1.76~45.4。这也相当于间接地延长了热风工质系统(10)上升的高度,即间接地延长了重力压升热风通道系统(2)的高度差ΔH。因此,可以依靠空气源热泵传递热回收系统(45)来生产提供中温热风(10.3)或高温热风(10.4)或超高温热风(10.5)发电;
[0110] 其热量回输系统(42)可以把排放到高空的热风工质系统(10)的部分热量回收后传递回到重力压升热风通道系统(2)的底部;该热量可以把底部的地上附近空气(18.1)加热成为中温热风(10.3)或高温热风(10.4);或者对底部的高温热风(10.4)进行再加热,使高温热风(10.4)获得更高的温度成为超高温热风(10.5);即,提高了热风工质系统(10)的温度差ΔT;这就进一步提高了单位热量的做功热效率或者吸热式太阳能热风发电站发电的热效率;这也相当于间接地延长了热风工质系统(10)上升的高度,即间接地延长了重力压升热风通道系统(2)的高度差ΔH;
[0111] 热量每一次回热,相当于热风工质系统(10)重复上升一次高度差ΔH,也相当于热风工质系统(10)增大了一个高度差ΔH;由于吸热式太阳能热风发电站的发电效率与热风工质系统(10)上升的高度差△H或重力压升热风通道系统(2)的高度差ΔH成正比,高度差ΔH越大,重力热机发电的发电效率就越高。热量回输系统(42)可使吸热式太阳能热风发电站发电效率提高几倍至几十倍;同时,由于吸热式太阳能热风发电站的热效率至少超过300%,因此可以把其中的一个100%热效率的排放到高空的热风工质系统(10)的热量返回到重力压升热风通道系统(2)的底部。把这其中的一个100%热效率的热量加热热风工质系统(10),就实现了加热能源自给的重力热机。这样就彻底形成了不需要外来燃料的、可自生的能源生产装置;
[0112] 在点火启动系统(9)之中;
[0113] 点火启动系统(9)包括有下述其中之一种系统,电能点火系统(9.1)、热能点火系统(9.5);
[0114] 其电能点火系统(9.1)包括有下述其中之一种系统,外来电力线路(9.2)、电能加热系统(4.4);其热能点火系统(9.5)包括有下述其中之一种系统,外来燃料(9.6)、燃料燃烧加热系统(4.5)。
[0115] 内容10。
[0116] 根据内容9所述的吸热式太阳能热风发电站,其特征在于:
[0117] 在能量回输系统(8)之中;
[0118] 其中的液体传递回收系统(43)至少包括有下述其中之一种设备,吸热设备(43.1)、热传递设备(43.2)、放热设备(43.3)、驱动设备(43.4)、热量储存设备(43.5);吸热设备(43.1)设置在液体传递回收系统(43)的吸热端或上端;放热设备(43.3)设置在液体传递回收系统(43)的放热端或下端;热传递设备(43.2)设置在吸热设备(43.1)和放热设备(43.3)之间,热传递设备(43.2)连接或者连通吸热设备(43.1)、放热设备(43.3);驱动设备(43.4)设置在热传递设备(43.2)中,驱动设备(43.4)连接或者连通热传递设备(43.2);由于液体传递回收系统(43)是封闭循环的,水的损失很小,可以节约了大量水资源;
[0119] 其吸热设备(43.1)至少包括有下述其中之一种设备,间壁式换热器(43.1.1)、混合式换热器(43.1.2)、直接接触式换热器(43.1.3)、蓄热式换热器(43.1.4)、变声速压缩换热器(43.1.5);吸热设备(43.1)设置在重力压升热风通道系统(2)的下述其中之一种位置,内部、外部;其热传递设备(43.2)至少包括有下述其中之一种设备,液体下流管道(43.2.1)、液体上流管道(43.2.2);其放热设备(43.3)至少包括有下述其中之一种设备,间壁式换热器(43.3.1)、混合式换热器(43.3.2)、直接接触式换热器(43.3.3)、蓄热式换热器(43.3.4)、变声速压缩换热器(43.3.5);其驱动设备(43.4)至少包括有下述设备,液泵(43.4.1);其中热量储存设备(43.5)至少包括有下述其中之一种设备,上液体库(43.5.1)、下液体库(43.5.2);
[0120] 其吸热设备(42.1)与热量储存设备(42.5)可以是同一体,或者放热设备(42.3)与热量储存设备(42.5)可以是同一体;吸热设备(43.1)与热量储存设备(43.5)可以是同一体,或者放热设备(43.3)与热量储存设备(43.5)可以是同一体;吸热设备(43.1)与上液体库(43.5.1)可以是同一体,或者放热设备(43.3)与下液体库(43.5.2)可以是同一体;
[0121] 其中的热泵传递热回收系统(45)至少包括有下述设备,蒸发吸热设备(45.1)、冷凝放热设备(45.2)、气体压缩机(45.3)、工质液体上流管道(45.4)、工质气体下流管道(45.5)、输送风机(45.6)、输送液泵(45.7)、低沸点气体工质(45.8);工质液体上流管道(45.4)和工质气体下流管道(45.5)的高端连接或者连通蒸发吸热设备(45.1)或输送风机(45.6),工质液体上流管道(45.4)、工质气体下流管道(45.5)的低端连接或者连通冷凝放热设备(45.2)或气体压缩机(45.3);气体压缩机(45.3)连接或者连通冷凝放热设备(45.2);其中蒸发吸热设备(45.1)设置在重力压升热风通道系统(2)的上部或顶部,并且连接或者连通热风工质系统(10);其中冷凝放热设备(45.2)或气体压缩机(45.3)设置在重力压升热风通道系统(2)的下部或底部,并且连接或者连通热风工质系统(10);蒸发吸热设备(45.1)、冷凝放热设备(45.2)、气体压缩机(45.3)、工质气体下流管道(45.5)、工质液体上流管道(45.4)的内部包括有低沸点气体工质(45.8);
[0122] 在点火启动系统(9)之中;
[0123] 其中电能点火系统(9.1)中的电能加热系统(4.4)至少包括有下述其中之一种系统,电阻加热系统(4.4.1)、电弧加热系统(4.4.2)、电离加热系统(4.4.3)、电动压缩机加热系统(4.4.4)、热泵加热系统(4.4.5)。四、与现有技术相比,本发明创造具有如下突出优点。
[0124] 吸热管网系统(50)将要带来太阳能光热发电技术上的一场重大技术变革,将产生以下质变效果:1、由于采用了吸热管网系统(50)代替日光集热棚(占地面积达40-50平方公里,它的成本占了太阳能热风发电厂总投资的90%以上)。致使太阳能热风发电厂建设总投资或者发电成本可以降低的80-90%以上。2、由于采用了吸热管网系统(50)代替日光集热棚,吸热管网系统(50)的清洁维护费用比日光集热棚极小,相当于日光集热棚的清洁维护费用的2%以下,可以增加发电收入33%以上。因此在就能够经常发生的沙尘暴的沙漠中也可以大面积发展应用太阳能热风发电技术。3、由于借用已有管道管沟(56.2)代替新建热风管道(56.1)作为抽吸热风管道(56),可以降低90%以上的直接吸热系统(51)成本,或可降低80%以上的太阳能热风发电厂成本。4、由于采用了吸热管网系统(50)代替日光集热棚,在城市中又可以建设如此大面积的太阳能热风发电厂,致使传统的太阳能热风发电厂在城市中得到应用发展。用于靠近远离电力使用负荷中心,就不需要建设长距离的输电线路,大大降低了太阳能热风发电厂输电成本太。5、日光集热棚的成本、费用大降低,投入产出比大提高,由此太阳能发电的生产成本大大降低,将低于火力发电的成本。 [0125] 另外的其它十几项技术创新,也带来太阳能光热发电技术上一场重大技术变革,将产生以下质变效果:6、由于增加设置了十几种生产加热气体工质的系统(4)或者加热生产系统(4.2),如余热收集加热系统(4.3)、电能加热系统(4.4)、燃料燃烧加热系统(4.5)、核能加热系统(4.6)、炉窑加热系统(4.7)、爆炸加热系统(4.8)、地热加热系统(4.9)、地下油气加热系统(4.10)、煤炭地下气化加热系统(4.11)、太阳能集热加热系统(4.12)、太阳能聚热加热系统(4.13)、压缩机加热系统(4.14)、热泵加热系统(4.15)、氧气供给系统(4.16);由于设置了能量回输系统(8)、电能回输系统(41)、热量回输系统(42),结果大大 提高了常态空气(18)和热风工质系统(10)之间的温度差ΔT,使温度差ΔT可达到1050℃,甚至达到1050-2500℃。因温度差△T提高了十几倍、甚至几十倍,重力热机的输出热效率η重出、单位输出功率W重单也提高十几倍、甚至几十倍。7、因增加设置了十几种生产加热气体工质的系统(4)或者加热生产系统(4.2),在无或弱太阳能时,保证了发电能力不减小,使太阳能热风发电厂具备了稳定的发电状态。8、由于吸热管网系统(50)和生产加热气体工质的系统(4)形成的热风发电可以调峰,使太阳能热风发电厂具备了调峰发电能力,使大约有30%的谷期电力不被浪费掉。9、由于重力压升热风通道系统(2)可以设置在山(54)中、地中(52)、水中、水下(53);由于增加设置了抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4)、抽风平筒(2.5)、抽风平洞(2.6)、抽风斜洞(2.7);结果大大提高了热风工质系统(10)上升的的高度差ΔH,使高度差△H可以达到几千米,甚至达到十几千米。由于高度差△H提高了几倍、甚至十几倍,重力热机的输出热效率η重出、单位输出功率W重单也提高了了十几倍、甚至几十倍。10、由于把气轮机(3.1)设置在吸热式太阳能热风发电站内部的常规叶轮的耐温处,降低了气轮机(3.1)等热风上升做功系统(3)温度,使得燃气的温度可以大幅度提高到1300-3000℃,并且可采用更高效爆炸发动机(3.10)、爆震发动机(3.11)。
这样既大大提高了重力热机的输出热效率η重出、单位输出功率W重单几十倍,又大大降低了气轮机(3.1)等热风上升做功系统(3)的造价,一举两得。11、因设置能量回输系统(8)、点火启动系统(9)这两个系统(尤其采用热泵传递热回收系统(45)作为能量回输系统(8));
由此可以把已输出的能量(包括热能、电能)其中的一部分,即输出热效率η重出为1的能量循环重复无数次返回到供给工质系统(1)中。这个输出热效率η重出为1的返回、回输能量可以作为加热能源来继续加热生产热风工质系统(10),实现了加热能源的自给、自供。这样就彻底形成了不需要外来能源的、外来燃料的、可自生的能源生产装置。因此,吸热式太阳能热风发电站仅仅需要给点火启动系统(9)一小部分点火启动的燃料能源,就能够实现可自生能源的生产,突破了传统热力学的基本定律。12、由于间接吸热系统(52)和重力压升热风通道系统(2)合成一个巨大的空气源热管或热泵传热装置(尤其采用热泵传递热回收系统(45)作为能量回输系统(8)),使空气源热管或热泵传热装置具有了双重功能,就能够输送热量。又能够作工发电,一物两用。再由于由于在吸热管网系统(50)的间接吸热系统(52)之中和能量回输系统(8)之中都采用了热泵装置,致使吸热式太阳能热风发电站获得双重超过100%热效率的超高热效率。这使输出热效率η重出远远大于1。由此,也能够实现了加热能源的自给、自供,彻底形成了不需要外来能源的、外来燃料的、可自生的能源生产装置。本发明创造还同时:
[0126] 同时吸热管网系统(50)也提出来以下一系列的新产业:
[0127] 13、提出了一种廉价、高效、环保、节地、绿色可再生能源的新式热机发电技术---吸热式太阳能热风发电站。吸热式太阳能热风发电站的热电转换率超过现有燃气-蒸汽联合机组。由于吸热式太阳能热风发电站电站不消耗燃料、不消耗水、具备强大的调峰能力(谷期电力要不浪费)、不增加排放温室气体和有害气体等优势,吸热式太阳能热风发电站电站完全可以替代现有的火电厂、核电站、光伏发电场
[0128] 14、提出一种廉价、高效抽水蓄能电站,且抽水蓄能电站与吸热式太阳能热风发电站电站同体。
[0129] 15、大大降低了太阳能热风发电厂电站造价和发电成本。由于把抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)作为许多传统能源、新能源技术的公共、共用载体,大大降低了生产能源的吸热式太阳能热风发电站电站的造价。由于热电转换率也提高了十几倍至几十倍,大大降低了发电的成本,使生产清洁电力的成本只有0.1元/kwh左右。其0.1元/kwh廉价电力可以转化成2-4元/升的、巨量的、低碳或零碳的廉价液体燃料
[0130] 16、提出了一种廉价、节地的绿色电力房地产开发技术---电站绿色建筑。由于商品房和竖向抽风楼筒(2.2)的充分结合,大大减少了建设工程量,大大降低商品房、抽风楼筒(2.2)的成本。同时,商品房不占用住宅用地,充分利用和开发工业用地来建设房屋,大大减少建设用地量。由于抽风楼筒(2.2)商品房的使用能源消耗量(采暖、通风、制冷)很少,所以抽风楼筒(2.2)商品房是一种电站绿色建筑。
[0131] 17、太阳能热风发电厂中的上千米高抽风筒囱(2.1)、抽风楼筒(2.2)可以把城市中的地面高温污浊空气快速排放的上千米高空,使地面高温污浊空气快速被高空大气气流吹离开,远离城市。其结果是一举四得:既可以获得可再生的太阳能电力;又可以大大降低城市气温;还可以大大减少城市空气污染;最后再可以大大降低房屋的造价,让老百姓都能够买得起住房。五、附图说明。
[0132] 下述附图中的数字标记的“\”表示“或”意思。例如(1)\(2),表示(1)或(2)。 [0133] 图1是一种设置有直接吸热系统(51)、电能加热系统(4.4)、燃料燃烧加热系统(4.5)、风力发电系统(38)、热量回输系统(42)、超低温热风(10.1)的,并且正压推力做功系统和负压抽力做功系统设置在温度≤60℃超低温热风(10.1)中的低温气流处,燃气为温度≤60℃的吸热式太阳能太阳能热风发电厂的 原理示意侧剖简图;其中重力压升热风通道系统(2)顶部设置有旋转导流风口(2.12)或筒顶盖(2.11);其中在左半图中直接吸热系统(51)设置在地下,在右半图中直接吸热系统(51)设置在地面上附近或空中。 [0134] 图1.1、图1.2是一种有抽吸风机(51.5)的直接吸热系统(51)设置在地下或地面或地面上附近或空中时、设置在建筑物或构筑物(60)上的的局部示意侧视简图。 [0135] 图2是一种设置有间接吸热系统(52)或混合吸热系统(53)的吸热式太阳能太阳能热风发电厂的原理示意侧剖简图;其中在右半图中采用设置在地面上附近的间接吸热系统(52);
[0136] 图2.1是一种间接吸热系统(52)的冷凝放热设备(52.2)或气体压缩机(52.3)设置在重力压升热风通道系统(2)的上部或顶部位置的吸热式太阳能太阳能热风发电厂的原理示意侧剖简图。
[0137] 图3是一种吸热管网系统(50)或直接吸热系统(51)或间接吸热系统(52)或混合吸热系统(53)呈现树状并且向外伸展开的俯视平面示意简图。
[0138] 图3.1是图1.1之中吸热管网系统(50)或直接吸热系统(51)或间接吸热系统(52)或混合吸热系统(53)的横向输送热气体管道(55)呈现树状并且向外伸展开的局部示意俯视图。
[0139] 图4.1是一种设置有吸热管网系统(50)、燃料燃烧加热系统(4.5)、热量回输系统(42)的,并且正压推力做功系统和负压抽力做功系统设置在温度≤1050℃高温热风(10.4)中的低温气流处,燃气为温度≤1050℃高温热风(10.4)的吸热式太阳能热风发电站的原理示意侧剖简图;其中重力压升热风通道系统(2)顶部设置有旋转导流风口(2.12)或筒顶盖(2.11);其中部分吸热管网系统(50)未画出。
[0140] 图4.2也是有吸热管网系统(50)、燃料燃烧加热系统(4.5)的吸热式太阳能热风发电站的原理示意侧剖简图;其中重力压升热风通道系统(2)顶部设置有筒顶盖(2.11);其中吸热管网系统(50)未画出。
[0141] 图4.3是有吸热管网系统(50)、燃料燃烧加热系统(4.5)的吸热式太阳能热风发电站的原理侧剖简图;重力压升热风通道系统(2)顶部有旋转导流风口(2.12)或筒顶盖(2.11);吸热管网系统(50)未画出。
[0142] 图4.4是有吸热管网系统(50)、燃料燃烧加热系统(4.5)的吸热式太阳能热风发电站的原理意侧剖简图;其重力压升热风通道系统(2)顶部设置有筒顶盖(2.11);吸热管网系统(50)未画出。
[0143] 图4.5是一种设置有吸热管网系统(50)、电能加热系统(4.4)、电能回输系统(41)的不消耗外来燃料的吸热式太阳能热风发电站的原理示意侧剖简图;其中吸热管网系统(50)未画出。
[0144] 图4.6是有吸热管网系统(50)、电能加热系统(4.4)、电能回输系统(41)、热量回输系统(42)的不消耗外来燃料的吸热式太阳能热风发电站的原理示意侧剖简图;其中吸热管网系统(50)未画出。
[0145] 图5、图6、图7是3种设置有电能加热系统(4.4)、电能回输系统(41)、热量回输系统(42)的,并且负压抽力做功系统设置在年平均温度为15℃左右的地上附近空气(18.1)中的低温气流处,燃气为温度1300-2600℃超高温热风(10.5)的,不消耗外来燃料的吸热式太阳能热风发电站的原理示意侧剖简图;其中吸热管网系统(50)未画出。负压抽力做功系统设置有3种引射分流气道(31),其中:在图5中,引射分流气道(31)的分流气道出口(31.2)设置在重力压升热风通道系统(2)的下部或底部;在图6中,引射分流气道(31)的分流气道出口(31.2)设置在重力压升热风通道系统(2)的上部或顶部;在图7中,包括有抽风内筒道(2.8);引射分流气道(31)的分流气道出口(31.2)设置在抽风内筒道(2.8)的上部或顶部,并且引射分流气道(31)是环形气道,引射分流气道(31)包围着抽风内筒道(2.8)。
[0146] 图8是有吸热管网系统(50)、电能加热系统(4.4)、电能回输系统(41)、负压抽液做功系统(30)、热量回输系统(42)的吸热式太阳能热风发电站原理示意侧剖简图。其中电能回输系统(41)未画出。
[0147] 图9、图10是两种重力压升热风通道系统(2)的抽风竖筒(2.1)设置地上、地中(52)的吸热式太阳能热风发电站的示意侧剖简图。
[0148] 图11.1、图11.2是2种重力压升热风通道系统(2)包括有抽风竖筒(2.1)、抽风竖井(2.3)、抽风平筒(2.5)的吸热式太阳能热风发电站的示意侧剖简图。
[0149] 图12.1、图12.2是2种重力压升热风通道系统(2)包括有抽风竖筒(2.1)、抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4)、抽风平洞(2.6),且抽风平洞(2.6)设置在山峰(54)的山坡(54.2)上的吸热式太阳能热风发电站的示意侧剖简图。
[0150] 图13.1、图13.2是2种重力压升热风通道系统(2)包括有抽风竖筒(2.1)、抽风竖井(2.3)、抽风平洞(2.6),且抽风平洞(2.6)设置在山中(54.3)的吸热式太阳能热风发电站的示意侧剖简图。
[0151] 图14是一种重力压升热风通道系统(2)包括有抽风竖井(2.3),并且抽风竖井(2.3)设置在水中的吸热式太阳能热风发电站的示意侧剖简图。
[0152] 图14.1、图14.2、图14.3是3种重力压升热风通道系统(2)包括有抽风竖筒(2.1)、抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4),并且抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4)设置在水中、水下(53)的吸热式太阳能热风发电站的示意侧剖简图。
[0153] 图15.1、图15.2、图15.3是设置有3种不同热量回输系统(42)中的液体传递回收系统(43)的原理示意侧剖简图。
[0154] 图15.4、是设置有热量回输系统(42)中的热泵传递热回收系统(45)的原理示意侧剖简图。
[0155] 图16.1、图16.2是一种设置有抽风竖井(2.3)、抽风内筒道(2.8)、吸热管网系统(50)、液体传递回收系统(43)、电能加热系统(4.4)、燃料燃烧加热系统(4.5)、电能回输系统(41)、高空引下冷空气系统(33))的吸热式太阳能热风发电站的侧剖简图、横剖简图。其中吸热管网系统(50)未画出。
[0156] 图17是一种设置有抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4)、旋转导流风口(2.12)、吸热管网系统(50)、液体传递回收系统(43)、电能加热系统(4.4)、燃料燃烧加热系统(4.5)、电能回输系统(41)的吸热式太阳能热风发电站的侧剖简图;其中吸热管网系统(50)未画出。
[0157] 图18是一种设置有吸热管网系统(50)、地下油气加热系统(4.10)的热风式重力热机装置的侧剖简图。其中抽风竖井(2.3)设置在水中。其中吸热管网系统(50)未画出。 [0158] 图19是一种设置有吸热管网系统(50)、煤炭地下气化加热系统(4.11)的热风式重力热机装置的侧剖简图。其中电能回输系统(41)图中未画出。其中吸热管网系统(50)未画出。
[0159] 图20、图20.1、图20.2、图20.3是设置有吸热管网系统(50)、太阳能集热加热系统(4.12)的透光集热楼(4.12.2)的热风式重力热机装置侧剖简图。图20.1、图20.2是2种太阳能集热加热系统(4.12)的透光集热棚(4.12.1)或透光集热楼(4.12.2)的示意平剖简图,其中图20.3是透光集热棚(4.12.1)或透光集热楼(4.12.2)设置在山坡(54.2)上的的局部示意剖简图。其中吸热管网系统(50)未画出。
[0160] 图21是设置有吸热管网系统(50)、旋转导流风口(2.12)、余热收集加热系统(4.3)或炉窑加热系统(4.7)、电能回输系统(41)的吸热式太阳能热风发电站的侧剖简图;其中吸热管网系统(50)未画出。
[0161] 图22是是一种设置有热加工设备系统(40)的局部示意剖简图。六、具体实施方式。
[0162] 实施例1。从图1、图1.1、图1.2、图3、图3.1、图4.1-图4.4、图9、图11.1、图15.2、 图16.1、图16.2可知,是一种设置有抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3)、抽风内筒道(2.8)、旋转导流风口(2.12)、直接吸热系统(51)、电能加热系统(4.4)、燃料燃烧加热系统(4.5)、风力发电系统(38)、热量回输系统(42)、高空引下冷空气系统(33)、沼气发酵系统(47)的吸热式太阳能热风发电站。
[0163] 吸热式太阳能热风发电站包括有重力压升热风通道系统(2)、热风上升做功系统(3)、热风工质系统(10);其主要特征在于:吸热式太阳能热风发电站还包括有直接吸热系统(51);直接吸热系统(51)设置在下述其中之一种位置,地下、地面上附近、空中;直接吸热系统(51)的近端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的下部或者底部,直接吸热系统(51)的远端连接或者连通地上附近空气(18.1);热风上升做功系统(3)设置在重力压升热风通道系统(2)内部;在重力压升热风通道系统(2)内部流动有热风工质系统(10);热风工质系统(10)主要是地上附近空气(18.1),它是温度≤60℃超低温热风(10.1)。在直接吸热系统(51)中,直接吸热系统(51)包括有下述设备,吸气口(51.1)、抽吸热风管道(56)、排气口(51.2)、抽吸风机(51.5);抽吸热风管道(56)的远端连接或者连通吸气口(51.1),抽吸热风管道(56)的近端连接或者连通排气口(51.2);其中吸气口(51.1)连接或者连通地上附近空气(18.1),其中排气口(51.2)连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的内部。横向输送热气体管道(55)呈现树状或者网状,并且向外伸展开;在横向输送热气体管道(55)中流动的热气流包括有地上附近空气(18.1);抽吸风机(51.5)设置在吸气口(51.1)。在横向输送热气体管道(55)中,抽吸热风管道(56)包括有下述其中之一种,新建热风管道(56.1)、已建管道通道(56.2);已建管道通道(56.2)包括有下述其中之一种,市政公共管道通道、工业管道通道、矿业管道通道、军事管道通道、雨水管道、污水管道、电力管道、信息线路管道、供热管道、燃气管道。吸热管网系统(50)设置在下述其中之一种位置,地下、地面、地面上附近、空中、建筑物或构筑物(60)上。
[0164] 吸热式太阳能热风发电站还包括有下述系统的几个次要特征,供给工质系统(1)、重力压升热风通道系统(2)、热风上升做功系统(3)、热量回输系统(42)、氧气供给系统(28)、超高层房屋系统(29)、高空引下冷空气系统(33))、风力发电系统(38)、抽水蓄能发电调峰系统(36)、沼气发酵系统(47);其中氧气供给系统(28)、风力发电系统(38)、抽水蓄能发电调峰系统(36)没有画出。
[0165] 其中次要特征1。供给工质系统(1)是生产加热气体工质的系统(4),生产加热气体工质的系统(4)包括有燃料燃烧加热系统(4.5);燃料燃烧加热系统(4.5)设置在或者连接或者连通抽风内筒道(2.8)的下部或底部;热风工质系统(10)还采用燃料燃烧加热系统(4.5)生产的温度≤60℃超低温热风(10.1);当无太阳能或弱太阳能时,启动燃料燃烧加热系统(4.5)生产的温度≤60℃超低温热风(10.1),继续不断地满负荷发电,可以保持发电能力不变。极大地提高了太阳能热风发电厂的发电状态稳定性、热效率η、单位面积输出功率,有效地降低了太阳能热风发电厂的发电成本。其加热气体(14)采用热空气(14.05);
[0166] 其中次要特征2。其中重力压升热风通道系统(2)包括有抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3)、抽风内筒道(2.8)、双向旋转导流风口(2.12)或筒顶盖(2.11)、隔热保温层(2.15);抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)设置在地上,抽风竖井(2.3)设置在地中(52)或者山峰(54)的山中(54.3),抽风内筒道(2.8)设置在抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3)、旋转导流风口(2.12)的内部,双向旋转导流风口(2.12)设置在抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)的顶部;抽风内筒道(2.8)的内部包括有流动的地上附近空气(18.1)或超低温热风(10.1);由于增加设置了1千米深度的抽风竖井(2.3),再加上抽风竖筒(2.1)的高度1千米,高度差ΔH大约2千米。其中在图4.1、图4.2中重力压升热风通道系统(2)顶部设置双向旋转导流风口(2.12),在图4.3、图4.4中重力压升热风通道系统(2)顶部设置有筒顶盖(2.11)。
[0167] 其中次要特征3。热风上升做功系统(3)采用负压抽力做功系统,其负压抽力做功系统包括有气轮机(3.1)、水轮机(3.2)、发电机(3.9);气轮机(3.1)设置在抽风内筒道(2.8)之内;
[0168] 其中次要特征4。热量回输系统(42)采用液体传递热回收系统(43);液体传递热回收系统(43)的吸热端或上端连接或者连通抽风内筒道(2.8)上端的旋转导流风口(2.12),液体传递热回收系统(43)的放热端或下端连接或者连通抽风内筒道(2.8)的进风口或下端。由于增加设置了液体传递回收系统(43),可以回收热量60-80%;传热的液体采用液态钠。钠的熔点98℃,液态钠的沸点在880℃左右,可以传递1050℃的高温热量。在液体传递回收系统(43)中;液体传递回收系统(43)至少包括有下述设备,吸热设备(43.1)、热传递设备(43.2)、放热设备(43.3)、驱动设备(43.4)、热量储存设备(43.5);吸热设备(43.1)设置在液体传递回收系统(43)的吸热端或上端;放热设备(43.3)设置在液体传递回收系统(43)的放热端或下端;热传递设备(43.2)连接或者连通吸热设备(43.1)、放热设备(43.3);驱动设备(43.4)连接或者连通热传递设备(43.2);
[0169] 其中次要特征5。在抽风竖筒(2.1)的外侧设置有超高层房屋系统(29)构成了抽风楼筒(2.2);其中图16.2中的左半图表示抽风楼筒(2.2)的横剖截面是圆形的,图16.2中的右半图表示抽风楼筒(2.2)的横剖截面是方形的;
[0170] 其中次要特征6。增加设置了高空引下冷空气系统(33));高空引下冷空气系统(33))既可以提供高空冷空气(18.2)提高热风工质系统(10)的温度差ΔT,又可以为抽风楼筒(2.2)的超高层房屋系统(29)提供低温高空冷空气(18.2)。
[0171] 其中次要特征7。增加设置了抽水蓄能发电调峰系统(36)。其中抽水蓄能发电调峰系统(36)包括有下述系统,上水库(36.1)、下水库(36.2)、输水管道(36.3)、水泵(36.4)、水力发电设备(36.5);上水库(36.1)设置在抽风楼筒(2.2)的上部,下水库(36.2)设置在抽风竖井(2.3)的底部,输水管道(36.3)连接或连通上水库(36.1)、下水库(36.2)、水泵(36.4)、水力发电设备(36.5)。其中、输水管道(36.3)、水泵(36.4)、水力发电设备(36.5)图中未画出。抽水蓄能发电调峰系统(36)提高了吸热式太阳能热风发电站有效的有用发电功率,进而有效降低了重力压升热风通道系统(2)的成本。由于上水库(36.1)、下水库(36.2)还具有向消防供水、减少地震风震破坏力、蓄积冷热能量、楼顶游泳池、楼面隔热保温层等功能。一物多用,大大提高了重力压升热风通道系统(2)的性价比。尤其是上水库(17.1)能够解决超高层建筑物---超高层房屋系统(29)的灭火消防的功能,破解了超高层超高层房屋系统(29)的灭火消防难题;
[0172] 其中次要特征8。增加设置了双向旋转导流风口(2.12),他既可以导流高温热风(10.4),又可以导流高空冷空气(18.2),一物两用;
[0173] 其中次要特征9。增加设置了垂直轴式风力发电系统(38),垂直轴式风力发电系统(38)设置在抽风竖筒(2.1)位置,图中未画出。1000米高度的风力发电系统(38)可以增加几十个兆瓦的风力发电量。、沼气发酵系统(47);
[0174] 其中次要特征10。增加设置了沼气发酵系统(47),沼气发酵系统(47)设置在抽风楼筒(2.2)的底部;沼气发酵系统(47)可以把抽风楼筒(2.2)产生的有机垃圾、粪便发酵成为沼气;沼气供给燃料燃烧加热系统(4.5)用于燃烧发电。4万居民的抽风楼筒(2.2)的沼气可以增加几十个兆瓦的火力发电量。
[0175] 吸热式太阳能热风发电站的工艺流程如下:
[0176] 当有太阳光能时,依靠直接吸热系统(51)把地上附近空气(18.1)变成为温度≤60℃超低温热风(10.1)的热风工质系统(10),热风工质系统(10)推动气轮机(3.1)和发电机(3.9)生产电力。
[0177] 当无太阳能或弱太阳能时,启动燃料燃烧加热系统(4.5)生产的超低温热风(10.1)至高温热风(10.4)的热风工质系统(10),继续不断地满负荷发电,可以保持发电能力不变。竖向抽风竖井(2.3)的底部设置有燃料燃烧加热系统(4.5)。第一步,燃料燃烧加热系统(4.5)加热了高空引下冷空气系统(33))抽 吸下来的温度为0-5℃的高空冷空气(18.2),高空冷空气(18.2)变成了高温热风(10.4)。高温热风(10.4)膨胀力和上升力共同做功,共同抽吸气轮机(3.1)和发电机(3.9)生产电力。高温热风(10.4)上升到抽风竖筒(2.1)顶部的旋转导流风口(2.12)时,液体传递回收系统(43)的吸热设备(43.1)把高温热风(10.4)的60-80%的热量带走。高温热风(10.4)温度迅速降低变成为降温空气(20),降温空气(20)下沉到旋转导流风口(2.12)外部的下方,或者降温空气(20)被高空冷气流吹走远方。旋转导流风口(2.12)可自动对准背风向。
[0178] 吸热设备(43.1)吸热后把液态钠通过液体下流管道(43.2.1)流入放热设备(43.3)。液态钠通过放热设备(43.3)向高空冷空气(18.2)放热,高空冷空气(18.2)变成中温热风(10.3)或者低温热风(10.2)。放热后的液态钠通过液体上流管道(43.2.2)流回吸热设备(43.1)。液态钠的循环流动由设置在液体下流管道(43.2.1)或液体上流管道(43.2.2)上的液泵(43.4.1)来驱动完成。也可以把液态钠中的热量暂时储存在抽水蓄能发电调峰系统(36)的上水库(36.1)中,在用电高峰期再把热量从下水库(36.2)中放出来,增加发电量。这相当于两个调峰电厂,一个是液体蓄热调峰电厂,一个是抽水蓄能调峰电厂。一举两得。
[0179] 由于液体传递回收系统(43)可以把排放到高空的部分超高温热风(10.5)的热量回收后传递回到重力压升热风通道系统(2)的底部。该热量可以对底部的高空冷空气(18.2)加热成为高温热风(10.4);或者对底部的低温热风(10.2)或者中温热风(10.3)或者高温热风(10.4)进行再加热,获得更高的温度,即提高了低温热风(10.2)或者中温热风(10.3)或者高温热风(10.4)的温度差ΔT;这就进一步提高了热量做功的热效率或者吸热式太阳能热风发电站发电的热效率。这也相当于间接延长了高温热风(10.4)上升的高度,即重力压升热风通道系统(2)的高度差ΔH;由于吸热式太阳能热风发电站发电的热效率与高温热风(10.4)上升或抽风囱筒的高度差ΔH成正比,高度差ΔH越大,吸热式太阳能热风发电站发电的热效率就越高。热量回输系统(42)可使吸热式太阳能热风发电站发电的热效率提高几倍至十几倍。吸热式太阳能热风发电站发电的重力输出热效率η重出约在2
12.5左右,即1250%左右;单位输出功率W重单约在836kw/m 左右。
[0180] 实施例2。从图2、图3、图3.1、图4.1-图4.4、图9、图11.1、图15.2、图16.1、图16.2可知,是一种设置有间接吸热系统(52)或混合吸热系统(53)的吸热式太阳能热风发电站。
[0181] 吸热式太阳能热风发电站包括有重力压升热风通道系统(2)、热风上升做功系统(3)、热风工质系统(10);其主要特征在于:吸热式太阳能热风发电站还包括有间接吸热系统(52)、混合吸热系统(53),其中在右半图中采用设置在地面上附近的间接吸热系统(52);其中在左半图中采用设置在地下的混合吸热系统(53)。横向输送热气体管道(55)呈现树状或者网状,并且向外伸展开;在横向输送热气体管道(55)中流动的热气流包括有下述其中之一种,热风工质系统(10)、地上附近空气(18.1)、加热气体(14)工质、加热空气(14.10)工质、低沸点气体工质(52.8);其中低沸点气体工质(52.8)为沸点<0℃的氨。 [0182] 在间接吸热系统(52)中,间接吸热系统(52)包括有下述设备,蒸发吸热设备(52.1)、横向输送低沸点气体管道(57)、竖向输送低沸点气体管道(52.5)、气体压缩机(52.3)、冷凝放热设备(52.2)、液体回流管道(52.4)、低沸点气体工质(52.8);横向输送热气工质管道(56)或竖向输送低沸点气体管道(52.5)的远端连接或者连通蒸发吸热设备(52.1),横向输送热气工质管道(56)或竖向输送低沸点气体管道(52.5)的近端连接或者连通气体压缩机(52.3)或冷凝放热设备(52.2);液体回流管道(52.4)连接或者连通蒸发吸热设备(52.1)和冷凝放热设备(52.2);其中蒸发吸热设备(52.1)连接或者连通地上附近空气(18.1),其中冷凝放热设备(52.2)连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的内部;蒸发吸热设备(52.1)、气体压缩机(52.3)、冷凝放热设备(52.2)、横向输送低沸点气体管道(57)或竖向输送低沸点气体管道(52.5)、液体回流管道(52.4)的内部包括有低沸点气体工质(52.8);
[0183] 在混合吸热系统(53)中,混合吸热系统(53)包括有直接吸热系统(51)、间接吸热系统(52);抽吸热风管道(56)的远端连接或者连通间接吸热系统(52)的冷凝放热设备(52.2),抽吸热风管道(56)的近端连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的内部。 [0184] 其余特征同实施例1。吸热式太阳能热风发电站的工艺流程如下:当有太阳光能时,依靠间接吸热系统(52)、混合吸热系统(53)中把地上附近空气(18.1)变成为温度≤60℃超低温热风(10.1)的热风工质系统(10),热风工质系统(10)推动气轮机(3.1)和发电机(3.9)生产电力。
[0185] 实施例3.1。从图4.5、图4.6可知,是1种设置有吸热管网系统(50)、能量回输系统(8)、点火启动系统(9)、电能加热系统(4.4)、电能回输系统(41)的,并且负压抽力做功系统设置在年平均温度为15℃左右的地上附近空气(18.1)中的低温气流处,燃气为温度1300-2600℃超高温热风(10.5)的,不消耗外来燃料的吸热式太阳能热风发电站吸热管网系统(50),其中吸热管网系统(50)图中未画出。
[0186] 其特征在于:特征1、由于增加设置了燃料燃烧加热系统(4.5)、氧气供给系统(28)这个新的高温生产加热气体工质的系统(4);它采用富氧燃烧技术工艺,使热风工质系统(10)能够获得2600℃的超高温加热气体(14.5);由于增加设置了高空引下冷空气系统(33)),可以采用1000米高空的、温度为0-5℃ 的高空冷空气(18.2)作为地上附近空气(18.1),使得温度差ΔT大约2600℃;
[0187] 特征2、增加设置了能量回输系统(8)、点火启动系统(9);其中能量回输系统(8)采用电能加热系统(4.4),电能回输系统(41)的一端连接或者连通发电机(3.9)的电力输出端,电能回输系统(41)的另一端连接或者连通电能加热系统(4.4)的电力输入端;电能回输系统(41)连接或连通电能加热系统(4.4)和发电机(3.9)这两个系统;其中点火启动系统(9)采用电能点火系统(9.1)或者热能点火系统(9.5),点火启动系统(9)设置在重力压升热风通道系统(2)的底部或者下部,电能点火系统(9.1)图中未画出;采用电能加热系统(4.4)、电能回输系统(41)方式代替实施例1中的燃料燃烧加热系统(4.5);其中电能加热系统(4.4)至少包括有下述其中之一种系统,电阻加热系统(4.4.1)、电弧加热系统(4.4.2)、电离加热系统(4.4.3)、电动压缩机加热系统(4.4.4)、热泵加热系统(4.4.5);特征3、负压抽力做功系统的气轮机(3.1)、发电机(3.9)设置在抽风竖筒(2.1)、抽风竖井(2.3)、抽风内筒道(2.8)之内的常规叶轮的耐温处;常规叶轮的耐温处包括有下述其中一种位置,地上附近空气(18.1)进口处、地上附近空气(18.1)处;其温度≤90℃。其余特征同实施例1或实施例2。
[0188] 由于增加设置了电能加热系统(4.4)、电能回输系统(41)这个新的生产加热气体工质的系统(4),在采用电能点火系统(9.1)或者热能点火系统(9.5)或者燃料燃烧加热系统(4.5)点火启动后,把已生产出的一个100%热效率的电力返回到电能加热系统(4.4)系统中,电能加热系统(4.4)继续加热生产2600℃的超高温加热气体(14.5)。这其中10-13%电力的电力加热生产2600℃的超高温加热气体(14.5),就实现了加热能源自给的吸热式太阳能热风发电站。这样就彻底形成了不需要外来燃料的、可自生的能源生产装置。 [0189] 竖向抽风竖井(2.3)的底部设置有燃料燃烧加热系统(4.5)。第一步,燃料燃烧加热系统(4.5)加热了高空引下冷空气系统(33))抽吸下来的温度为0-5℃的高空冷空气(18.2),高空冷空气(18.2)变成了超高温热风(10.5)。超高温热风(10.5)膨胀力和上升力共同做功,共同抽吸气轮机(3.1)和发电机(3.9)生产电力。超高温热风(10.5)上升到抽风竖筒(2.1)顶部的旋转导流风口(2.12)时,液体传递回收系统(43)的吸热设备(43.1)把超高温热风(10.5)的60-80%的热量带走。超高温热风(10.5)温度迅速降低变成为降温空气(20),降温空气(20)下沉到旋转导流风口(2.12)外部的下方,或者降温空气(20)被高空冷气流吹走远方。旋转导流风口(2.12)可以自动对准背风向。
[0190] 由于吸热式太阳能热风发电站发电的热效率与超高温热风(10.5)上升或抽风囱筒的高度差ΔH成正比,高度差ΔH越大,吸热式太阳能热风发电站发电的热效率就越高。热量回输系统(42)可以使吸热式太阳能热风发电站发电的热效率提高几倍至几十倍。本吸热式太阳能热风发电站发电的的重力输出热效率η壁出大约在6左右,即600%左右;但
2
是它的单位输出功率W重单大约可以提高到在1000kw/m 左右。
[0191] 实施例3.2。从图5、图6、图7可知,是3种设置有吸热管网系统(50)、电能加热系统(4.4)、电能回输系统(41)、热量回输系统(42)的,并且负压抽力做功系统设置在年平均温度为15℃左右的地上附近空气(18.1)中的低温气流处,燃气为温度1300-3000℃超高温热风(10.5)的,不消耗外来燃料的吸热式太阳能热风发电站。其中吸热管网系统(50)图中未画出。其特征是:
[0192] 采用3种引射分流气道(31)方式代替实施例1中的负压抽力做功系统。负压抽力做功系统设置有3种引射分流气道(31),其中:图5中引射分流气道(31)的分流气道出口(31.2)设置在抽风竖井(2.3)下部或底部;图6中引射分流气道(31)的分流气道出口(31.2)设置在抽风竖筒(2.1)上部或顶部;图7中包括有抽风内筒道(2.8);引射分流气道(31)的分流气道出口(31.2)设置在抽风内筒道(2.8)上部或顶部,且引射分流气道(31)是环形气道,引射分流气道(31)包围着抽风内筒道(2.8)。其余特征同实施3.1。 [0193] 实施例3.3。从图8可知,是一种设置有吸热管网系统(50)、电能加热系统(4.4)、电能回输系统(41)、负压抽液做功系统(30)、热量回输系统(42)的,并且负压抽力做功系统设置在年平均温度为15℃左右的地上附近空气(18.1)处的,燃气为温度1300-3000℃超高温热风(10.5)的,不消耗外来燃料的吸热式太阳能热风发电站。其中吸热管网系统(50)图中未画出。
[0194] 其特征是:采用负压抽液做功系统(30)代替实施例1中的负压抽力做功系统。负压抽液做功系统(30)设置在抽风竖井(2.3)、抽风内筒道(2.8)的底部或者下部;负压抽液做功系统(30)包括有下述其中之一种机构,下部蓄液池(37)、下部的筒内液面浮台(2.10)、引流管道(30.1)、负压液体(30. 2)、水轮机(3.2);下部筒内液面浮台(2.10)边缘外表面与抽风内筒道(2.8)内表面是紧密的面结合。其余特征同实施例3.1或实施例
3.2。因筒内液面浮台(2.10)可在抽风内筒道(2.8)内上下滑动移动;负压抽液做功系统(30)可以把超高温热风(10.5)的抽吸上升力转变成为筒内液面浮台(2.10)的上升力,带动负压液体(30.2)上升,进行液体重力发电(如水力发电);这样可以减少高空冷空气(18.2)的流通量,减少发电设备数量。
[0195] 实施例4。从图9、图10、图11.2、图12.1、图12.2、图13.1、图13.2可知,是8种设置有吸热管网系统(50)、抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4)、抽风平筒(2.5)、抽风平洞(2.6)、抽风斜洞(2.7)、抽风内筒道(2.8)、抽风充气浮空体(2.9)不同组合重力压升热风通道系统(2)的超高温热风(10.5)的吸热式太阳能热风发电站。其中吸热管网系统(50)图中未画出。
[0196] 其特征是:采用8种设置有抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4)、抽风平筒(2.5)、抽风平洞(2.6)、抽风斜洞(2.7)、抽风内筒道(2.8)、抽风充气浮空体(2.9)不同组合重力压升热风通道系统(2);重力压升热风通道系统(2)还可以设置在山(54)上、山(54)中;[0190]其余特征同实施例1-实施例3.3。这十几种不同重力压升热风通道系统(2)组合设置,其结果大提高超高温热风(10.5)上升高度差ΔH,使高度差ΔH可以达到几千米,甚至达到十几千米。由于高度差ΔH提高了几倍、甚至十几倍,吸热式太阳能热风发电站热电转换率也就又比实施例1或实施例2提高了几倍、甚至十几倍。
[0197] 实施例5。从图14、图14.1、图15.2、图18可知,是2种设置有吸热管网系统(50)、抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3)、旋转导流风口(2.12)、液体传递回收系统(43)、电能加热系统(4.4)、燃料燃烧加热系统(4.5)、电能回输系统(41)、高空引下冷空气系统(33))、负压抽力做功系统、地下油气加热系统(4.10)的吸热式太阳能热风发电站。其中吸热管网系统(50)图中未画出。
[0198] 特征1、抽风竖井(2.3)设置在深水中,固定缆索(2.13)把抽风竖井(2.3)固定在海床(53)上。利用抽风竖井(2.3)的深度来提高重力压升热风通道系统(2)的高度差△H。该方法既适用于新建电厂,又适用于旧电厂。现有建井技术能够建造几千米深度的几百米直径的水中抽风竖井(2.3)。由于水中抽风竖井(2.3)建造成本造价大低于地中(52)的抽风竖井(2.3)和地上的抽风竖筒(2.1),且施工难度小、工期短,故新建电厂项目宜选址在深湖、深海;特征2、增加设置地下油气加热系统(4.10)。地下、海下石油或天然气燃料通过地下海下油气管道(4.10.1)输送到抽风竖井(2.3)内筒中燃烧。地下油气加热系统(4.10)利用地下、海下石油或天然气燃料直接燃烧来加热地上附近空气(18.1)成为超高温热风(10.5);特征3、增加设置了电能加热系统(4.4)。当海下的石油或天然气燃料使用枯竭完之后,再采用电能加热系统(4.4)、电能回输系统(41)这个新的生产加热气体工质的系统(4)。其余特征同实施例1-实施例2。
[0199] 实施例5.1。从图14、图14.1、图15.2、图18可知,是2种设置有吸热管网系统(50)、抽风竖筒(2.1)、抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4)、抽风内筒道(2.8)不同组合重力压升热风通道系统(2)的吸热式太阳能热风发电站。其中吸热管网系统(50)图中未画出。 [0200] 其特征是:采用2种设置有抽风竖筒(2.1)、抽风竖井(2.3)、抽风斜筒(2.4)、抽风内筒道(2.8)不同组合重力压升热风通道系统(2);重力压升热风通道系统(2)还可以设置在水中、水下(53);其余特征同实施例5。这2种不同重力压升热风通道系统(2)的组合设置,其结果大大提高了超高温热风(10.5)上升的的高度差ΔH,使高度差△H可以达到几千米,甚至达到十几千米。由于高度差△H提高了几倍、甚至十几倍,吸热式太阳能热风发电站热电转换率也就又比实施例5提高了几倍、甚至十几倍。
[0201] 实施例6。从图19可知,是一种设置有吸热管网系统(50)、煤炭地下气化加热系统(4.11)的吸热式太阳能热风发电站。其中吸热管网系统(50)图中未画出。特征1、抽风竖井(2.3)设置在地下的煤层(853中。特征2、增加设置了煤炭地下气化加热系统(4.11),利用地下煤气作为高温气体燃料。特征3、利用煤矿井作为超高风筒的抽风竖井(2.3)。特征4、增加设置了电能加热系统(4.4)、电能回输系统(41),其中电能回输系统(41)图中未画出。当地下的煤炭资源使用枯竭完之后,再采用电能加热系统(4.4)、电能回输系统(41)这个新的生产加热气体工质的系统(4)。实现了加热能源自给的吸热式太阳能热风发电站。这样就彻底形成了不需要外来燃料的、可再生的能源生产装置。煤炭地下气化加热系统(4.11)中气化进风设备(4.11.1)把地上附近空气(18.1)的吸入煤层(55),通过地下气化炉(4.11.2)缺氧燃烧产生出气体燃料---地下煤气(4.11.3)。地下煤气(4.11.3)经过煤矿的地下巷道或管道(56)输送到抽风竖井(2.3)中燃烧。煤炭地下气化加热系统(4.11)利用地下煤炭气化后的气体燃烧的热能量来加热地上附近空气(18.1)成为超高温热风(10.5),超高温热风(10.5)推动膨胀力和上升力共同做功,共同推动气轮机(3.1)和发电机(3.9)发电,生产电力。其余特征同实施例1-实施例2。如吸热式太阳能热风发电站与有井式煤炭地下气化新工艺技术相结合,利用煤矿井作为抽风竖井(2.3),利用地下煤气作为高温气体燃料,把燃气轮机、热风轮机、发电机设置在上千米深的报废矿井底部,可把地面上吸热式太阳能热风发电站的投资性价比再提高4~6倍左右,还减少了抽风竖井(2.3)的投资。它尤其适合开发报废的煤矿资源,利用报废的煤矿井作为抽风竖井(2.3),变废为宝。这类电站的绿色投资性价比是最高的。
[0202] 实施例7。从图20、图20.1、图20.2、图20.3可知,是一种设置有吸热管网系统(50)、太阳能集热加热系统(4.12)的热风式重力热机装置。其中吸热管网系统(50)图中未画出。
[0203] 特征1、供给工质系统(1)采用太阳能集热加热系统(4.12)。太阳能集热加热系统(4.12)采用太阳能透光集热楼(4.12.2)。其透光集热楼(4.12.2)设置在下述其中之一种位置,地面上、山坡(54.2)上。在透光集热楼(4.12.2)中包括有单层透光屋面(4.12.3)、4层透光楼面(4.12.4)、透光墙面(4.12.5)、底层温室(4.12.6);底层温室(4.12.6)设置在透光集热楼(4.12.2)的底部;透光屋面(4.12.3)形成单层上部屋面热风层,4层透光楼面(4.12.4)把室内集热空间分隔成1层底层温室(4.12.6)和3层下部楼面热风层;上部屋面热风层与下部楼面热风层连接或连通,下部楼面热风层与下部楼面热风层之间也连接或连通;放热设备(43.3)设置在底层温室(4.12.6)和下部楼面热风层中。在图21的右半图中,透光集热楼(4.12.2) 还包括有透光墙面(4.12.5),透光墙面(4.12.5)把上部屋面热风层或下部楼面热风层分割成多条供中温热风(10.3)流动的回旋或螺旋流道,这样可以延长中温热风(10.3)流动的流程、时间,有利于高温热风(10.4)吸收更多的太阳能热量,提高中温热风(10.3)的温度。特征2、在图21.1中,透光集热楼(4.12.2)的平面是方形的;在图21.2中,透光集热楼(4.12.2)的平面是园形的;特征3、在图21的左半图中,透光集热楼(4.12.2)还包括有光伏发电系统(34)。光伏发电系统(34)至少包括有下述部件,光伏电池(34.1)、负荷控制器、蓄电池、逆变器;在透光屋面(4.12.3)或者透光楼面(4.12.4)位置包括有光伏电池(34.1);光伏电池(34.1)采用非晶硅光伏电池或透光薄膜光伏电池或透明薄膜太阳能光伏玻璃或太阳能薄膜电池。透光屋面(4.12.3)或者透光楼面(4.12.4)至少包括有下述其中之一种部件,中空玻璃层、真空玻璃层;光伏电池(34.1)设置在透光屋面(4.12.3)的中空玻璃层或真空玻璃层的上表面,或者光伏电池(34.1)设置在最下层透光楼面(4.12.4)的中空玻璃层或真空玻璃层的下表面,这样可以使光伏电池(34.1)与高温热风(10.4)隔离隔热,不减少光伏发电量。在地面上包括有光伏电池(34.1);光伏电池(34.1)采用多晶硅光伏电池、单晶硅光伏电池。太阳光可以穿透透光薄膜光伏电池,继续加热透光集热楼(4.12.2)内的高温热风(10.4)进行热风发电;太阳光也可以穿透透光屋面(4.12.3)、透光楼面(4.12.4),继续照射透光薄膜光伏电池,进行光伏发电。透光薄膜光伏电池可以一物多用,既可以作为透光屋面(4.12.3)或者透光楼面(4.12.4)的结构层,也可以作为光伏发电系统(34)的结构层,这样就可以大大降低热风发电、光伏发电的投资造价。特征4、在太阳能集热加热系统(4.12)中还包括有底层温室(4.12.6),它设置在透光集热棚(4.12.1)或者透光集热楼(4.12.2)的底部。底层温室(4.12.6)可以发展农业生产、农村技术、乡镇建设。特征5、增加设置了电能加热系统(4.4)。电能加热系统(4.4)作为辅助加热热源。其一是把中温热风(10.3)或高温热风(10.4)加热成为超高温热风(10.5);其二是当没有太阳光时,太阳能集热加热系统(4.12)、光伏发电系统(34)停产、停止供热时,电能加热系统(4.4)可以作为全部生产工质系统(4)生产超高温热风(10.5)。样就彻底形成了不需要外来燃料的、可再生的能源生产装置。其余特征同实施例1-实施例
2。
[0204] 热风式重力热机装置的工艺流程如下:透光集热楼(4.12.2)产生的太阳能中温热风(10.3)进入抽风楼筒(2.2)、抽风竖井(2.3);电能加热系统(4.4)作为辅助加热热源把中温热风(10.3)加热成为超高温热风(10.5),超高温热风(10.5)的膨胀力和上升力共同做功,共同推动气轮机(3.1)或者水轮机(3.2)和发电机(3.9)发电,生产电力。多层下部楼面热风层既可以重复方式集热,又延长了太阳能中温热风(10.3)的流动路径,提高了室内多层热风集热空间和太阳能中温热风(10.3)的温度、流速,进而提高发电效率;多层透光楼面(4.12.4)还减少了大面积透光屋面(4.12.3)的热量向外散发损失,也提高了太阳能中温热风(10.3)的温度;由于中温热风(10.3)温度可以达到400℃以上,其太阳能的光电转换率(光热发电)可达到25%以上,远超过光伏发电的8~16%。另外,太阳能透光集热楼(4.12.2)减少了太阳能集热加热系统(4.12)的集热面积,降低了投资。集热楼式热风式重力热机装置太阳能的光电转换率可达到33~41%以上(包括光热发电25%,光伏发电8~16%%),远超过光伏发电的8~16%。由于不需要大量循环水,这种透光集热棚(4.12.1)非常适合缺水的沙漠、戈壁、干旱地区建设。其余特征同实施例1-实施例2。
[0205] 图20.3表示设置在山坡(54.2)上的太阳能透光集热棚(4.12.1)或透光集热楼(4.12.2)。其特征是:透光集热棚(4.12.1)或透光集热楼(4.12.2)内部设置有透光楼面(4.12.4)或者透光墙面(4.12.5);该山坡(54.2)上的太阳能透光集热棚(4.12.1)或透光集热楼(4.12.2)可以用于山(54)区。其余特征同实施例6。其中温热风(10.3)从下层流道一端开始起流入下层流道的另一端,从下层流道的的另一端进入上层流道的一端;然后从上层流道一端开始起流入上层流道的另一端;向上重复进行此流程,就把高温热风(10.4)温度提高。多层下部楼面热风层既可重复方式集热,又延长了太阳能中温热风(10.3)的流动路径,提高了室内多层热风集热空间和太阳能中温热风(10.3)的温度、流速,进而提高发电效率;降低了投资。
[0206] 实施例7.1。从图20、图20.1、图20.2、图20.3可知,也是一种设置有太阳能集热加热系统(4.12)、电能加热系统(4.4)、光伏发电系统(34)的热风式重力热机装置。 [0207] 特征1、在图20的右半图中,透光集热楼(4.12.2)的下部设置有底层阳光温池(4.12.7),透光集热楼(4.12.2)设置在水面上或者海面上。特征2、在图21的右半图中,抽风竖筒(2.1)、抽风楼筒(2.2)的外壁位置还包括有光伏发电系统(34)。其余特征同实施例7。在水面或海面上位置上包括有光伏电池(34.1);光伏电池(34.1)采用多晶硅光伏电池或单晶硅光伏电池或非晶硅光伏电池或透光薄膜光伏电池或透明薄膜太阳能光伏玻璃或太阳能薄膜电池。底层阳光温池(4.12.7)既可作为水产品、海产品的养殖水体,发展农业生产;又可作为放热设备(43.3)加热地面空气(18.1),减少造价投资;也可作为下液体库(43.5.2)储蓄水体和热量,用于液体蓄热调峰电厂,抽水蓄能调峰电厂的调峰发电,增加电力生产;一举三得。
[0208] 实施例8。从图21可知,是设置吸热管网系统(50)、余热收集加热系统(4.3)或炉窑加热系统(4.7)的吸热式太阳能热风发电站。其中吸热管网系统(50)图中未画出。 [0209] 特征1、供给工质系统(1)采用余热收集加热系统(4.3)或炉窑加热系统(4.7),利用余热收集加热系统(4.3)或炉窑加热系统(4.7)的各种用热设备设施的排放的全部热量作为中温热风(10.3)或高温 热风(10.4)。其中余热收集加热系统(4.3)至少包括有下述其中之一种设备设施,大型构筑物(4.3.1)、余热产生设备(4.3.2);其电能加热系统(4.4)或炉窑加热系统(4.7)或爆炸加热系统(4.8)设置在大型构筑物(4.3.1)之内或者之下;特征2、增加设置了电能加热系统(4.4)。电能加热系统(4.4)作为辅助加热热源。其一是把中温热风(10.3)或高温热风(10.4)加热成为超高温热风(10.5);其二是当余热收集加热系统(4.3)或炉窑加热系统(4.7)停产、停止供热时,电能加热系统(4.4)可以作为全部生产加热气体工质的系统(4)生产超高温热风(10.5)。样就彻底形成了不需要外来燃料的、可再生的能源生产装置。特征3、余热收集加热系统(4.3)的大型构筑物(4.3.1)包括有下述其中之一种设施,热量收集棚盖、热量收集平房、热量收集楼房。其中图21的左半图采用热量收集棚盖或热量收集平房,其中图21的右半图采用热量收集楼房。其余特征同实施例1-实施例2。大型构筑物(4.3.1)可以把其下部的、内部的余热收集加热系统(4.3)或炉窑加热系统(4.7)的各种用热设备设施的排放的全部热量收集到重力压升热风通道系统(2)中,加热地上附近空气(18.1)或中温热风(10.3)或高温热风(10.4);电能加热系统(4.4)把中温热风(10.3)或高温热风(10.4)变成了超高温热风(10.5)。超高温热风(10.5)膨胀力和上升力共同做功,共同推动气轮机(3.1)和发电机(3.9)发电,生产电力。在完成原有作业工艺的同时,又能够把余热发电,一举两得;例如在冶金、建材、化工行业中可以大幅度提高经济效益。
[0210] 实施例9。从图2.1可知,是一种间接吸热系统(52)的冷凝放热设备(52.2)或气体压缩机(52.3)设置在重力压升热风通道系统(2)的上部或顶部位置的吸热式太阳能太阳能热风发电厂。
[0211] 其特征是:间接吸热系统(52)包括有竖向输送低沸点气体管道(52.5);竖向输送低沸点气体管道(52.5)的高端连接或者连通下述其中之一种设备,蒸发吸热设备(52.1)、气体压缩机(52.3)、冷凝放热设备(52.2);竖向输送低沸点气体管道(52.5)的低端可以连接或者连通下述其中之一种设备,横向输送低沸点气体管道(57);竖向输送低沸点气体管道(52.5)的内部包括有低沸点气体工质(52.8)或者加热蒸汽(14.15);冷凝放热设备(52.2)或气体压缩机(52.3)连接或者连通重力压升热风通道系统(2)的上部或顶部位置,重力压升热风通道系统(2)作为竖向输送低沸点气体管道(52.5);重力压升热风通道系统(2)内部的低沸点气体工质(52.8)或者加热蒸汽(14.15)推动热风上升做功系统(3)作工发电;其余特征同实施例1-实施例8。其间接吸热系统(52)和重力压升热风通道系统(2)合成一个巨大的空气源热管或热泵传热装置,使空气源热管或热泵传热装置具有了双重功能,就能够输送热量。又能够作工发电,一物两用。
[0212] 实施例10。是设置有热泵传递热回收系统(45)的吸热式太阳能热风发电站。其特征是:采用热泵传递热回收系统(45)作为能量回输系统(8)。其余特征同实施例1-实施例9。由于在吸热管网系统(50)的间接吸热系统(52)之中和能量回输系统(8)之中都采用了热泵装置,致使吸热式太阳能热风发电站获得双重超过100%热效率的超高热效率。 [0213] 实施例11。从图15.1、图15.3可知,是设置有2种不同液体传递回收系统(43)。其特征是:放热设备(43.3)、间壁式换热器(43.3.1)、混合式换热器(43.3.2)]与热量储存设备(43.5)、上液体库(43.5.1)相互共用、换用、互用、组合使用。这2种不同液体传递回收系统(43)都可以用于吸热式太阳能热风发电站。其余特征同实施例1-实施例9。 [0214] 实施例12。从图15.4可知,是设置有热泵传递热回收系统(45)。其特征是:它至少包括有下述设备,蒸发吸热设备(45.1)、冷凝放热设备(45.2)、气体压缩机(45.3)、工质液体上流管道(45.4)、工质气体下流管道(45.5)、低沸点气体工质(4 5.8);工质液体上流管道(45.4)和工质气体下流管道(45.5)的高端连接或者连通蒸发吸热设备(45.1),工质液体上流管道(45.4)、工质气体下流管道(45.5)的低端连接或者连通冷凝放热设备(45.2)或气体压缩机(45.3);气体压缩机(45.3)连接或者连通冷凝放热设备(45.2);其中蒸发吸热设备(45.1)设置在重力压升热风通道系统(2)的上部或顶部,并且连接或者连通热风工质系统(10);其中冷凝放热设备(45.2)或气体压缩机(45.3)设置在重力压升热风通道系统(2)的下部或底部,并且连接或者连通热风工质系统(10);蒸发吸热设备(45.1)、冷凝放热设备(45.2)、气体压缩机(45.3)、工质气体下流管道(45.5)、工质液体上流管道(45.4)的内部包括有低沸点气体工质(45.8);热泵传递热回收系统(45)可以用于吸热式太阳能热风发电站。其余特征同实施例1一实施例9。
[0215] 实施例13。从图22可知,是一种设置有热加工设备系统(40)的吸热式太阳能热风发电站。其中吸热管网系统(50)图中未画出。其特征是:在重力压升热风通道系统(2)的抽风竖筒(2.1)顶部内或者旋转导流风口(2.12)的内部设置有热加工设备系统(40);热加工设备系统(40)包括有下述其中之一种,熔炉窑、加热炉窑、干燥炉窑、锅炉;其余特征同实施例1--实施例9。热加工设备系统(40)能够充分利用重力压升热风通道系统(2)排出废弃的上千度高温热风(10.4)来进行熔化、加热、干燥、生产蒸汽等热加工生产;既完成了热加工生产,又完成了电力生产;废物利用,一举两得。另外,还可以在抽风竖筒(2.1)顶部设置汽轮机发电机系统(图中未画出),热加工设备系统(40)之中的锅炉生产的蒸汽还可蒸汽发电。
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