一种用过热蒸气发电的装置的制作方法

本发明涉及能源技术领域，具体涉及一种用过热蒸气发电的装置。

背景技术：

目前，世界能源紧缺。

火力发电、太阳能热发电、地热能和海水温差发电都是在加热器将低温低压液态工质加热变成高温高压气态工质，高温高压气态工质输入透平机内，透平机旋转带动发电机发电；高温高压气态工质对透平机做功后变成低温低压气态工质，低温低压气态工质进入冷凝器被冷水冷凝变成低温低压液态工质。

根据卡诺定理效率=1-热力学冷源温度/热力学热源温度，可知在热源温度不变情况下热力学冷源温度越低，效率越高。由于水在常压下零度时已结冰，所以用水作冷源时冷源温度不低于零度即热力学中的273度。用水作冷源造成冷源温度偏高，效率偏低，致使发电装置投资和运营成本偏高。

大海中有大量的海水温差能，由于效率偏低致使不能普及。

在目前热发电中，必须经过工质加热过程，加热成气态对外做功后又要液化成液态。因此高低温热源值对计算效率值极为重要，直接影响投资成本以及未来的生产成本。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对用水作冷源造成冷源温度偏高，效率偏低，致使发电装置投资和运营成本偏高这一缺憾，提供一种用过热蒸气发电的装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案一种用过热蒸气发电的装置，所述装置包括能量收集装置、透平机、发电机、压缩机、低压罐、第二开关和第三开关；所述能量收集装置包括气液相变装置、蒸发器和第一开关，气液相变装置包括筒体和活塞，活塞设置在筒体里面，筒体顶部设置有第二工质入气口和第二工质出气口，最底部设置有第一工质排液口；第一工质排液口通过第一开关与蒸发器相连；第二工质出气口通过第三开关与压缩机入气口相连，压缩机出气口与透平机的入气口相连，透平机的出气口与低压罐入气口相连，低压罐出气口通过第二开关与壳体的第二工质入气口相连；透平机和发电机相连。

优选的，一种用过热蒸气发电的装置，还包括高压罐以及单向阀；压缩机出气口通过高压罐以及单向阀与透平机的入气口相连。

优选的，一种用过热蒸气发电的装置，还包括多组能量收集装置，每组能量收集装置的第二工质出气口均通过开关与压缩机入气口相连，每组能量收集装置的第二工质入气口均与低压罐出气口相连。

优选的，一种用过热蒸气发电的装置，气液相变装置或者包括壳体、导热管和弹性气囊；壳体设置有第二工质入气口和第二工质出气口，底部设置有第一工质排液口；导热管和弹性气囊设置在壳体里面，弹性气囊设置有弹性气囊入气口，弹性气囊入气口与导热管一端相连，导热管另一端与第一工质排液口相连。

优选的，一种用过热蒸气发电的装置，或者所述气液相变装置包括壳体和弹性气囊；壳体设置有第二工质入气口和第二工质出气口，底部设置有第一工质排液口；弹性气囊设置在壳体里面，弹性气囊设置有弹性气囊入气口，弹性气囊入气口与第一工质排液口相连。

本发明的有益效果在于，本发明利用第二工质吸收第一工质的热量变成过热蒸气。利用过热蒸气发电，从而提高了发电效率，减少了投资和运营成本。本发明用于太阳能热发电以及海水发电时，可还世界一个蔚蓝的天空。

附图说明：

图1是气液相变装置的结构示意图；

图2是气液相变装置的另一种结构示意图；

图3是气液相变装置的另一种结构示意图;

图4是实施例1的结构示意图;

图5是实施例2的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

以下所有图中→方向表示发电时工质运动方向。

如图1是气液相变装置的结构示意图。

图1是气液相变装置的一种结构示意图；一种用过热蒸气发电的装置，所述气液相变装置包括筒体113和活塞114，活塞114设置在筒体113里面，筒体113顶部设置有第二工质入气口1121和第二工质出气口1122，底部设置有第一工质排液口1113。

气液相变装置的筒体可分三层制造，外层采用导热系数低并耐低温高压的材料，外层采用金属、合金或碳纤维制造，中间层呈真空状态。采用中间层呈真空状态都为了尽量减少热量传递。同时内外表层可涂上防辐射物质。

活塞采用导热系数高的金属或合金制造。

图2是气液相变装置的另一种结构示意图；所述气液相变装置或者包括壳体111、导热管113和弹性气囊112；壳体111设置有第二工质入气口1111和第二工质出气口1112，底部设置有第一工质排液口1113；导热管113和弹性气囊112设置在壳体里面，弹性气囊112设置有弹性气囊入气口1121，弹性气囊入气口1121与导热管113一端相连，导热管113另一端与第一工质排液口相连1113。

气液相变装置的壳体设置为空心球型，还设置人孔和人孔盖，人孔和人孔盖通过螺栓或扣勾相连。设置为空心球型目的增强高压容器耐压强度，设置人孔和人孔盖方便弹性气囊的安装。

气液相变装置的弹性气囊采用耐压耐低温的弹性材料（如聚三氟氯乙烯）制造，弹性气囊膨胀最大时可承受一定压力。低温极限选择：在透平机的出气口压力下，第二工质对应的温度高于弹性气囊承受的最低温度。

图1用活塞114调节气液相变装置的工质变量；图2用弹性气囊112调节气液相变装置的工质变量。

如图3所示，当弹性气囊112用导热性优良的碳纤维制造时，气液相变装置包括壳体111和弹性气囊112；壳体111设置有第二工质入气口1111和第二工质出气口1112，底部设置有第一工质排液口1113；弹性气囊112设置在壳体111里面，弹性气囊112设置有弹性气囊入气口，弹性气囊入气口与第一工质排液口113相连。

如图1、4所示，其中图4是本实施例的结构示意图。

一种用过热蒸气发电的装置，所述装置包括能量收集装置、透平机4、发电机5、压缩机6、低压罐7、第二开关22和第三开关23；所述能量收集装置包括气液相变装置、蒸发器3和第一开关21，气液相变装置包括筒体113和活塞114，活塞114设置在筒体113里面，筒体113顶部设置有第二工质入气口1111和第二工质出气口1112，最底部设置有第一工质排液口1113；第一工质排液口1113通过第一开关21与蒸发器3相连；第二工质出气口1112通过第三开关23与压缩机6入气口相连，压缩机6出气口与透平机4的入气口相连，透平机4的出气口与低压罐7入气口相连，低压罐7出气口通过第二开关22与筒体的第二工质入气口1111相连；透平机4和发电机5相连。

设备之间通过开关、管路连接，开关首选电磁阀开关。为了防止热量交换，管路、开关需作隔热处理。电磁阀开关除通电和磁吸部位外，其它部位可用导热系数低的非金属材料制造。

当用常温水作为热源发电时，透平机4外层亦需作隔热处理，防止外界环境的热量传递到在透平机内工作的工质，造成透平机运行的不稳定性。

工质选择：在相同压力下，第一工质沸点比第二工质高，如第一工质选择a410，第二工质可选择氮气、氦气等。

压力设置：透平机4出气口压力大于低压罐7压力。

一种用过热蒸气发电的装置，还包括高压罐8以及单向阀9；压缩机6出气口通过高压罐8以及单向阀9与透平机4的入气口相连。设置高压罐8以及单向阀9目的稳定透平机4的入气口压力。

以下叙述工质在本实施例做功及相变过程。

初始状态,蒸发器3内有低温低压液态第一工质，低压罐7内有某一数值压力的第二气态工质；透平机4、筒体113处于接近真空状态，所有开关均处于关闭状态。

加热蒸发器3内的低温低压液态第一工质，低温低压液态第一工质变成高温高压气态第一工质，打开第一开关21，高温高压气态第一工质由蒸发器3经第一开关21进入筒体113底部。活塞114向上移动。

待筒体113底部工质压力与蒸发器3相同时，关闭第一开关21，打开第二开关22，气态第二工质从低压罐7经第二开关22进入筒体113顶部并通过活塞114对底部气态第一工质进行挤压。活塞114向下移动，筒体113底部的气态第一工质压力增大，温度升高。气态第一工质开始液化产生大量热量，并将热量通过活塞114传递到气态第二工质，气态第二工质变成过热蒸气。

当筒体113底部的气态第一工质完全液化成液态后，关闭第二开关22。此时筒体113运动到最低点，顶部全是过热蒸气，底部是液态第一工质。

打开第三开关23、第一开关21和压缩机6，过热蒸气通过第三开关23被压缩机6抽至透平机内，膨胀做功并带动发电机转动发电，做功后低温尾气进入低压罐。蒸发器3的高温高压气体又进入筒体113底部，筒体113底部的液态第一工质在重力作用下进入蒸发器3。如此完成一个过热蒸气做功过程。

实施例2

如图1，5，本实施例是实施例1的优选。其中图5是本实施例的结构示意图。

所述一种用过热蒸气发电的装置，还包括多组能量收集装置（12，13，14），每组能量收集装置的第二工质出气口均通过开关与压缩机6入气口相连，每组能量收集装置的第二工质入气口均与低压罐7出气口相连。

每组能量收集装置的开关循环顺延打开和闭合，源源不断地向透平机4提供能量，令发电机5不断旋转发电。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书容不应理解为对本发明的限制。任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，不论在其方法及设备上作任何变化或改进，凡是具有与本发明申请相同或相近似的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。

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