一种收集空气热源和水热源转换为动力的发电装置

技术领域

本发明属于清洁新能源发电领域。

背景技术：

随着人类生活及科技的高速发展，全球能源需求增长迅速，到2025年，全世界能源需求将增加50％，到2050年，全世界能源需要增加1倍以上。地球上的矿物能源在50年内将全部被掏空。

工业污染、发电厂废气废渣和汽车尾气等严重影响着人类的健康，地球人无处可躲。多个城市出现严重的雾霾(PM2.5)，就是活生生的例子。

包括火力发电、工业动力、车船等，动力基本来自燃烧矿物能源。全球有85％能源来自矿物能源(主要是火力发电，占70％左右)，仅中国火力发电厂就有12080座，并且以每6天1座的速度在增长。

火力发电厂正在每天排放大量的废气废渣污染。

全球都在花巨资去解决发电产生的污染等问题，却收效甚微。

只有找到一种清洁能源，完全替代现有的火力发电及动力需求，污染的问题才能迎刃而解。

发明内容

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种收集空气热源和水热源转换为动力的发电装置，包括一个热传导循环系统和一个低品位热源发电系统组成。其特征在于：所述集热导热系统包括热交换器(1)、调节阀(2)、抽风机(3)、水泵(4)、气化器(5)、高压冷媒储存室(6)、调节阀(7)、透平机(8)、发电机(9)、乏气收集室(10)、压缩机(11)、水泵(12)、冷凝器(13)和保温外壳(14)。

优选的是，所述集热导热系统包括一个体积较大的热交换器(1)、控制阀(2)、风机(3)、水泵(4)、导管、水槽和水箱。外界空气或水的热量通过热交换器收集到冷媒和导管里，被吸走部分热量的空气或水排放到原空间，形成一个外循环或加以利用。

优选的是，气化器连接了一个低品位热源发电系统，低品位热源发电系统包括热交换器(5)、气化器(5)、高压冷媒气体罐(6)、调节阀(7)、透平机(8)、发电机(9)、乏气回收罐(10)、压缩机(11)、冷凝器(10)、水泵(12)、冷凝器(13)、变速器、冷媒、温控器、仪表、报警器、整流稳压和蓄电池。形成一个密闭的气体和液体的循环系统，内注有容易液化和气化的低温冷媒。

透平机透平机优选的是，该装置含有一个完全封闭的保温壳(14)，包括内外壳、保温材料、保温压力表、传感器、减压阀、安全阀、电磁阀、调节阀、密封件、固定件、报警器、开关、导线和检修口。

优选的是，收集到的热量则通过导管和水槽传导到水箱和气化器上(5)。气化器里装有另外一种低沸点的冷媒，冷媒采用R22、R134a、氨气、R502和 R410a。

优选的是，该装置包含了一个冷媒冷却循环系统，所述冷媒冷却循环系统由冷媒、水管、水槽、水箱、水泵(12)和冷凝器(13)组成，形成一个液态闭环循环系统，将乏气体进行冷却。

优选的是，该装置还包括并网，所述并网包括变压器、并网控制器、开关、仪表、电量表和高压线。

所述的收集空气热源和水热源转换为动力的发电装置，其特征在于：该装置含有一个封闭的外壳，以维持壳内温度相对恒定。

优选的是，该装置含有一个中央控制系统(CCS)，系统实现控制启动、运行和关停，控制气体液体的流量和流速，调节压力、温度和输出功率，同时实行检测、安全报警、记录和发送数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明经过热交换器收集热量之后的空气变成冷空气，是本装置运行时的副产品，由鼓风机或排风机送到写字楼、车间、课室、大厅和冰库等地方使用，这是免费的冷风源。还可以应用到冷冻、制冰、种植和养殖等领域。用不完的冷空气排放到室外大气中。用水作热源，降温后的水排回原处。

2.本发明通过气化器的冷媒吸收热量并气化，产生较大压力气体，推动透平机旋转，获得动力，透平机可以直接对外做功，如驱动轮船和汽车等，也可以连接到发动机上进行发电，输出电能。对于户外独立的发电机，部分电能返回到机器耗电的装置上或对蓄能电池进行充电。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明集热装置示意图；

图3是本发明热传导及热交换装置示意图；

图4是本发明冷凝装置示意图；

图5是本发明低品位发电装置示意图。

图中，1、热交换器空调压缩机 2、调节阀 3、抽风机 4、水泵 5、气化器 6、高压冷媒 7、调节阀 8、透平机 9、发电机 10、乏气收集室 11、压缩机 12、水泵 13、冷凝器 14、保温壳

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图1,具体来说，本发明所述的一种收集空气热源和水热源转换为动力的发电装置，包括一个集热导热系统和一个低品位热源发电系统。

如图2热传导循环系统包括热交换器空调压缩机、调节阀、抽风机、水泵、气化器和高压冷媒储存室等。

热交换器空调压缩机做得比较大，以便尽可能地收集更多的热能，发出更多的电能。常温空气被抽风机抽到热交换器空调压缩机上，如果用江河湖海中的水作为为热源，则用抽水机把水抽到热交换器空调压缩机上，然后通过热交换器空调压缩机进行热交换。

如图3,空气或水与热交换器空调压缩机形成一个外循环。

热交换器空调压缩机进行交换收集到的热量则通过导管和水槽迅速传导到水箱和气化器上，并给气化器供热。气化器里装有另外一种低沸点的冷媒，冷媒采用R22、R134a、氨气、R502和R410a。

如图5,低品位热源发电系统包括调节阀、透平机、发电机、乏气收集室、压缩机、水泵、冷凝器和保温外壳。

气化器连接了一个低品位热源发电系统，系统包括气化器、高压冷媒气体罐、调节阀、透平机、发电机、乏气回收罐、压缩机、冷凝器、水泵、变速器、冷媒、温控器、仪表、报警器、整流稳压和蓄电池等组成，内注有容易液化和气化的低温冷媒。形成一个密闭的气体和液体的循环系统。

气化器的冷媒吸收热量并气化，产生较大压力气体，推动透平机旋转，获得动力，透平机可以直接对外做功，如驱动轮船、汽车等，也可以连接到发动机上进行发电和输出电能。对于户外独立的发电机，部分电能返回到机器耗电的装置上或对蓄能电池进行充电。

该装置含有一个完全封闭的保温壳，包括内外壳、保温材料、保温压力表、传感器、减压阀、安全阀、电磁阀、调节阀、密封件、固定件、报警器、开关、导线和检修门(口)等，主要是将低品位热源发电系统的所有设备封闭起来，提高效率。当然，发电机可以安放到保温壳里，也可以安放到保温壳外。

如图4,低品位热源发电系统还包括一个冷媒冷却循环系统，由冷媒、水管、水槽、水箱、水泵和冷凝器等组成一个液态闭环循环系统，将乏气体进行冷却。冷源由气化器提供。

发电机的电能可以并网输出，包括并网控制器、开关、仪表、电量表、变压器和高压电线。

经过热交换器空调压缩机收集热量之后的空气变成了较冷的空气，经过热交换器空调压缩机收集热量之后的水变成较低温度的冷水，冷气和冷水是本装置运行时的副产品，冷空气由鼓风机或排风机送到写字楼、车间、课室、大厅和冰库等地方使用，这是免费的冷风源。还可以应用到冷冻、制冰、种植和养殖等领域。用不完的冷空气排放到室外大气中。用水作热源，则降温后的冷水可以用来养殖三文鱼等，多余的水排回原处。

该装置含有一个中央控制系统(CCS)，系统实现控制启动、运行和关停，控制气体液体的流量和流速，调节压力、温度和输出功率，同时实行检测、安全报警、记录和发送数据。

例如火力发电厂改造：

火力发电厂冷却塔R＝30m，h＝100m，塔风速保持每秒3米

V＝πr

m＝ρV

空气密度约为1.29Kg/m

Q＝4.18cmΔt＝4.18×1.005×1.29×847800×(25-5)＝91887293.92kJ

W＝91430143.2kJ/3.6×10

把一个冷却塔设计改造成为热交换塔，在常规情况下，可以获得90Mwh的电能(100％效率)。

我们只要提高空气流速，并加建几个热交换塔，哪怕效率只有50％，也能满足原火力发电厂的装机容量要求。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。