蓄熱式斯特林發電機組及移動機組的製作方法
2023-04-30 07:03:01 1
蓄熱式斯特林發電機組及移動機組的製作方法
【專利摘要】本實用新型的目的是提供蓄熱式斯特林發電機組，通過將多種能源進行有效的互補利用，並經過蓄熱器蓄熱，實現低成本、高效率的能源利用，特別是各種餘熱以及低谷電力等能源的有效利用。包括容器、蓄熱材料、斯特林發電機組、控制系統，蓄熱材料及斯特林發電機組及控制系統設置在容器內，由蓄熱材料提供斯特林發電機組的所需要的熱能，斯特林發電機組將儲存的熱能轉換為所需能源，通過流體或熱管將熱能與容器內的蓄熱材料進行換熱，在需要熱能時，再利用流體或熱管將熱能進行利用。本實用新型的另外目的是提供一種具備移動功能的蓄熱器發電機組，可以將蓄熱器進行移動，到一個熱能使用的區域，然後再進行發電利用。
【專利說明】蓄熱式斯特林發電機組及移動機組
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及熱能利用，特別是使用為熱能形式的能源並對其存儲後，採用斯特林機組實現將熱能轉換為電能。
【背景技術】
[0002]蓄熱器是對熱能進行儲存的設備，現有的蓄熱器為蒸汽型和液體蓄熱器；
[0003]在工業節能領域，將餘熱進行回收並儲存，通常採用相變技術進行蓄熱，在低溫領域採用蓄冰技術實現蓄熱；
[0004]在太陽能領域，採用熔融鹽蓄熱，雖然熔融鹽可以實現高溫的儲存，但是由於其需要從固態轉變為液體，因而需要熱能將其加熱，同時熔融鹽的毒性、經濟型、安全性也存在問題，因而熔融鹽蓄熱的使用受到限制。
[0005]在太陽能領域，也採用空氣或其他氣體進行蓄熱，但其熱熔小，無法實現大規模的熱能存儲。
[0006]蓄能電站採用電能進行儲存，特別是風電及光伏組成的電能，由於其無法實現儲存，因而不得不大量的拋棄，造成大量的浪費。如果採用熱能進行儲存，需要具備大功率的存儲能力的儲存器。
[0007]如何實現能源進行經濟的儲存和使用，提供一種可行的技術方法，實現將對中種不同形式的能源進行互補、儲存、和利用，是需要解決的問題。
[0008]斯特林機組為1-100KW的熱發電機組，如何將其用於家庭等小單位的蓄熱式發
電，需要進一步的研究。
【發明內容】
[0009]本實用新型的目的是提供蓄熱式斯特林發電機組，通過將多種能源進行有效的互補利用，並經過蓄熱器蓄熱，實現低成本、高效率的能源利用，特別是各種餘熱以及低谷電力等能源的有效利用。
[0010]本實用新型採用將蓄熱材料存在在一個容器內，通過流體或熱管將熱能與容器內的蓄熱材料進行換熱，在需要熱能時，再利用流體或熱管將熱能進行利用。本實用新型採用斯特林發電機組，實現將熱能轉換為電能。
[0011]本實用新型的另外目的是提供一種具備移動功能的蓄熱器發電機組，可以將蓄熱器進行移動，到一個熱能使用的區域，然後再進行發電利用。
[0012]具體
【發明內容】
如下:
[0013]蓄熱式斯特林發電機組，包括蓄熱材料，熱聲發電機，殼體，保溫材料等，其特徵是:由容器、蓄熱材料、斯特林發電機組、控制系統組成；蓄熱材料及斯特林發電機組及控制系統設置在容器內；由蓄熱材料提供斯特林發電機組的所需要的熱能，斯特林發電機組將儲存的熱能轉換為所需能源。
[0014]容器的內部設置有至少三個腔體，一個蓄熱材料腔室，一個為斯特林發電機組腔室，另一個為控制系統腔室，在蓄熱材料腔室內設置有蓄熱材料；斯特林發電機組腔室內設置有斯特林發電機組，發電機組與蓄熱腔室的蓄熱材料之間設置有換熱器件，完成熱能的交換與使用；在斯特林發電機組腔室內還設置有散熱部位，將發電機組產生的餘熱通過散熱部位進行散熱。
[0015]在蓄熱腔體設置有一個進口與一個出口，通過流體直接的從蓄熱腔室進口進入與蓄熱材料換熱後從蓄熱腔室出口流出，或者通過設置在聯通進口與出口之間的管道流體在管道內流動，完成對蓄熱材料的加熱；蓄熱腔體腔室外部設置有保溫材料。
[0016]在蓄熱腔室和斯特林發電機組上設置有由多個傳感、檢測、控制、顯示器件、軟體、單片機或計算機組成的控制系統，完成對機組的運行控制。
[0017]還包括一個熱源系統，為蓄熱材料提供熱源，所述的熱源選擇下列一種:
[0018]A、工業餘熱；
[0019]B、低價格時的電能轉換為的熱能；
[0020]C、低價格的電能直接制氫，然後利用氫氣燃燒產生熱能；
[0021]D、地熱能；
[0022]E、利用太陽能光伏電站所產生的電能產生的熱能；
[0023]F、利用風電所產生的電能所產生的熱能；
[0024]G、生物質所產生的熱能。
[0025]還包括一個移動換熱器件，將非本地的遠距離熱源運輸到斯特林發電機組區域，通過換熱將熱能提供給斯特林發電機組的蓄熱材料，由蓄熱材料接受並儲存其熱能。
[0026]設置有多個蓄熱器，每個蓄熱器設置有不同的溫度，從不同遠距離的將蓄熱器充滿熱能後運輸到多聯產所需要的地點，實現能源的轉換利用；當上述熱源的溫度低於設定溫度是採用吸收式熱泵為其提升溫度。
[0027]所述的蓄熱材料選擇自下列一種或多種:
[0028]A、蓄熱材料:由金屬或非金屬或其混合物組成的顆粒或者/和磚塊，包括由金屬、金屬化合物、尾礦、工業鋼渣或鐵渣、鵝卵石、小石塊至少一種或多種組成的蓄熱材料；
[0029]B、流體:包括液體、氣體、液態金屬、納米流體、等離子體、超臨界流體中的一種或多種；
[0030]C、熔融鹽:包括金屬或非金屬的熔融鹽；
[0031]D、液態金屬:包括各種液態金屬；
[0032]E、混凝土:包括採用混凝土通過澆築的方式所形成的蓄熱材料；
[0033]F、陶瓷:包括各種陶瓷的蓄熱材料。
[0034]所述的在蓄熱材料與斯特林發電機組之間設置有換熱器件為流體換熱或熱管換熱，所採用的熱管為重力熱管、循環熱管、自激震蕩熱管的一種或幾種。
[0035]流體選擇下列一種:液體、氣體、熔融鹽、液態金屬、納米流體、等離子體、超臨界流體中的一種或多種。
[0036]還設置有至少一個動力裝置和流體箱，將流體設置在流體箱內，動力裝置提供動力，通過流體的循環實現熱能的交換。
[0037]蓄熱式斯特林發電移動機組，將以上所述的任一蓄熱式斯特林發電機組設置在可以移動運輸設備上，使其具備移動能力，實現移動的蓄熱材料蓄熱式多聯產。[0038]在可移動運輸設備上或者容器上安裝有軌道和動力裝置，用於將容器箱體從可移動運輸設備上卸載和吊裝到汽車上；在容器的殼體上設置有滾輪或者輪胎，滾輪或者輪胎與容器底部的外殼連接，用於支撐和移動容器，滾輪設置在可移動運輸設備上的軌道上進行運動。
[0039]採用本實用新型的技術方案可產生如下的有益效果:
[0040]1、本實用新型提供了以蓄熱為基礎的斯特林發電機組，實現多種能源的互補利用蓄熱發電，特別是針對餘熱利用及無法提供能源的使用地點，可以採用移動的發電，實現能源供應。
[0041]2、本實用新型可以實現移動蓄熱，將蓄熱器移動到需要的地方實現熱能的採集及利用。
[0042]3、本實用新型可以應用於工業餘熱、太陽能、地熱、生物質等多種應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0043]圖1是固定蓄熱式斯特林發電機組。
[0044]圖2是移動蓄熱式斯特林發電機組。
[0045]圖中標號含義:
[0046]1:進口，2:出口，3:容器，4:蓄熱材料，5:蓄熱材料腔室6:斯特林發電機組腔室，7:控制器件腔室，8:發電機組，9:散熱區域，10:斯特林發電機組，11:熱管換熱，12:流體換熱，13:控制線路，14:控制系統，15:運輸設備，16:餘熱，17:風電轉換的熱能，18:太陽能光伏轉換的熱能。
【具體實施方式】
[0047]實施例1、蓄熱斯特林發電機組
[0048]圖1所示的固定蓄熱材料斯特林發電機組，由容器3、蓄熱材料4、斯特林發電機組(8、9、10)、控制系統14組成；蓄熱材料4及斯特林發電機組(8、9、10)及控制系統設14置在容器3內；容器3的內部設置有三個腔體，一個蓄熱材料腔室5，一個為斯特林發電機組腔室6，另一個為控制系統腔室7，在熱聲發電裝置腔體內設置有發電蓄熱材料，在蓄熱材料腔室內設置的蓄熱材料以及發電蓄熱材料為:氧化鐵30%，導熱水泥40%，沙粒30%組成，在斯特林發電機組腔室6內的蓄熱材料通過流體換熱12系統完成熱能交換，將熱能提供給發電機組進行發電，在斯特林發電機組腔室6內設置有兩組斯特林發電機組，一組為5KW的斯特林發電機組，換熱設備採用流體換熱；第二組為IOKW的斯特林發電機組，換熱設備採用熱管進行換熱，實現將蓄熱材料的熱能轉換為斯特林發電機組發電所需的熱能，斯特林發電機組通過流體或熱管實現熱能的利用，在斯特林機組腔室內還設置有散熱區域9，可以將斯特林發電機組的熱能進行散熱。
[0049]設置有控制系統14，通過控制線路13完成對機組的控制，控制系統由多個傳感器件、檢測器件、控制器件、顯示器件、軟體、單板機或計算機組成，完成對機組的控制。
[0050]採用流體換熱的方式完成對蓄熱器的蓄熱材料的充熱，高溫流體從進口進入到蓄熱腔室後，通過蓄熱材料之間額度通道與蓄熱材料進行換熱和流動，換熱之後的流體從出口流出。[0051]該機組可以使用多種的能源，既可以使用波谷電力，在峰谷時使用，也可以採用風電以及光伏發電的電力，將其轉換為熱能後存儲使用，也可以採用多種工業餘熱，但是本實用新型可以採用任何的可以轉換為熱能的能源，只要可以與蓄熱器進行熱能的交換，就可以為蓄熱材料提供熱能，因而，也就可以實現多能源互補的多量產。
[0052]實施例2、移動流體蓄熱斯特林發電機組
[0053]圖2圖1所示的移動流體蓄熱斯特林發電機組，由運輸設備15、容器3、蓄熱材料
4、斯特林發電機組(8、9、10)、控制系統14組成；蓄熱材料4及斯特林發電機組(8、9、10)及控制系統設14置在容器3內；容器3的內部設置有三個腔體，一個蓄熱材料腔室5，一個為斯特林發電機組腔室6，另一個為控制系統腔室7，在蓄熱材料腔室內設置流體，流體由熔融鹽組成，其組成為硝酸鉀70%及硝酸鈉30%組成，在斯特林發電機組腔室6內設置有兩套熱聲發電裝置，一套為8KW的發電機組，另外一套為25KW的斯特林發電機組，通過流體或熱管為斯特林發電機組提供熱能，在斯特林機組腔室內還設置有散熱區域9，可以將斯特林發電機組的熱能進行散熱。
[0054]在控制腔室內設置有控制系統14，通過控制線路13完成對機組的控制，控制系統由多個傳感器件、檢測器件、控制器件、顯示器件、軟體、單板機或計算機組成，完成對機組的控制。
[0055]採用流體換熱的方式完成對蓄熱器的蓄熱材料的充熱，在蓄熱腔室的進口與出口設置了流體管道，用於換熱流體進行換熱，高溫流體從進口進入到蓄熱腔室後，通過流體通道與蓄熱流體熔融鹽進行換熱，換熱之後的流體從管道的出口流出。
[0056]該機組採用餘熱16，風電轉換的熱能17，太陽能光伏轉換的熱能18三種能源，在一個具有餘熱的區域進行換熱，利用流體換熱將熱能提供給蓄熱材料，在具有風能及光伏發電的區域，將風電及光伏發電轉換為電能，實現能源的轉換和利用，但是本實用新型可以採用任何的可以轉換為熱能的能源，只要可以與蓄熱器進行熱能的交換，就可以為蓄熱材料提供熱能，因而，也就可以實現多能源互補的多量產。
[0057]根據本實用新型的原理及結構，可以設計其他的實施案例，只要符合本實用新型的原理及結構，都屬於本實用新型的實施。
【權利要求】
1.蓄熱式斯特林發電機組，包括蓄熱材料，熱聲發電機，殼體，保溫材料，其特徵是: 由容器、蓄熱材料、斯特林發電機組、控制系統組成；蓄熱材料及斯特林發電機組及控制系統設置在容器內；由蓄熱材料提供斯特林發電機組的所需要的熱能，斯特林發電機組將儲存的熱能轉換為所需能源； 容器的內部設置有至少三個腔體，一個蓄熱材料腔室，一個為斯特林發電機組腔室，另一個為控制系統腔室，在蓄熱材料腔室內設置有蓄熱材料；斯特林發電機組腔室內設置有斯特林發電機組，發電機組與蓄熱腔室的蓄熱材料之間設置有換熱器件，完成熱能的交換與使用；在斯特林發電機組腔室內還設置有散熱部位，將發電機組產生的餘熱通過散熱部位進行散熱； 在蓄熱腔體設置有一個進口與一個出口，通過流體直接的從蓄熱腔室進口進入與蓄熱材料換熱後從蓄熱腔室出口流出，或者通過設置在聯通進口與出口之間的管道流體在管道內流動，完成對蓄熱材料的加熱；蓄熱腔體腔室外部設置有保溫材料； 在蓄熱腔室和斯特林發電機組上設置有由多個傳感、檢測、控制、顯示器件、軟體、單片機或計算機組成的控制系統，完成對機組的運行控制。
2.根據權利要求1所述的蓄熱式斯特林發電機組，其特徵是:還包括一個熱源系統，為蓄熱材料提供熱源，所述的熱源選擇下列一種: A、工業餘熱； B、低價格時的電能轉換為的熱能； C、低價格的電能直接制氫，然後利用氫氣燃燒產生熱能； D、地熱能； E、利用太陽能光伏電站所產生的電能產生的熱能； F、利用風電所產生的電能所產生的熱能； G、生物質所產生的熱能。
3.根據權利要求1所述的蓄熱式斯特林發電機組，其特徵是:還包括一個移動換熱器件，將非本地的遠距離熱源運輸到多聯產機組區域，通過換熱將熱能提供給多聯產機組的蓄熱材料，由蓄熱材料接受並儲存其熱能。
4.根據權利要求1或3所述的蓄熱式斯特林發電機組，其特徵是:設置有多個蓄熱器，每個蓄熱器設置有不同的溫度，從不同遠距離的將蓄熱器充滿熱能後運輸到多聯產所需要的地點，實現能源的轉換利用；當上述熱源的溫度低於設定溫度是採用吸收式熱泵為其提升溫度。
5.根據權利要求1所述的蓄熱式斯特林發電機組，其特徵是:所述的蓄熱材料選擇自下列一種或多種: A、固體粒塊:由金屬或非金屬或其混合物組成的顆粒或者/和磚塊，包括由金屬、金屬化合物、尾礦、工業鋼渣或鐵渣、鵝卵石、小石塊至少一種或多種組成的固體粒塊； B、流體:包括液體、氣體、液態金屬、納米流體、等離子體、超臨界流體中的一種或多種； C、熔融鹽:包括金屬或非金屬的熔融鹽； D、液態金屬:包括各種液態金屬； E、混凝土:包括採用混凝土通過澆築的方式所形成的蓄熱材料；F、陶瓷:包括各種陶瓷的蓄熱材料。
6.根據權利要求1所述的蓄熱式斯特林發電機組，其特徵是:所述的在蓄熱材料與斯特林發電機組之間設置的換熱器件為流體換熱或熱管換熱，所採用的熱管為重力熱管、循環熱管、自激震蕩熱管的一種或幾種。
7.根據權利要求1或6所述的蓄熱式斯特林發電機組，其特徵是:流體選擇下列一種:液體、氣體、熔融鹽、液態金屬、納米流體、等離子體、超臨界流體中的一種或多種。
8.根據權利要求7所述的蓄熱式斯特林發電機組，其特徵是:還設置有至少一個動力裝置和流體箱，將流體設置在流體箱內，動力裝置提供動力，通過流體的循環實現熱能的交換。
9.蓄熱式斯特林發電移動機組，其特徵是:將權利要求1-7所述的任一蓄熱式斯特林發電機組設置在可以移動運輸設備上，使其具備移動能力，實現移動的蓄熱材料蓄熱式多聯產。
10.根據權利要求9所述的蓄熱式斯特林發電移動機組，其特徵是:在可移動運輸設備上或者容器上安裝有軌道和動力裝置，用於將容器箱體從可移動運輸設備上卸載和吊裝到汽車上；在容器的殼體上設置有滾輪或者輪胎，滾輪或者輪胎與容器底部的外殼連接，用於支撐和移動容器，滾輪設置在可移動運輸設備上的軌道上進行運動。
【文檔編號】F02G1/043GK203742828SQ201320724900
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年11月17日 優先權日:2013年11月17日
【發明者】李建民 申請人:成都奧能普科技有限公司