太阳能蒸汽等离子体双用发电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及发电领域，尤其涉及太阳能蒸汽等离子体双用发电装置，包括：清水过滤系统（3）、太阳能聚热器（2）、低温蒸汽箱（4）、蒸汽电解分离器（5）、氢气罐（6）、氧气罐（7）、燃烧器（8）、高温蒸汽发电系统（9）、等离子体炬（25）、高温蒸汽加压箱（26）、热水超微喷雾器（27）、电网系统（17）、远程防爆总控系统（19）。本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过电离技术、超高压脉冲技术和等离子体炬技术，能够快速、大量产生高温蒸汽，满足规模化发电的需求，同时降低太阳能发电成本60—80%，解决现有太阳能蒸汽发电成本高的问题，利用太阳能蒸汽发电的普及使用。
【专利说明】太阳能蒸汽等离子体双用发电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发电领域，尤其涉及太阳能蒸汽等离子体双用发电装置。
【背景技术】
[0002]能源是人类赖以生存的物质基础，世界化石燃料的存储量以及可以开采的有限，不能无止境地开采，同时开采化石燃料、燃烧化石燃料获取能源释放出大量温室气体和有害物质污染了环境，破坏人类的生存环境，不符合可持续发展。
[0003]太阳能是人们寻找到的洁净、可无限获取的能源。太阳能有两种用途，一种是通过光电池将太阳辐射转化成电能，还有一种就是通过集热将太阳辐射转化成热能。利用太阳热能发电目前已成为全球风险投资的一个重点领域，其原理是通过聚光装置把太阳光线聚集在装有某种液体的管道或容器。借助太阳热能，液体被加热到一定温度，产生蒸汽然后驱动涡轮机发电，热能转化为电能。这种发电方式被人们称为太阳能热发电。与传统的电厂相比，太阳能热电厂具有两大优势:整个发电过程清洁，没有任何碳排放；利用的是太阳能，无需任何燃料成本太阳能热发电还有一大特色，那就是其热能储存成本要比电池储存电能的成本低得多，然而，价格成为影响太阳能热发电推广的一大障碍。
[0004]现有技术对太阳能蒸汽发电技术可分为碟式太阳能发电、槽式太阳能发电，但是这些太阳能发电虽然已经能够进行规范的商业化运行，但是由于转化成本问题已经转化效率问题，能源利用率低、不能充分利用光热资源。现行太阳能蒸汽技术直接将水变成蒸汽的主要缺陷:一是太阳能蒸汽法，蒸汽温度多在140°C以下，很难达到250°C以上的较高温度，难以满足大量蒸汽直接发电的要求，如1000MW发电机组，每小时需要605°C蒸汽3000多吨；二是用太阳能炉产生蒸汽法，虽然可以很容易满足蒸汽温度要求，但加热速度较慢、而且量也很少。因此，综合运行成本很高，难以规模产业化应用。
实用新型内容
[0005]本实用新型为克服上述的不足之处，目的在于提供太阳能蒸汽等离子体双用发电装置，该装置满足规模化发电，结构简单，成本低，减少占地面积。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的:太阳能蒸汽等离子体双用发电装置，包括:清水过滤系统、太阳能聚热器、低温蒸汽箱、蒸汽电解分离器、氢气罐、氧气罐、燃烧器、高温蒸汽发电系统、等离子体炬、高温蒸汽加压箱、热水超微喷雾器、电网系统、远程防爆总控系统；所述清水过滤系统的出水口与太阳能聚热器的进水口连接，太阳能聚热器与低温蒸汽箱、热水超微喷雾器连接，低温蒸汽箱的蒸汽出口与蒸汽电解分离器连接，蒸汽电解分离器的氢气出口与氢气罐连接、氧气出口与氧气罐连接，氢气罐与氧气罐与燃烧器连接，燃烧器与高温蒸汽发电系统连接，燃烧器还将蒸汽与太阳能聚热器输出的热水和蒸汽混合后送入低温蒸汽箱，高温蒸汽发电系统的排水口与太阳能聚热器连接，高温蒸汽发电系统供电网系统用电；热水超微喷雾器喷雾经等离子体炬作用后送入高温蒸汽加压箱，高温蒸汽加压箱与高温蒸汽发电系统连接；远程防爆总控系统监控各个装置正常工作。
[0007]作为优选，太阳能蒸汽等离子体双用发电装置还包括有中温蒸汽发电系统、中低温蒸汽发电系统、低温蒸汽发电系统、中高温蒸汽箱、中温蒸汽箱；所述燃烧器与高温蒸汽发电系统连接，高温蒸汽发电系统与中高温蒸汽箱、中温蒸汽发电系统连接，中温蒸汽发电系统与中低温蒸汽发电系统、中温蒸汽箱连接，中低温蒸汽发电系统与低温蒸汽发电系统连接，低温蒸汽发电系统与低温蒸汽箱连接；所述高温蒸汽发电系统、中温蒸汽发电系统、中低温蒸汽发电系统、低温蒸汽发电系统与电网系统连接。
[0008]作为优选，太阳能蒸汽等离子体双用发电装置还包括有太阳能发电系统，太阳能发电系统与电网系统连接。
[0009]作为优选，所述蒸汽电解分离器包括:外壳、横向催化芯、纵向催化芯、绝缘体、超高压脉冲电源、通氢分子筛；所述外壳内设有绝缘体、横向催化芯、纵向催化芯，超高压脉冲电源通过绝缘体与横向催化芯连接，纵向催化芯与横向催化芯连接，外壳底部与低温蒸汽箱连通，外壳下端与氧气罐连接，外壳顶端设有通氢分子筛，通氢分子筛与氢气罐连通，氧气罐、氢气罐与燃烧器连接。
[0010]作为优选，所述高温蒸汽发电系统汽轮发电机组、或多螺杆膨胀发电机组。
[0011]作为优选，所述中温蒸汽发电系统、中低温蒸汽发电系统、低温蒸汽发电系统为多螺杆膨胀发电机组。
[0012]本实用新型的有益效果在于:本实用新型通过电离技术、超高压脉冲技术和等离子体炬技术，利用太阳能加热水和水蒸汽，再将水和水蒸汽分解成氢气与氧气，氢气与氧气燃烧后产生高温水蒸汽；喷雾器喷出的水雾在等离子体炬的作用下生成高温水蒸汽；高温水蒸汽经过发电系统将热能转化成电能，能够快速、大量产生高温蒸汽，满足规模化发电的需求，同时降低太阳能发电成本60— 80%，解决现有太阳能蒸汽发电成本高的问题,利用太阳能蒸汽发电的普及使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型实施例1的结构示意图；
[0014]图2是本实用新型实施例2的结构示意图；
[0015]图3是本实用新型蒸汽电机分离器的结构示意图；
[0016]图中:1、太阳；2、太阳能聚热器；3、清水过滤系统；4、低温蒸汽箱；5、蒸汽电解分离器；6、氢气罐；7、氧气罐；8、燃烧器；9、高温蒸汽发电系统；10、中温蒸汽发电系统；11、中低温蒸汽发电系统；12、低温蒸汽发电系统；13、中高温蒸汽箱；14、中温蒸汽箱；15、备用低温蒸汽箱；161、远程防爆监控器；162、远程防爆监控器；163、远程防爆监控器；164、远程防爆监控器；165、远程防爆监控器；166、远程防爆监控器；167、远程防爆监控器；168、远程防爆监控器；169、远程防爆监控器；17、电网系统；18、太阳能发电系统；19、远程防爆总控系统；20、横向催化芯；21、纵向催化芯；22、绝缘体；23、超高压脉冲电源；24、通氢分子筛；
25、等离子体炬；26、高温蒸汽加压箱；27、热水超微喷雾器。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此:
[0018]实施例1:如图1所示，太阳能蒸汽等离子体双用发电装置，包括:清水过滤系统
3、太阳能聚热器2、低温蒸汽箱4、蒸汽电解分离器5、氢气罐6、氧气罐7、燃烧器8、高温蒸汽发电系统9、等离子体炬25、高温蒸汽加压箱26、热水超微喷雾器27、电网系统17、太阳能发电系统18、远程防爆总控系统19 ;所述清水过滤系统3的出水口与太阳能聚热器2的进水口连接，太阳能聚热器2与低温蒸汽箱4、热水超微喷雾器27连接，低温蒸汽箱4的蒸汽出口与蒸汽电解分离器5连接，蒸汽电解分离器5的氢气出口与氢气罐6连接、氧气出口与氧气罐7连接，氢气罐6与氧气罐7与燃烧器8连接，燃烧器8与高温蒸汽发电系统9连接，燃烧器8还将蒸汽与太阳能聚热器2输出的热水和蒸汽混合后送入低温蒸汽箱4，高温蒸汽发电系统9的排水口与太阳能聚热器2连接，高温蒸汽发电系统9供电网系统17用电；热水超微喷雾器27喷雾经等离子体炬25作用后送入高温蒸汽加压箱26，高温蒸汽加压箱26与高温蒸汽发电系统9连接；远程防爆总控系统19监控各个装置正常工作。
[0019]远程防爆监控器161用于监控蒸汽电解分离器5，远程防爆监控器162用于监控氢气罐6,远程防爆监控器163用于监控氧气罐7,远程防爆监控器164用于监控燃烧器8,远程防爆监控器168用于监控高温蒸汽加温箱26，远程防爆监控器169用于监控太阳能聚热器2。
[0020]具体使用步骤:
[0021]I)打开远程防爆总控系统19与各系统电源开关，在线监控和记录各装置内的压力、温度和气体成分；
[0022]2)打开清水过滤系统3阀门，将过滤净化的清水送入太阳能聚热器2内，吸收太阳的热能产生热水和蒸汽；
[0023]太阳能聚热器2热水和蒸汽温度80— 150°C ；
[0024]3)将太阳能聚热器2热水和蒸汽送入低温蒸汽箱4 ；
[0025]低温蒸汽箱4温度140—180 0C ；
[0026]4)将低温蒸汽箱4送入蒸汽电解分离器5内电解，产生的氢气送入氢气罐6，产生的氧气送入氧气罐7 ;
[0027]完成反应:
[0028]2H20-2H2+02
[0029]其中，氢气罐6压力大于lOOKPa、温度低于250°C ；
[0030]氧气罐7压力大于15KPa、温度低于20CTC ；
[0031]5)分别打开氢气罐6与氧气罐7阀门,将氢气和氧气送入燃烧器8内燃烧,产生高温水蒸汽；
[0032]完成反应:
[0033]2H2+02-2H20
[0034]燃烧器8燃烧产生的蒸汽压力2 — 35MPa、温度500— 800°C ；
[0035]6)打开太阳能聚热器2阀门，将50— 90°C热水送热水超微喷雾器27喷雾，水雾在等离子体炬25的1200°C以上高温火焰作用下快速产生600— 800°C水蒸汽，送入高温蒸汽加压箱26 ；
[0036]7)将步骤5)和步骤6)产生的高温水蒸汽一部分送入高温蒸汽发电系统9发电，另一部分送入太阳能聚热器2出热水与水蒸汽的管道后进入低温蒸汽箱4 ;发电冷却后的低温温水送太阳能聚热器2内循环利用；
[0037]8)将高温蒸汽发电系统9和太阳能发电系统18发的电送入电网系统17。
[0038]如图3所示，所述蒸汽电解分离器5包括:外壳28、横向催化芯20、纵向催化芯21、绝缘体22、超高压脉冲电源23、通氢分子筛24 ;所述外壳28内设有绝缘体22、横向催化芯20、纵向催化芯21，超高压脉冲电源23通过绝缘体22与横向催化芯20连接，纵向催化芯21与横向催化芯20连接，外壳28底部与低温蒸汽箱4连通，外壳28下端与氧气罐7连接，外壳28顶端设有通氢分子筛24,通氢分子筛24与氢气罐6连通,氧气罐7、氢气罐6与燃烧器8连接。
[0039]实施步骤
[0040]第一步、打开超高压脉冲电源23开关。
[0041]优选超高压脉冲电源23为电压由380— 420V变频成超高压脉冲200— 1000KV，50—IOOHz ο
[0042]优选横向催化芯20、纵向催化芯21为稀土铝合金，或铝铜合金。并在催化芯表面涂上催化剂。
[0043]第二步、打开低温蒸汽箱4阀门，将蒸汽送入蒸汽等离子电解分离器内。
[0044]完成反应:
[0045]H2O-H2+02
[0046]氢气经通氢分子筛24送入氢气罐6,氧气送入氧气罐7。
[0047]实施例2:如图2所示，太阳能蒸汽等离子体双用发电装置，包括:清水过滤系统
3、太阳能聚热器2、低温蒸汽箱4、蒸汽电解分离器5、氢气罐6、氧气罐7、燃烧器8、高温蒸汽发电系统9、等离子体炬25、高温蒸汽加压箱26、热水超微喷雾器27、电网系统17、中温蒸汽发电系统10、中低温蒸汽发电系统11、低温蒸汽发电系统12、中高温蒸汽箱13、中温蒸汽箱14、太阳能发电系统18、远程防爆总控系统19 ;所述清水过滤系统3的出水口与太阳能聚热器2的进水口连接，太阳能聚热器2与低温蒸汽箱4、热水超微喷雾器27连接，低温蒸汽箱4的蒸汽出口与蒸汽电解分离器5连接，蒸汽电解分离器5的氢气出口与氢气罐6连接、氧气出口与氧气罐7连接，氢气罐6与氧气罐7与燃烧器8连接，燃烧器8与高温蒸汽发电系统9连接，燃烧器8还将蒸汽与太阳能聚热器2输出的热水和蒸汽混合后送入低温蒸汽箱4，高温蒸汽发电系统9的排水口与太阳能聚热器2连接，高温蒸汽发电系统9供电网系统17用电；热水超微喷雾器27喷雾经等离子体炬25作用后送入高温蒸汽加压箱26，高温蒸汽加压箱26与高温蒸汽发电系统9连接；所述燃烧器8与高温蒸汽发电系统9连接，高温蒸汽发电系统9与中高温蒸汽箱13、中温蒸汽发电系统10连接，中温蒸汽发电系统10与中低温蒸汽发电系统11、中温蒸汽箱14连接，中低温蒸汽发电系统11与低温蒸汽发电系统12连接，低温蒸汽发电系统12与低温蒸汽箱4连接；所述高温蒸汽发电系统9、中温蒸汽发电系统10、中低温蒸汽发电系统11、低温蒸汽发电系统12、太阳能发电系统18与电网系统17连接；远程防爆总控系统19监控各个装置正常工作。
[0048]低温蒸汽发电系统12还与备用低温蒸汽箱15连接，低温蒸汽发电系统12输出的低温蒸汽送入备用低温蒸汽箱15用于商业使用。
[0049]远程防爆监控器161用于监控蒸汽电解分离器5，远程防爆监控器162用于监控氢气罐6,远程防爆监控器163用于监控氧气罐7,远程防爆监控器164用于监控燃烧器8,远程防爆监控器165用于监控中高温蒸汽箱13，远程防爆监控器166用于监控中温蒸汽箱14，远程防爆监控器167用于监控备用低温蒸汽箱15，远程防爆监控器168用于监控高温蒸汽加温箱26，远程防爆监控器169用于监控太阳能聚热器2。
[0050]具体实施步骤:
[0051]I)打开远程防爆总控系统19与各系统电源开关，在线监控和记录各装置内的压力、温度和气体成分；
[0052]2)打开清水过滤系统3阀门，将过滤净化的清水送入太阳能聚热器2内，吸收太阳的热能产生热水和蒸汽；
[0053]太阳能聚热器2热水和蒸汽温度80— 150°C ；
[0054]3)将太阳能聚热器2热水和蒸汽送入低温蒸汽箱4 ；
[0055]低温蒸汽箱4温度140—180 0C ；
[0056]4)将低温蒸汽箱4送入蒸汽电解分离器5内电解，产生的氢气送入氢气罐6，产生的氧气送入氧气罐7 ;
[0057]完成反应:
[0058]2H20-2H2+02
[0059]其中，氢气罐6压力大于lOOKPa、温度低于250°C ；
[0060]氧气罐7压力大于15KPa、温度低于20CTC ；
[0061]5)分别打开氢气罐6与氧气罐7阀门,将氢气和氧气送入燃烧器8内燃烧,产生高温水蒸汽；
[0062]完成反应:
[0063]2H2+02-2H20
[0064]燃烧器8燃烧产生的蒸汽压力2 — 35MPa、温度500— 800°C ；
[0065]6)打开太阳能聚热器2阀门，将50— 90°C热水送热水超微喷雾器27喷雾，水雾在等离子体炬251200°C以上高温火焰作用下快速产生600— 800°C水蒸汽，送入高温蒸汽加压箱26 ；
[0066]7)将步骤5)和步骤6)产生的高温水蒸汽一部分送入高温蒸汽发电系统9发电，另一部分送入太阳能聚热器2出热水与水蒸汽的管道后进入低温蒸汽箱4 ;发电冷却后的低温温水送太阳能聚热器2内循环利用；
[0067]8)将高温蒸汽送入高温蒸汽发电系统9发电，经高温发电后的蒸汽，一部分送入中温蒸汽发电系统10发电，一部分送入中高温蒸汽箱13，为中高温蒸汽客户供热使用；中高温蒸汽箱13压力大于lOKPa、温度200— 300°C ；
[0068]9)将中温蒸汽发电系统10发电后的中温蒸汽，一部分送入中低温蒸汽发电系统11发电，一部分送入中温蒸汽箱14，为中温蒸汽客户供热使用；中温蒸汽箱14压力大于lOKPa、温度 180—250°C ；
[0069]10)将中低温蒸汽发电系统11发电后的低温蒸汽，低温蒸汽发电系统12发电；
[0070]11)将经低温蒸汽发电系统12发电后的低温蒸汽，一部分送入低温蒸汽箱4循环应用，一部分送入备用低温蒸汽箱15，为低温蒸汽客户供热使用；备用低温蒸汽箱15压力大于 lOKPa、温度 150— 180°C ；
[0071]12)将高温蒸汽发电系统9、中温蒸汽发电系统10、中低温蒸汽发电系统11、低温蒸汽发电系统12、太阳能发电系统18发的电送入电网系统17。
[0072]以上的所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本实用新型的保护范围。
[0073]以上的所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.太阳能蒸汽等离子体双用发电装置，其特征在于包括:清水过滤系统(3)、太阳能聚热器(2)、低温蒸汽箱(4)、蒸汽电解分离器(5)、氢气罐(6)、氧气罐(7)、燃烧器(8)、高温蒸汽发电系统(9)、等离子体炬(25)、高温蒸汽加压箱(26)、热水超微喷雾器(27)、电网系统(17)、远程防爆总控系统(19);所述清水过滤系统(3)的出水口与太阳能聚热器(2)的进水口连接，太阳能聚热器(2)与低温蒸汽箱(4)、热水超微喷雾器(27)连接，低温蒸汽箱(4)的蒸汽出口与蒸汽电解分离器(5)连接，蒸汽电解分离器(5)的氢气出口与氢气罐(6)连接、氧气出口与氧气罐(7)连接，氢气罐(6)与氧气罐(7)与燃烧器(8)连接，燃烧器(8)与高温蒸汽发电系统(9)连接，燃烧器(8)还将蒸汽与太阳能聚热器(2)输出的热水和蒸汽混合后送入低温蒸汽箱(4)，高温蒸汽发电系统(9)的排水口与太阳能聚热器(2)连接，高温蒸汽发电系统(9)供电网系统(17)用电；热水超微喷雾器(27)喷雾经等离子体炬(25)作用后送入高温蒸汽加压箱(26)，高温蒸汽加压箱(26)与高温蒸汽发电系统(9)连接；远程防爆总控系统(19)监控各个装置正常工作。
2.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽等离子体双用发电装置，其特征在于，还包括有中温蒸汽发电系统(10)、中低温蒸汽发电系统(11)、低温蒸汽发电系统(12)、中高温蒸汽箱(13)、中温蒸汽箱(14);所述燃烧器(8)与高温蒸汽发电系统(9)连接，高温蒸汽发电系统(9)与中高温蒸汽箱(13)、中温蒸汽发电系统(10)连接，中温蒸汽发电系统(10)与中低温蒸汽发电系统(11)、中温蒸汽箱(14 )连接，中低温蒸汽发电系统(11)与低温蒸汽发电系统(12)连接，低温蒸汽发电系统(12)与低温蒸汽箱(4)连接；所述高温蒸汽发电系统(9)、中温蒸汽发电系统(10)、中低温蒸汽发电系统(11)、低温蒸汽发电系统(12)与电网系统(17)连接。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能蒸汽等离子体双用发电装置，其特征在于，还包括有太阳能发电系统(18)，太阳能发电系统(18)与电网系统(17)连接。
4.根据权利要求2所述的太阳能蒸汽等离子体双用发电装置，其特征在于，所述蒸汽电解分离器(5)包括:外壳(28)、横向催化芯(20)、纵向催化芯(21)、绝缘体(22)、超高压脉冲电源(23)、通氢分子筛(24);所述外壳(28)内设有绝缘体(22)、横向催化芯(20)、纵向催化芯(21)，超高压脉冲电源(23 )通过绝缘体(22 )与横向催化芯(20 )连接，纵向催化芯(21)与横向催化芯(20 )连接，外壳(28 )底部与低温蒸汽箱(4)连通，外壳(28 )下端与氧气罐(7)连接，外壳(28)顶端设有通氢分子筛(24)，通氢分子筛(24)与氢气罐(6)连通，氧气罐(7)、氢气罐(6)与燃烧器(8)连接。
5.根据权利要求4所述的太阳能蒸汽等离子体双用发电装置，其特征在于，所述高温蒸汽发电系统(9)汽轮发电机组、或多螺杆膨胀发电机组。
6.根据权利要求2所述的太阳能蒸汽等离子体双用发电装置，其特征在于，所述中温蒸汽发电系统(10)、中低温蒸汽发电系统(11)、低温蒸汽发电系统(12)为多螺杆膨胀发电机组。
【文档编号】F24J2/00GK203835647SQ201420168082
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】程礼华, 程皓 申请人:程礼华