专利名称：一种组合斯特林发动机的热源发电方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热能发电方法，特别是一种通过斯特林发动机驱动实现发电的方法，同时本发明还涉及这种方法所使用的系统。
背景技术：
斯特林发动机应用于发电具有燃料和热源适应性广的特点，热效率高、燃烧污染物排放少，运转特性好等特点。同时，由于燃料及其气化燃烧烟气往往含有腐蚀性成分，如硫酸、煤气化、冶金等工业行业的烟气，对于斯特林发动机均具有不同程度的危害。另外，无论何种热源，斯特林发动机的加热器均需求受热均勻。因而，为获得高的使用效率，不同的燃烧气体或热源需要配置耐温性和抗腐蚀性不同的斯特林发动机的加热器或不同类型的斯特林发动机。所以，斯特林发动机用于发电在实际应用中往往受到限制，其系统不适宜工业化通用设计制造。
发明内容
为了解决斯特林发动机发电实际应用过程中存在的上述问题，本发明提供了一种能够使斯斯特林发动机广泛用于发电的方法和适宜工业化通用设计制造的系统。本发明的一种组合斯特林发动机的热源发电方法，包括使所述的斯特林发动机驱动发电机工作，在所述的斯特林发动机驱动发电机工作前，在热源处设置换热机构，并通过所述的换热机构、工作介质将热源处的热能传递至远离所述的热源处，与所述的斯特林发动机的加热器进行热交换。在所述的热源处设置换热机构的作用是通过换热机构吸收热源处的热能。通过所述的换热机构、工作介质将热源处的热能传递至远离所述的热源处，与所述的斯特林发动机的加热器进行热交换的作用是通过所述的换热机构、工作介质的热传递作用将所述的热源的热能传递至远离所述的热源处，并在此处通过工作介质使斯特林发动机的加热器均勻受热，从而使所述的斯特林发动机及其加热器在不与热源直接接触的条件下获得热源的热能而工作。所述的工作介质可以是空气、钠金属液、钾金属液或钠和钾的混合金属液等各种具有能够实现热传递的流动物质。一种组合斯特林发动机的热源发电方法所使用的系统，包括热源、斯特林发动机、 发电机，所述的热源处设有热管换热器，所述的热管换热器的热管远离所述的热源的部分与所述的斯特林发动机的加热器组成换热机构的主要构成部分，该换热机构中设有工作介质，所述的斯特林发动机与所述的发电机相连接。在所述的热源处设置热管换热器的作用是是通过热管换热器良好的热交换性能，吸收热源处的热能。所述的热管换热器的热管远离所述的热源的部分与所述的斯特林发动机的加热器组成换热机构的主要构成部分的作用是通过所述的热管的良好的热传递效果，在远离所述的热源处使所述的热管与所述的斯特林发动机的加热器能够进行热交换，驱动斯特林发动机工作。在所述的换热机构中设置工作介质的作用是将所述的热管换热器的热管的热能均勻传递给所述的斯特林发动机的加热器。所述的斯特林发动机与所述的发电机相连接的作用是通过所述的斯特林发动机驱动所述的发电机工作。另外一种组合斯特林发动机的热源发电方法所使用的系统，包括热源、斯特林发动机、发电机，所述的热源处设有热管换热器，所述的热管换热器上设有外部连接管道，所述的外部连接管道中设有工作介质，在远离所述的热源处设有所述的工作介质与所述的斯特林发动机的加热器实现热交换的机构，所述的外部连接管道连接至所述的工作介质与所述的斯特林发动机的加热器实现热交换的机构，所述的斯特林发动机与所述的发电机相连接。在所述的热源处设置热管换热器的作用是是通过热管换热器良好的热交换性能，吸收热源处的热能。所述的热管换热器上设有外部连接管道，所述的外部连接管道中设有工作介质，在远离所述的热源处设有所述的工作介质与所述的斯特林发动机的加热器实现热交换的机构，所述的外部连接管道连接至所述的工作介质与所述的斯特林发动机的加热器实现热交换的机构的作用是通过所述的管道，在所述的热管换热器与所述的工作介质同所述的斯特林发动机的加热器实现热交换的机构之间构成工作介质的通路，从而使管道中的工作介质在远离所述的热源处与所述的斯特林发动机的加热器实现热交换，驱动所述的斯特林发动机工作。所述的斯特林发动机与所述的发电机相连接的作用是通过所述的斯特林发动机驱动所述的发电机工作。所述的外部连接管道中最好设有工作介质循环动力机构。通过所述的介质循环动力机构使工作介质能够加快循环速度，保证所述的斯特林发动机的加热器受热均勻。本发明的有益效果由于通过在所述的热源处设置换热机构，并通过所述的换热机构、工作介质将热源处的热能传递至远离所述的热源处与所述的斯特林发动机的加热器进行热交换，从而使所述的斯特林发动机及其加热器在不与热源直接接触的条件下获得热源的热能而工作，避免了燃料及其气化燃烧烟气的腐蚀性成分对所述的斯特林发动机及其加热器的危害；同时由于通过所述的工作介质，所述的斯特林发动机的加热器在热交换过程中能够均勻受热，从而满足了所述的加热器受热均勻的要求。所以，本发明具有能够使斯特林发动机广泛用于发电领域和实现工业化通用设计的优点。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1为本发明实施例1的系统构成示意2为本发明实施例2的系统构成示意图
图中1、热源，2、热管换热器，3、热管，4、工作介质，5、加热器，6、斯特林发动机，7、发电机，8、换热器，9、动力机构，10、风机，11、外壳，12、高温风机，13、管道。
具体实施例方式如图1所示实施例1的一种组合斯特林发动机的热源发电方法所使用的系统，热源1为燃煤、生物质、垃圾等热风炉或冶金、化工、建材、轻纺等工业的高温烟气或废气，经热管换热器2中的热管3将热传递给工作介质4，所述的热管换热器2的热管3远离所述的热源1的部分、工作介质4、所述的斯特林发动机6的加热器5、外壳11构成换热机构，工作介质4与所述的加热器5根据热管原理进行热交换，实现所述的加热器5在高温下等温均勻加热。斯特林发动机6受热启动做功，并带动发电机7发电。流出热管换热器2的较低温度的烟气或废气经换热器8，与动力机构9输送的燃烧用空气或系统用水等进行预热，流出换热器8的低温烟气或废气经风机10排至烟囱排放。所述的工作介质4选用钠金属液、 钾金属液或钠和钾的混合金属液。这几种工作介质具有导热性和导热均勻性好的优点。本系统的换热机构中包含有多个由所述的热管换热器2的热管3远离所述的热源1的部分、 工作介质4、所述的斯特林发动机6的加热器5、外壳11构成的独立机构，且每个独立机构中包含有多根热管换热器2中的热管3。这种结构的系统可以充分利用热源1中的热能，发挥系统利用废弃热能的效能。 如图2所示实施例2的一种组合斯特林发动机的热源发电方法所使用的系统，热源1为燃煤、生物质、垃圾等热风炉或冶金、化工、建材、轻纺等工业的高温烟气或废气，经热管换热器2中的热管3将热能传递给工作介质4空气，工作介质4通过设置于所述的热管换热器2上的外部连接管道13，将热能传递至远离所述的热源1处设置的所述的工作介质4与所述的斯特林发动机6的加热器5实现热交换的机构，该机构包括外壳11、工作介质 4和所述的斯特林发动机6的加热器5，在该机构中工作介质4与所述的加热器5在所述的壳体11内进行热交换，实现所述的加热器5在高温下等温均勻加热，工作介质4经设置于所述的外部连接管道13中的高温风机12进行循环。斯特林发动机6受热启动做功，并带动发电机7发电。流出热管换热器2的较低温度的烟气或废气经换热器8，将动力机构9输送的燃烧用空气或系统用水等进行预热，流出换热器8的低温烟气或废气经风机10排至烟囱排放。在本系统中，所述的工作介质4与所述的斯特林发动机6的加热器5实现热交换的机构中设多个所述的斯特林发动机6的加热器5。这种结构的热交换的机构具加大工作介质4空气的热能输出能力，提高废弃热能利用率的优点。在所述的外部连接管道13中设置所述的高温风机12的作用是加快工作介质4空气的循环速度，保证所述的加热器5受热均勻，并具有设计组装方便的优点。空气作为所述的工作介质4具有使用便利的优点。
权利要求
1.一种组合斯特林发动机的热源发电方法，包括使所述的斯特林发动机驱动发电机工作，其特征是在所述的斯特林发动机驱动发电机工作前，在热源处设置换热机构，并通过所述的换热机构、工作介质将热源处的热能传递至远离所述的热源处，与所述的斯特林发动机的加热器进行热交换。
2.如权利要求1所述的一种组合斯特林发动机的热源发电方法所使用的系统，包括热源、斯特林发动机、发电机，其特征是所述的热源处设有热管换热器，所述的热管换热器的热管远离所述的热源的部分与所述的斯特林发动机的加热器组成换热机构的主要构成部分，该换热机构中设有工作介质，所述的斯特林发动机与所述的发电机相连接。
3.如权利要求2所述的一种组合斯特林发动机的热源发电方法所使用的系统，其特征是所述的工作介质为钠金属液、钾金属液或钠和钾的混合金属液。
4.如权利要求2所述的一种组合斯特林发动机的热源发电方法所使用的系统，其特征是所述的热管远离所述的热源的部分与所述的斯特林发动机的加热器的换热机构包含有两个或两个以上所述的斯特林发动机的加热器。
5.如权利要求2所述的一种组合斯特林发动机的热源发电方法所使用的系统，其特征是所述的热源处设置的热管换热器包括两根或两根以上热管。
6.如权利要求4或5所述的一种组合斯特林发动机的热源发电方法所使用的系统，其特征是所述的热管中的工作介质为钠金属液、钾金属液或钠和钾的混合金属液。
7.如权利要求1所述的一种组合斯特林发动机的热源发电方法所使用的系统，包括热源、斯特林发动机、发电机，其特征是所述的热源处设有热管换热器，所述的热管换热器上设有外部连接管道，所述的外部连接管道中设有工作介质，在远离所述的热源处设有所述的工作介质与所述的斯特林发动机的加热器实现热交换的机构，所述的外部连接管道连接至所述的所述的工作介质与所述的斯特林发动机的加热器实现热交换的机构，所述的斯特林发动机与所述的发电机相连接。
8.如权利要求7所述的一种组合斯特林发动机的热源发电方法所使用的系统，其特征是所述的外部连接管道中设有工作介质循环动力机构。
9.如权利要求8所述的一种组合斯特林发动机的热源发电方法所使用的系统，其特征是所述的管道中的工作介质为空气，所述的工作介质循环动力机构为高温风机，所述的与所述的斯特林发动机的加热器实现热交换的机构中设有两个或两个以上所述的斯特林发动机的加热器。
全文摘要
本发明涉及一种通过斯特林发动机驱动实现发电的方法及其所使用的系统。它解决了目前斯特林发动机用于发电过程中易受燃料及其气化燃烧烟气的腐蚀性成分危害、加热器受热不均匀等问题。它包括使所述的斯特林发动机驱动发电机工作，在所述的斯特林发动机驱动发电机工作前，在热源处设置换热机构，并通过所述的换热机构、工作介质将热源处的热能传递至远离所述的热源处，与所述的斯特林发动机的加热器进行热交换。本发明具有能够使斯特林发动机广泛利用工业余热和实现工业化通用设计的优点，主要用于热能发电领域。
文档编号F02G1/055GK102434314SQ20111031124
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者张新建, 林国栋, 林磊, 王兵, 韩奎华 申请人:济南宝华新能源技术有限公司