专利名称：太阳能与风能共贮共用温度可调控锅炉的制作方法
太阳能与风能共贮共用温度可调控锅炉
本发明为利用最主要的可再生能源太阳能和风能为热源的温度可调控的 地埋式锅炉，属于可再生能源利用技术和热能利用技术。
本发明是本人的另一发明"光一电与风一电的电一热转换共贮与连续恒 温利用"技术的延伸与实际应用。锅炉是矿物能源的消耗大户，每年消耗的
矿物资源为各种用户之首。我国燃料产生的空气污染物(烟尘、SOx、 NOx、 COx)占全部污染物的70%。节能减排中锅炉是社会关注的生主要领域。本 发明可使各种用途的热水锅炉和蒸汽锅炉的不可再生能源和消耗降为零，是 锅炉技术的革命，是能源革命的重要部分。
本发明是这样实施的。共两部分。附
图1为光电和风电的电热转换与共 贮及供热设施，其中左图为"U"形特种钢管的俯视图，附图右为侧视图。10 是锅炉所在位置。在附图1中，本发明将特种钢管埋于地下，以钢管周围砂 砾为贮热介质；以特种钢管作为电-热转换器件，光-电或风-电流经特种钢管 时，此钢管的高电阻使电能转换成热能。加热了的钢管，为流经其内部的空 气加热，产生的热气流可供任何需要热能的场所(干燥车间、高温灭菌或蒸 煮工艺，也可供采暖和多功能温室使用，也可在无阳光时供给温差发电装置)； 还为其管外空间加热，将热量贮于管外的介质中。管外贮热介质，在表土较 厚但场地较广的条件下，可用砾石和干砂。砾石放置在紧贴钢管外一圈的位 置，砾径由大(>50mm)到小(约2咖)放在钢管外周边，小砾石周边之外， 堆放经分选的干砂(粒径1.5Mi左右)。如此放置砾石和砂子，是为了砾、砂 颗粒之间有较多的连通的孔隙。当钢管通电产热时，砾和砂能将热量由管边
传向四周，而颗粒间的空气受热膨胀会以更快的速度流向更远的地下空间， 它将热量带传远处。当钢管无电流时，己加热了的管外砾石和空气向管子壁 供热，使管内的空气从管外介质(砾、砂和空气)获得热量，由于砂、砾的
热容量为空气的3000—4000倍，所以，在一定时间内将以相同的温度供应热 空气。这时，钢管外的热固体和气体为流动于钢管内的冷空气加热，钢管又 成了固一气和气一气热交热器，且效率很高。为节省占地和减小埋深，这特 种钢管可做成"U"字形。说明书附图1 (左)为"U"形钢管的俯视图，附 图l (右)为侧视图。图中l、 2为"U"形钢管的竖直部分。l为钢管进气口， 它与可调速的空气泵连接；它还是风力发电或光伏发电的接线柱。2为"U" 形钢管的排气口，热空气可经它送传各种用热场所；它还是风-电或光-电输出 的另一接线柱。只要场地足够大，l和2管段的间距尽可能大，它们的间距越 大贮热能空间越大，这贮热用热装置能稳定供热的天数越多。l和2管段的垂 直长度，取2m左右。3为"U"形钢管的水平部分。"U"形钢管的总长度(即 1——3——2)和其断面积大小，应与光-电和风-电的输出的最小电能相匹配。 4为钢管周围的砾石层。5为砾石外围的大致等粒径的砂层。6为未经筛分的 一般沙土。 7为保温材料层。8为混凝土地面，其功能是防止热空气流失；防 止空气过热从而压力过大时地面开裂甚至爆炸；防止雨水渗入地下(这会使 砂、砾层潮湿、导电)。9为弹簧式安全阀，当地下温度过高、空气体积膨胀、 压力骤增超过混凝土地面的设计抗压强度之前，弹簧受压縮而放气降压。10 为绝缘板(墙)，防止1和2之间的短路。当绝缘有保证时，也可不设此绝缘 板。
在海洋或船载，或场地狭小，或土层很薄的条件下，埋"U"形管有困难， 可改为以下实施方式(附图2):用钢筋混凝土制一个大圆桶1 (外加保温层)。
其内充满液体贮热介质。其顶部按装有空气泵2。其上有高效复合光伏电池板
3 (它由高效采集太阳光的光导块——详见太阳能立面高效采集与全方位传输 技术，专利号200610104321.1——和光伏电池板组成)。4为特种钢管制的盘 管。5和6为其两端。5为进气口，接受由空气泵输入的空气，也是电源的接 线柱。6为排气口，经由它将热空气送至使用场所，也是电源的另一接线柱。 7为风力发电机。光-电和风-电并联接在5和6上，构成一个回路，电流流经 特种钢管5——4——6，转换成热能，将钢管内的空气加热，也向钢管外的贮 热介质加热(贮热)。当风电或光电很弱或没有时，钢管外贮热介质通过钢管 向管内空气加热(自动反向传热)。贮热介质可选用化学性稳定、受热不分解， 几百摄氏度也不燃烧的矿物油。8为控温仪，它根据设定的排气温度和在排气 口6测得的实时温度之差，调整空气泵2的电机的转速，转速大，管内空气 流速大，空气在盘管内受热时间少，排出的空气温度下降；转速小，排出的 空气温度上升。9为太阳能蓄电池，在无阳光也无风时，由它为空气泵供电力。
附图2为砂砾所贮热与水的热能交换设施，它使附图1中所贮热量连续、 可控地对水加温，相当于传统锅炉中的汽锅部分。附图2中1为汽锅(主体)， 2为汽锅外套锅(两者之间的空隙，供在汽锅检修时冷却汽锅用)，均由特种 钢板焊接而成。汽锅外套2的另一作用是保证整个设施区的安全。万一汽锅1 因地震等意外损坏，渗漏水只能保留于外套锅之内，不会因大量水渗入地下 砂砾中，受高温汽化而爆炸。3和4为锅盖14的固定螺丝，它们沿汽锅边分 布有许多个使锅盖14牢固定于汽锅上(汽锅锅盖和固定螺丝均按压力容器设 计强度)。5和6是锅盖14在外套锅周围的一圈固定螺丝。3、 4、 5、 6又是 光电和风电的接线柱，当地下所贮热量不够(一时供不上)，又欲急于加温时，
才接入外接电源(光电和风电、不够时必时亦可接入低谷网电)，由汽锅和外
套锅直接产热，7和8是控温盘管12的进、出气口。 9和10为外套锅的进、 出水管。11为汽锅的外补水管及阀门， 一般连接自来水，它经过汽锅和外套 锅之间的热空气预热加水不影响汽锅的水汽温度的连续供应。13为热水或蒸 汽出口。它除有阀门外，还有热电阻温度计，在线测量出口水汽温度，并将 出口水温度与设定水温度之差返馈到汽锅补水管阀门11使补水增减。达到出 口水温与设定水温之差，近于零。这温差同时反馈到控温盘管进气(水)口 7， 进气实时调整水(汽)可使出气8的出汽(水)温度与设定温度完全一致(有 的生产工艺，对温度有严格求，可用盘管12使出气口温度准确实时达到设定 温度。但对温度要求不严的工艺，此盘管可不用)。15为高强度耐火砖，其作 用是支撑汽锅全重；当汽锅要降温时，它起绝热作用，在汽锅与外套锅之间 的空间通以低温空气时，汽锅停止从地下受热，从而迅速达到3CTC以下(人 体可承受的温度)。ll和13的阀门均应很大，因将它们拆卸后，其空洞将作 人员入锅修孔。14为覆盖汽锅和外套锅的大锅盖。
太阳能与风能共贮共用温度可调控锅炉可为一切需要热水和蒸汽的工艺 过程供应热水与蒸汽，适用于印染、纺织、缫丝、造纸、食品加工发酵和医 药以及发电等领域，无任何污染，可自动清除锅中水垢，其严格控制和设定 温度的性能，是传统的锅炉设备所无法达到的。
权利要求
1、本发明提供可再生能源生产热水或蒸汽的锅炉，是“光-电和风-电的电热转换共贮与连续恒温利用”技术的实际应用。其特征在于a、设施简单功能可靠；b、仅用太阳能和风能；c、不排放任何温室气体、有害成分和粉尘等；d、可按设定温度实时、准确连续供应热水或蒸汽；e、只需一人值班管理；f、通常无需检修，不需更换另配件；g、一次投入，长期免使用费。
2、 根据权利要求l所述特征，锅炉有汽锅和外套锅。
3、 根据权利要求l所述特征，锅炉位于地下，外套锅由耐火砖支撑，与其上 的汽锅两者之间有空隙，耐火砖之间的横向孔隙可通风降温。
4、 根据权利要求l所述特征，补水管由汽锅和外套锅之间的底部进入汽锅； 补水量受出口温度与设定温度之差自动调控。
5、 根据权利要求l所述特征，汽锅中央有特种钢盘管，其进口^]水或气可调 控汽锅内的温度。
6、 根据权利要求1所述特征，汽锅与外套锅均由特种钢制成，是传热器， 也可通电产热。
7、 根据权利要求l所述特征，所有器件均按压力容器设计锅炉按压力容器管 理。
8、 根据权利要求1所述特征，整个锅炉的热源由"U"形管两极、汽锅边 沿接线柱和外套锅接线柱接入。
全文摘要
以光电和风电为能源的绿色锅炉，无任何污染物排放。可调控温度，准确、连续地供应热水或蒸汽，是印染、纺织、缫丝、造纸、食品、发酵、化工和发电厂等的理想供热水供能设施，设备结构简单，功能可靠安全，一般不需维修，不需使用费用，只需1人值班即可。可全年、全日连续供热20-25年。节能减排技术，利国利民，国家有奖励政策。
文档编号F24H7/00GK101382343SQ200710146380
公开日2009年3月11日 申请日期2007年9月7日 优先权日2007年9月7日
发明者杨国丽, 昇 钟, 音 钟, 钟显亮 申请人:钟显亮