专利名称：一种大气温差发电方法
技术领域：
本发明涉及可再生能源应用领域，特别涉及热能发电技术。
背景技术：
太阳能对地球的光热辐射，使地表层大气温度升高，一般平均在一40'C^+5(TC之间。 在地球大气层的对流层中，由于地表折射的原因，地表温度比上面的温度高，每上升1000 米，其大气温度下降6'C。这种自然规律无论是在地球的南北极还是在赤道都客观存在。比 如在地球的某一地点，地面温度是X'C，上升3200米的大气温度应是X'C—3.2X6'C。它 们的温差应是19.8°C，这个温度差足以以现代科学技术应用发电。
人类在这一领域进行不断的探索。1974年7月15日，美国专利申请号446178的说明 书公开的"通过可控气流发电"技术，是一种组合发电方法。它采用一根空气导管，连接有 较大高度差在5000英尺以上的两个点，通过'导管从周围的空气中隔离出一定量的空气，通 过喷水的方法在导管高端喷洒，使管中的空气降温，以改变空气的温度和密度。使空气流向 导管的底部，并在此吸收能量发电。原理是利用高度上升空气温度下降的规律和不同空气密 度来产生垂直或近似垂直的风来发电。这种人造风发电的缺点是耗费大量的功能以解决 5000英尺以上需要降温的水从地面用泵驱动上去，喷洒在300 1000英尺直径圆面。据说明 书介绍，耗功2兆瓦是净能量7.5兆瓦的27%。1981年2月18日，英国专利、申请号为7926058 的"空调工厂和方法"说明书显示，采用连接进口以接收空气的输出口构成、这一输出口与 进气口的距离必须足够远，以使由于它们的地理位置不同所产生的功耗而处于不同的天气条 件之下。其原理是用泵来驱动气的流动。据日本《每日新闻》2004年2月26日报导题为"海 洋温差发电前景光明"介绍，印度政府投7亿日元研究开发海水温差发电，是把深海(数百 公尺以下)5'C 10'C海水用泵抽到船上作为冷凝器的制冷源，把海面约30'C的海水作为蒸 发器的热源，以此改变工质的液化气化转变而做功发电。以上这三种技术的共同缺点是用泵 来驱动空气和水来完成实际应用。这些组合方法效率低、成本高是难以避免的。
发明内容
本发明的目的是针对上述的不足，提供一种无功耗取得冷能的低成本、高效率的大气 温差发电方法。为达到上述目的，本发明采用冷气引导管道、高空冷气、冷MI^JS态工质、 工质库、工质泵、蒸发器、地面水、太阳能热水器、储热泵、储热水库、高压阀、气轮机、 发电机组成。其特征是高空冷气引导管道通过地面联通管道连通热气排空管道的高空大气 的采集技术采集到足够用的高空冷气能技术与上述热发电相关技术的组合方法。为达到这种组合的最佳效果，必须对相关技术作限定
冷凝器的冷凝管设置在地面连通管道或热气排空管道中，冷凝器由冷气引导管道(1)、 地面连通管道(2)、热气排空管道(3)、冷凝管道(4)和高空大气组成。
冷气引导管道、热气排空管道垂直于或近似垂直于地面连通管道，相对高度3200米以 上、管体密封、两高端端口相距距离大于100米。
太阳能热水器可以使水温上升至IO(TC。
液态工质的沸点为一30'C 3(TC 。
无功耗采集高空冷气的技术是指依附山体或其它方法而建筑的高空冷气引导管道和热 气排空管道，两管道被地面连通管道连通。在地面连通管道或热气排空管道中设置冷凝器的 冷凝管道。冷凝器冷凝高压高温的气态工质，使其变成液态，同时释放出热能被地面连通管. 道中的大气吸收。吸收热量的大气盈度1:升、密度下降。根据热气上升的原理，地面连通管 道的大气沿着热气排空管道上升,，由高端端口排入高空大气中。因此，在冷气引导管道中产 生副压，管体的密封性能使高空大气从冷气引导管道的高端端口向管内补充以平衡管中的压 差。冷凝器不断地冷凝汽轮机做功后的高温气态工质，地面管道中的大气也就能不断地吸收 热能而使本身温度升高而向上流动，这种流动的压差又使高空大气不断地经冷气引导端口向 管中补充。流经冷凝管道设置段面时，冷凝了气态工质变为液态，提高自身的温度，产生了 上升流动的力，引来了高空低于地面2(TC以上的大气。持续不断地保证冷凝器冷能的供应， 使热发电的必要因素——液态工质的液气的物理变化得到完美转换。这种组合方法实现了无 功耗采集高空冷气的特征。
从本组合的技术设施造价看，本组合方法采用砼结构或非金属材料建造所述的采集冷 气管道，无论从长度、规模、结构用材均比上述的美国、英国专利和印度投资海水温差发电 介绍的造价低、用材少。相比之下本发明成本低效率高，是一种新颖的、效果显著的简单易 行的组合发电方法。
附图是根据本发明提出的一种大气温差发电方法的组合流程图。
具体实施例方式
下面结合附图详细说明依据本发明提出的具体组合方法及工作情况。 该发明包括冷气引导管道(1)，通过地面连通管道(2)连通的热气排空管道(3)，热 气排空管道(3),冷气引导管通(1)与地面连通管道(2)相垂直或近似垂直，相对高度拟 5000米，管体密封，为使进入的冷气和排出的热气不相混杂，拟设计两高端端口 (5) (6) 的距离为500米；包括设置在地面连通管道中的冷凝管(4)组成本发明的冷凝器。
包括太阳能热水器提供其中包含夜间没有太阳辐射和3—5天的阴天雨天光辐射弱的时 间足够蒸发器发挥发电功能的IOO'C热水热能，通过储热水泵储存在储热水库(13)中；包括在储热水库'中设置的传热性能好，耐压强的热转换管(12)组成本发明的蒸发器。
包括因为季节，、地域的不同选择液态沸点工质的不同，如氨或氨水混和物或其它液 态工质的沸点，本案拟选择地球南北温带春秋季节地面大气温度在0'C 15'C的时段选择氨 为工质。
包括地面大气温度接近地面水温，选择水为储热工质。
上述技术的限定组合是本案具体实施方式
的基本条件，它们的工作情况是这样的 当太阳能热水器(14)将地面水的温度提升到IO(TC饱和水时，储热水泵(11)将饱和 水驱进储热水库(13)，储热水库(13)的饱和水使蒸发器的热转换管(12)升温至100'C。 当液态工质氨由工质泵(9)驱进蒸发器的热转换管(12)时，氨水升温沸腾并迅速气化， 因体积膨胀而产生高压高温氨气。当开启高压阀(10)时，高温高压气体冲击汽轮机转动做 功，带动发电机发电。另一方面，冲击汽轮机做功后的氨气随着管道流向冷凝器的冷凝管(4)， 气体的热能通过冷凝管(4)传递释放给地面连通管道(2)中的大气，使地面连通管道中的 大气升温。据热气上升的原理，升温的大气(8)沿着热气排空管道(3)上升向相对于地面 联通管道垂直距离5000米的高端端口 (6)流动。这种上升的热气(8)在封闭的热气排空 管道中向上流动必然在管中产生一种抽吸的力，在地面连通管道(2)和冷气引导管道中产 生压差，在封闭的冷气引导管道(1)中，相对于地面连通管道5000米的高端端口 (5)向 管中补充低于地面大气3(TC的高空大气(7)来平衡管道中的压差。这种补充的高空大气携 带一15'C—30'C的冷气(7)流向地面连通管道(2)中，使连通管道段的大气温度降到一 15°C~~30°C。这种能使冷凝器的功能强化，使做功后的冷凝管中的工质氨气冷凝成液态氨， 如附图箭头所示流向液态工质库，完成了一次工质液气转变的周期。同理，第二周期的液气 转变过程，因为汽轮机的连续做功发电，做功后的高温高压氨气连续不断地通过冷凝器的冷 凝管(4)，其热能释放被地面连通管道(2)中的高空大气(7)吸收，高空大气的温度由原 —15'C—3(TC升温，使高空大气(7)密度下降，产生了上升的力。这种力产生的压差使冷 气引导管道(1)的端口 (5)处向管内补充高空大气以平衡管道中的压差。高空大气(7) 自冷气引导管道端口 (5)向下流动至地面连通管道(2)段，冷凝做功后，自身的温度上升、 密度降低变成热气(8)沿着热气排空管道向上流向热气排空管道的高端端口 (6)而排入高 空大气之中。这种良性循环不需要消耗本身发电的净功能来支撑，也无需其它功能的消耗， 达到了无功耗取得高空冷气能的目标。
本发明完全以太阳能提升温差而增强蒸发器的效率，提供足够的热能使工质气化做功发 电；冷凝器完全依靠蒸发器的余热来获取冷能，无功耗提供足够的冷能使工质由气态变为液 态，解决了热发电的必要因素气液转换的关键问题。这种组合方法成本低、效率高、无污染， 经济效益、环境效益显著。
权利要求
1、一种大气温差发电方法，包括冷气引导管道、冷凝器、蒸发器、液态工质、工质泵、太阳能热水器、储热水库、储热泵、地面水和其特征是由冷气引导管道(1)通过地面连通管道(2)连通热气排空管道(3)构成的高空大气采集技术的组合。
2、 根据权利要求1所述的冷气引导管道(1)热气排空管道(3)，其特征是它们垂 直于地面连通管道(2)，高度为3200米以上，并且，它们的高度相等、管道的气体流通量 相等、管体密封、高端二端口 (5) (6)的距离大于100米。
3、 根据权利要求1所述的冷凝器，其特征是冷凝管设置在地面连通管道(2)或热气 排空管道(3)中，由冷气引导管道(1)、地面连通管道(2)、热气排空管道(3)、高空大 气、冷凝管组成。
4、 根据权利要求所述的蒸发器，其特征是由太阳能热水器、地面水、储热水库和热 转换管组成。
5、 根据权利要求1所述的液态工质，其特征是沸点为零下30'C至零上3CTC。
6、 根据权利要求l所述的太阳能热水器，其特征是可使水温上升至零上95t:一00'C。
7、 根据权利要求l或权利要求2所述的冷气引导管道(1)和热气排空管道(3)的建 筑方法是依附山体建造以外的方法。
8、根据权利要求1所述的技术组合，其特征是冷气引导管道(1)通过地面连通管 道(2)连通热气排空管道(3)的高空大气采集技术组成的冷凝器与蒸发器、太阳能热水器、 液态工质、工质库、储热水库、汽轮机、发电机技术的组合。
全文摘要
一种大气温差发电方法涉及可再生能源应用领域的发电技术。其目的是应用高空冷气和地面温度的差别发电，提供一种低能耗、低成本的发电方法。其特征是高空冷气采集由高空冷气引导管道(1)和地面地通管道(2)热气排空管道(3)组成。可采集0℃～-40℃的高空冷气。太阳能热水器可使地面水增加至100℃，把高空大气与地面大气的相对温差提高到70℃～130℃，提高发电效率。这种高空大气采集技术组成的冷凝器与液态工质，蒸发器、汽轮机、发电机技术的组合，可以无功耗取得发电所需要的全部冷凝冷能源。本发明效率高、成本低、无污染，是一种新型的发电组合方法。
文档编号F03G7/04GK101182835SQ20071019008
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月21日 优先权日2007年11月21日
发明者罗运山 申请人:罗运山