[发明专利]人造空气低温温差发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种人造空气低温温差发电系统，更确切地说，涉及一种利用热力形成的冷热空气之间的温差和对流进行空气发电的人造空气低温温差发电系统。

背景技术

目前，进行大规模发电所用的方法主要有火力发电、水力发电和核电，其缺点是成本高、效率低，对环境污染严重。而进行小规模发电所用的方法主要有太阳能发电、自然风力发电、潮汐发电和地热发电，其所存在的问题是其发电量小且不稳定，无法满足对发电量日益增长的需要。

北京市《太阳能》编辑部出版的《太阳能》杂志1983年第2期第12页(作者：温俊洲)报道了一种由菲利浦·卡尔逊博士设计的太阳能气流发电塔。其原理是用泵将海水沿管路抽上塔顶，通过喷雾装置使水呈雾状喷出，水雾在干燥的热空气中迅速蒸发，使周围的空气冷却湿润，从而其密度增加。冷却后的塔顶空气沿着圆形塔腔下沉，形成持续向下的气流。由于塔身很高，圆筒形塔腔对气流有导流作用，加快了气流的速度，在塔的下部，塔腔被一个巨大的气流罩隔成了环形通道，其截面迅速变小，流经此处的气流的速度进一步增大，从而产生强风。在环形通道中，沿周围方向均匀地布置有10台涡轮发电机组，其在高气流的推动下旋转发电。该气流发电塔的高度为2400米，顶部直径为274米，最大输出功率为250万千瓦。运行时所需空气流量多达3,964,321立方米/秒，所需喷雾水量为28.3立方米/秒。

这种气流发电塔的缺点在于其只能在水和阳光充足的地区建造，而且抽取大量的水需消耗大量的电力，使发电成本增高，并且使用海 水时，其所含盐份的处理也是一大难题。

中国天津市《科学与生活》编辑部编辑，天津科学技术出版社出版的《科学与生活》杂志1987年7月15日第4期第51页(作者：魏敏捷)报道了一种由严隽森博士设计制造的龙卷风模型(利用自然风)。其原理是这种塔形建筑的四周全是由条板间隔成方格的小窗，朝风的小窗开着，背风的小窗关着。风吹进塔后开始旋转，形成小龙卷风。小龙卷下面即塔底装有一个螺旋风动叶轮，龙卷将下方的空气吸入塔中时，便转动风动叶轮，使发电机转动发电。这样的龙卷风机比装有同样大小风动叶轮的风车功率要高10倍。而另一位科学家提出太阳能龙卷风发电站的设想，其原理相当简单：铺设一个大面积的完全透明圆形塑料薄膜顶棚，塑料棚由四周向中心逐渐升高，连接着中心的烟筒状高塔，被阳光晒热到20-50℃的塑料棚与地面间的空气流向筒状高塔，再沿高塔上升，带动塔中的风动叶轮。即使外界无风，高塔内的气流速度也能达到每秒60米，即龙卷风速。这种电站的功率可达到70-100万千瓦。

这两种龙卷风发电塔的缺点在于其只能在自然风和阳光充足的地区建造，而且受地形和气候的影响，时有时无，时大时小，很不稳定，严重影响正常发电，且不易控制。

中华人民共和国国家知识产权局于2003年5月14日公告了一种《风力发电系统》，国际公告日：1997年12月11日(PCT国际发明专利)。于2005年6月1日公告了一种《人造龙卷风发电系统》。又于2006年9月20日公开了一种《人造龙卷风空气温差发电系统》。

上述的利用各种风塔形式发电的技术方案的共同缺陷是，利用每一个进气管直接与风塔底部塔壁周围的每一个塔壁进气口相连接，使得每一个进气管直接成为每一个塔壁进气口的导流管，使得大量气流在每一个进气管内加快了速度，使从每一个进气管内高速流动的大量气流以破坏性的速度和力量直冲经塔壁的每一个进气口，高速流入风塔内破坏性冲击或冲刷风塔内壁周围，使风塔壁严重受损，在数十万吨重的风塔自重作用下，风塔的安全受到严重威胁，使风塔的使用寿 命大大缩短或根本就不能再继续进行发电。另外，热能以及土地的利用效率低，而且风塔越高大建造的难度越大，造价也越高。风塔的底部和顶部内的气温不均等，顶部内的气温低于底部内的气温，即高大的风塔内低压空间的气温不均等。其原因是风塔底部内的热空气在上升至塔顶出气口被排出流入塔外的大气的过程中，流经又高(600米高)又大(60米直径)的风塔周围塔壁时，将塔内热风的热量通过塔壁热传递至塔外的大气中，损耗了塔内热风的部分热量，从而导致塔内上部的气温降低；且又高又大的风塔内的气温越高，塔壁的热传递就越快，导致风塔内热风的热量损耗就越大，这样高大风塔内上部热空气的气温就越低于下部的气温。并且风塔越高，上空的自然风的扰动越大，导致风塔的稳定性越差，雷击风险越多，防地震裂度越高，自重也越大(数十万吨重以上)，风塔底部基座的地质要求越高，投资也越多等一系列问题。

发明内容