[发明专利]空气热能发电方法

说明书

本发明属于新能源发电技术，具体涉及利用空气热能发电。

背景技术

空气热能来源于太阳能。跟太阳能一样，空气热能也是取之不尽用之不竭的可再生能源；空气热能来源于太阳能，所以空气热能发电也是太阳能发电的一种。

已有太阳能发电直接利用太阳光能，使太阳能利用受昼夜时间限制，而且成本较高；空气热能发电是用被太阳能加热了的空气发电，以实现低成本、不间断的太阳能发电。

太阳能发电目前有三种形式：1、光伏发电。2、太阳能集热、蒸汽轮机发电。3、太阳能塔发电。在这三种方式中，光伏发电效率最高，成本也最高；太阳能塔发电是综合效益较好的，也是国外大力发展的技术。但是这三种技术单位电力生产成本较高而且受昼夜影响，为了持续供电，必须配套蓄能(蓄电或者蓄热)设施。本发明旨在提供一种成本更低、自然生态效益更高的太阳能发电新方法。

发明内容

本发明为达到设计简单、成本低廉且绿色环保的目的，设计的空气热能发电方法是：

弃用太阳光能，改用空气热能发电。为达到此目的必须做到：1、建造下降气流塔在塔内汽化降温介质把空气冷却到较低温度。2、下降气流塔设计要能够利用塔外空气的温差自然产生气流。

空气热能发电方法是一种下降气流塔发电方法，由下降气流塔①、高压喷嘴②、降温介质输送管③、涡轮发电机组④、残液出口⑤共同组成，发电时需要降温介质参与工作，在下降气流塔内喷出降温介质并使之汽化、塔内空气降温后在下降气流塔中获得下降气流推动发动机发电。

上述下降气流塔①是高大的不透气建筑，只在上下开口，上面是进气口⑥，下面安装涡轮发电机组④的地方是出风口。在下降气流塔①的内部固定高压喷嘴②和降温介质输送管③，高压喷嘴②固定在下降气流塔①内壁和内部较高位置，塔内安装一组或者多组涡轮发电机组④(为方便起见，可以安装在下部或者出风口)，残液出口⑤保留一定的缝隙出风，可以直接利用气流清理水中析出的矿物质和灰尘等残余物。本系统用水做降温介质，也可以根据需要混入别的添加剂；如果用海水做降温介质，在发电后还能产生衍生产品。

与国外设计的太阳能发电塔相比较，两者有相同之处：1、都是利用太阳能热发电。2、都是利用冷热空气温度差在塔内产生气流推动涡轮发电机发电。同时二者也有明显区别：国外太阳能塔利用太阳能加热空气，内部温度高于环境温度，产生上升气流；而本发明是给塔内空气降温产生下降气流。由于汽化降温比太阳能加热更容易集中地、不间断地实现，受制约因素更少，故本发明更简单、成本更低同时效率更高。

两者相比本发明有明显优势：1、本发明不需要庞大的温室所以造价更低。2、国外太阳能塔在太阳能塔周围加热空气制造温差、在塔内产生气流。而本发明下降气流塔既是制造温差的场所也是产生气流的场所，更节约空间。3、国外太阳能塔通过太阳照射产生高温空气，受日出日落限制，一般白天能正常输出电能晚上不能发电或者只能发很少的电；而本发明通过降温介质的汽化给空气降温，利用大气蓄热和沙漠蓄热，只要环境气温高于冰点数度，系统就能工作，可以昼夜不停的发电。这个设计直接把大气和沙漠环境作为蓄热设施，是更好的利用自然。4、太阳能塔都是建在沙漠，这里是高温干燥的地方。国外太阳能塔要产生更高的温度，恶化了周围环境；而本发明产生低温的水汽，不仅能改善环境，而且尾气还有可能提供“城市中央空调”服务和“城市集中加湿”服务，造福一方，也有获得经济效益的可能。5、国外太阳能塔热空气来源于塔底部周围温室结构，受其制约最理想的设计太阳能塔能做到200MW(20万千瓦)，本发明热空气来源于整个环境(大气和沙漠)完全不受限制，可以轻易做到更大直径、更大装机容量，从而创造更大价值。

通过简单说数据说明：一公斤标准煤的燃烧值是29000千焦，一公斤水的汽化热是2460千焦，即要把相同质量的空气加热或者降温到相同的温差，需要的蒸发的水是需要燃烧煤质量的12倍左右；由于燃煤锅炉效率大约60％，所以燃烧一吨煤发的电能跟蒸发七吨水所发的电能基本相当(假定两者的涡轮发电机效率相同或者接近)。但是燃烧一吨煤的代价是大约500元和二氧化碳排放，而蒸发七吨水的代价是10-20元和凉爽水汽的排放。更重要的是：本发明消耗的是太阳能取之不尽用之不竭；而本发明所使用的降温介质是水，不仅存量巨大而且仅仅只是在自然界循环、并不是消失永远不见了，这种循环利用方式是最理想的能源解决方案。

综合以上论述，本发明具有巨大经济效益和社会效益。

附图说明

图1：涡轮发电机安装在太阳能塔周围；

如果用海水做降温介质，残液出口将有衍生产品，实现附加价值。