專利名稱：一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱能發(fā)電方法，特別是一種通過斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電的方法，同時(shí)本發(fā)明還涉及這種方法所使用的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用于發(fā)電具有燃料和熱源適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，熱效率高、燃燒污染物排放少，運(yùn)轉(zhuǎn)特性好等特點(diǎn)。同時(shí)，由于燃料及其氣化燃燒煙氣往往含有腐蝕性成分，如硫酸、煤氣化、冶金等工業(yè)行業(yè)的煙氣，對(duì)于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)均具有不同程度的危害。另外，無論何種熱源，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器均需求受熱均勻。因而，為獲得高的使用效率，不同的燃燒氣體或熱源需要配置耐溫性和抗腐蝕性不同的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器或不同類型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。所以，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)用于發(fā)電在實(shí)際應(yīng)用中往往受到限制，其系統(tǒng)不適宜工業(yè)化通用設(shè)計(jì)制造。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電實(shí)際應(yīng)用過程中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種能夠使斯斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛用于發(fā)電的方法和適宜工業(yè)化通用設(shè)計(jì)制造的系統(tǒng)。本發(fā)明的一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法，包括使所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，在所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作前，在熱源處設(shè)置換熱機(jī)構(gòu)，并通過所述的換熱機(jī)構(gòu)、工作介質(zhì)將熱源處的熱能傳遞至遠(yuǎn)離所述的熱源處，與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器進(jìn)行熱交換。在所述的熱源處設(shè)置換熱機(jī)構(gòu)的作用是通過換熱機(jī)構(gòu)吸收熱源處的熱能。通過所述的換熱機(jī)構(gòu)、工作介質(zhì)將熱源處的熱能傳遞至遠(yuǎn)離所述的熱源處，與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器進(jìn)行熱交換的作用是通過所述的換熱機(jī)構(gòu)、工作介質(zhì)的熱傳遞作用將所述的熱源的熱能傳遞至遠(yuǎn)離所述的熱源處，并在此處通過工作介質(zhì)使斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器均勻受熱，從而使所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)及其加熱器在不與熱源直接接觸的條件下獲得熱源的熱能而工作。所述的工作介質(zhì)可以是空氣、鈉金屬液、鉀金屬液或鈉和鉀的混合金屬液等各種具有能夠?qū)崿F(xiàn)熱傳遞的流動(dòng)物質(zhì)。一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法所使用的系統(tǒng)，包括熱源、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、 發(fā)電機(jī)，所述的熱源處設(shè)有熱管換熱器，所述的熱管換熱器的熱管遠(yuǎn)離所述的熱源的部分與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器組成換熱機(jī)構(gòu)的主要構(gòu)成部分，該換熱機(jī)構(gòu)中設(shè)有工作介質(zhì)，所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與所述的發(fā)電機(jī)相連接。在所述的熱源處設(shè)置熱管換熱器的作用是是通過熱管換熱器良好的熱交換性能，吸收熱源處的熱能。所述的熱管換熱器的熱管遠(yuǎn)離所述的熱源的部分與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器組成換熱機(jī)構(gòu)的主要構(gòu)成部分的作用是通過所述的熱管的良好的熱傳遞效果，在遠(yuǎn)離所述的熱源處使所述的熱管與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器能夠進(jìn)行熱交換，驅(qū)動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)工作。在所述的換熱機(jī)構(gòu)中設(shè)置工作介質(zhì)的作用是將所述的熱管換熱器的熱管的熱能均勻傳遞給所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器。所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與所述的發(fā)電機(jī)相連接的作用是通過所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的發(fā)電機(jī)工作。另外一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法所使用的系統(tǒng)，包括熱源、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)，所述的熱源處設(shè)有熱管換熱器，所述的熱管換熱器上設(shè)有外部連接管道，所述的外部連接管道中設(shè)有工作介質(zhì)，在遠(yuǎn)離所述的熱源處設(shè)有所述的工作介質(zhì)與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器實(shí)現(xiàn)熱交換的機(jī)構(gòu)，所述的外部連接管道連接至所述的工作介質(zhì)與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器實(shí)現(xiàn)熱交換的機(jī)構(gòu)，所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與所述的發(fā)電機(jī)相連接。在所述的熱源處設(shè)置熱管換熱器的作用是是通過熱管換熱器良好的熱交換性能，吸收熱源處的熱能。所述的熱管換熱器上設(shè)有外部連接管道，所述的外部連接管道中設(shè)有工作介質(zhì)，在遠(yuǎn)離所述的熱源處設(shè)有所述的工作介質(zhì)與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器實(shí)現(xiàn)熱交換的機(jī)構(gòu)，所述的外部連接管道連接至所述的工作介質(zhì)與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器實(shí)現(xiàn)熱交換的機(jī)構(gòu)的作用是通過所述的管道，在所述的熱管換熱器與所述的工作介質(zhì)同所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器實(shí)現(xiàn)熱交換的機(jī)構(gòu)之間構(gòu)成工作介質(zhì)的通路，從而使管道中的工作介質(zhì)在遠(yuǎn)離所述的熱源處與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器實(shí)現(xiàn)熱交換，驅(qū)動(dòng)所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)工作。所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與所述的發(fā)電機(jī)相連接的作用是通過所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的發(fā)電機(jī)工作。所述的外部連接管道中最好設(shè)有工作介質(zhì)循環(huán)動(dòng)力機(jī)構(gòu)。通過所述的介質(zhì)循環(huán)動(dòng)力機(jī)構(gòu)使工作介質(zhì)能夠加快循環(huán)速度，保證所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器受熱均勻。本發(fā)明的有益效果由于通過在所述的熱源處設(shè)置換熱機(jī)構(gòu)，并通過所述的換熱機(jī)構(gòu)、工作介質(zhì)將熱源處的熱能傳遞至遠(yuǎn)離所述的熱源處與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器進(jìn)行熱交換，從而使所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)及其加熱器在不與熱源直接接觸的條件下獲得熱源的熱能而工作，避免了燃料及其氣化燃燒煙氣的腐蝕性成分對(duì)所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)及其加熱器的危害；同時(shí)由于通過所述的工作介質(zhì)，所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器在熱交換過程中能夠均勻受熱，從而滿足了所述的加熱器受熱均勻的要求。所以，本發(fā)明具有能夠使斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛用于發(fā)電領(lǐng)域和實(shí)現(xiàn)工業(yè)化通用設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的系統(tǒng)構(gòu)成示意2為本發(fā)明實(shí)施例2的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖
圖中1、熱源，2、熱管換熱器，3、熱管，4、工作介質(zhì)，5、加熱器，6、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，7、發(fā)電機(jī)，8、換熱器，9、動(dòng)力機(jī)構(gòu)，10、風(fēng)機(jī)，11、外殼，12、高溫風(fēng)機(jī)，13、管道。
具體實(shí)施例方式如圖1所示實(shí)施例1的一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法所使用的系統(tǒng)，熱源1為燃煤、生物質(zhì)、垃圾等熱風(fēng)爐或冶金、化工、建材、輕紡等工業(yè)的高溫?zé)煔饣驈U氣，經(jīng)熱管換熱器2中的熱管3將熱傳遞給工作介質(zhì)4，所述的熱管換熱器2的熱管3遠(yuǎn)離所述的熱源1的部分、工作介質(zhì)4、所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)6的加熱器5、外殼11構(gòu)成換熱機(jī)構(gòu)，工作介質(zhì)4與所述的加熱器5根據(jù)熱管原理進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)所述的加熱器5在高溫下等溫均勻加熱。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)6受熱啟動(dòng)做功，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)7發(fā)電。流出熱管換熱器2的較低溫度的煙氣或廢氣經(jīng)換熱器8，與動(dòng)力機(jī)構(gòu)9輸送的燃燒用空氣或系統(tǒng)用水等進(jìn)行預(yù)熱，流出換熱器8的低溫?zé)煔饣驈U氣經(jīng)風(fēng)機(jī)10排至煙囪排放。所述的工作介質(zhì)4選用鈉金屬液、 鉀金屬液或鈉和鉀的混合金屬液。這幾種工作介質(zhì)具有導(dǎo)熱性和導(dǎo)熱均勻性好的優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)的換熱機(jī)構(gòu)中包含有多個(gè)由所述的熱管換熱器2的熱管3遠(yuǎn)離所述的熱源1的部分、 工作介質(zhì)4、所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)6的加熱器5、外殼11構(gòu)成的獨(dú)立機(jī)構(gòu)，且每個(gè)獨(dú)立機(jī)構(gòu)中包含有多根熱管換熱器2中的熱管3。這種結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可以充分利用熱源1中的熱能，發(fā)揮系統(tǒng)利用廢棄熱能的效能。 如圖2所示實(shí)施例2的一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法所使用的系統(tǒng)，熱源1為燃煤、生物質(zhì)、垃圾等熱風(fēng)爐或冶金、化工、建材、輕紡等工業(yè)的高溫?zé)煔饣驈U氣，經(jīng)熱管換熱器2中的熱管3將熱能傳遞給工作介質(zhì)4空氣，工作介質(zhì)4通過設(shè)置于所述的熱管換熱器2上的外部連接管道13，將熱能傳遞至遠(yuǎn)離所述的熱源1處設(shè)置的所述的工作介質(zhì)4與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)6的加熱器5實(shí)現(xiàn)熱交換的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括外殼11、工作介質(zhì) 4和所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)6的加熱器5，在該機(jī)構(gòu)中工作介質(zhì)4與所述的加熱器5在所述的殼體11內(nèi)進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)所述的加熱器5在高溫下等溫均勻加熱，工作介質(zhì)4經(jīng)設(shè)置于所述的外部連接管道13中的高溫風(fēng)機(jī)12進(jìn)行循環(huán)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)6受熱啟動(dòng)做功，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)7發(fā)電。流出熱管換熱器2的較低溫度的煙氣或廢氣經(jīng)換熱器8，將動(dòng)力機(jī)構(gòu)9輸送的燃燒用空氣或系統(tǒng)用水等進(jìn)行預(yù)熱，流出換熱器8的低溫?zé)煔饣驈U氣經(jīng)風(fēng)機(jī)10排至煙囪排放。在本系統(tǒng)中，所述的工作介質(zhì)4與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)6的加熱器5實(shí)現(xiàn)熱交換的機(jī)構(gòu)中設(shè)多個(gè)所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)6的加熱器5。這種結(jié)構(gòu)的熱交換的機(jī)構(gòu)具加大工作介質(zhì)4空氣的熱能輸出能力，提高廢棄熱能利用率的優(yōu)點(diǎn)。在所述的外部連接管道13中設(shè)置所述的高溫風(fēng)機(jī)12的作用是加快工作介質(zhì)4空氣的循環(huán)速度，保證所述的加熱器5受熱均勻，并具有設(shè)計(jì)組裝方便的優(yōu)點(diǎn)?？諝庾鳛樗龅墓ぷ鹘橘|(zhì)4具有使用便利的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法，包括使所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，其特征是在所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作前，在熱源處設(shè)置換熱機(jī)構(gòu)，并通過所述的換熱機(jī)構(gòu)、工作介質(zhì)將熱源處的熱能傳遞至遠(yuǎn)離所述的熱源處，與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器進(jìn)行熱交換。
2.如權(quán)利要求1所述的一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法所使用的系統(tǒng)，包括熱源、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)，其特征是所述的熱源處設(shè)有熱管換熱器，所述的熱管換熱器的熱管遠(yuǎn)離所述的熱源的部分與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器組成換熱機(jī)構(gòu)的主要構(gòu)成部分，該換熱機(jī)構(gòu)中設(shè)有工作介質(zhì)，所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與所述的發(fā)電機(jī)相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法所使用的系統(tǒng)，其特征是所述的工作介質(zhì)為鈉金屬液、鉀金屬液或鈉和鉀的混合金屬液。
4.如權(quán)利要求2所述的一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法所使用的系統(tǒng)，其特征是所述的熱管遠(yuǎn)離所述的熱源的部分與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器的換熱機(jī)構(gòu)包含有兩個(gè)或兩個(gè)以上所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器。
5.如權(quán)利要求2所述的一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法所使用的系統(tǒng)，其特征是所述的熱源處設(shè)置的熱管換熱器包括兩根或兩根以上熱管。
6.如權(quán)利要求4或5所述的一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法所使用的系統(tǒng)，其特征是所述的熱管中的工作介質(zhì)為鈉金屬液、鉀金屬液或鈉和鉀的混合金屬液。
7.如權(quán)利要求1所述的一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法所使用的系統(tǒng)，包括熱源、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)，其特征是所述的熱源處設(shè)有熱管換熱器，所述的熱管換熱器上設(shè)有外部連接管道，所述的外部連接管道中設(shè)有工作介質(zhì)，在遠(yuǎn)離所述的熱源處設(shè)有所述的工作介質(zhì)與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器實(shí)現(xiàn)熱交換的機(jī)構(gòu)，所述的外部連接管道連接至所述的所述的工作介質(zhì)與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器實(shí)現(xiàn)熱交換的機(jī)構(gòu)，所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與所述的發(fā)電機(jī)相連接。
8.如權(quán)利要求7所述的一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法所使用的系統(tǒng)，其特征是所述的外部連接管道中設(shè)有工作介質(zhì)循環(huán)動(dòng)力機(jī)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的一種組合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源發(fā)電方法所使用的系統(tǒng)，其特征是所述的管道中的工作介質(zhì)為空氣，所述的工作介質(zhì)循環(huán)動(dòng)力機(jī)構(gòu)為高溫風(fēng)機(jī)，所述的與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器實(shí)現(xiàn)熱交換的機(jī)構(gòu)中設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電的方法及其所使用的系統(tǒng)。它解決了目前斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)用于發(fā)電過程中易受燃料及其氣化燃燒煙氣的腐蝕性成分危害、加熱器受熱不均勻等問題。它包括使所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，在所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作前，在熱源處設(shè)置換熱機(jī)構(gòu)，并通過所述的換熱機(jī)構(gòu)、工作介質(zhì)將熱源處的熱能傳遞至遠(yuǎn)離所述的熱源處，與所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器進(jìn)行熱交換。本發(fā)明具有能夠使斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛利用工業(yè)余熱和實(shí)現(xiàn)工業(yè)化通用設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，主要用于熱能發(fā)電領(lǐng)域。
文檔編號(hào)F02G1/055GK102434314SQ20111031124
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者張新建, 林國棟, 林磊, 王兵, 韓奎華 申請(qǐng)人:濟(jì)南寶華新能源技術(shù)有限公司