[实用新型]家用太阳能直膨式ORC透平发电洗浴装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能发电装置洗浴，具体讲是一种家用太阳能直膨式ORC透平发电洗浴装置。 

背景技术

目前低温余热的热-功(电)转化技术主要有有机朗肯循环(organic Rankine cycle，ORC)、斯特林循环、半导体热电(thermoelectric)材料温差发电、光伏发电等。其中，半导体热电材料温差发和电光伏发电效率较低、造价高昂，且受材料性能的制约；理论上Kalina循环具有较高效率，但其构成复杂，对系统密封性要求极高，尚需经实际工程应用结果的检验。相比之下，目前，国际上对有机朗肯循环(ORC)的心脏透平(或膨胀机)研究较为成熟，可采用向心透平、螺杆式、滚动转子式及蜗旋式膨胀机等多种形式，输出轴功率可小到1千瓦，大至数千千瓦。与传统的水蒸气朗肯循环发电技术相比，可简化系统，显著提高发电效率。因此，采用有机郎肯循环技术回收低温余热是目前研究的热点，也是未来低温余热回收利用的发展趋势。据保守估计，每年我国国内的ORC低温余热发电设备市场需求量至少在5×10⁶kWe左右，这意味着ORC技术每年有数千亿元的国内市场空间。鉴于低温热能发电技术广阔的应用前景和巨大的市场空间，西方发达国家对ORC技术严格保密。目前，国际上一些大型的低温余热发电设备生产商，已完成对我国大型冶金企业及石油化工企业中低温余热资源的初步调查，准备进入我国广阔的中低温余热发电市场。因此，加快适合我国国情的ORC技术的研究， 特别是提高我国低温余热发电系统的设计水平，增强我国ORC设备制造及配套能力已刻不容缓。 

太阳的辐射功率达3.8×10²³kW，其中，约1.08×10¹⁴kW辐射到地球表面，即便光-电转化效率仅为1/10000，也能达到全世界总发电容量的近4倍之多。据估算，太阳在一月之内辐射到地球上的能量，可抵地球上包括石化燃料、原子能等在内的所有不可再生能源总储量的10倍之多，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。我国属太阳能资源相对丰富的国家，国土面积2/3地区年日照时数大于2300h，单位国土面积太阳能年辐射总量高于5016MJ/m²。因此，研究ORC太阳能发电技术对我国乃至全人类的持续发展有重要意义。 

目前对于小型的的太阳能热力发电系统，除采用常规水蒸气郎肯循环外，采用不同形式的太阳能ORC循环发电方式，在简化系统同时，还可提高发电效率，做到发电洗浴两不误，在传热流体温度达到300℃左右时，系统的发电效率可达到31.3％，因此这一技术市场前景十分广阔。 

发明内容

本发明是利用有机朗肯循环(organic Rankine cycle，ORC)原理、直膨式太阳能集热原理，以高效低沸点二元液作介质，设计成家用非聚焦低温太阳能ORC循环发电洗浴系统。直膨式太阳能集热器即是集热器又是低沸点二元液的蒸汽发生器，洗浴的水箱做系统的冷却冷凝，使发电和洗浴两种功能巧妙地结合为一体。方案如下： 

一种家用太阳能直膨式ORC透平发电洗浴装置，由直膨式太阳能集热器、ORC透平发电机、蓄电器、冷凝水箱、储二元液罐、安全装置组成，其特征是直膨式太阳能集热器由若干集热排管、焊接在若干集热排管上的集热板、直膨式太阳能集热器边框、集热排管底部及四周的保温层、透光玻璃盖板构成；ORC透平发电机由低沸点ORC透平、与之连轴的励磁发电机、安全装置构成；冷凝水箱由水箱、装在水箱下部的冷凝盘管、装在水箱上边T/P阀、冷水进口、热水出口及花洒构成；输液管道将冷凝盘管的出口、储二元液罐、工质加压泵、直膨式太阳能集热器按序连通；输气管道将直膨式太阳能集热器出口、低沸点ORC透平、冷凝盘管的进口按序连通；低沸点二元液装在储二元液罐中。 

所述的直膨式太阳能集热器的集热排管平行排列，集热排管中装有低沸点二元液，集热排管内呈密封负压态，太阳光通过超导太阳能集热器的透光玻装璃盖板照在集热板上产生的辐射热，经集热排管可迅速传递给流经管中的低沸点二元液使其受热汽化通过直膨式太阳能集热器出口、输气管道，将蒸汽送入低沸点ORC透平做功输出电力。 

所述的低沸点ORC透平是结构简单的低沸点工质径流向心透平，通过输出连轴与励磁发电机连接，以减少流体力学损失机械损失，可获得多的有效动力。 

所述的激磁发电机的电力输出线与蓄电器连接，发出的电可以存储在蓄电器中供家户使用。 

所述的直膨式太阳能集热器出口处设置有液体分离器，以防止二元液液滴随之流入低沸点ORC透平后冷凝对低沸点ORC透平喷嘴或叶片造成影响。