[发明专利]一种利用工业废热及太阳能的热风塔发电装置与方法

权利要求书

1.一种利用工业废热及太阳能的热风塔发电装置，其特征在于：包括塔基，塔基内具有腔体，所述塔基的上部设有与塔基的腔体连通的烟囱，所述塔基腔体的下部边缘处设有冷空气进口，塔基的顶面布置有太阳能集热棚，所述太阳能集热棚由内部连通的集热管和汽包密排组成，所述塔基内部周向布置有换热器，烟囱内具有空气流道，空气流道底部设有涡轮发电机；所述集热管和换热器上分别设有一个进水口和一个排水口，所述汽包上设有一个出气口；该装置还包括一个用于储存工业废热水的保温水箱，所述保温水箱具有分别与集热管和换热管的进水口连通的出水口，换热管的出水口用于供换热后的废水流出，汽包的出气口与保温水箱的进气口连通。

2.根据权利要求1所述的利用工业废热及太阳能的热风塔发电装置，其特征在于：所述塔基的内腔中设置有导流锥，所述换热器布设在导流锥的锥面上，所述导流锥的锥顶朝向烟囱的进口，所述涡轮发电机设置于导流锥的锥顶上方。

3.根据权利要求1或2所述的利用工业废热及太阳能的热风塔发电装置，其特征在于：所述保温水箱的出水口通过一电磁开关阀分别与集热管和换热管的进水口相连通，所述电磁开关阀的进水口与保温水箱的出水口相连，电磁开关阀的出水口分为两路分别与集热管和换热器的进水口相连。

4.根据权利要求3所述的利用工业废热及太阳能的热风塔发电装置，其特征在于：所述保温水箱内设有与控制器控制连接的温度传感器；所述冷空气进口处设有与控制器控制连接的温度传感器、压力传感器和流速传感器；所述空气流道中于涡轮发电机的进气口处设有与控制器控制连接的温度传感器、压力传感器和流速传感器。

5.根据权利要求4所述的利用工业废热及太阳能的热风塔发电装置，其特征在于：所述电磁开关阀与集热管和换热器之间均设有水泵。

6.根据权利要求5所述的利用工业废热及太阳能的热风塔发电装置，其特征在于：所述换热器为螺旋形的盘管式换热器。

7.根据权利要求6所述的利用工业废热及太阳能的热风塔发电装置，其特征在于：所述集热管的出水口与保温水箱的回水口相连。

8.一种利用工业废热及太阳能的热风塔发电方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1) 收集工业废热水，将其输运储存在保温水箱中；

(2) 将保温水箱内的废热水分成两路，一路与设置在风塔塔基内部的换热器的进口相连，一路与集热棚上的集热管进水口相连；

(3) 换热器与风塔塔基内部的冷空气进行换热，从而使空气流道中的空气温度升高而密度降低，形成热气流，热气流在热浮流的作用下沿空气流道上升，从而驱动空气流道中的涡轮发电机工作；

(4) 利用太阳能集热棚上的集热管吸收太阳能加热集热管内的热水生成水蒸汽进入汽包，维持汽包压力在一设定值，达到设定值后将汽包内的蒸汽输送回保温水箱加热其中储存的废热水。

9.根据权利要求8所述的利用工业废热及太阳能的热风塔发电方法，其特征在于：保温水箱的出水口通过一电磁开关阀分别与集热管和换热管的进水口相连通，在保温水箱内设置与控制器控制连接的温度传感器；在冷空气进口处设置与控制器控制连接的温度传感器、压力传感器和流速传感器；在空气流道中于涡轮发电机的进气口处设置与控制器控制连接的温度传感器、压力传感器和流速传感器，将各传感器的信号反馈至控制器，控制器通过控制电磁开关阀来调节进入换热器的热水流量，从而改变换热器与风塔内冷空气的换热量，进而使空气流道内的气流具有一个相对恒定的流速，利用这个稳定的热气流驱动涡轮发电机持续稳定的发电。

10.根据权利要求8或9所述的利用工业废热及太阳能的热风塔发电方法，其特征在于：空气流道采用螺旋结构，并在塔基的内腔中设置导流锥，将涡轮发电机设置于导流锥的锥顶上方，换热器与风塔塔基内部的冷空气进行换热，在换热器和导流锥引导作用下使换热后的热空气进入风塔塔基内烟囱底部的空气流道中，热空气沿螺旋形空气流道流动形成螺旋上升的旋转气流，这样在烟囱底部的中心形成一个低压区，在这个低压区内流动着较之其他区域更加高速旋转的上升气流，并在烟囱的抽吸作用下形成高速热气流。