[实用新型]热风式重力热机装置

说明书

一、技术领域。 

本发明涉及能源工程、动力工程、热能工程、热机工程、发电工程、土木工程、水工工程、海洋工程、海水淡化工程、航空工程的技术领域，尤其是重力热机、火力发电、核能发电、燃气轮机发电、余热发电、火力热风发电、太阳能热风(即热气流)发电、太阳能光伏发电、抽水蓄能发电、风力发电、超高层房屋建设、海水淡化工程的技术领域。 

二、背景技术。 

传统的热机是胀力热机。胀力热机是指利用气体受热的膨胀力来推动机构做功的动力机器，如凝汽式发电厂(火电厂、核电厂)、燃气轮机发电厂、燃气‑蒸汽联合电站。重力热机装置是指利用大气压的势能重力，挤压比常温空气轻的热空气(14.10)在抽风竖筒(2.1)(即下述的重力压升工质通道系统(2))内上升成为热风(10)(或称为热气流)，形成抽风囱筒内部抽力来做功的动力机器。现有的重力热机装置有太阳能热风发电厂(或称为太阳能热气流发电厂)、火电、核电凝汽余热热风发电厂。现有的太阳能热风发电厂具有前后两种做功过程，第一个做功过程是太阳能加热常温气体成为膨胀热气体并且克服大气压力做功过程；然后第二个做功过程是热气体形成抽风囱筒内的上升热风流来推动或者抽动机械做功过程。上述这两种传统的胀力热机和太阳能重力热机装置存在以下缺点： 

1、首先太阳能热风发电厂发电状态不稳定，无或弱太阳能时，发电能力很小。其次热风温度小于45℃，温度太低，太阳能热风发电厂的单位面积输出功率太低，发电成本高。 

2、太阳能重力热机装置的抽风囱筒高度低于250米，抽风囱筒顶部与下部抽力面之间存在高度差ΔH比较小，造成发电热效率、单位面积输出功率、单位面积输出功率的造价太低。 

3、太阳能热风发电厂的抽风囱筒、太阳能集热棚的功能单一，造价和发电成本无法降低。 

4、重力热机装置没有开发其它生产、生活、工农业、民用的各种用热设备设施的排放的全部高温废弃热量，使这部分热量没有得到充分利用。 

5、太阳能热风发电厂、凝汽余热热风发电厂的热风工质温度不高在40‑60℃之间，限制热效率大幅度提高。它们还没有设置能量回输系统(8)，包括电能回输系统(41)、热量回输系统(42)。由于把热风的热量全部排出浪费掉，造成其发电热效率无法进一步提高。而且没有形成可自生能源模式。 

5、太阳能热风发电厂、凝汽余热热风发电厂的热风工质温度不高在40‑60℃之间，限制热效率大幅度提高。它们还没有设置能量回输系统(8)，包括电能回输系统(41)、热量回输系统(42)。由于把热风的热量全部排出浪费掉，造成其发电热效率无法进一步提高。而且没有形成可自生能源模式。 

6、太阳能热风发电厂以及制冷、降温、空调等行业没有充分利用开发地面500米以上高空冷空气的冷能资源。例如1000米高抽风囱筒顶部的高空冷空气的温度比地面的空气温度低10度左右，是优质冷资源。高空冷空气既可以降低热风的温度差ΔT，也可以作为建筑制冷空调的免费冷源，一物两用。 

7、胀力热机的工质温度不高，限制热效率大幅度提高。工程热力学指出，做功工质温度越高，热机的热效率就越大。但是，由于耐高温材料限制，做功工质(如燃气、热风)的温度一般不超过250℃，不可能突破进入1050℃‑2500℃之间的超高温领域。所以胀力热机无法大幅度提高热效率、热电转换率。 

8、凝汽式发电厂(火力发电、核能发电)，有以下缺点：8.1、热电转换率低，一般不超过35％；大约有三分之二的热能要浪费掉。82、耗水量大。8.3、调峰能力差，大约有30％的谷期电力要浪费掉。 

9、传统的燃气轮机发电厂存在以下缺点：9.1、热电转换率低，燃气单循环机组一般不超过40％，燃气‑蒸汽联合机组一般不超过60％；大约有40‑60％的热能要浪费掉。9.2、燃气‑蒸汽联合机组的耗水量大。9.3、燃气‑蒸汽联合机组的调峰能力差，大约有30％的谷期电力要浪费掉。 

10、传统的抽水蓄能电站技术存在以下缺点：势能小、投资大、费用高。 

11、在风力发电行业没有充分利用和开发地面200米以上的高空风力能资源。