[发明专利]一种喷水注入式脉冲蒸汽发电系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷水注入式脉冲蒸汽发电系统及方法。

背景技术

能源的短缺和环境污染问题已成为人类发展面临的重大难题，得到了社会的关注。太阳能是清洁的可再生能源，太阳能的利用对社会的进步与发展有着重要的意义，使用太阳能光热发电是太阳能利用的重要手段之一。将太阳能转换的热能加热工质通过热交换产生蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。太阳能蒸汽发电机具有造价经济、高吸热量、清洁等一系列优点，因此太阳能蒸汽发电机是重要且可行的热电转换方法。

然而，传统的蒸汽发电系统均采用一次性加热大量的水产生蒸汽重复做功的方式，当水位低于设定水位时再进行补水，这种传统方式用水量较大，且热能到蒸汽势能的转换效率较低。

如专利申请号201210090522.6公开了一种热辐射内循环发电装置，使用导热油储热，利用热辐射加热雾化湿气，瞬间转化为高温高压蒸汽，系统包含了能量储存罐和高压柱塞泵等装置。该专利未采用控制系统，无法控制强制循环与脉冲工作。

又如专利申请号200910013593.4公开了一种大自然闭路循环式闭路热循环发电装置，该发电装置利用增压系统定量连续压水进入高压罐内，使罐内水始终保持恒量，形成“大自然”闭路循环。然而，该专利要利用电辅助加热产生高温高压蒸汽，能耗和成本较高。另外，该专利利用压差进行注水和放汽，制造成所谓的“大自然”闭路循环，利用压差进行注水和放汽的方式控制准确度较低，热能到蒸汽势能的能量转换效率得不到保障。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用强制定量喷水的注水模式，使定量的水在蒸汽发生器的高温环境中瞬间汽化为蒸汽，蒸汽推动涡轮做功并带动发电机发电，完成脉冲工作，实现高效可行热电转换的喷水注入式脉冲蒸汽发电系统及方法；打破一次性加热大量水并做功的传统，减少用水量并有效提高热能到蒸汽势能的转换效率；由控制器控制，强制注入定量的水，定量的水在蒸汽发生器的高温环境下快速并完全汽化，进一步提高热能到蒸汽势能的转换效率；由热能直接产生蒸汽，减少热损失；只有蒸汽发生器腔内为高温，延长系统使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种喷水注入式脉冲蒸汽发电系统，它包括热能输入单元、蒸汽锅炉、气液分离单元、发电单元、冷却回收单元、回收水箱单元、强制定量喷水单元和主控单元；蒸汽锅炉包括蒸汽发生器、放汽阀、注水阀、压力传感器和温度传感器，气液分离单元包括气液分离器和单向阀A，发电单元包括发电机和涡轮发动机，冷却回收单元包括冷凝器和单向阀B，回收水箱单元包括回收水箱和单向阀C，强制定量喷水单元包括水泵和流量计；

蒸汽发生器的供热口与热能输入单元连接，蒸汽发生器的蒸汽出口通过放汽阀与气液分离器连接，气液分离器的水出口通过单向阀A与回收水箱第一回收水入口相连，气液分离器的干蒸汽出口与涡轮发动机连接，涡轮发动机与发电机相连，涡轮发动机做功后的蒸汽出口与冷凝器连接，冷凝器通过单向阀B与回收水箱第二回收水入口连接，回收水箱的出口通过单向阀C与水泵相连，水泵的出水管穿过冷凝器与蒸汽发生器的水入口连接，水泵的水出口处设有流量计，蒸汽发生器的水入口处设有注水阀；

压力传感器和温度传感器分别设置于蒸汽发生器内，温度传感器通过温度信号传输线与主控单元连接，压力传感器通过压力信号传输线与主控单元连接，流量计通过流量信号传输线与主控单元连接，主控单元通过注水阀控制线与注水阀连接，主控单元通过放汽阀控制线与放汽阀连接，主控单元通过水泵控制线与水泵连接。

进一步地，喷水注入式脉冲蒸汽发电系统还包括储电供电单元，储电供电单元包括电能输出线、储电器和供电线，储电器用于储存系统发电获得的电能，电能输出线用于输出可利用的电能，供电线与主控单元的电源端连接，用于为主控单元供电。

作为本发明的进一步改进，所述的蒸汽发生器内于其水入口处还设有用于将水雾化的喷头。

具体的，所述的热能输入单元提供的热能输入包括但不局限于光热能、电热能、化学热能和燃烧热能。

具体的，所述的放汽阀采用可控制的耐高温高压电磁阀。

具体的，所述的涡轮发动机采用单级或多级涡轮，采用密封的气流管。

一种喷水注入式脉冲蒸汽发电系统的发电方法，它包括以下步骤：

S1：热能输入单元为蒸汽发生器提供热能，蒸汽发生器内的温度升高；

S2：温度传感器检测到蒸汽发生器内的温度达到预设温度上限阈值时，主控单元控制水泵和注水阀打开；