[发明专利]热风塔风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及发电技术，特别是涉及热风塔风力发电机。

背景技术

1978年，德国J.Schlaich教授提出太阳能烟囱发电的构想，随后由德国政府和西班牙一家电力企业联合资助，于1982年在西班牙建成世界上第一座太阳能烟囱发电站。这座电站的烟囱高度为200m，烟囱直径10.3m，集热棚覆盖区域直径约为250m。白天，涡轮发电机的转速为1500rpm，输出功率为100kW；在夜间涡轮发电机的转速为1000rpm，输出功率为40kW J。

太阳能烟囱发电技术成功地将3种成熟技术结合为一体：温室技术、烟囱技术和风力透平机技术。集热棚用玻璃或塑料等透明材料建成，并用金属框架作为支撑，集热棚四周与地面留有一定的间隙(高度为H)。大约90％的太阳可见光(短波辐射)能够穿过透明的集热棚，被棚内地面(直径为R)吸收，同时由于温室效应，集热棚能够很好地阻隔地面发出的长波辐射。因此，太阳能集热棚是太阳能的一个有效捕集和贮存系统。棚内被加热的地面(温度为T)与棚内空气(温度为Ti)之间的热交换使集热棚内的空气温度升高，受热空气由于密度下降而上升，进入集热棚中部的烟囱(半径为r，高度为H)。同时棚外的冷空气(温度为T)通过四周的间隙进入集热棚，这样就形成了集热棚内空气的连续流动。热空气在烟囱中上升速度提高，同时上升气流推动涡轮发电机运转发电。

太阳能烟囱发电技术自从提出以后，广泛收到关注。从20世纪80年代开始一直到现在，美国、德国、西班牙、印度、澳大利亚、埃及、摩落哥和南非等一些国家对太阳能烟囱发电及相关技术开展了一系列研究。1983年美国科学家Krisst建了一座烟囱高度为10m，集热棚直径6m，输出功率10W的庭院式太阳能发电装置_3J。1997年在美国佛罗里达大学花园中建了三种不同型式的太阳能烟囱模型进行了大量的理论和实验研究。在印度的拉贾斯坦的塔尔沙漠建一座100MW太阳能烟囱发电站的计划曾得到论证并开始实施，但由于印度和巴基斯坦之间的核竞赛使该计划落空。自从1995年起，由物理学家沃尔夫沃尔特&middot；斯廷纳领导的小组已提出计划2016年在南非边远的沙漠城锡兴附近建造200MW太阳能烟囱发电站方案，但这庞大的计划仍存在许多巨大的困难，其中所需要的1500m高烟囱计划是前所未有的。

太阳能烟囱发电技术之所以受到广泛的关注，主要因为它具有以下优点：

1)太阳能烟囱发电技术是环境友好的清洁能源，不会象化石能源产生环境污染，太阳能几乎是取之不尽，用之不竭，太阳能烟囱发电技术是可再生能源的开发利用，对缓解日益严重的能源危机有重要意义。

2)太阳能烟囱发电技术适合于建在人口稀少的闲置的土地上，这对于耕地面积锐减的当今世界也具有重要的现实意义，因此太阳能烟囱发电技术特别适合于我国广阔的西部地区，为我国的西部大开发做出独特的贡献。

3)太阳能烟囱发电技术是一种很好的太阳能转化技术，集热棚地面吸收的太阳能不但白天能够发电，而且晚上也能释放能量，保证发电机组的连续运行。

4)太阳能集热棚以及烟囱材料均可以使用现有的常规材料，设备较其它发电技术简单，运行费用低；而且设备规模越大，功率越大，发电的效率也越高，经济性上适合于建立大功率的太阳能烟囱发电站。

5)太阳能烟囱发电技术除了在能源开发上被利用以外，近年来用于改善局部地区的空气扩散，消除局部空气污染上的研究报道也很多。

太阳能烟囱发电技术自从1978年的西班牙的第一座示范工程以来，至今仍没有建成大规模的太阳能发电站，主要因为该技术还存在以下缺点：

1)集热棚的透明材料，很容易被尘土盖上，不易清洗，使透明材料的热交换效率下降。

2)在大风下，透明材料易被破坏。

3)超高烟囱的防风防震的安全问题也值得进一步探讨。

4)与普通的风力机相比，大结构的太阳能烟囱内的涡轮发电机在经济上是不合算的。

5)太阳能烟囱占用大量土地面积。

考虑到工业上有大量余热可以利用，利用工业余热转变成热风，在类似烟囱的粗大热风塔里，热风沿着烟囱上升，同样可以发电，又不用占用大量土地，这样的装置可称作热风塔风力发电机。

发明内容

本发明目的是给出一种热风塔风力发电机，它的结构包括：塔体、支架、叶片、叶轮、机座、传动装置、发电机。