專利名稱：太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能利用裝置，特別是涉及一種太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及進(jìn)行水力發(fā)電的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在淡水資源日益匱乏的今天，利用太陽(yáng)能進(jìn)行海水或苦咸水的淡化，已愈來(lái)愈受到重視。太陽(yáng)能淡化海水的優(yōu)勢(shì)在于，不消耗常規(guī)能源，不產(chǎn)生二次污染，運(yùn)行費(fèi)用最省，所得淡水純度高等。此技術(shù)中能量的利用方式有兩種其一是利用太陽(yáng)能產(chǎn)生熱能以驅(qū)動(dòng)海水相變過(guò)程(蒸餾)；其二是利用太陽(yáng)能發(fā)電以驅(qū)動(dòng)滲析過(guò)程。前者一般分為直接法和間接法兩大類，直接法指直接利用太陽(yáng)能在集熱器中產(chǎn)生蒸餾過(guò)程，而間接法是系統(tǒng)中的太陽(yáng)能集熱器與海水蒸餾部分是分離的。雖然兩種利用方式在技術(shù)上沒有很大的困難，但在經(jīng)濟(jì)上仍不能和傳統(tǒng)的海水淡化技術(shù)相比擬。
自斯圖加特大學(xué)的J.Schlaich教授在1978年提出了利用太陽(yáng)能煙囪技術(shù)進(jìn)行發(fā)電以來(lái)，二十多年間國(guó)內(nèi)外發(fā)表了多篇關(guān)于太陽(yáng)能煙囪發(fā)電的文章。J.Schlaich教授認(rèn)為建造太陽(yáng)能煙囪是解決廣大發(fā)展中國(guó)家由于缺乏電力致使經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期處于停滯狀態(tài)問(wèn)題的好辦法。這種電站不像其他太陽(yáng)能電力系統(tǒng)，它不需要高技術(shù)的設(shè)備和人才，而且維修簡(jiǎn)便。1982年西班牙建成了一座高200米、直徑10.3米的太陽(yáng)能煙囪發(fā)電站，白天的輸出功率為100千瓦、夜間的輸出功率為40千瓦。1986至1989年該系統(tǒng)進(jìn)入長(zhǎng)期完全自動(dòng)化運(yùn)行，為太陽(yáng)能煙囪發(fā)電技術(shù)提供了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。隨后美國(guó)、西班牙、印度、澳大利亞、土耳其、中國(guó)和南非等一些國(guó)家對(duì)太陽(yáng)能煙囪發(fā)電及相關(guān)技術(shù)開展了一系列研究，雖經(jīng)過(guò)多年的深入研究，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是由于系統(tǒng)受卡諾循環(huán)的限制，其熱力學(xué)效率很難突破1％。為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上同時(shí)進(jìn)行，我們提出了利用太陽(yáng)能煙囪間接冷凝制取淡水并進(jìn)行水力發(fā)電的綜合系統(tǒng)，從而提高了系統(tǒng)的利用效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及進(jìn)行水力發(fā)電的系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下一種太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)，在太陽(yáng)能集熱棚的上面設(shè)置有太陽(yáng)能煙囪，在所述太陽(yáng)能煙囪的上端設(shè)置有間接冷凝裝置，在所述太陽(yáng)能煙囪的下部的外面設(shè)置有水力渦輪發(fā)電機(jī)組，承壓水管道分別與所述間接冷凝裝置和水力渦輪發(fā)電機(jī)組連接。
所述太陽(yáng)能煙囪的高為1-1000米，所述太陽(yáng)能煙囪的內(nèi)徑為1-100米。
所述的太陽(yáng)能集熱棚的面積為0.00001-300平方公里。
所述太陽(yáng)能集熱棚與所述太陽(yáng)能煙囪的結(jié)合部位距水平面的距離等于或大于所述太陽(yáng)能集熱棚的外周距所述水平面的距離。
所述太陽(yáng)能集熱棚的材料為透光塑料材料或透光玻璃材料或由塑料和玻璃組成的復(fù)合透光材料。
所述太陽(yáng)能集熱棚的形狀為圓形或橢圓形或扇形或長(zhǎng)方形或多邊形或不規(guī)則形狀。
所述太陽(yáng)能煙囪由鋼筋混凝土或金屬或塑料或上述材料復(fù)合而成的材料建造而成。
所述太陽(yáng)能煙囪還可以是用自然山體開鑿，并通過(guò)鋼筋混凝土進(jìn)行圍護(hù)的隧道結(jié)構(gòu)，所述隧道形式為垂直隧道或傾斜隧道。
所述太陽(yáng)能煙囪還可以是它的一面、兩面或三面為經(jīng)過(guò)鋼筋混凝土錨固后的山體表面，其余側(cè)表面由鋼筋混凝土或金屬或塑料或上述材料復(fù)合而成的材料建造。
所述的太陽(yáng)能集熱棚的面積為0.01-50平方公里。
本發(fā)明的一種太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)，可以用于海水、苦咸水或所含污染物為非揮發(fā)性物質(zhì)的工業(yè)廢水或污水的處理。由于集熱棚溫室技術(shù)和煙囪技術(shù)的采用，可使水面上氣流在煙囪入口處增至一定的速度，提高了水分蒸發(fā)速率，達(dá)到強(qiáng)化水分蒸發(fā)的效果。利用間接換熱設(shè)備冷凝濕熱空氣，收集大量的淡水，大量的淡水從煙囪頂部沿承壓水管流下，推動(dòng)水力渦輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，可以在發(fā)電的同時(shí)，獲取淡水，大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的綜合利用程度。本發(fā)明還可進(jìn)行海鹽或有機(jī)物質(zhì)或無(wú)機(jī)物質(zhì)的生產(chǎn)，并進(jìn)行鹽水生物的養(yǎng)殖，同時(shí)煙囪本身就可以作為一個(gè)風(fēng)景觀光的景點(diǎn)，本發(fā)明具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益上的可行性。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
一種太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)，在太陽(yáng)能集熱棚1的上面設(shè)置有太陽(yáng)能煙囪2，在太陽(yáng)能煙囪的上端設(shè)置有間接冷凝裝置3，在太陽(yáng)能煙囪的下部的外面設(shè)置有水力渦輪發(fā)電機(jī)組5，承壓水管道4分別與所述間接冷凝裝置和水力渦輪發(fā)電機(jī)組連接。
太陽(yáng)能煙囪的高為可以選用1米，或者是1000米，還可以選取5米、10米、50米、100米、150米、200米、500米、700米、900米。
太陽(yáng)能煙囪的內(nèi)徑可以選取1米或100米，也可以選5米、10米、15米、20米、30米、40米、50米、60米、70米、80米、90米。
太陽(yáng)能集熱棚的面積可以是0.00001平方公里，還可以是300平方公里，也可以選0.0001平方公里、0.001平方公里、0.01平方公里、0.1平方公里、1平方公里、2平方公里、10平方公里、50平方公里、100平方公里、200平方公里。
太陽(yáng)能集熱棚與太陽(yáng)能煙囪的結(jié)合部位距水平面的距離等于或大于太陽(yáng)能集熱棚的外周距水平面的距離。
太陽(yáng)能集熱棚的材料可以選透光塑料材料或透光玻璃材料或由塑料和玻璃組成的復(fù)合透光材料。
太陽(yáng)能集熱棚的形狀可以選圓形或橢圓形或扇形或長(zhǎng)方形或多邊形或不規(guī)則形狀。
太陽(yáng)能煙囪可以是由鋼筋混凝土或金屬或塑料或上述材料復(fù)合而成的材料建造而成。
太陽(yáng)能煙囪還可以用自然山體開鑿，并通過(guò)鋼筋混凝土進(jìn)行圍護(hù)的隧道結(jié)構(gòu)，隧道形式為垂直隧道或傾斜隧道。
太陽(yáng)能煙囪還可以是，它的一面、兩面或三面為經(jīng)過(guò)鋼筋混凝土錨固后的山體表面，其余側(cè)表面由鋼筋混凝土或金屬或塑料或上述材料復(fù)合而成的材料建造。
本發(fā)明的一種太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)，可以設(shè)置在海水鹽池、苦咸水儲(chǔ)槽或所含污染物為非揮發(fā)性物質(zhì)的工業(yè)廢水或污水的儲(chǔ)槽的上方，太陽(yáng)能集熱棚與儲(chǔ)槽內(nèi)液面留有一定間隙，太陽(yáng)能煙囪設(shè)置在太陽(yáng)能集熱棚的上面。太陽(yáng)能集熱棚下面的海水或苦咸水或所含污染物為非揮發(fā)性物質(zhì)的工業(yè)廢水或污水等吸收透過(guò)太陽(yáng)能集熱棚的太陽(yáng)輻射能后被加熱，同時(shí)，太陽(yáng)能集熱棚與液體之間的空氣也被加熱，使太陽(yáng)能集熱棚內(nèi)空氣溫度升高并增濕，密度下降，濕熱空氣沿著煙囪上升，又促進(jìn)太陽(yáng)能集熱棚周圍的冷空氣進(jìn)入太陽(yáng)能集熱棚內(nèi)，從而形成空氣連續(xù)流動(dòng)。由于太陽(yáng)能集熱棚內(nèi)的空間足夠大，當(dāng)集熱棚內(nèi)的空氣流到達(dá)煙囪底部的時(shí)候，在煙囪內(nèi)形成強(qiáng)大的氣流，在此過(guò)程中空氣被加熱增濕至飽和，在它到達(dá)煙囪的頂部時(shí)，和從外界進(jìn)入的冷空氣在間接換熱裝置中進(jìn)行熱量交換。飽和的濕熱空氣在降溫過(guò)程中冷凝，產(chǎn)生大量淡水，由于具有高勢(shì)能，淡水沿承壓管道流下，繼而推動(dòng)水力渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)，在太陽(yáng)能集熱棚的上面設(shè)置有太陽(yáng)能煙囪，其特征是在所述太陽(yáng)能煙囪的上端設(shè)置有間接冷凝裝置，在所述太陽(yáng)能煙囪的下部的外面設(shè)置有水力渦輪發(fā)電機(jī)組，承壓水管道分別與所述間接冷凝裝置和水力渦輪發(fā)電機(jī)組連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)，其特征是所述太陽(yáng)能煙囪的高為1-1000米，所述太陽(yáng)能煙囪的內(nèi)徑為1-100米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)，其特征是所述的太陽(yáng)能集熱棚的面積為0.00001-300平方公里。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)，其特征是所述太陽(yáng)能集熱棚與所述太陽(yáng)能煙囪的結(jié)合部位距水平面的距離等于或大于所述太陽(yáng)能集熱棚的外周距所述水平面的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)，其特征是所述太陽(yáng)能集熱棚的材料為透光塑料材料或透光玻璃材料或由塑料和玻璃組成的復(fù)合透光材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)，其特征是所述太陽(yáng)能集熱棚的形狀為圓形或橢圓形或扇形或長(zhǎng)方形或多邊形或不規(guī)則形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及風(fēng)力發(fā)電綜合系統(tǒng)，其特征是所述太陽(yáng)能煙囪由鋼筋混凝土或金屬或塑料或上述材料復(fù)合而成的材料建造而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及風(fēng)力發(fā)電綜合系統(tǒng)，其特征是所述太陽(yáng)能煙囪為自然山體開鑿，并通過(guò)鋼筋混凝土進(jìn)行圍護(hù)的隧道結(jié)構(gòu)，所述隧道形式為垂直隧道或傾斜隧道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及風(fēng)力發(fā)電綜合系統(tǒng)，其特征是所述太陽(yáng)能煙囪的一面、兩面或三面為經(jīng)過(guò)鋼筋混凝土錨固后的山體表面，其余側(cè)表面由鋼筋混凝土或金屬或塑料或上述材料復(fù)合而成的材料建造。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)，其特征是所述的太陽(yáng)能集熱棚的面積為0.01-50平方公里。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能煙囪間接冷凝換熱制備淡水及水力發(fā)電綜合系統(tǒng)，在太陽(yáng)能集熱棚的上面設(shè)置有太陽(yáng)能煙囪，在所述太陽(yáng)能煙囪的上端設(shè)置有間接冷凝裝置，在所述太陽(yáng)能煙囪的下部的外面設(shè)置有水力渦輪發(fā)電機(jī)組，承壓水管道分別與所述間接冷凝裝置和水力渦輪發(fā)電機(jī)組連接，本發(fā)明采用集熱棚溫室技術(shù)和煙囪技術(shù)強(qiáng)化水分蒸發(fā)，利用間接換熱設(shè)備冷凝濕熱空氣收集淡水，大量的淡水沿承壓水管流下推動(dòng)水力渦輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，可分別用于海水或苦咸水或所含污染物為非揮發(fā)性物質(zhì)的工業(yè)廢水或污水的處理，蒸發(fā)濃縮后的產(chǎn)品可分別進(jìn)行海鹽或有機(jī)物質(zhì)或無(wú)機(jī)物質(zhì)的生產(chǎn)，并進(jìn)行鹽水生物養(yǎng)殖和旅游觀光等有益用途，具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益上的可行性。
文檔編號(hào)C02F1/14GK1623916SQ20041009392
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者王一平, 張金利, 朱麗, 方振雷, 王俊紅, 楊智勇 申請(qǐng)人:天津大學(xué)