一種利用余熱淡化海水的斯特林發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種利用余熱淡化海水的斯特林發(fā)電機(jī)，應(yīng)用斯特林可逆熱機(jī)作發(fā)電機(jī)，熱量流入端置于熱源，熱量流出端設(shè)置淡水冷凝器和海水蒸發(fā)罐。淡水冷凝器安在海水蒸發(fā)罐上。淡水冷凝器內(nèi)底部有環(huán)形淡水收集槽，淡水流出管進(jìn)口接在淡水收集槽底，淡水冷凝器側(cè)表面布有散熱片。淡水冷凝器中心的空氣進(jìn)入風(fēng)道、淡水冷凝器中心以外環(huán)形空間的淡水冷凝風(fēng)道連通構(gòu)成空氣循環(huán)風(fēng)道。風(fēng)機(jī)安在風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口，風(fēng)道出風(fēng)口呈環(huán)形開口向下、朝向散熱片。海水蒸發(fā)罐底部設(shè)有海鹽排出口，并安裝海鹽排出閥。海水冷卻，熱機(jī)強(qiáng)化程度高，熱機(jī)效率高；電水聯(lián)產(chǎn)，可廣泛用于船艦、海島基礎(chǔ)設(shè)施，能大幅度提高核潛艇和航空母艦的綜合性能指標(biāo)。
【專利說明】一種利用余熱淡化海水的斯特林發(fā)電機(jī)
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種斯特林發(fā)電機(jī)，具體為一種利用余熱淡化海水的斯特林發(fā)電機(jī)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]船用動(dòng)力和淡水供應(yīng)是制約人類遠(yuǎn)洋航行的兩大難題。船用動(dòng)力曾采用過蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)、老式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)等熱機(jī)?，F(xiàn)代船用動(dòng)力管理模式正由機(jī)械動(dòng)力模式向電動(dòng)模式轉(zhuǎn)變，熱機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化成電能再驅(qū)動(dòng)船航行。從前，船能夠儲(chǔ)存的淡水量決定其航程，航行中淡水必須適時(shí)補(bǔ)充。而今，現(xiàn)代海水淡化技術(shù)能在船上安裝海水淡化裝置解決淡水供應(yīng)問題。但是，能源消耗高、設(shè)備成本高、運(yùn)行費(fèi)用高等因素決定了現(xiàn)代海水淡化裝置應(yīng)用船型有限。如果能利用熱機(jī)發(fā)電余熱淡化海水，設(shè)備成本和運(yùn)行費(fèi)用有所降低，便能獲得低成本的淡水。同時(shí)獲得更好的熱機(jī)冷卻效果。
[0003]斯特林可逆熱機(jī)的結(jié)構(gòu)能在淡化海水的同時(shí)，提高熱機(jī)強(qiáng)化程度和熱機(jī)效率，使整機(jī)更緊湊，運(yùn)行費(fèi)用降低。斯特林可逆熱機(jī)技術(shù)的系列發(fā)明融合，可提供了可行的技術(shù)方案。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利斯特林可逆熱機(jī)(200710050949.2)、一種太陽(yáng)能斯特林發(fā)電機(jī)(201110077563.7)、一種斯特林熱機(jī)換熱式回?zé)崞?201210000717.7)、一種工作腔增壓的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)(201310456439.0)等綜合應(yīng)用，可以設(shè)計(jì)出體積小、成本低、性能優(yōu)于現(xiàn)有各類熱機(jī)的斯特林發(fā)電機(jī)，解決船用動(dòng)力問題。與此同時(shí)，在熱量流出端設(shè)置海水蒸發(fā)罐和淡水冷凝器，利用熱量流出端放出的熱量和熱量流入端燃燒廢氣余熱淡化海水。淡水供應(yīng)問題也相應(yīng)解決。
[0005]能夠同時(shí)解決電力和淡水供應(yīng)問題的設(shè)備，也是海洋開發(fā)所必備的。我國(guó)海島眾多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，面積大 于500平方米的島嶼7372個(gè)(不包括海南島本島、臺(tái)灣、香港、澳門及其所屬島嶼)，其中，有居民的島嶼約450個(gè)，絕大多數(shù)島嶼無人居住。主要原因就是缺電缺淡水。中國(guó)政府非常重視海洋開發(fā)，在沿海及島嶼上大力興建海水淡化廠和太陽(yáng)能發(fā)電廠。海島基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)急需電水聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，但是，至今還沒有出現(xiàn)切實(shí)可行的供電供水一體化技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是應(yīng)用斯特林可逆熱機(jī)作發(fā)電機(jī)，在熱量流出端設(shè)置海水蒸發(fā)罐和淡水冷凝器，設(shè)置連通海水蒸發(fā)罐、淡水冷凝器及大氣層的風(fēng)道，設(shè)計(jì)一種熱機(jī)冷卻效果好、同時(shí)淡化海水、并且能夠回收海鹽的斯特林發(fā)電機(jī)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是:其結(jié)構(gòu)包括斯特林發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、海水蒸發(fā)罐、淡水冷凝器、海水流入管、水位觀察窗、海鹽排出閥、淡水流出管。其特征在于:所述斯特林發(fā)電機(jī)熱量流出端氣缸及氣缸與回?zé)崞鬟B接管置于海水蒸發(fā)罐內(nèi)，熱量流入端氣缸及氣缸與回?zé)崞鬟B接管置于供熱源，發(fā)電機(jī)置于熱量流出端中央的二級(jí)密封腔內(nèi)。淡水冷凝器安在海水蒸發(fā)罐上。淡水冷凝器中心的空氣進(jìn)入風(fēng)道出風(fēng)口通到海水蒸發(fā)罐中部，淡水冷凝器中心的空氣進(jìn)入風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口設(shè)在淡水冷凝器頂端。風(fēng)機(jī)安在空氣進(jìn)入風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口。海水流入管出口接入空氣進(jìn)入風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口，海水流入管進(jìn)口接海水源?？諝膺M(jìn)入風(fēng)道以外、淡水冷凝器側(cè)面以內(nèi)的環(huán)形空間是淡水冷凝風(fēng)道。淡水冷凝器側(cè)表面布有散熱片。淡水冷凝風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口在海水蒸發(fā)罐頂端。淡水冷凝風(fēng)道出風(fēng)口在淡水冷凝器頂部、呈環(huán)形開口向下、朝向散熱片。淡水冷凝風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口處有環(huán)形淡水收集槽。淡水流出管進(jìn)口接在淡水收集槽底，淡水流出管的另一端為淡水流出管出口，接到淡水冷凝器外。海水蒸發(fā)罐中部設(shè)有水位觀察窗。海水蒸發(fā)罐底部設(shè)有海鹽排出口，并安裝海鹽排出閥。風(fēng)機(jī)電機(jī)接電源。
[0008]所述斯特林發(fā)電機(jī)是斯特林可逆熱機(jī)作發(fā)電機(jī)，回?zé)崞鞑捎脫Q熱式回?zé)崞鳎刂葡到y(tǒng)采用工作腔增壓的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，工作腔連接采用多環(huán)連接方式。
[0009]所述斯特林發(fā)電機(jī)采用燃料燃燒作熱源，配置熱量流入端到海水蒸發(fā)罐中上部的燃燒廢氣管，燃燒廢氣管從海水蒸發(fā)罐側(cè)面進(jìn)入海水蒸發(fā)罐，又從海水蒸發(fā)罐側(cè)面穿出。
[0010]所述淡水冷凝器中心的空氣進(jìn)入風(fēng)道由一條或數(shù)條螺旋風(fēng)道構(gòu)成。
[0011]所述淡水冷凝器的淡水冷凝風(fēng)道由一條或數(shù)條螺旋風(fēng)道構(gòu)成。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:一是海水冷卻斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)熱量流出端的冷卻效果好、溫度低，熱機(jī)強(qiáng)化程度高，熱機(jī)效率高；二是電和水聯(lián)產(chǎn)，所產(chǎn)淡水溫度在50°c左右，可直接作生活用熱水，改善遠(yuǎn)航及海島的生存條件；三是用于空間封閉狹小的潛艇，淡化海水的空氣循環(huán)流動(dòng)，高溫高鹽度海水對(duì)空氣有消毒殺菌作用；四是體積小、振動(dòng)小、水質(zhì)好、工質(zhì)為氦氣或氫氣的優(yōu)勢(shì)，用于核潛艇和航空母艦，其綜合性能指標(biāo)將比汽輪發(fā)電機(jī)大幅度提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:`[0014]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖1中，1、風(fēng)機(jī)電機(jī)，2、海水流入管，3、淡水冷凝風(fēng)道出風(fēng)口，4、熱量流入端，5、燃料進(jìn)口，6、助燃空氣進(jìn)口，7、燃燒廢氣管，8、回?zé)崞鳎?、海水蒸發(fā)罐，10、海鹽排出口，11、海鹽排出閥，12、水位觀察窗，13、燃燒廢氣管出口，14、淡水流出管，15、散熱片，16、淡水冷凝器、17、空氣進(jìn)入風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1是使用燃料燃燒為熱源的應(yīng)用實(shí)例，實(shí)施例2是在核潛艇中使用核反應(yīng)堆為熱源的應(yīng)用實(shí)例。
[0017]實(shí)施例1:在熱量流入端設(shè)置燃燒室，熱量流出端所放熱量和熱量流入端燃燒廢氣余熱都在海水蒸發(fā)罐中加熱海水。圖1是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，該斯特林發(fā)電機(jī)是6個(gè)工作腔雙環(huán)連接型式，具有3個(gè)換熱式回?zé)崞?。熱量流入?的端面有燃料進(jìn)口 5和助燃空氣進(jìn)口 6，熱量流入端4內(nèi)的燃燒室有熱量流入端氣缸和氣缸與回?zé)崞鬟B接管?；?zé)崞?置于熱量流入端和熱量流出端之間。熱量流出端氣缸和氣缸與回?zé)崞鬟B接管置于海水蒸發(fā)罐9內(nèi)。海水蒸發(fā)罐9側(cè)面有水位觀察窗12。海水蒸發(fā)罐9底有海鹽排出閥11和海鹽排出口 10。燃燒廢氣管7穿過海水蒸發(fā)罐9連通熱量流入端燃燒室和燃燒廢氣管出口 13。淡水冷凝器16安裝在海水蒸發(fā)罐9之上。淡水冷凝器中心的空氣進(jìn)入風(fēng)道出風(fēng)口通到海水蒸發(fā)罐9中部，淡水冷凝器中心的空氣進(jìn)入風(fēng)道由一條螺旋風(fēng)道構(gòu)成，空氣進(jìn)入風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口 17設(shè)在淡水冷凝器16頂端。風(fēng)機(jī)電機(jī)I在空氣進(jìn)入風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口 17之上，風(fēng)機(jī)安在空氣進(jìn)入風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口 17內(nèi)。風(fēng)機(jī)電機(jī)I接通電源。海水流入管2出口接入空氣進(jìn)入風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口 17，海水流入管2進(jìn)口接海水源。空氣進(jìn)入風(fēng)道以外、淡水冷凝器側(cè)面以內(nèi)的環(huán)形空間是三條螺旋風(fēng)道構(gòu)成的淡水冷凝風(fēng)道。淡水冷凝器側(cè)表面布有散熱片15。淡水冷凝風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口在海水蒸發(fā)罐頂端。淡水冷凝風(fēng)道出風(fēng)口 3在淡水冷凝器頂部、呈環(huán)形開口向下、朝向散熱片15。淡水冷凝風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口處有環(huán)形淡水收集槽。淡水流出管14進(jìn)口接在淡水收集槽底，淡水流出管的另一端為淡水流出管出口，接通到淡水冷凝器外。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)布置在熱量流入端和熱量流出端之間的機(jī)體四周，在回?zé)崞髋c熱量流出端氣缸連接管上連通各工作腔。
[0018]其工作過程是:接通海水流入管2，向海水蒸發(fā)罐9內(nèi)注入海水，水位觀察窗12顯示海水淹沒熱量流出端氣缸和氣缸與回?zé)崞鬟B接管、以及燃燒廢氣管為止。通過燃料進(jìn)口5和助燃空氣進(jìn)口 6同時(shí)注入燃料和助燃空氣并點(diǎn)燃，控制系統(tǒng)啟動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)輸出電能。熱量流出端放出的熱量和燃燒廢氣熱量加熱海水蒸發(fā)罐9內(nèi)的海水。接通風(fēng)機(jī)電機(jī)I電源驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，空氣進(jìn)入空氣進(jìn)入風(fēng)道，從內(nèi)冷卻淡水冷凝風(fēng)道，并到海水蒸發(fā)罐9內(nèi)被加熱加濕，然后進(jìn)入淡水冷凝風(fēng)道逐步散熱冷卻。其中的大部分水蒸汽冷凝成水，回流到淡水收集槽內(nèi)，經(jīng)淡水流出管14流出?？諝夂蜕俨糠炙羝?jīng)淡水冷凝風(fēng)道出風(fēng)口 3吹向散熱片15，從外冷卻淡水冷凝風(fēng)道。發(fā)電機(jī)達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)，根據(jù)淡水產(chǎn)出量和海水蒸發(fā)罐9內(nèi)水位，適時(shí)適量補(bǔ)充海水。此時(shí)空氣進(jìn)入風(fēng)道內(nèi)空氣和補(bǔ)充海水都起到冷卻淡水冷凝風(fēng)道的作用。海水不斷濃縮，鹽分在海水蒸發(fā)罐9底部結(jié)晶析出達(dá)到一定量時(shí)，打開海鹽排出閥11，由海鹽排出口 10排出海鹽。關(guān)閉海鹽排出閥11，補(bǔ)充海水，保持連續(xù)運(yùn)行。
[0019]實(shí)施例2: 核潛艇空間封閉狹小，淡化海水的循環(huán)空氣必須盡快冷卻。因?yàn)楹朔磻?yīng)堆在熱量流入端直接供熱，熱量流出端所放熱量加熱海水蒸發(fā)罐中的海水。所以結(jié)構(gòu)在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上作兩點(diǎn)相應(yīng)改變:一是將熱量流入端氣缸及氣缸與回?zé)崞鬟B接管置于核反應(yīng)堆供熱裝置內(nèi)，取消燃燒廢氣管；二是加裝海水冷卻淡水冷凝器表面散熱片的海水循環(huán)裝置，其結(jié)構(gòu)是將散熱片做成螺旋狀，空氣流動(dòng)通道和海水流動(dòng)通道相間布置。
[0020]其工作過程是:接通海水流入管，向海水蒸發(fā)罐內(nèi)注入海水，水位觀察窗顯示海水淹沒熱量流出端氣缸和氣缸與回?zé)崞鬟B接管為止。核反應(yīng)堆向斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)供熱，控制系統(tǒng)啟動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)輸出電能。啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，形成從空氣進(jìn)入風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口流入，經(jīng)海水蒸發(fā)罐、淡水冷凝風(fēng)道、空氣流動(dòng)通道流出的循環(huán)通道。淡水冷凝風(fēng)道內(nèi)，水蒸汽冷凝成的水，回流到淡水收集槽內(nèi)，經(jīng)淡水流出管流出。向淡水冷凝器表面的海水流動(dòng)通道供給海水，形成海水冷卻水循環(huán)。適時(shí)向海水蒸發(fā)罐補(bǔ)充海水，及時(shí)排出海鹽。
【權(quán)利要求】
1.一種利用余熱淡化海水的斯特林發(fā)電機(jī)，包括斯特林發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、海水蒸發(fā)罐、淡水冷凝器、海水流入管、水位觀察窗、海鹽排出閥、淡水流出管，其特征在于:所述斯特林發(fā)電機(jī)熱量流出端氣缸及氣缸與回?zé)崞鬟B接管置于海水蒸發(fā)罐內(nèi)，熱量流入端氣缸及氣缸與回?zé)崞鬟B接管置于供熱源，發(fā)電機(jī)置于熱量流出端中央的二級(jí)密封腔內(nèi)，淡水冷凝器安在海水蒸發(fā)罐上，淡水冷凝器中心的空氣進(jìn)入風(fēng)道出風(fēng)口通到海水蒸發(fā)罐中部，淡水冷凝器中心的空氣進(jìn)入風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口設(shè)在淡水冷凝器頂端，風(fēng)機(jī)安在空氣進(jìn)入風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口，海水流入管出口接入空氣進(jìn)入風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口，海水流入管進(jìn)口接海水源，空氣進(jìn)入風(fēng)道以外、淡水冷凝器側(cè)面以內(nèi)的環(huán)形空間是淡水冷凝風(fēng)道，淡水冷凝器側(cè)表面布有散熱片，淡水冷凝風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口在海水蒸發(fā)罐頂端，淡水冷凝風(fēng)道出風(fēng)口在淡水冷凝器頂部、呈環(huán)形開口向下、朝向散熱片，淡水冷凝風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口處有環(huán)形淡水收集槽，淡水流出管進(jìn)口接在淡水收集槽底，淡水流出管的另一端為淡水流出管出口，接到淡水冷凝器外，海水蒸發(fā)罐中部設(shè)有水位觀察窗，海水蒸發(fā)罐底部設(shè)有海鹽排出口，并安裝海鹽排出閥，風(fēng)機(jī)電機(jī)接電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用余熱淡化海水的斯特林發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述斯特林發(fā)電機(jī)是斯特林可逆熱機(jī)作發(fā)電機(jī)，回?zé)崞鞑捎脫Q熱式回?zé)崞?，控制系統(tǒng)采用工作腔增壓的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，工作腔連接采用多環(huán)連接方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用余熱淡化海水的斯特林發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述淡水冷凝器中心的空 氣進(jìn)入風(fēng)道由一條或數(shù)條螺旋風(fēng)道構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用余熱淡化海水的斯特林發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述淡水冷凝器的淡水冷凝風(fēng)道由一條或數(shù)條螺旋風(fēng)道構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】C02F103/08GK103739031SQ201410026452
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月19日
【發(fā)明者】孔令斌 申請(qǐng)人:孔令斌