一种基于烟囱效应的热空气发电系统

摘要

本发明公开了一种基于烟囱效应的热空气发电系统，其特征在于，包括：用于排气的第一烟囱和用于吸气的第二烟囱，所述第一烟囱的底部通过一连接通道与第二烟囱的底部连通，第一烟囱的底部设有换热器，所述换热器与一热源的输入端连接，第一烟囱和第二烟囱的通道内分别设有一风力发电装置。本发明的有益效果在于：将至少两条烟囱的底部进行连通，在其中一条烟囱的底部输入热源使该烟囱产生向上的气流，同时另外的烟囱产生向下的气流进行补充，通过这样的方式可以实现以较低的烟囱高度达到高烟囱的发电效果，克服了建造高烟囱所需要的技术及成本困难。另外，热源可以利用工厂里产生的高温水和高温蒸汽，提高了这些热源的利用率。

说明书

技术领域

本发明涉及发电领域，具体涉及一种基于烟囱效应的热空气发电 系统。

背景技术

烟囱发电是利用烟囱效应进行发电，烟囱效应是指如果烟囱底部 的空气温度高于烟囱顶部的烟囱口的空气温度，则烟囱中的空气上 升；如果烟囱底部空气温度低于烟囱口的温度，则烟囱中的空气向下 流动。但烟囱发电受限于烟囱高度及太阳能热的限制，没有被广泛应 用。尤其是超高烟囱所需要的技术及成本限制了应用，烟囱的抽力与 烟囱的高度成正比，目前最高的烟囱才几百米，增加烟囱的高度遇到 技术和资金方面的问题；另外太阳能热的低热量要求只有增大太阳能 集热面积，才能提高发电能力。

另外，工厂产生的大量余热，尤其是发电厂的冷却水。不仅将大 量的热量排入空气中，还需要消耗大量水。如果将工厂的高温水或者 高温蒸汽当作热源直接或加工利用而进行发电，将会使工厂产生的热 源得到很好的利用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于烟囱 效应的热空气发电系统，利用至少两条烟囱连接，实现较低的烟囱高 度来达到高烟囱的效果。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

技术方案一：

一种基于烟囱效应的热空气发电系统，包括：用于排气的第一烟 囱和用于吸气的第二烟囱，所述第一烟囱的底部通过一连接通道与第 二烟囱的底部连通，第一烟囱的底部设有换热器，所述换热器与一热 源的输入端连接，第一烟囱和第二烟囱的中部分别设有一风力发电装 置。

所述第二烟囱的顶部的周壁上开有多个用于增加吸气面积的可 打开和关闭的导流通孔。

所述第二烟囱的烟囱口上设有一可转动的导流罩，所述导流罩的 顶部设有一弯曲部。

所述热源为高温水或高温蒸汽。

技术方案二：

一种基于烟囱效应的热空气发电系统，包括：用于排气的第一烟 囱和一条以上用于吸气的第二烟囱，所述第一烟囱的底部设有一圆锥 台状的集热棚，所述集热棚上铺设有太阳能聚热板，集热棚的顶部与 第一烟囱的底部连接以使第一烟囱与集热棚内的容腔连接，集热棚的 底部侧缘与第二烟囱的底部侧缘连接，第二烟囱与集热棚的底部侧缘 连接处设有开口；所述第一烟囱和第二烟囱的中部分别设有一风力发 电装置。

所述第二烟囱的顶部的周壁上开有多个用于增加吸气面积的可 打开和关闭的导流通孔。

所述第二烟囱的烟囱口上设有一可转动的导流罩，所述导流罩的 顶部设有一弯曲部。

当第二烟囱为多条时，多条第二烟囱和对应的开口均布设置于集 热棚的底部侧缘，在集热棚的容腔内位于相邻开口之间的位置设有用 于防止从各个开口进入的气流相互串扰的隔板。

在所述第二烟囱内位于开口的顶部上方设有一用于打开和封闭 第二烟囱内的通道的阀门，第二烟囱的底部侧缘还设有一可打开和关 闭的进气门。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：将至少两条烟囱的底部 进行连通，在其中一条烟囱的底部输入热源使该烟囱产生向上的气 流，同时另外的烟囱产生向下的气流进行补充，通过这样的方式可以 实现以较低的烟囱高度达到高烟囱的发电效果，克服了建造高烟囱所 需要的技术及成本困难。另外，热源可以利用工厂里产生的高温水和 高温蒸汽，提高了这些热源的利用率。

附图说明

图1为本发明的基于烟囱效应的热空气发电系统的实施例1的结 构图。

图2为本发明的基于烟囱效应的热空气发电系统的实施例2的结 构图。

图3为本发明的基于烟囱效应的热空气发电系统的实施例2的俯 视结构图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

实施例1：

参考图1，一种基于烟囱效应的热空气发电系统，包括：用于排 气的第一烟囱10和用于吸气的第二烟囱11，第一烟囱10的底部通 过一连接通道12与第二烟囱11的底部连通，第一烟囱10的底部设 有换热器13，换热器13与一热源的输入端连接，第一烟囱10和第 二烟囱11的通道内分别设有一风力发电装置14。

上述的热源为工厂中产生的高温水或高温蒸汽，也可以是燃烧天 然气形成的含有大量水蒸气的烟气，工厂如果直接产生上述的热源可 以直接输入至换热器中。如果工厂中有大量的冷却水也可经过处理变 为高温水或蒸汽后使用。工厂一般处理这类冷却水的方法是，通过冷 却塔使部分冷却水蒸发，达到降温的目的，这样不仅浪费大量的水资 源，也浪费的大量的热能。把冷却水转变成高温水或蒸汽，可以通过 溴化锂吸收式制冷系统来实现。溴化锂制冷系统的真空使流入的冷却 水部分蒸发，剩下的水变成低温水，流回工厂的冷却水系统，根据工 厂冷却水温度的要求，按比例调和成需要的冷却水；蒸发的蒸汽被溴 化锂浓溶液吸收，利用产生的余热加热溴化锂溶液就能获得高温水或 者蒸汽。

将上述的热源持续稳定地输入至换热器13中，换热器13周围的 空气将被加热，第一烟囱10的底部高温，底部的空气会沿着第一烟 囱10向上流动，形成由下向上的气流。由于第一烟囱10的底部通过 一连接通道12连接第二通道11，因此空气会从第二烟囱11的顶部 通过第二烟囱11和连接通道12补充至第一烟囱10的底部，从而使 第一烟囱10、第二烟囱11和连接通道12形成一条持续的气流通道， 气流经过两条烟囱中的风力发电装置14使其进行发电。

烟囱的抽力与烟囱的高度成正比，抽力越大，气流越快，则发电 效率越高，目前最高的烟囱才几百米，增加烟囱的高度会遇到技术和 资金方面的问题。而利用实施例1中的方案，在原有的排气烟囱的基 础上通过连接另外一条吸气烟囱，使两条烟囱中形成一条循环气流通 道，在两条烟囱中都设置发电装置，同样达到很好的发电效果。

进一步地，第二烟囱11的顶部的周壁上开有多个导流通孔15， 导流通孔15可增加进气的面积，使空气更容易进入第二烟囱11中。 另外，该导流通孔15可打开和关闭，当风力较大时，关闭导流通孔 15，当风力很小，接近无风时，便打开导流通孔15，可增加进风量。 控制导流通孔15的打开和关闭可人工控制，也可根据风速检测装置 检测风速的大小所返回的信号智能地控制，其控制方式为成熟的技 术，在此不再赘述。

进一步地，第二烟囱11的烟囱口上设有一导流罩16，导流罩16 的顶部设有一弯曲部，因为风向一般为斜向或横向，设置一弯曲部可 以使风更容易通过导流罩16进入到烟囱中。另外，该导流罩16为可 转动的，根据风向转动导流罩16使弯曲部正对风向。结合导流罩16 和导流通孔15，具体可以在导流罩16中安装风速风向传感器，当风 速大于设定值时，关闭导流通孔，风速小于设定值时，打开导流通孔， 另外，还检测风向，使导流罩16的弯曲部上的开口部分始终朝向风 向位置，使风能导入烟囱。

实施例2：

参考图2，一种基于烟囱效应的热空气发电系统，包括：用于排 气的第一烟囱20和一条以上用于吸气的第二烟囱21，第一烟囱20 的底部设有一圆锥台状的集热棚22，集热棚22上铺设有太阳能聚热 板，集热棚22的顶部与第一烟囱20的底部连接以使第一烟囱20与 集热棚22内的容腔连通，集热棚22的底部侧缘与第二烟囱21的底 部侧缘连接，第二烟囱21与集热棚22的底部侧缘连接处设有开口 23；第一烟囱20和第二烟囱21的通道内分别设有一风力发电装置 24。

当第二烟囱21为多条时，多条第二烟囱21和对应的开口23均 布设置于集热棚22的底部侧缘，在集热棚22的容腔内位于相邻开口 23之间的位置设有用于防止从各个开口23进入的气流相互串扰的隔 板25，即通过设置隔板25使每个开口23与集热棚22的顶部之间形 成一相对独立的通道，这样各个开口23之间便不会相互产生影响， 有利于气流的流通。

因为集热棚22的结构为中间高，向四周都是有坡度的向下延伸， 即中间高四周低，通过太阳能聚热板积聚在集热棚22的容腔内的热 量会向中间聚拢，所以集热棚22的中间对应的顶部位置温度最高， 周边温度较低。由于集热棚22的顶部连通的是第一烟囱20的底部， 即第一烟囱20的底部高温，空气便向上流动，形成气流。而第一烟 囱20的底部也通过集热棚与第二烟囱21之间的开口23与第二烟囱 21连通，气流便会从第二烟囱21的顶部向第一烟囱20中补充气流， 此时第一烟囱20和第二烟囱21中的风力发电装置24便可进行发电。

进一步地，在第二烟囱21内位于开口23的底部上方设置一阀门 26，该阀门26用于控制第二烟囱21内的通道处于打开和封闭状态中 的一种，第二烟囱21的底部侧缘还设有一可打开和关闭的进气门27。 在初期集热棚22的温度未稳定时，关闭阀门26，打开进气门27，待 第一烟囱20的顶部与进气门27之间形成稳定的气流后，便打开阀门 26和关闭进气门27，流动的气流形成的负压会带动第二烟囱21内的 空气自顶部向下流动。

进一步地，第二烟囱21的顶部的周壁上开有多个导流通孔28， 导流通孔28可增加进气的面积，使空气更容易进入第二烟囱21中。 另外，该该导流通孔28可打开和关闭，当风力较大时，可关闭导流 通孔28，当风力较小或无风时，打开导流通孔28，可增加进风量。 控制导流通孔28的打开和关闭可人工控制，也可根据风速检测装置 返回的信号智能地控制，其控制方式为成熟的技术，在此不再赘述。

进一步地，第二烟囱21的烟囱口上设有一导流罩29，导流罩29 的顶部设有一弯曲部，因为风向一般为斜向或横向，设置一弯曲部可 以使风更容易通过导流罩29进入到烟囱中。另外，该导流罩29为可 转动的，根据风向转动导流罩29使弯曲部正对风向。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构 思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变 都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。