[發(fā)明專利]空氣液化發(fā)電裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110271454.9
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102305111A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 羅良宜
• 申請（專利權(quán)）人: 羅良宜
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F25J1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種新能源發(fā)電裝置，尤其是一種空氣液化發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

目前，公知的空氣能發(fā)電裝置采用熱泵系統(tǒng)富集空氣中、水中的低溫太陽熱能再采用朗肯循環(huán)系統(tǒng)發(fā)電。其中熱泵系統(tǒng)主要包括壓縮機、冷凝器、節(jié)流器、蒸發(fā)器；朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)主要包括冷凝器、循環(huán)泵、蒸發(fā)器、膨脹發(fā)動機、發(fā)電機。該熱泵式空氣能發(fā)電裝置不僅熱泵運行需消耗能量，而且朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的冷凝器也要消耗熱量，它結(jié)構(gòu)復雜、溫差小、能量密度低、尤其熱效率低、無凈功輸出、無實用價值。另外，目前公知的空氣液化裝置通常采用壓縮常溫空氣后再膨脹節(jié)流制冷使部分空氣液化來進行精餾以達到分離空氣中的氧、氮、氬等組分的目的。主要流程為空氣壓縮-預冷-主冷-膨脹節(jié)流-精餾-復熱，不同的工藝過程稍有差異，但其基本原理都是依靠消耗空氣壓縮機的能量來壓縮常溫空氣再膨脹節(jié)流做功降溫降壓來獲得冷量以使部分空氣液化，現(xiàn)有的空氣液化裝置普遍能耗高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的空氣能發(fā)電裝置不僅熱泵運行需消耗能量，而且朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的冷凝器也要消耗熱量，結(jié)構(gòu)復雜、溫差小、能量密度低、尤其熱效率低、無凈功輸出、無實用價值的不足以及也為了克服現(xiàn)有的空氣液化裝置依靠消耗空氣壓縮機的能量來壓縮常溫空氣再膨脹節(jié)流做功降溫降壓來獲得冷量以使部分空氣液化能耗高的不足,?本發(fā)明提供一種空氣液化發(fā)電裝置，該空氣液化發(fā)電裝置的發(fā)電裝置能輸出冷量給空氣液化裝置中的空氣，同時吸收空氣液化裝置中的空氣的熱能，加熱液態(tài)工質(zhì)成為高壓超臨界流體，高壓超臨界流體經(jīng)過膨脹節(jié)流做功同時降溫降壓來獲得冷量，達到使空氣液化發(fā)電裝置的發(fā)電裝置熱電效率高、能量轉(zhuǎn)換密度高、單位功率投資低、成本低并且同時使空氣液化裝置獲得冷量來大幅度降低空氣液化系統(tǒng)能耗的目的。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該空氣液化發(fā)電裝置包括空氣液化裝置和發(fā)電裝置兩部分。第一部分空氣液化裝置，主要包括空氣壓縮機、冷凝器、分餾系統(tǒng)等，還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，主要工藝流程為經(jīng)過過濾的空氣進入壓縮機加壓并凈化后去冷凝器放熱降溫部分冷凝液化，再進入分餾系統(tǒng)，可得到按照需要比例的純氧、純氮、純氬等的液態(tài)和氣體產(chǎn)品，而多余組分則復熱后排出，也可以直接排出。第二部分發(fā)電裝置，主要包括增壓泵、換熱器、膨脹發(fā)電機組、節(jié)流閥、分餾系統(tǒng)、壓縮機等，發(fā)電機與膨脹發(fā)動機相連組成膨脹發(fā)電機組，發(fā)電裝置還共用空氣液化裝置的冷凝器、分餾系統(tǒng)，發(fā)電裝置和空氣液化裝置之間有冷凝器，它還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，發(fā)電裝置中增壓泵、換熱器、冷凝器、膨脹發(fā)電機組、換熱器、節(jié)流閥、分餾系統(tǒng)依次連接，發(fā)電裝置中分餾系統(tǒng)、換熱器、壓縮機、換熱器、節(jié)流閥依次連接，發(fā)電裝置的壓縮機進口連接換熱器，出口連接換熱器，主要工藝流程為分餾系統(tǒng)中的液態(tài)工質(zhì)由增壓泵加壓后進入換熱器，再進入空氣液化裝置的冷凝器輸出冷量給空氣使空氣冷凝液化，同時吸收空氣的熱量，使工質(zhì)成為高壓超臨界流體，高壓超臨界流體再進入膨脹發(fā)電機組膨脹做功發(fā)電降溫降壓為氣態(tài)工質(zhì)，氣態(tài)工質(zhì)經(jīng)換熱器過冷再經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流制冷后回到分餾系統(tǒng)，形成工作循環(huán)；分餾系統(tǒng)中的氣體工質(zhì)進入換熱器輸冷吸熱由壓縮機加壓后再經(jīng)換熱器放熱冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流制冷后回到分餾系統(tǒng)，形成工作循環(huán)。循環(huán)工質(zhì)可以是氮氣或空氣。增壓泵可以采用隔膜泵。膨脹發(fā)電機組主軸與增壓泵主軸可以相連接。膨脹發(fā)電機組主軸與壓縮機主軸可以相連接。該空氣液化發(fā)電裝置啟動電力使用蓄電池或電網(wǎng)電力，發(fā)電電力除自用外上傳電網(wǎng)。

本發(fā)明的有益效果是，該空氣液化發(fā)電裝置的發(fā)電裝置能輸出冷量給空氣液化裝置的空氣，同時吸收空氣的熱能加熱工質(zhì)成為高壓超臨界流體，高壓超臨界流體經(jīng)過膨脹節(jié)流做功發(fā)電同時降溫降壓來獲得冷量，使空氣液化發(fā)電裝置的發(fā)電裝置熱電效率高、能量轉(zhuǎn)換密度高、單位功率投資低、成本低并且同時使空氣液化裝置獲得冷量來大幅度降低空氣液化系統(tǒng)能耗。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是本發(fā)明較佳實施例的工作流程示意圖。

圖中?1.膨脹發(fā)電機組、2.換熱器、3.節(jié)流閥、4.增壓泵、5.分餾系統(tǒng)、6.節(jié)流閥、7.壓縮機、8.冷凝器、9.壓縮機。

具體實施方式

在圖1所示實施例中，該空氣液化發(fā)電裝置包括空氣液化裝置和發(fā)電裝置兩部分。第一部分空氣液化裝置，主要包括壓縮機（9）、冷凝器（8）、分餾系統(tǒng)（5）等，還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，主要工藝流程為空氣進入壓縮機（9）加壓再進入冷凝器（8）放熱降溫冷凝液化，液化空氣或部分液化的空氣進入分餾系統(tǒng)（5）。第二部分發(fā)電裝置，主要包括增壓泵（4）、換熱器（2）、膨脹發(fā)電機組（1）、節(jié)流閥（3）、分餾系統(tǒng)（5）、壓縮機（7）、節(jié)流閥（6）等，發(fā)電機與膨脹發(fā)動機相連組成膨脹發(fā)電機組（1），發(fā)電裝置還共用空氣液化裝置的冷凝器（8）、分餾系統(tǒng)（5），它還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，發(fā)電裝置中增壓泵（4）、換熱器（2）、冷凝器（8）、膨脹發(fā)電機組（1）、換熱器（2）、節(jié)流閥（3）、分餾系統(tǒng)（5）依次連接，發(fā)電裝置中分餾系統(tǒng)（5）、換熱器（2）、壓縮機（7）、換熱器（2）、節(jié)流閥（6）依次連接，主要工藝流程為分餾系統(tǒng)（5）中的液態(tài)工質(zhì)由增壓泵（4）加壓后進入換熱器（2），再進入空氣液化裝置的冷凝器（8）輸出冷量給空氣使空氣冷凝液化，同時吸收空氣的熱量，使工質(zhì)成為高壓超臨界流體，高壓超臨界流體再進入膨脹發(fā)電機組（1）膨脹做功發(fā)電降溫降壓為氣態(tài)工質(zhì)，氣態(tài)工質(zhì)經(jīng)換熱器（2）過冷再經(jīng)節(jié)流閥（3）節(jié)流制冷后回到分餾系統(tǒng)（5），形成工作循環(huán)；分餾系統(tǒng)（5）中的氣體工質(zhì)進入換熱器（2）輸冷吸熱由壓縮機（7）加壓后再經(jīng)換熱器（2）放熱冷卻后經(jīng)節(jié)流閥（6）節(jié)流制冷后回到分餾系統(tǒng)（5），形成工作循環(huán)。循環(huán)工質(zhì)是氮氣。增壓泵（4）采用隔膜泵。膨脹發(fā)電機組（1）主軸與增壓泵（4）主軸相連接。膨脹發(fā)電機組（1）主軸與壓縮機（7）主軸相連接，膨脹發(fā)電機組（1）主軸與壓縮機（9）主軸相連接。