[實用新型]跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置

有效

• 申請號: 201120222796.7
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號: CN202170834U
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 羅良宜
• 申請（專利權）人: 羅良宜
• 主分類號: F02G1/043
• 分類號: F02G1/043;F02G1/055;F02G1/057
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新能源發電裝置，尤其是一種跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置。?

背景技術

地球上的能源絕大部分都來源于太陽，不管風能、水能、生物能還是化石能源--煤炭、石油、天然氣、可燃冰。在能源日益緊張的今天，新的可再生綠色潔凈發電技術日益受到重視。現在，新能源中，水力、風力等太陽能發電技術以及太陽光發電的直接利用技術—光電池、鏡面聚熱發電技術已相當成熟；水力發電開發潛力已不大；而風力、太陽光太過分散，使得風力、太陽光的直接發電裝置占地面積龐大、一次性投資極高。地球大氣每天都在重復吸收并發散太陽輻射的能量，而吸收太陽光熱能的環境流體—空氣中、水中的太陽熱能每天更新，幾乎取之不盡用之不竭。因而人們都在加緊研究新的間接利用太陽能熱能的環境流體—空氣中、水中的熱力發電技術。其中低溫太陽能熱力發電技術是最有潛力前途的高新技術。目前，公知的熱泵式低溫熱能發電裝置采用熱泵系統富集空氣中、水中的低溫太陽熱能再采用朗肯循環系統發電。其中熱泵系統主要包括壓縮機、冷凝器、節流器、蒸發器；朗肯循環系統主要包括冷凝器、循環泵、蒸發器、膨脹發電機組。該熱泵式低溫太陽能熱力發電技術不僅熱泵運行需消耗能量，而且朗肯循環發電系統的冷凝器所耗損的大量熱量會流出系統不被有效利用。它投資高、尤其熱效率低。?

發明內容

為了克服現有的熱泵式低溫熱能發電裝置投資高、尤其熱效率低的不足,?本發明提供一種跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置，該跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置使工質在跨臨界狀態下膨脹冷凝，充分循環利用系統內冷量和冷凝熱，達到冷凝工質壓縮功耗最小，使跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置無需外界冷源、熱電效率高、能量轉換密度高、單位功率投資低、成本低、副產冷氣不耗電的目的。?

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置主要包括吸熱器、膨脹發電機組、回熱器、加熱器、壓縮機、冷卻器、工質泵；它還包括系統內相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，密閉系統內有工質，工質為氮氣等或混合工質。吸熱器、膨脹發電機組、回熱器、加熱器、壓縮機、冷卻器、回熱器、工質泵、冷卻器依次連接形成封閉循環發電系統。在封閉循環發電系統中，工質經吸熱器吸收低溫環境流體—空氣中、水中的熱能加熱液態工質成為高壓超臨界流體，然后高壓超臨界流體進入膨脹發電機組膨脹降溫降壓做功發電；膨脹發電機組出口是低溫低壓氣態工質。該跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置膨脹發電機組出口和工質泵進口有回熱器。低溫低壓氣態工質經回熱器和加熱器升溫進入壓縮機加壓，膨脹發電機組出口壓力由壓縮機的入口壓力決定，加熱器的熱源是環境流體—空氣中、水中的熱能；升溫加壓后的工質經冷卻器和回熱器放熱冷凝成液態，再由工質泵壓入冷卻器換熱，吸收壓縮機出口工質的熱量，同時傳遞冷量給壓縮機出口工質；預熱的高壓工質再經吸熱器進一步吸收低溫環境流體—空氣中、水中的熱能加熱液態工質成為高壓超臨界流體，再流向膨脹發電機組；這樣形成了封閉循環發電系統。吸熱器可采用微通道管式高效換熱器。回熱器可采用套管式高效換熱器。冷卻器可采用套管式高效換熱器，加熱器可采用熱管式高效換熱器。工質泵可采用多級隔膜增壓泵。膨脹發動機與發電機連接組成膨脹發電機組。該跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置膨脹發電機組主軸與工質泵主軸之間可以相連接。該跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置也可以安裝于車船及其他機械設備作為直接動力裝置或充電裝置。該跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置也可以用于余熱廢熱地熱等中低溫熱源發電；用于余熱廢熱地熱等中低溫熱源發電時可用二氧化碳或混合工質。該跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置副產冷氣。該跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置啟動電力使用蓄電池或電網電力，發電電力除自用外上傳電網。?

本發明的有益效果是，該跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置使工質在跨臨界狀態下膨脹冷凝，充分循環利用系統內冷量和冷凝熱，達到冷凝工質壓縮功耗最小，使跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置無需外界冷源、熱電效率高、能量轉換密度高、單位功率投資低、成本低、副產冷氣不耗電。?

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。?

附圖是本發明實施例的工作流程示意圖。?

圖中?1.?壓縮機、2.?冷卻器、3.?工質泵、4.?吸熱器、5.?膨脹發電機組、6.?回熱器、7.?加熱器。?

具體實施方式

在附圖所示實施例中，該跨臨界低溫空氣能熱力發電裝置主要包括吸熱器（4）、膨脹發電機組（5）、回熱器（6）、加熱器（7）、壓縮機（1）、冷卻器（2）、工質泵（3）；它還包括系統內相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，密閉系統內有工質，工質為氮氣等或混合工質。在封閉循環發電系統中，工質經吸熱器（4）吸收低溫環境流體—空氣中、水中的熱能加熱液態工質成為高壓超臨界流體，然后高壓超臨界流體進入膨脹發電機組（5）膨脹降溫降壓做功發電；膨脹發電機組（5）出口是低溫低壓氣態工質，低溫低壓氣態工質經回熱器（6）和加熱器（7）升溫進入壓縮機（1）加壓，膨脹發電機組（6）出口壓力由壓縮機（1）的入口壓力決定，加熱器（7）的熱源是環境流體—空氣中、水中的熱能；升溫加壓后的工質經冷卻器（2）和回熱器（6）放熱冷凝成液態，再由工質泵（3）壓入冷卻器（2）換熱，吸收壓縮機（1）出口工質的熱量，同時傳遞冷量給壓縮機（1）出口工質；預熱的高壓工質再經吸熱器（4）進一步吸收低溫環境流體—空氣中、水中的熱能加熱液態工質成為高壓超臨界流體，再流向膨脹發電機組（5）；這樣形成了封閉循環發電系統。吸熱器（4）采用微通道管式高效換熱器。回熱器（6）采用套管式高效換熱器。冷卻器（2）采用套管式高效換熱器，加熱器（7）采用熱管式高效換熱器。工質泵（3）采用多級隔膜增壓泵。膨脹發動機與發電機連接組成膨脹發電機組（5）。膨脹發電機組（5）與工質泵（3）主軸之間相連接。?