[實用新型]基于超臨界空氣的能源綜合利用系統

有效

• 申請號: 201320289034.8
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN203239401U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 薛文彥;廖恩榮
• 申請（專利權）人: 南京颶能電控自動化設備制造有限公司
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;F25J1/02
• 代理公司: 北京修典盛世知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11424
• 代理人: 楊方成

技術領域

本實用新型涉及能源綜合利用領域，特別是一種基于超臨界空氣的能源綜合利用系統。

背景技術

能源是現代社會必不可少的生產、生活資料，保障能源穩定供應，不斷提高能源利用效率是國民經濟發展和社會進步的重要基礎。我國能源相對匱乏，人均能源擁有量處于世界較低水平，而我國正處于工業化和城市化快速發展階段，對鋼鐵、水泥等基礎原材料需求，使得這些高耗能的產業仍然保持一定的增長剛性。因此，解決這些行業的廢熱和余熱的回收利用，提高能源的綜合利用效率具有重要意義。

隨著能源供給日益緊張，能源消耗占據的成本對于高耗能企業影響越來越大，有的甚至超過原材料成本。利用廢熱、余熱回收發電，既可以最大限度滿足企業終身的用電需求，減少外購電量，又可以降低企業生產成本，提高經濟效益。

目前已有的廢熱余熱發電技術包括：高溫余熱發電、帶補燃的低溫余熱發電、無補燃的低溫余熱發電。無補燃的低溫余熱發電由于是不用燃料的余熱利用，所以更符合節能環保的要求；

傳統余熱發電系統是基于燃氣輪機技術開發的系統，即利用工業廢熱和余熱的高溫氣體，或利用攝氏350～450度低溫廢熱和余熱氣體，通過補燃一定的化石燃料，直接驅動燃汽輪機發電。其缺點是能量回收效率低。系統需要化石燃料提供熱源，不符合能源發展要求。

近期出現的無補燃的低溫余熱發電，是利用低溫廢熱和余熱氣體，通過SP熱管余熱鍋爐和AQC熱管余熱鍋爐回收熱能，驅動凝汽式汽輪發電機發電。這種方法使得最終排出氣體的溫度降低到攝氏150度，提高了熱能的回收率，使得系統基本脫離了化石燃料。但是，這種方法仍然是一種單一能量的回收，而對于這些行業廣泛應用的水冷卻系統中排出的大量的熱能仍無法回收。

回收并儲存可能浪費的能源，然后有效釋放出存儲的能源，一直是全世界各國都在尋求解決方案的問題。

盡管在中國專利申請201210266532.0、200910225252.3、201220370877.6和201210518522.1中也公開了多種超臨界空氣儲能/釋能系統，部分程度上解決了一些問題，但由于這些系統釋放能量時管道中回流的一直是空氣，其中的氧氣導致系統管道老化快、壽命短的缺陷，會出現系統成本還未收回來但系統已經老化失效的問題，并且這些系統中不僅需要蓄冷換熱器還需要蓄熱換熱器，造成系統復雜、搭建成本高的問題。因此，要提供一種系統，既能解決儲能，又能有效釋放能量的系統，并且能使系統具有相對較長的壽命，以確保不僅能收回成本，還能帶來巨大經濟效益。

實用新型內容

基于以上問題，本實用新型公開了一種基于超臨界空氣的能源綜合利用系統，它利用空氣超臨界狀態的特殊性能和換熱裝置，將空氣進行液化存儲能量，然后進行氮氧分離，分離出價值更高的氧氣，使氮氣膨脹做功，使系統釋能時管道中主要流通的是氮氣，延長系統壽命，從而解決谷電、風電棄電得不到有效利用以及壓縮空氣儲能后的綜合利用問題。

本實用新型的第一個方面，提供了一種基于超臨界空氣的能源綜合利用系統，其包括：

空氣液化子系統、空氣分離子系統、氣體膨脹發電子系統；

所述空氣液化子系統包括空氣壓縮機組、蓄冷熱換熱器和儲液罐；

所述空氣分離子系統包括氧氮分離器、蓄熱換熱器；

所述氣體膨脹發電子系統包括通過傳動軸聯接的由至少一臺低壓膨脹機、至少一臺高壓膨脹機構成的膨脹機組和發電機；

所述基于超臨界空氣的能源綜合利用系統特征在于：

所述空氣液化子系統、所述空氣分離子系統、所述氣體膨脹發電子系統中任何兩者之間設置有至少一條管道；

所述空氣壓縮機組與所述低壓膨脹機之間設置有帶閥門的管道，該管道用于由所述空氣壓縮機組向所述低壓膨脹機輸入壓縮空氣；

所述氣體膨脹發電子系統與所述蓄冷換熱器之間設置有管道，該管道用于由所述氣體膨脹發電子系統向所述蓄冷換熱器輸送低溫氣體。

本實用新型的第二個方面，提供了一種基于超臨界空氣的能源綜合利用系統，其特征在于：

所述空氣分離子系統與所述氣體膨脹發電子系統之間設置有從所述空氣分離子系統的低溫氮氣輸出口連接到所述氣體膨脹發電子系統的高壓膨脹機的輸入口的管道，用于由所述空氣分離子系統向所述氣體膨脹發電子系統輸送高壓低溫氮氣。

本實用新型的第三個方面，提供了一種基于超臨界空氣的能源綜合利用系統，其特征在于：