[發明專利]一種液態空氣制冷發電裝置及其工作方法

在審

• 申請號: 201510775265.3
• 申請日: 2015-11-15
• 公開（公告）號: CN105317487A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 茍仲武
• 申請（專利權）人: 茍仲武
• 主分類號: F01K25/08
• 分類號: F01K25/08;F04F5/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及制冷發電裝置應用技術領域，具體地說是一種液態空氣制冷發電裝置及其工作方法。

背景技術

數據中心都擁有大量服務器、網絡設備，耗能巨大，一個數據中心耗電有時可以達到上百萬千瓦。全國所有數據中心耗電總和相當于天津市的全部耗電量。數據中心設備工作時發出大量熱量，需要大功率制冷系統維持適宜環境溫度。長期以來多采用空調制冷系統和自然冷源冷卻配合實施，所有的熱量均屬于搬出數據中心“扔”到大氣層、自然環境中了，不同的地方往往只是盡可能采用更低成本的手段實現“扔”熱量的辦法。數據中心本身是高耗電系統，用大功率制冷系統制冷，綜合耗電量將更高。

現有用熱泵，將機房空調冷卻水中熱能回收利用，產生熱水，供采暖、生活、生產使用。數據中心每1萬千瓦能耗，回收得到的熱水可以供10萬平米住宅采暖，現實中很多情況下回收的大量熱水無法得到利用。

目前已有的低溫熱源發電技術多是是在熱泵回收熱量，產生80℃以上高溫熱水后，采用低溫發電機組轉化為電能，發電效率很低，熱能轉換為電能的效率只有1~5%，沒有使用價值。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種液態空氣制冷發電裝置及其工作方法，本發明可以減少電能消耗、減少冷卻水資源消耗、減少對環境的熱排放，實現環保、節能、減排、資源循環利用。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種液態空氣制冷發電裝置，包括液態空氣儲罐、低溫泵、氣化器、膨脹機、發電機和壓縮空氣儲罐；所述液態空氣儲罐與低溫泵通過通過液態空氣輸出管連接；高壓液態空氣管連接低溫泵和氣化器；所述氣化器與膨脹機通過氣化器出口風道連通；發電機的轉軸與膨脹機上的轉軸連接；所述膨脹機還通過膨脹乏氣管連接壓縮空氣儲罐；所述氣化器上連接有氣化器入口風道、氣化器出口風道和冷凝水輸入管；所述氣化器入口風道還與第一射流引風器連接；所述第一射流引風器通過第一壓縮空氣管連通壓縮空氣輸出管；所述第一壓縮空氣管與連接第二射流引風器的第二壓縮空氣管連通；所述第二射流引風器還連接有風道，所述風道與射流加濕器連通；高壓水管連接射流加濕器和水泵；所述氣化器通過所述的冷凝水輸入管連接冷凝水罐；所述冷凝水罐通過冷凝水輸出管連接水泵。

一種液態空氣制冷發電裝置的工作方法，包括以下步驟：

步驟一：低溫泵將液態空氣儲罐中的液態空氣抽出，以1MPa以上的壓力輸送；高壓的超低溫的液體通過高壓液態空氣管進入氣化器中；

步驟二：待冷卻降溫的氣流從風道入口管，被射流引風器推動后進入氣化器，其所含的顯熱和潛熱成為液態空氣氣化提供熱量，同時被冷卻；

步驟三：氣化器輸出高壓氣體經過氣化器高壓氣管進入膨脹機，使得膨脹機轉動，進而實現發電機的發電；

步驟四：膨脹機輸出的乏氣通過膨脹空氣管進入壓縮空氣儲罐，壓縮空氣儲罐儲存的壓縮空氣經過壓縮空氣輸出管以及壓縮空氣管進入射流引風器中；

步驟五：在第一射流引風器和第二射流引風器中，少量高壓氣流帶動10倍~100倍大量低壓氣流一起在管路和氣化器中流動，熱量、壓力混合交流，成為較低壓力的，較大氣流量的氣流，這個氣流氣壓在0.3MPa到1MPa之間；

步驟六：氣化器中產生的冷凝水通過冷凝水輸入管進入在冷凝水罐，水泵將冷凝水罐水泵入射流加濕器中；射流加濕器將水以霧狀的形式進行噴射，霧狀水蒸發、汽化吸熱，噴射的水霧動能傳遞同時給空氣，使得空氣流速加快；最終形成滿足濕度、溫度要求的冷卻后的氣體從風道出口管輸出；

最后，進入下一個循環。

進一步的，所述液態空氣儲罐上連接有液態空氣管路；所述射流加濕器上還連接有風道出口管。

進一步的，第一射流引風器上連接有風道入口管；所述冷凝水罐上還連接有補水管。

進一步的，所述第一射流引風器和第二射流引風器設置有一個或者多個。

采用上述技術方案后，本發明和現有技術相比所具有的優點是：

本發明利用液態空氣作為介質將部分熱能轉化為機械能、電能；回收再利用冷凝水；利用水汽化，吸收熱量；沒有冷卻塔水耗；利用空氣余壓推動制冷循環風流動減少風機電耗；在同等能耗成本的情況下可以采用更低的制冷目標溫度，改善冷卻效果。未來可以利用“垃圾電”來制作液態空氣；生產液態空氣可以是鍋爐供熱副產品，使得系統運營成本、社會綜合效益進一步提高。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

圖1為本發明的整體結構示意圖；