[發明專利]一種基于高壓液體的冷熱電聯供的電能替代系統和方法

在審

• 申請號: 201710391041.1
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN108931074A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 李志遠;趙波;徐桂芝;鄧占峰;王樂;宋潔;梁立曉
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院;國家電網公司
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00;F01D15/10;F01K3/18;F01K25/10
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供一種基于高壓液體的冷熱電聯供的電能替代系統和方法，所述系統包括制備液態空氣的子系統、利用所述液態空氣的發電子系統、利用其中的熱能的制冷子系統和制熱子系統；所述制備液態空氣的子系統包括空氣壓縮機、空氣循環壓縮機和液態空氣儲存器，所述空氣壓縮機和所述循環空氣壓縮機分別設有級間換熱器。本發明僅通過兩次壓縮就達到所要求的高壓，節省了深冷泵加壓的過程，也就節省深冷泵加壓過程所消耗的能量，設備加工和維修費用；本發明提供的技術方案空氣壓縮、存儲和膨脹過程中的降溫、加熱過程使用的換熱介質實現了能量的循環利用，方便快捷，節省了能量和人力；實現了冷熱電聯供，大大避免了能量和資源的浪費。

技術領域

本發明涉及一種電能替代系統，具體涉及一種基于高壓液體的冷熱電聯供的電能替代系統和方法。

背景技術

二次工業革命至今的電氣時代，人類經歷了近一個世紀，隨著用電設備逐漸豐富，從工業生產到日常生活，人類在享受電能帶來的便利的同時，也隨之產生了一種對于電能不可替代的依賴性。因此發電技術對人類文明的重要性是不言而喻的，絕大部分電能目前仍是火力發電，火力發電燃燒過程產生的廢物對環境不可避免會造成影響，且面對火力發電所依靠的煤等燃料的有限性和日趨增長的需求性兩者之間的矛盾日益凸顯。利用高壓空氣膨脹為發電設備提供能量是目前替代火力發電的方法之一，但是目前對于空氣的壓縮、存儲技術需要通過空氣壓縮機、循環壓縮機、深冷泵三次增壓，這樣的工藝先將經過空氣壓縮機和循環壓縮機加壓的高壓液態空氣存儲于高壓液體儲罐中，其后再經過深冷泵加壓至110～120bar左右后送入蒸發器，這種方法的高壓空氣膨脹發電過程中的一些中間環節浪費的能量相當驚人。

發明內容

本申請人通過對空氣膨脹發電技術和高壓液態空氣存儲技術的深入研究，得出采用兩次加壓，用空氣壓縮機和循環壓縮機直接加壓至112bar存儲在高壓液體儲罐中，然后直接進入蒸發器，不需要深冷泵再次加壓；且空氣圧縮過程、存儲過程、膨脹過程中所采用的降溫、加熱水能夠循環利用，且能夠為外界提供冷量和熱量，實現了冷熱電聯供。

本發明是通過如下技術方案實現冷熱電聯供的：

本發明提供一種基于高壓液體的冷熱電聯供電能替代系統，所述系統包括制備液態空氣的子系統、利用所述液態空氣的發電子系統、利用其中的熱能的制冷子系統和制熱子系統；

所述制備液態空氣的子系統包括空氣壓縮機、空氣循環壓縮機和液態空氣儲存器，所述空氣壓縮機和所述循環空氣壓縮機分別設有級間換熱器。

優選的，所述空氣壓縮機和所述空氣循環壓縮機間設有篩分壓縮空氣的分子篩，且于所述分子篩出口和所述空氣循環壓縮機入口相連的管路上設有與冷箱返回流管相連的支路。

優選的，所述空氣循環壓縮機與所述液態空氣儲存器間的管路上依次設有增壓端、所述空氣循環壓縮機、換熱器、所述冷箱、氣液分離罐和所述液態空氣儲存器。

優選的，所述增壓端將空氣壓縮至112bar，并于112bar下儲存在所述液態空氣儲存器中。

優選的，所述空氣壓縮機和所述空氣循環壓縮機的級數分別至少為四級，所述換熱器分別設于所述二三級間。

優選的，所述發電子系統包括將高壓液態空氣加熱并氣化的蒸發器、將所述氣化空氣加熱的膨脹機前換熱器、膨脹所述空氣的空氣膨脹機和發電機。

優選的，所述空氣膨脹機的級數至少為四級，各級間換熱器的數目至少為兩個。

優選的，所述利用其中熱能的制熱子系統所利用的熱能包括所述制備液態空氣的子系統中的換熱器中的換熱介質與被其降溫的空氣間的熱交換所獲得的能量。

優選的，所述利用其中的熱能的制冷子系統所利用的熱能包括所述制備液態空氣的子系統中的換熱器中的換熱介質與被其降溫的空氣間的熱交換所獲得的能量和膨脹機前換熱器中的換熱介質與被其加熱的的空氣間的熱交換所取得的能量。