專利名稱：跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新能源發(fā)電裝置，尤其是一種跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
地球上的能源絕大部分都來源于太陽，不管風(fēng)能、水能、生物能還是化石能源一煤炭、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(fā)電技術(shù)日益受到重視?，F(xiàn)在，新能源中，水力、風(fēng)力等太陽能發(fā)電技術(shù)以及太陽光發(fā)電的直接利用技術(shù)一光電池、鏡面聚熱發(fā)電技術(shù)已相當(dāng)成熟；水力發(fā)電開發(fā)潛力已不大；而風(fēng)力、太陽光太過分散，使得風(fēng)力、太陽光的直接發(fā)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(fù)吸收并發(fā)散太陽輻射的能量，而吸收太陽光熱能的環(huán)境流體一空氣中、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(huán)境流體一空氣中、水中的熱力發(fā)電技術(shù)。其中低溫太陽能熱力發(fā)電技術(shù)是最有潛力前途的高新技術(shù)。目前，公知的熱泵式低溫?zé)崮馨l(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(jī)、冷凝器、節(jié)流器、蒸發(fā)器；朗肯循環(huán)系統(tǒng)主要包括冷凝器、循環(huán)泵、蒸發(fā)器、膨脹發(fā)電機(jī)組。該熱泵式低溫太陽能熱力發(fā)電技術(shù)不僅熱泵運(yùn)行需消耗能量，而且朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的冷凝器所耗損的大量熱量會流出系統(tǒng)不被有效利用。它投資高、尤其熱效率低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的熱泵式低溫?zé)崮馨l(fā)電裝置投資高、尤其熱效率低的不足，本發(fā)明提供一種跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置，該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置使工質(zhì)在跨臨界狀態(tài)下膨脹冷凝，充分循環(huán)利用系統(tǒng)內(nèi)冷量和冷凝熱，達(dá)到冷凝工質(zhì)壓縮功耗最小，使跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置無需外界冷源、熱電效率高、能量轉(zhuǎn)換密度高、單位功率投資低、成本低、副產(chǎn)冷氣不耗電的目的。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置主要包括吸熱器、膨脹發(fā)電機(jī)組、回?zé)崞鳌⒓訜崞?、壓縮機(jī)、冷卻器、工質(zhì)泵；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，密閉系統(tǒng)內(nèi)有工質(zhì)，工質(zhì)為氮?dú)獾然蚧旌瞎べ|(zhì)。在封閉循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，工質(zhì)經(jīng)吸熱器吸收低溫環(huán)境流體一空氣中、水中的熱能加熱液態(tài)工質(zhì)成為高壓超臨界流體，然后高壓超臨界流體進(jìn)入膨脹發(fā)電機(jī)組膨脹降溫降壓做功發(fā)電； 膨脹發(fā)電機(jī)組出口是低溫低壓氣態(tài)工質(zhì)，低溫低壓氣態(tài)工質(zhì)經(jīng)回?zé)崞骱图訜崞魃郎剡M(jìn)入壓縮機(jī)加壓，膨脹發(fā)電機(jī)組出口壓力由壓縮機(jī)的入口壓力決定，加熱器的熱源是環(huán)境流體一空氣中、水中的熱能；升溫加壓后的工質(zhì)經(jīng)冷卻器和回?zé)崞鞣艧崂淠梢簯B(tài)，再由工質(zhì)泵壓入冷卻器換熱，吸收壓縮機(jī)出口工質(zhì)的熱量，同時傳遞冷量給壓縮機(jī)出口工質(zhì)；預(yù)熱的高壓工質(zhì)再經(jīng)吸熱器進(jìn)一步吸收低溫環(huán)境流體一空氣中、水中的熱能加熱液態(tài)工質(zhì)成為高壓超臨界流體，再流向膨脹發(fā)電機(jī)組；這樣形成了封閉循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。吸熱器可采用微通道管式高效換熱器?；?zé)崞骺刹捎锰坠苁礁咝Q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(zhì)泵可采用多級隔膜增壓泵。膨脹發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)連接組成膨脹發(fā)電機(jī)組。膨脹發(fā)動機(jī)與工質(zhì)泵主軸可以相連接。該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置也可以安裝于車船及其他機(jī)械設(shè)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(fā)電裝置也可以用于余熱廢熱地?zé)岬戎械蜏責(zé)嵩窗l(fā)電；用于余熱廢熱地?zé)岬戎械蜏責(zé)嵩窗l(fā)電時可用二氧化碳或混合工質(zhì)。該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置副產(chǎn)冷氣。該跨臨界低溫空氣能熱力發(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，該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置使工質(zhì)在跨臨界狀態(tài)下膨脹冷凝，充分循環(huán)利用系統(tǒng)內(nèi)冷量和冷凝熱，達(dá)到冷凝工質(zhì)壓縮功耗最小，使跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置無需外界冷源、熱電效率高、能量轉(zhuǎn)換密度高、單位功率投資低、成本低、副產(chǎn)冷氣不耗電。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。附圖是本發(fā)明實施例的工作流程示意圖。圖中1.壓縮機(jī)、2.冷卻器、3.工質(zhì)泵、4.吸熱器、5.膨脹發(fā)電機(jī)組、6.回?zé)崞鳌?.加熱器。
具體實施例方式在附圖所示實施例中，該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置主要包括吸熱器(4)、膨脹發(fā)電機(jī)組(5)、回?zé)崞?6)、加熱器(7)、壓縮機(jī)(1)、冷卻器(2)、工質(zhì)泵(3);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，密閉系統(tǒng)內(nèi)有工質(zhì)，工質(zhì)為氮?dú)獾然蚧旌瞎べ|(zhì)。 在封閉循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，工質(zhì)經(jīng)吸熱器(4)吸收低溫環(huán)境流體一空氣中、水中的熱能加熱液態(tài)工質(zhì)成為高壓超臨界流體，然后高壓超臨界流體進(jìn)入膨脹發(fā)電機(jī)組(5)膨脹降溫降壓做功發(fā)電；膨脹發(fā)電機(jī)組(5 )出口是低溫低壓氣態(tài)工質(zhì)，低溫低壓氣態(tài)工質(zhì)經(jīng)回?zé)崞?6 )和加熱器(7 )升溫進(jìn)入壓縮機(jī)(1)加壓，膨脹發(fā)電機(jī)組(6 )出口壓力由壓縮機(jī)(1)的入口壓力決定，加熱器(7)的熱源是環(huán)境流體一空氣中、水中的熱能；升溫加壓后的工質(zhì)經(jīng)冷卻器(2) 和回?zé)崞?6)放熱冷凝成液態(tài)，再由工質(zhì)泵(3)壓入冷卻器(2)換熱，吸收壓縮機(jī)(1)出口工質(zhì)的熱量，同時傳遞冷量給壓縮機(jī)(1)出口工質(zhì)；預(yù)熱的高壓工質(zhì)再經(jīng)吸熱器(4)進(jìn)一步吸收低溫環(huán)境流體一空氣中、水中的熱能加熱液態(tài)工質(zhì)成為高壓超臨界流體，再流向膨脹發(fā)電機(jī)組(5);這樣形成了封閉循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。吸熱器(4)采用微通道管式高效換熱器?；?zé)崞?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(zhì)泵(3)采用多級隔膜增壓泵。膨脹發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)連接組成膨脹發(fā)電機(jī)組(5)。膨脹發(fā)動機(jī)與工質(zhì)泵(3)主軸相連接。
權(quán)利要求
1.一種跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置主要包括吸熱器、膨脹發(fā)電機(jī)組、回?zé)崞?、加熱器、壓縮機(jī)、冷卻器、工質(zhì)泵；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，其特征是吸熱器、膨脹發(fā)電機(jī)組、回?zé)崞鳌⒓訜崞?、壓縮機(jī)、冷卻器、回?zé)崞?、工質(zhì)泵、冷卻器依次連接形成封閉循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置，其特征是該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置膨脹發(fā)電機(jī)組出口和工質(zhì)泵進(jìn)口有回?zé)崞鳌?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置，其特征是該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置的加熱器采用熱管式高效換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置，其特征是該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置的吸熱器采用微通道管式高效換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置，其特征是該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置的回?zé)崞鞑捎锰坠苁礁咝Q熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置，其特征是該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置的冷卻器采用套管式高效換熱器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置，其特征是該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置的工質(zhì)泵采用多級隔膜增壓泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置，其特征是該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置膨脹發(fā)電機(jī)組主軸與工質(zhì)泵主軸之間相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置，其特征是該跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置能安裝于車船及其他機(jī)械設(shè)備作為直接動力裝置或充電裝置。
全文摘要
一種新能源跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置。包括吸熱器、膨脹發(fā)電機(jī)組、回?zé)崞?、加熱器、壓縮機(jī)、冷卻器、工質(zhì)泵及其管道附件及檢測和控制裝置，密閉系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)。工質(zhì)經(jīng)吸熱器成為高壓超臨界流體，膨脹做功發(fā)電為氣態(tài)工質(zhì)，經(jīng)升溫加壓，再冷卻冷凝，泵入吸熱器形成封閉循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。它也可以用于余熱廢熱地?zé)岬戎械蜏責(zé)嵩窗l(fā)電。它使工質(zhì)在跨臨界狀態(tài)下冷凝，充分循環(huán)利用系統(tǒng)內(nèi)冷量，工質(zhì)壓縮冷凝功耗最小，使跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置無需外界冷源、熱電效率高、能量轉(zhuǎn)換密度高、單位功率投資低、成本低、副產(chǎn)冷氣不耗電。它成功突破了低溫太陽能熱力發(fā)電熱效率低的關(guān)鍵難點(diǎn)技術(shù)。
文檔編號F02G1/043GK102251876SQ20111017731
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者羅良宜 申請人:羅良宜