一種超臨界高效發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超臨界高效發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，目前，所謂發(fā)電主要是利用發(fā)電動(dòng)力裝置將石化燃料(煤、油、天然氣)的熱能、核能等轉(zhuǎn)換為用以供應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)與人民生活之需的電能的生產(chǎn)過(guò)程。然而，石化燃料能會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳，從而加劇地球溫室效應(yīng)；而核能則面臨著原料來(lái)源及環(huán)境保護(hù)的巨大挑戰(zhàn)。
[0003]為此，本領(lǐng)域技術(shù)人員開(kāi)始逐漸采用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、水?海洋能)等清潔能源進(jìn)行發(fā)電。然而，太陽(yáng)能、風(fēng)能受氣候條件影響巨大，而地?zé)崮芎秃Ｑ竽芡瑯邮艿娇量痰牡乩項(xiàng)l件影響而無(wú)法大面積推廣，而且長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)海洋能容易造成生態(tài)災(zāi)難。
[0004]因此人類(lèi)急需一種能廣泛采集到且廉價(jià)的能量來(lái)源，于是無(wú)處不在的空氣以及湖泊、江河進(jìn)入了業(yè)內(nèi)人士的視線。由于地球表面一切的能量來(lái)源都來(lái)自于太陽(yáng)(火山爆發(fā)的能量相對(duì)弱小，可忽略不計(jì))，因此，太陽(yáng)光線帶來(lái)的能量無(wú)時(shí)不刻地加熱著空氣和湖泊、江河；如果能把這部分能量提取出來(lái)為人類(lèi)所用那將不再有二氧化碳的排放問(wèn)題，也不再有生態(tài)災(zāi)難之慮以及資源的稀缺問(wèn)題，更不會(huì)再受到氣候條件以及地理?xiàng)l件的限制。
[0005]為此，業(yè)內(nèi)人士逐漸開(kāi)發(fā)出多種利用空氣或液體發(fā)電的裝置，從而利用空氣或液體熱能使蒸發(fā)器內(nèi)液態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)氣化，進(jìn)而利用其中產(chǎn)生的高壓蒸汽通過(guò)發(fā)電機(jī)發(fā)電。然而，目前此類(lèi)裝置基本上都需要通過(guò)壓縮機(jī)和增壓泵等實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)的液化回收，由于整個(gè)過(guò)程需克服低沸點(diǎn)工作介質(zhì)本身強(qiáng)大的汽化或液化潛能，壓縮機(jī)的能效比被抵消。另外增壓泵能耗大，效率低，用增壓泵將液態(tài)工作介質(zhì)重新打入到高壓區(qū)需消耗大量能量，克服這兩種不利因素需要更大的溫差，而滿(mǎn)足更大的溫差意味著工作環(huán)境條件的苛刻限制以及更多的成本投入。從而造成裝置的整體效率過(guò)低，無(wú)法大面積推廣。
[0006]鑒于上述情況，目前需要對(duì)上述這種發(fā)電裝置進(jìn)行改進(jìn)，以在節(jié)約成本的基礎(chǔ)上，提尚發(fā)電效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種常溫下超臨界高效發(fā)電系統(tǒng)，1.由于本發(fā)明主要針對(duì)空氣和江河湖海的水源，故選用在常溫下處于超臨界狀態(tài)的物質(zhì)，科學(xué)原理上這種常溫下處于超臨界狀態(tài)的物質(zhì)自身汽化潛能和液化潛能已經(jīng)消失，可避免無(wú)休止的汽化和液化過(guò)程中耗費(fèi)大量的能量；2.用熱泵的能效比通過(guò)加熱增壓的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)低沸點(diǎn)工質(zhì)所處的低壓區(qū)到高壓區(qū)的轉(zhuǎn)換以替代原先低壓打入高壓的增壓泵，可節(jié)省這方面的巨大能耗；3.由于沒(méi)有了汽化潛能和液化潛帶來(lái)的能量損耗，使得原本在汽化和液化潛能面前顯得微不足道的熱泵和制冷機(jī)組的能效比有了用武之地，在熱能輸入端配置熱泵以及在制冷降壓端配置制冷機(jī)組，可以人為增加溫差提升發(fā)電能力且具有經(jīng)濟(jì)性，因此具備了全天候的能力。這三點(diǎn)綜合形成一種全天候的高效發(fā)電機(jī)組。
[0008]本發(fā)明所述的一種超臨界高效發(fā)電系統(tǒng)，其包括:
[0009]至少一套熱能輸入增壓裝置，其包括熱泵以及第一熱交換器，其中所述第一熱交換器內(nèi)部充滿(mǎn)超臨界態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，同時(shí)第一交換器兼作熱泵的冷凝器，熱泵從外界的第一流體提取熱能后轉(zhuǎn)移至自身冷凝器即所述第一熱交換器，在所述第一熱交換器內(nèi)與所述超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)進(jìn)行熱交換以使所述超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)增壓，其中，在第一熱交換器內(nèi)的超臨界態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)溫度始終高于臨界溫度；
[0010]至少一套冷卻降壓裝置，其包括制冷機(jī)組以及第二熱交換器，其中所述第二熱交換器內(nèi)部充滿(mǎn)超臨界態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，同時(shí)第二熱交換器兼作制冷機(jī)組的蒸發(fā)器，制冷機(jī)組向外界的第二流體排出熱能后將液化的冷媒直接在第二交換器內(nèi)蒸發(fā)制冷，通過(guò)與所述第二熱交換器內(nèi)的超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)進(jìn)行熱交換以使所述超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)降壓，其中，所述超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)的溫度始終高于或等于臨界溫度；
[0011]一液壓或氣壓發(fā)電機(jī)；
[0012]至少一套超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)儲(chǔ)存裝置，其包括:
[0013]第一壓力容器，其通過(guò)第一閥門(mén)與所述第一熱交換器連通以在所述第一閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)通過(guò)第一輸送泵接收所述第一熱交換器輸出的高壓超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，通過(guò)第二閥門(mén)與所述液壓或氣壓發(fā)電機(jī)連接以在所述第二閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)向所述液壓或氣壓發(fā)電機(jī)輸送高壓超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)供其做功發(fā)電，通過(guò)第三閥門(mén)與所述液壓或氣壓發(fā)電機(jī)連接以在所述第三閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)接收所述液壓或氣壓發(fā)電機(jī)輸出的超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，通過(guò)第四閥門(mén)與所述第一熱交換器連通以在所述第四閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)向所述第一熱交換器回送超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，通過(guò)第五閥門(mén)與所述第二熱交換器連通以在所述第五閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)通過(guò)第三輸送泵接收所述第二熱交換器冷卻后的超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，還通過(guò)第六閥門(mén)與所述第二熱交換器連通以在所述第六閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)向所述第二熱交換器回送超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)；
[0014]第二壓力容器，其通過(guò)第七閥門(mén)與所述第一熱交換器連通以在所述第七閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)通過(guò)第二輸送泵接收所述第一熱交換器輸出的高壓超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，通過(guò)第八閥門(mén)與所述液壓或氣壓發(fā)電機(jī)連接以在所述第八閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)向所述液壓或氣壓發(fā)電機(jī)輸送高壓超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)供其做功發(fā)電，通過(guò)第九閥門(mén)與所述液壓或氣壓發(fā)電機(jī)連接以在所述第九閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)接收所述液壓或氣壓發(fā)電機(jī)輸出的超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，通過(guò)第十閥門(mén)與所述第一熱交換器連通以在所述第十閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)向所述第一熱交換器回送超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，通過(guò)第十一閥門(mén)與所述第二熱交換器連通以在所述第十一閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)通過(guò)第四輸送泵接收所述第二熱交換器冷卻后的超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，還通過(guò)第十二閥門(mén)與所述第二熱交換器連通以在所述第十二閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)向所述第二熱交換器回送超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)；以及
[0015]兩個(gè)分別設(shè)置在所述第一壓力容器以及第二壓力容器底部的壓力傳感器，其檢測(cè)所述第一壓力容器以及第二壓力容器中超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)的壓力，并輸出壓力數(shù)值信號(hào)；
[0016]一控制裝置，其控制所述熱泵、第一熱交換器、制冷機(jī)組、第二熱交換器以及第一至第四輸送泵的啟停，并控制所述第一至第十二閥門(mén)的啟閉以使其中所述第一、第四閥門(mén)的啟閉與第一輸送泵的啟停狀態(tài)相同，所述第五、第六閥門(mén)的啟閉與第三輸送泵的啟停狀態(tài)相同，所述第七、第十閥門(mén)的啟閉與第二輸送泵的啟停狀態(tài)相同，所述第十一、第十二閥門(mén)的啟閉與第四輸送泵的啟停狀態(tài)相同，所述第二、第九閥門(mén)的啟閉狀態(tài)相同，所述第三、第八閥門(mén)的啟閉狀態(tài)相同，且所述第一、第四閥門(mén)的啟閉以及第一輸送泵的啟停狀態(tài)與所述第五、第六閥門(mén)的啟閉以及第三輸送泵的啟停狀態(tài)相反，所述第七、第十閥門(mén)的啟閉以及第二輸送泵的啟停狀態(tài)與所述第十一、第十二閥門(mén)的啟閉以及第四輸送泵的啟停狀態(tài)相反，所述第二、第九閥門(mén)的啟閉狀態(tài)與所述第三、第八閥門(mén)的啟閉狀態(tài)相反，所述控制裝置還接收所述壓力傳感器輸出的壓力數(shù)值信號(hào)，并將其與預(yù)設(shè)閾值比較，當(dāng)所述超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)的壓力數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)切換所述第一至第十二閥門(mén)以及第一至第四輸送泵的啟閉狀態(tài)；
[0017]其中，所述第一壓力容器和第二壓力容器在初始狀態(tài)下內(nèi)部容置有超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，該超臨界流體態(tài)低沸點(diǎn)工作介質(zhì)可以為臨界溫度以下時(shí)的氣液混合態(tài)，也可以直接為超臨界流體態(tài)，且所述控制裝置在該初始狀態(tài)下控制所述熱泵、第一熱交換器、制冷機(jī)組、第二熱交換器、第一、第四、第七、第十閥門(mén)以及第一、第二輸送泵開(kāi)啟。
[0018]在上述的超臨界高效發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)所述第一流體為氣體時(shí)，所述熱泵的蒸發(fā)器為風(fēng)扇式熱交換器。
[0019]在上述的超臨界高效發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)所述第一流體為液體時(shí)，所述熱泵的蒸發(fā)器為板式熱交換器。
[0020]在上述的超臨界高效發(fā)電系統(tǒng)中，所述熱泵裝置還包括與所述熱泵蒸發(fā)器連接以向其提供所述第一流體的傳輸泵。
[0021]在上述的超臨界高效發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)所述第二流體為氣體時(shí)，所述制冷機(jī)組的冷凝器為風(fēng)扇式熱交換器。
[0022]在上述的超臨界高效發(fā)電系統(tǒng)中，所述風(fēng)扇式熱交換器具有供所述第二流體進(jìn)入的進(jìn)入口，在所述進(jìn)入口處裝有水噴淋裝置。
[0023]在上述的超臨界高效發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)所述第二流體為液體時(shí)，所述制冷機(jī)組的冷凝器為板式熱交換器。
[0024]在上述的超臨界高效發(fā)電系統(tǒng)中，所述制冷機(jī)組裝置還包括與所述制冷機(jī)組冷凝器連接以向其提供所述第二流體的傳輸泵。
[0025]在