一種空氣能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種空氣能發(fā)電系統(tǒng)，涉及一種能源發(fā)電系統(tǒng)，本發(fā)明為空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)和郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)構成的空氣能發(fā)電系統(tǒng)。換熱裝置（4）采用雙介質(zhì)流道結(jié)構，一條為空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)的冷媒介質(zhì)流道、另一條為郎肯循環(huán)系統(tǒng)的工作介質(zhì)流道，換熱裝置（4）既是空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)的冷凝器又是郎肯循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)生器，這兩個循環(huán)系統(tǒng)通過換熱裝置（4）連接；空氣能熱泵技術和郎肯循環(huán)低溫發(fā)電技術有機結(jié)合，充分利用了空氣能熱泵技術1:4以上的高能效比來實現(xiàn)將空氣能轉(zhuǎn)換成電能，為在更廣闊的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活領域節(jié)約電能，實現(xiàn)節(jié)能減排提供了一條有效的途徑。
【專利說明】一種空氣能發(fā)電系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能源發(fā)電系統(tǒng)，特別是涉及一種空氣能發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]隨著經(jīng)濟的發(fā)展，資源環(huán)境問題日益突出。近年來“節(jié)能減排”、“大氣污染治理”工作已經(jīng)成為國家政府的工作重點，低碳環(huán)保將是城鎮(zhèn)發(fā)展的必須堅持的原則，在發(fā)展經(jīng)濟的同時大力發(fā)展清潔能源和可再生能源、調(diào)整能源結(jié)構將是我國今后相當長一段時間內(nèi)的主要任務。
[0003]空氣能熱泵就是利用空氣中的能量來產(chǎn)生熱能，其超高的能效比受到人們的青睞，空氣能熱泵技術現(xiàn)今已在我國得到廣泛應用，并不斷的與風電、光伏電技術相融合，目前正向更大型化、更高的能效比和更低的環(huán)境使用溫度等方向上發(fā)展。
[0004]空氣能熱泵技術是目前比較先進的新能源技術，其原理是利用電能帶動氣體壓縮機工作，來驅(qū)動冷媒進行逆卡諾循環(huán)，通過蒸發(fā)器將空氣中大量的低品位熱能(空氣中的熱量)通過壓縮機和冷媒，轉(zhuǎn)變?yōu)楦咂肺坏臒崮?，其能效比至少達到1:4以上，從可查詢的資料上來看，采用二氧化碳做冷媒介質(zhì)的空氣能熱泵可在零下-30攝氏度工作，熱能輸出的介質(zhì)溫度可以達到100攝氏度以上，其能效比最高達到1:4.5以上，具有顯著的節(jié)能效果。但從目前市場上空氣能熱泵的產(chǎn)品來看，其應用范圍還僅限于作為熱源應用于家庭住宅或小型建筑物的供暖，家庭或旅館用熱水，作為采用風電或光伏電進行加熱的輔助熱源等領域。
[0005]因目前空氣能熱泵技術及相關產(chǎn)品只是簡單的將其作為熱源使用，極大地限制了其技術的應用領域和應用范圍。
[0006]低溫余熱回收技術是目前我國正在蓬勃發(fā)展的又一項新節(jié)能技術，特別是低溫余熱發(fā)電技術多數(shù)采用的就是郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)技術，在冶煉、工業(yè)爐窯的尾氣回收、化工行業(yè)的余熱回收、生物質(zhì)發(fā)電等領域已經(jīng)得到實際應用。其工作過程如下:工作介質(zhì)泵將工作介質(zhì)輸送到發(fā)生器，工作介質(zhì)在發(fā)生器內(nèi)被加熱汽化，產(chǎn)生的介質(zhì)蒸汽進入到膨脹動力機中膨脹做功，驅(qū)動膨脹機旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機發(fā)電，做功后的低壓蒸汽進入冷凝器凝結(jié)，然后再回到工作介質(zhì)泵中，在進入下一個循環(huán)。郎肯循環(huán)的低溫發(fā)電技術在我國已經(jīng)是成熟技術，如西藏的羊八井電站、遼寧熊岳的100千瓦試驗電站、河北懷來200千瓦試驗電站等等均已得到實際運行并成功發(fā)電。
[0007]郎肯循環(huán)發(fā)電中的關鍵因數(shù)是膨脹動力機和工作介質(zhì)。
[0008]適合使用膨脹動力機有渦旋膨脹機、單螺桿膨脹機、雙螺桿膨脹機等，目前在低溫發(fā)電領域比較公認的采用雙螺桿膨脹機發(fā)電效果最好，在我國已有生產(chǎn)。根據(jù)江西華電電力有限公司公開的產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算，其“螺桿膨脹發(fā)電機”的熱電轉(zhuǎn)換效率至少達到65%以上。
[0009]目前郎肯低溫發(fā)電系統(tǒng)中采用的工作介質(zhì)有很多種，在150攝氏度以上至350攝氏度的低溫發(fā)電領域中無機介質(zhì)水是常用的工作介質(zhì)，而在海洋溫差發(fā)電和較低溫領域如20-150攝氏度時多采用有機工作介質(zhì)。我國的一些機構和學者如天津大學、昆明理工大學、王光輝、王華在郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)工作介質(zhì)方面已做過很多研究，其中許多工作介質(zhì)我國都有生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提出一種由空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)和郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)構成的空氣能發(fā)電系統(tǒng)，其目的是利用空氣能熱泵技術1:4以上的高能效比，將其產(chǎn)生的熱能經(jīng)郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成電能輸出，以實現(xiàn)在更廣闊的應用領域節(jié)約電能、更大的范圍內(nèi)應用空氣能熱泵技術和郎肯低溫發(fā)電技術的目的。
[0011]本發(fā)明的技術方案是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種空氣能發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)由空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)和郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)兩個部分構成，空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)通過換熱裝置與郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)連接；換熱裝置采用雙介質(zhì)流道結(jié)構，一條為空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)的冷媒介質(zhì)流道，另一條為郎肯循環(huán)系統(tǒng)的工作介質(zhì)流道，換熱裝置既是空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)的冷凝器又是郎肯循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)生器，這兩個循環(huán)系統(tǒng)通過換熱裝置連接；空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)由風機、蒸發(fā)器、壓縮機、換熱裝置和膨脹閥、冷媒介質(zhì)構成；蒸發(fā)器連接壓縮機，壓縮機連接換熱裝置的冷媒介質(zhì)流道的入口端，換熱裝置的冷媒介質(zhì)流道的出口端連接膨脹閥，膨脹閥連接蒸發(fā)器。
[0012]所述的空氣能發(fā)電系統(tǒng)，郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)由換熱裝置、膨脹動力機、回熱器、冷卻器、工作介質(zhì)泵、發(fā)電機及工作介質(zhì)構成。
[0013]所述的空氣能發(fā)電系統(tǒng)，換熱裝置的工作介質(zhì)流道出口端連接膨脹動力機，膨脹動力機連接回熱器和發(fā)電機，回熱器連接冷卻器，冷卻器連接工作介質(zhì)泵，工作介質(zhì)泵連接回熱器，回熱器連接換熱裝置工作介質(zhì)流道的入口端。
[0014]所述的空氣能發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電及所發(fā)電能輸出端直接連接輸出；或經(jīng)過電壓穩(wěn)壓器再連接對外輸出，電壓穩(wěn)壓器同時作為系統(tǒng)風機、壓縮機和工作介質(zhì)泵、冷卻水泵的工作電源。
[0015]所述的空氣能發(fā)電系統(tǒng)，空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)和郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)的組成部件安裝成一臺設備，或兩個系統(tǒng)單獨安裝，再經(jīng)管線連接。
[0016]其原理是通過空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)利用電能帶動氣體壓縮機工作，來驅(qū)動冷媒介質(zhì)進行逆卡諾循環(huán)，蒸發(fā)器將空氣中大量的低品位熱能(空氣中的熱量)通過壓縮機和冷媒介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咂肺坏臒崮?，再?jīng)換熱裝置將高品位熱能傳遞給郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)中的工作介質(zhì)，工作介質(zhì)被加熱蒸發(fā)后，驅(qū)動膨脹動力機旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機發(fā)電。該系統(tǒng)充分利用空氣能熱泵技術1:4以上的高能效比來實現(xiàn)將空氣能轉(zhuǎn)換成電能。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果是:
本發(fā)明充分利用空氣能熱泵技術和郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)技術這兩項技術，通過系統(tǒng)技術集成將空氣能熱泵技術和郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)技術有機結(jié)合，很好地解決了現(xiàn)有空氣能熱泵技術及類似技術產(chǎn)品中只是簡單的作為熱源使用，產(chǎn)品用途單一，適用范圍較窄的問題，極大地拓寬了空氣能熱泵技術和郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)技術的應用領域。更重要的是充分利用了空氣能熱泵技術1:4以上的高能效比來實現(xiàn)將空氣能轉(zhuǎn)換成電能，為在更廣闊的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活領域節(jié)約電能，實現(xiàn)節(jié)能減排提供了一條有效的途徑?？梢愿浞值匕l(fā)揮空氣能熱泵技術和郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)技術在可再生能源、清潔能源應用和節(jié)能減排、大氣污染治理等方面的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實施方式示意圖；
圖2是空氣能發(fā)電系統(tǒng)電氣接線圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明做進一步的說明:
圖1和圖2所不，圖中標記為:
1.風機；2.蒸發(fā)器；3.壓縮機；4.換熱裝置(冷凝器/發(fā)生器)；5.膨脹閥；6.膨脹動力機；7.回熱氣；8.冷卻器；9.工作介質(zhì)泵；10.發(fā)電機；11.冷卻水；12.冷媒介質(zhì)；13.工作介質(zhì)；14.電壓穩(wěn)壓器；15.輸出開關。
[0020]本發(fā)明提供一種空氣能發(fā)電系統(tǒng)，其原理是通過空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)利用電能帶動氣體壓縮機工作，來驅(qū)動冷媒介質(zhì)進行逆卡諾循環(huán)，蒸發(fā)器將空氣中大量的低品位熱能(空氣中的熱量)通過壓縮機和冷媒介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咂肺坏臒崮?，再?jīng)換熱裝置將熱能通過郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成電能應用。該系統(tǒng)充分利用了空氣能熱泵1:4以上的高能效比來實現(xiàn)將空氣能轉(zhuǎn)換成電能。
[0021]空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)主要由風機、蒸發(fā)器、壓縮機、換熱裝置和膨脹閥、冷媒介質(zhì)構成；蒸發(fā)器連接壓縮機、壓縮機連接換熱裝置的冷媒介質(zhì)流道的入口端、換熱裝置的冷媒介質(zhì)流道的出口端連接膨脹閥、膨脹閥連接蒸發(fā)器。
[0022]郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)主要由換熱裝置、膨脹動力機、回熱器、冷卻器、工作介質(zhì)泵、發(fā)電機、及工作介質(zhì)構成；換熱裝置的工作介質(zhì)流道出口端連接膨脹動力機、膨脹動力機連接回熱器和發(fā)電機、回熱器連接冷卻器、冷卻器連接工作介質(zhì)泵、工作介質(zhì)泵連接回熱器、回熱器連接換熱裝置工作介質(zhì)流道的入口端。
[0023]換熱裝置采用雙介質(zhì)流道結(jié)構，一條為空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)的冷媒介質(zhì)流道、另一條為郎肯循環(huán)系統(tǒng)的工作介質(zhì)流道，換熱裝置既是空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)的冷凝器又是郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)生器，這兩個循環(huán)系統(tǒng)通過換熱裝置連接。
[0024]發(fā)電及所發(fā)電能可直接對外輸出；也可以經(jīng)過電壓穩(wěn)壓器對外輸出，電壓穩(wěn)壓器同時作為系統(tǒng)中風機、壓縮機、工作介質(zhì)泵和冷卻水泵的工作電源。
[0025]工作介質(zhì)可以是無機介質(zhì)、有機介質(zhì)，也可以是多元介質(zhì)的混合物。
[0026]制造安裝時，空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)和郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)的組成部件可以安裝成一臺設備，也可以兩個系統(tǒng)分別安裝經(jīng)管線連接。
[0027]其工作過程如下:
先通過空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)，利用電能帶動風機1和氣體壓縮機3工作，風機1將大量的空氣吹向蒸發(fā)器2，蒸發(fā)器2吸收空氣中的熱能加熱循環(huán)系統(tǒng)中的冷媒介質(zhì)12，冷媒介質(zhì)12被加熱后變成介質(zhì)蒸汽，被壓縮機3吸入、壓縮、輸出后變成高溫高壓的介質(zhì)流，在經(jīng)過換熱器4的冷媒介質(zhì)流道時，將熱能傳遞給工作介質(zhì)流道中郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)的工作介質(zhì)13，同時冷媒介質(zhì)12被降溫、冷凝經(jīng)膨脹閥5，再進入蒸發(fā)器2，冷媒介質(zhì)完成一次逆卡諾循環(huán)。在換熱裝置4中被加熱的工作介質(zhì)受熱后氣化、并達到一定的壓力和溫度，驅(qū)動膨脹動力機6旋轉(zhuǎn)，膨脹動力機帶動發(fā)電機10發(fā)電，經(jīng)膨脹機做功后的工作介質(zhì)13經(jīng)回熱器7和冷卻器8被冷卻水11冷卻后再經(jīng)工作介質(zhì)泵9進入下一個郎肯循環(huán)。
[0028]發(fā)電機所發(fā)出的電能可以直接對外輸出；也可以經(jīng)過電壓穩(wěn)壓器14帶風機1電機、壓縮機電機3、工作介質(zhì)電機9和冷卻水電機11后，經(jīng)輸出開關15對外輸出(見圖2空氣能發(fā)電電氣接線圖)。
【權利要求】
1.一種空氣能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)由空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)和郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)兩個部分構成，空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)通過換熱裝置與郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)連接；換熱裝置(4)采用雙介質(zhì)流道結(jié)構，一條為空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)的冷媒介質(zhì)流道，另一條為郎肯循環(huán)系統(tǒng)的工作介質(zhì)流道，換熱裝置(4)既是空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)的冷凝器又是郎肯循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)生器，這兩個循環(huán)系統(tǒng)通過換熱裝置(4)連接；空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)由風機(I)、蒸發(fā)器(2)、壓縮機(3)、換熱裝置(4)和膨脹閥(5)、冷媒介質(zhì)(12)構成；蒸發(fā)器(2 )連接壓縮機(3 )，壓縮機(3 )連接換熱裝置(4 )的冷媒介質(zhì)流道的入口端，換熱裝置(4 )的冷媒介質(zhì)流道的出口端連接膨脹閥(5 )，膨脹閥(5 )連接蒸發(fā)器(2 )。
2.根據(jù)權利要求1所述的空氣能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)由換熱裝置(4)、膨脹動力機(6)、回熱器(7)、冷卻器(8)、工作介質(zhì)泵(9)、發(fā)電機(10)及工作介質(zhì)(13)構成。
3.根據(jù)權利要求2所述的空氣能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:換熱裝置(4)的工作介質(zhì)流道出口端連接膨脹動力機(6)，膨脹動力機(6)連接回熱器(7)和發(fā)電機(10)，回熱器(7)連接冷卻器(8)，冷卻器(8)連接工作介質(zhì)泵(9)，工作介質(zhì)泵(9)連接回熱器(7)，回熱器(7)連接換熱裝置(4)工作介質(zhì)流道的入口端。
4.根據(jù)權利要求1所述的空氣能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:發(fā)電及所發(fā)電能輸出端直接連接輸出；或經(jīng)過電壓穩(wěn)壓器再連接對外輸出，電壓穩(wěn)壓器同時作為系統(tǒng)風機、壓縮機和工作介質(zhì)泵、冷卻水泵的工作電源。
5.根據(jù)權利要求1所述的空氣能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:空氣能熱泵循環(huán)系統(tǒng)和郎肯循環(huán)低溫發(fā)電系統(tǒng)的組成部件安裝成一臺設備，或兩個系統(tǒng)單獨安裝，再經(jīng)管線連接。
【文檔編號】F25B30/02GK104454411SQ201410663412
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權日:2014年11月20日
【發(fā)明者】廖濱, 鄭雪輝 申請人:廖濱, 鄭雪輝