專利名稱：超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新能源發(fā)電裝置，尤其是一種超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置。
背景技術：
地球上的能源絕大部分都來源于太陽，不管風能、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 日益受到重視?，F在，新能源中，水力、風力等太陽能發(fā)電技術以及太陽光發(fā)電的直接利用 技術一光電池、鏡面聚熱發(fā)電技術已相當成熟；水力發(fā)電開發(fā)潛力已不大；而風力、太陽光 太過分散，使得風力、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。其中低溫太陽能熱力發(fā)電技術是最有潛 力前途的高新技術。目前，公知的熱泵式低溫熱能發(fā)電裝置采用熱泵系統富集空氣中、水中 的低溫太陽熱能再采用朗肯循環(huán)系統發(fā)電。其中熱泵系統主要包括壓縮機、冷凝器、節(jié)流 器、蒸發(fā)器；朗肯循環(huán)系統主要包括冷凝器、循環(huán)泵、蒸發(fā)器、膨脹發(fā)電機組。該熱泵式低溫 太陽能熱力發(fā)電技術不僅熱泵運行需消耗能量，而且朗肯循環(huán)發(fā)電系統的冷凝器所耗損的 大量熱量會流出系統不被有效利用。它投資高、尤其熱效率低。

發(fā)明內容
為了克服現有的熱泵式低溫熱能發(fā)電裝置投資高、尤其熱效率低的不足，本發(fā)明 提供一種超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置，該超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置使工質在臨界狀態(tài)下 冷凝，放熱少，并且循環(huán)利用冷凝熱，達到超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置熱電效率高、能量轉 換密度高、單位功率投資低、成本低、副產冷氣不耗電的目的。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是該超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置主要 包括吸熱器、膨脹發(fā)電機組、回熱器、冷卻器、增壓泵、制冷機；它還包括系統內相連接的管 道、附件及檢測和控制裝置，密閉系統內有工質，工質為氮氣或混合工質。在封閉循環(huán)發(fā)電 系統中，工質經吸熱器吸收低溫環(huán)境流體一空氣中、水中的熱能加熱液態(tài)工質成為高壓超 臨界流體，然后高壓超臨界流體進入膨脹發(fā)電機組膨脹降溫降壓做功發(fā)電；膨脹發(fā)電機組 出口是臨界狀態(tài)工質，臨界狀態(tài)工質經回熱器放熱冷凝成液態(tài)，經冷卻器進一步冷卻，再由 增壓泵壓入回熱器，吸收膨脹發(fā)電機組出口的臨界狀態(tài)工質的熱量，同時傳遞冷量給膨脹 發(fā)電機組出口的臨界狀態(tài)工質并使之冷凝；預熱的高壓工質再經吸熱器進一步吸收低溫環(huán) 境流體一空氣中、水中的熱能加熱液態(tài)工質成為高壓超臨界流體，再流向膨脹發(fā)電機組；這 樣形成了封閉循環(huán)發(fā)電系統。冷卻器與制冷機通過管道相連，制冷機也可以用自然或其他 人工冷源代替。吸熱器可采用微通道管式高效換熱器?；責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。增壓泵可采用多級隔膜增壓泵。膨脹發(fā)動機與發(fā)電機連 接組成膨脹發(fā)電機組，膨脹發(fā)動機可采用多級螺桿膨脹機組。膨脹發(fā)動機與增壓泵主軸可
3以相連接。該超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置也可以安裝于車船及其他機械設備作為直接動力 裝置或充電裝置。該超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置也可以用于余熱廢熱地熱等中低溫熱源發(fā) 電；用于余熱廢熱地熱等中低溫熱源發(fā)電時可用二氧化碳或混合工質。該超臨界低溫空氣 能發(fā)電裝置副產冷氣。該超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置啟動電力使用蓄電池或電網電力，發(fā) 電電力除自用外上傳電網。本發(fā)明的有益效果是，該超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置使工質在臨界狀態(tài)下冷凝， 放熱少，循環(huán)利用冷凝熱，使該超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置熱效率高、能量轉換密度高、單 位功率投資低、成本低、副產冷氣不耗電。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。附圖是本發(fā)明實施例的工作流程示意圖。圖中1.吸熱器、2.膨脹發(fā)電機組、3.回熱器、4.冷卻器、5.增壓泵、6.制冷 機。
具體實施例方式在附圖所示實施例中，該超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置主要包括吸熱器(1)、膨脹發(fā) 電機組(2)、回熱器(3)、冷卻器(4)、增壓泵(5)、制冷機(6)；它還包括系統內相連接的管 道、附件及檢測和控制裝置，密閉系統內有工質，工質為氮氣或混合工質。在封閉循環(huán)系統 中，工質經吸熱器(1)吸收低溫環(huán)境流體一空氣中、水中的熱能加熱液態(tài)工質成為高壓超臨 界流體，然后高壓超臨界流體進入膨脹發(fā)電機組(2)膨脹降溫降壓做功發(fā)電；膨脹發(fā)電機 組(2)出口是臨界狀態(tài)工質，臨界狀態(tài)工質經回熱器(3)放熱冷凝成液態(tài)，經冷卻器(4)進 一步冷卻，再由增壓泵(5)壓入回熱器(3)，吸收膨脹發(fā)電機組(2)出口的臨界狀態(tài)工質的 熱量，同時傳遞冷量給膨脹發(fā)電機組(2)出口的臨界狀態(tài)工質并使之冷凝；預熱的高壓工 質再經吸熱器(1)進一步吸收低溫環(huán)境流體一空氣中、水中的熱能加熱液態(tài)工質成為高壓 超臨界流體，再流向膨脹發(fā)電機組(2)；這樣形成了封閉循環(huán)發(fā)電系統。冷卻器(4)與制冷 機(6)通過管道相連。吸熱器(1)采用微通道管式高效換熱器?；責崞?3)采用套管式高 效換熱器。冷卻器(4)采用套管式高效換熱器。增壓泵(5)采用多級隔膜增壓泵。膨脹發(fā) 動機與發(fā)電機連接組成膨脹發(fā)電機組(2 )，膨脹發(fā)動機采用多級螺桿膨脹機組。
權利要求
1.一種超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置主要包括吸熱器、膨脹發(fā)電機組、回熱器、冷卻器、 增壓泵、制冷機；它還包括系統內相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，其特征是吸熱 器、膨脹發(fā)電機組、回熱器、冷卻器、增壓泵、回熱器依次連接形成封閉循環(huán)發(fā)電系統。
2.根據權利要求1所述的超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置，其特征是該超臨界低溫空氣 能發(fā)電裝置膨脹發(fā)電機組出口和增壓泵出口有回熱器。
3.根據權利要求1所述的超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置，其特征是該超臨界低溫空氣 能發(fā)電裝置的吸熱器采用微通道管式高效換熱器，回熱器可采用套管式高效換熱器，冷卻 器采用套管式高效換熱器，增壓泵采用多級隔膜增壓泵，膨脹發(fā)動機采用多級螺桿膨脹機 組。
4.根據權利要求1所述的超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置，其特征是該超臨界低溫空氣 能發(fā)電裝置膨脹發(fā)電機組主軸與增壓泵主軸之間也可以相連接。
5.根據權利要求1所述的超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置，其特征是該超臨界低溫空氣 能發(fā)電裝置也可以安裝于車船及其他機械設備作為直接動力裝置或充電裝置。
全文摘要
一種新能源太陽能熱力超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置。包括吸熱器、膨脹發(fā)電機組、回熱器、冷卻器、增壓泵、制冷機及其管道附件及檢測和控制裝置，密閉系統內有氮氣或混合工質。工質經吸熱器成為高壓超臨界流體，經膨脹發(fā)電機組做功發(fā)電成為臨界狀態(tài)工質，經回熱器、冷卻器冷凝，由增壓泵壓入回熱器換熱再進吸熱器吸熱形成封閉循環(huán)發(fā)電系統。它也可以用于余熱廢熱地熱等中低溫熱源發(fā)電，工質用二氧化碳或混合工質。該超臨界低溫空氣能發(fā)電裝置副產冷氣。它使工質在臨界狀態(tài)下冷凝，放熱少，循環(huán)利用冷凝熱，因而熱電效率高、能量轉換密度高、單位功率投資低、成本低、副產冷氣不耗電。它成功突破了低溫太陽能熱力發(fā)電熱效率低的關鍵難點技術。
文檔編號F01K25/10GK102146814SQ201110108849
公開日2011年8月10日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權日2011年4月28日
發(fā)明者羅良宜 申請人:羅良宜