專利名稱：跨臨界低溫空氣能熱力發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
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：
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。現(xiàn)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(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、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(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)明解決其技術問題所采用的技術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)電機組、回熱器、加熱器、壓縮機、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)為氮氣等或混合工質(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)電機組出口是低溫低壓氣態(tài)工質(zhì)，低溫低壓氣態(tài)工質(zhì)經(jīng)回熱器和加熱器升溫進入壓縮機加壓，膨脹發(fā)電機組出口壓力由壓縮機的入口壓力決定，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)冷卻器和回熱器放熱冷凝成液態(tài)，再由工質(zhì)泵壓入冷卻器換熱，吸收壓縮機出口工質(zhì)的熱量，同時傳遞冷量給壓縮機出口工質(zhì)；預熱的高壓工質(zhì)再經(jīng)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(zhì)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(tǒng)。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，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)動機與發(fā)電機連接組成膨脹發(fā)電機組。膨脹發(fā)動機與工質(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械設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(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、2.冷卻器、3.工質(zhì)泵、4.吸熱器、5.膨脹發(fā)電機組、6.回熱器、7.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)電機組(5)、回熱器(6)、加熱器(7)、壓縮機(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)為氮氣等或混合工質(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入膨脹發(fā)電機組(5)膨脹降溫降壓做功發(fā)電；膨脹發(fā)電機組(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)回熱器(6 )和加熱器(7 )升溫進入壓縮機(1)加壓，膨脹發(fā)電機組(6 )出口壓力由壓縮機(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) 和回熱器(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(1)出口工質(zhì)的熱量，同時傳遞冷量給壓縮機(1)出口工質(zhì)；預熱的高壓工質(zhì)再經(jīng)吸熱器(4)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(zhì)成為高壓超臨界流體，再流向膨脹發(fā)電機組(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?；責崞?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)動機與發(fā)電機連接組成膨脹發(fā)電機組(5)。膨脹發(fā)動機與工質(zhì)泵(3)主軸相連接。
權利要求
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)電機組、回熱器、加熱器、壓縮機、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)電機組、回熱器、加熱器、壓縮機、冷卻器、回熱器、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)電機組出口和工質(zhì)泵進口有回熱器。
3.根據(jù)權利要求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)電裝置的回熱器采用套管式高效換熱器。
6.根據(jù)權利要求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)電機組主軸與工質(zhì)泵主軸之間相連接。
9.根據(jù)權利要求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)電機組、回熱器、加熱器、壓縮機、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熱等中低溫熱源發(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)電熱效率低的關鍵難點技術。
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)先權日2011年6月28日
發(fā)明者羅良宜 申請人:羅良宜