CN102305111A - 空气液化发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种新能源空气液化发电装置包括两部分，第一部分空气液化装置中空气加压后在冷凝器中放热降温冷凝液化后进入分馏系统；第二部分发电装置中增压泵、换热器、冷凝器、膨胀发电机组、换热器、节流阀、分馏系统依次连接，发电装置中分馏系统、换热器、压缩机、换热器、节流阀也依次连接。发电装置能输出冷量给空气液化装置的空气的同时吸收空气液化装置的空气的热能加热液态工质成为高压超临界流体，高压超临界流体经过膨胀节流做功发电同时降温降压来获得冷量，使空气液化不耗电并且发电装置能吸收空气的热能转化为电能，发电电力除自用外上传电网。
Description
技术领域
本发明涉及一种新能源发电装置，尤其是一种空气液化发电装置。
背景技术
目前，公知的空气能发电装置采用热泵系统富集空气中、水中的低温太阳热能再采用朗肯循环系统发电。其中热泵系统主要包括压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器；朗肯循环发电系统主要包括冷凝器、循环泵、蒸发器、膨胀发动机、发电机。该热泵式空气能发电装置不仅热泵运行需消耗能量，而且朗肯循环发电系统的冷凝器也要消耗热量，它结构复杂、温差小、能量密度低、尤其热效率低、无净功输出、无实用价值。另外，目前公知的空气液化装置通常采用压缩常温空气后再膨胀节流制冷使部分空气液化来进行精馏以达到分离空气中的氧、氮、氩等组分的目的。主要流程为空气压缩-预冷-主冷-膨胀节流-精馏-复热，不同的工艺过程稍有差异，但其基本原理都是依靠消耗空气压缩机的能量来压缩常温空气再膨胀节流做功降温降压来获得冷量以使部分空气液化，现有的空气液化装置普遍能耗高。
发明内容
为了克服现有的空气能发电装置不仅热泵运行需消耗能量，而且朗肯循环发电系统的冷凝器也要消耗热量，结构复杂、温差小、能量密度低、尤其热效率低、无净功输出、无实用价值的不足以及也为了克服现有的空气液化装置依靠消耗空气压缩机的能量来压缩常温空气再膨胀节流做功降温降压来获得冷量以使部分空气液化能耗高的不足, 本发明提供一种空气液化发电装置，该空气液化发电装置的发电装置能输出冷量给空气液化装置中的空气，同时吸收空气液化装置中的空气的热能，加热液态工质成为高压超临界流体，高压超临界流体经过膨胀节流做功同时降温降压来获得冷量，达到使空气液化发电装置的发电装置热电效率高、能量转换密度高、单位功率投资低、成本低并且同时使空气液化装置获得冷量来大幅度降低空气液化系统能耗的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该空气液化发电装置包括空气液化装置和发电装置两部分。第一部分空气液化装置，主要包括空气压缩机、冷凝器、分馏系统等，还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，主要工艺流程为经过过滤的空气进入压缩机加压并净化后去冷凝器放热降温部分冷凝液化，再进入分馏系统，可得到按照需要比例的纯氧、纯氮、纯氩等的液态和气体产品，而多余组分则复热后排出，也可以直接排出。第二部分发电装置，主要包括增压泵、换热器、膨胀发电机组、节流阀、分馏系统、压缩机等，发电机与膨胀发动机相连组成膨胀发电机组，发电装置还共用空气液化装置的冷凝器、分馏系统，发电装置和空气液化装置之间有冷凝器，它还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，发电装置中增压泵、换热器、冷凝器、膨胀发电机组、换热器、节流阀、分馏系统依次连接，发电装置中分馏系统、换热器、压缩机、换热器、节流阀依次连接，发电装置的压缩机进口连接换热器，出口连接换热器，主要工艺流程为分馏系统中的液态工质由增压泵加压后进入换热器，再进入空气液化装置的冷凝器输出冷量给空气使空气冷凝液化，同时吸收空气的热量，使工质成为高压超临界流体，高压超临界流体再进入膨胀发电机组膨胀做功发电降温降压为气态工质，气态工质经换热器过冷再经节流阀节流制冷后回到分馏系统，形成工作循环；分馏系统中的气体工质进入换热器输冷吸热由压缩机加压后再经换热器放热冷却后经节流阀节流制冷后回到分馏系统，形成工作循环。循环工质可以是氮气或空气。增压泵可以采用隔膜泵。膨胀发电机组主轴与增压泵主轴可以相连接。膨胀发电机组主轴与压缩机主轴可以相连接。该空气液化发电装置启动电力使用蓄电池或电网电力，发电电力除自用外上传电网。
本发明的有益效果是，该空气液化发电装置的发电装置能输出冷量给空气液化装置的空气，同时吸收空气的热能加热工质成为高压超临界流体，高压超临界流体经过膨胀节流做功发电同时降温降压来获得冷量，使空气液化发电装置的发电装置热电效率高、能量转换密度高、单位功率投资低、成本低并且同时使空气液化装置获得冷量来大幅度降低空气液化系统能耗。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明较佳实施例的工作流程示意图。
图中 1.膨胀发电机组、2.换热器、3.节流阀、4.增压泵、5.分馏系统、6.节流阀、7.压缩机、8.冷凝器、9.压缩机。
具体实施方式
在图1所示实施例中，该空气液化发电装置包括空气液化装置和发电装置两部分。第一部分空气液化装置，主要包括压缩机（9）、冷凝器（8）、分馏系统（5）等，还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，主要工艺流程为空气进入压缩机（9）加压再进入冷凝器（8）放热降温冷凝液化，液化空气或部分液化的空气进入分馏系统（5）。第二部分发电装置，主要包括增压泵（4）、换热器（2）、膨胀发电机组（1）、节流阀（3）、分馏系统（5）、压缩机（7）、节流阀（6）等，发电机与膨胀发动机相连组成膨胀发电机组（1），发电装置还共用空气液化装置的冷凝器（8）、分馏系统（5），它还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，发电装置中增压泵（4）、换热器（2）、冷凝器（8）、膨胀发电机组（1）、换热器（2）、节流阀（3）、分馏系统（5）依次连接，发电装置中分馏系统（5）、换热器（2）、压缩机（7）、换热器（2）、节流阀（6）依次连接，主要工艺流程为分馏系统（5）中的液态工质由增压泵（4）加压后进入换热器（2），再进入空气液化装置的冷凝器（8）输出冷量给空气使空气冷凝液化，同时吸收空气的热量，使工质成为高压超临界流体，高压超临界流体再进入膨胀发电机组（1）膨胀做功发电降温降压为气态工质，气态工质经换热器（2）过冷再经节流阀（3）节流制冷后回到分馏系统（5），形成工作循环；分馏系统（5）中的气体工质进入换热器（2）输冷吸热由压缩机（7）加压后再经换热器（2）放热冷却后经节流阀（6）节流制冷后回到分馏系统（5），形成工作循环。循环工质是氮气。增压泵（4）采用隔膜泵。膨胀发电机组（1）主轴与增压泵（4）主轴相连接。膨胀发电机组（1）主轴与压缩机（7）主轴相连接，膨胀发电机组（1）主轴与压缩机（9）主轴相连接。
Claims (7)
1.一种空气液化发电装置包括空气液化装置和发电装置两部分，第一部分空气液化装置主要包括压缩机、冷凝器、分馏系统等，以及系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，第二部分发电装置主要包括增压泵、换热器、膨胀发电机组、节流阀、分馏系统、压缩机等，以及系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，其特征是：发电装置和空气液化装置之间有冷凝器。
2.根据权利要求1所述的空气液化发电装置，其特征是：该空气液化发电装置的发电装置中增压泵、换热器、冷凝器、膨胀发电机组、换热器、节流阀、分馏系统依次连接。
3.根据权利要求1所述的空气液化发电装置，其特征是：该空气液化发电装置的发电装置中分馏系统、换热器、压缩机、换热器、节流阀依次连接。
4.根据权利要求1所述的空气液化发电装置，其特征是：该空气液化发电装置的发电装置的压缩机进口连接换热器，出口连接换热器。
5.根据权利要求1所述的空气液化发电装置，其特征是：该空气液化发电装置的发电装置的增压泵采用隔膜泵。
6.根据权利要求1所述的空气液化发电装置，其特征是：该空气液化发电装置的发电装置的循环工质是氮气。
7.根据权利要求1所述的空气液化发电装置，其特征是：该空气液化发电装置的发电装置的膨胀发电机组主轴与增压泵主轴相连接，膨胀发电机组主轴与压缩机主轴相连接。
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| CN102305111A true CN102305111A (zh) | 2012-01-04 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108286496A (zh) * | 2017-01-09 | 2018-07-17 | 华北电力大学（保定） | 一种利用风能液化空气和太阳能加热的储能发电一体化系统 |
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2011
- 2011-09-14 CN CN201110271454A patent/CN102305111A/zh active Pending
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