CN105257425A - 具有集成能源供给、存储设备和混合控制系统的五重效果发电多循环混合可再生能源系统 - Google Patents

具有集成能源供给、存储设备和混合控制系统的五重效果发电多循环混合可再生能源系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了具有集成能源供给、存储设备和混合控制系统的五重效果发电多循环混合可再生能源系统。提供给消费者的是工业规模的可再生能量基础五效发电系统和能量存储设施。本发明具有移动和固定的实施例。本发明包括能量回收,能量生产,能量处理,热解,副产品处理利用系统/分离处理系统和处理及存储系统,以及用以集成和研发额外的处理、系统和应用的开放式架构。本发明的系统主要使用适应性测量、生物测量和热成像感应分析(包括了用以分析的额外输入传感器),用以监测和控制集成的人工智能和自动控制系统的利用,因此提供了平衡的、环境友好的生态系统。

Description

具有集成能源供给、存储设备和混合控制系统的五重效果发电多循环混合可再生能源系统
相关申请的交叉引用
本申请要求如下申请的优先权:2012年11月15日提出的、发明名称为“HYBRIDWINDSOLARHYDROGENAMMONIAREGENERATESYSTEM(混合风力太阳能氢氨再生系统)”的美国临时申请序列号61/727108;2013年7月29日提出的、发明名称为“DISTRIBUTEDHYBRIDENERGYGENERATION,STORAGESYTEMANDINTEGRATEDMONITOR,ANALYSISANDCONTROLSYSTEM(分布式混合能源发电、存储系统和集成的监测、分析和控制系统)”的美国临时申请序列号61/859377;2013年9月13日提出的、发明名称为“DISTRIBUTEDHYBRIDENERGYGENERATION,STORAGESYTEMANDINTEGRATEDMONITOR,ANALYSISANDCONTROLSYSTEM(分布式混合能源发电、存储系统和集成的监测、分析和控制系统)”的美国临时申请序列号61/877467;2013年10月3日提出的、发明名称为“HYBRIDSOLARTRIGENERATIONSYSTEMBASEDMICROGRIDCCHPPROVIDINGHEATING,COOLING,ELECTRICALGENERATIONANDENERGYSTORAGEUSINGANINTEGRATEDAUTOMATIONSYSTEMFORMONITOR,ANALYSISANDCONTROL(利用用于监测、分析和控制的集成自动化系统来提供加热、冷却、发电和能量存储的基于混合太阳能三联产系统的微电网CCHP)”的美国临时申请序列号61/886213;2013年10月26日提出的、发明名称为“HYBRIDTRIGENERATIONSYSTEMBASEDMICROGRIDCCHPPROVIDINGHEATING,COOLING,ELECTRICALGENERATIONANDENERGYSTORAGEUSINGANINTEGRATEDAUTOMATIONSYSTEMFORMONITOR,ANALYSISANDCONTROL(利用用于监测、分析和控制的集成自动化系统来提供加热、冷却、发电和能量存储的基于混合三联产系统的微电网CCHP)”的美国临时申请序列号61/896039;2013年11月15日提出的、发明名称为“HYBRIDTRIGENERATIONSYSTEMBASEDMICROGRIDCOMBINEDCOOLING,HEATANDPOWERPROVIDINGHEATING,COOLING,ELECTRICALGENERATIONANDENERGYSTORAGEUSINGANINTEGRATEDAUTOMATIONSYSTEMFORMONITOR,ANALYSISANDCONTROL(利用用于监测、分析和控制的集成自动化系统来提供加热、冷却、发电和能量存储的基于混合三联产系统的微电网组合的冷却、加热和电力)”的美国临时申请序列号14/081271;2013年11月15日提出的、发明名称为“HYBRIDTRIGENERATIONSYSTEMBASEDMICROGRIDCOMBINEDCOOLING,HEATANDPOWERPROVIDINGHEATING,COOLING,ELECTRICALGENERATIONANDENERGYSTORAGEUSINGANINTEGRATEDAUTOMATIONSYSTEMFORMONITOR,ANALYSISANDCONTROL(利用用于监测、分析和控制的集成自动化系统的来提供加热、冷却、发电和能量存储的基于混合三联产系统的微电网组合的冷却、加热和电力)”的专利合作条约申请PCT/US13/70313;2014年1月12日提出的、发明名称为“AUTOMATEDHYBRIDAQUAPONICSANDBIOREACTORSYSTEMINCLUDINGPRODUCTPROCESSINGANDSTORAGEFACILITIESWITHINTEGRATEDROBOTICS,CONTROLSYSTEM,ANDRENEWABLEENERGYSYSTEM(包括具有集成机器人、控制系统以及可再生能源系统的产品处理及存储设施的自动混合水培及生物反应器系统)”的美国临时申请序列号61/926372;2014年3月17日提出的、发明名称为“ULTRAGRIDQUADEFFECTGENERATIONMULTICYCLEHYBRIDRENEWABLEENERGYSYSTEMWITHINTEGRATEDENERGYPROVISIONING,STORAGEFACILITIESANDAMALGAMATEDCONTROLSYSTEM(具有集成能量供给、存储设施以及混合控制系统的超网四重效果发电多循环混合可再生能源系统)”的美国临时申请序列号61/954178;2014年3月30日提出的、发明名称为“ULTRAGRIDQUAD-EFFECTGENERATIONMULTI-CYCLEHYBRIDRENEWABLEENERGYSYSTEMWITHINTEGRATEDENERGYPROVISIONING,STORAGEFACILITIESANDAMALGAMATEDCONTROLSYSTEM(具有集成能量供给、存储设施以及混合控制系统的超网四重效果发电多循环混合可再生能源系统)”的美国临时系列申请61/972365;2014年5月1日提出的、发明名称为“AUTOMATEDHYBRIDAQUAPONICSANDBIOREACTORSYSTEMINCLUDINGPRODUCTPROCESSINGANDSTORAGEFACILITIESWITHINTEGRATEDROBOTICS,CONTROLSYSTEM,ANDRENEWABLEENERGYSYSTEM(包括具有集成机器人、控制系统以及可再生能源系统的产品处理及存储设备的自动混合水培及生物反应器系统)”的美国专利系列申请14/267580;2014年5月1日提出的、发明名称为“AUTOMATEDHYBRIDAQUAPONICSANDBIOREACTORSYSTEMINCLUDINGPRODUCTPROCESSINGANDSTORAGEFACILITIESWITHINTEGRATEDROBOTICS,CONTROLSYSTEM,ANDRENEWABLEENERGYSYSTEM(包括具有集成机器人、控制系统以及可再生能源系统的产品处理及存储设备的自动混合水培及生物反应器系统)”的专利合作条约申请PCT/US14/36410;2014年6月11日提出的、发明名称为“QUINTUPLE-EFFECTGENERATIONMULTI-CYCLEHYBRIDRENEWABLEENERGYSYSTEMWITHINTEGRATEDENERGYPROVISIONING,STORAGEFACILITIESANDAMALGAMATEDCONTROLSYSTEM(具有集成能源供给、存储设施和混合控制系统的五重效果发电多循环混合可再生能源系统)”的美国临时申请号62/010784。以下这些申请的内容被全文引入以作参考:美国临时申请系列号61/727108、美国临时申请系列号61/859377、美国临时申请系列号61/877467、美国临时申请系列号61/886213、美国申请系列号61/896039、美国申请系列号14/081271、PCT申请PCT/US13/70313、美国临时申请系列号61/926372、美国临时申请系列号61/954178、美国临时申请系列号61/972365、美国申请系列号14/267580、PCT申请PCT/US14/36410以及美国临时申请系列号62/010784。
技术领域
本发明涉及可高度扩展的移动及静止五效发电可再生能源系统以及能源存储系统。本发明还涉及获取并转换能源的工艺以及监测所述工艺。更特别地,本发明涉及的元件包括分布式发电,包括混合风能和太阳能发电,能源传递,能源转化,能源存储,能源供给,提供能源监测、分析并建立自动化/对接/控制的智能软件和硬件接口。所述元件包括,但不局限于,斯特林发动机、冷却吸收系统以及相关的存储系统。
背景技术
现有技术的热能源主要包括燃气轮机、微型燃气轮机、往复式发动机、蒸汽轮机、核电站、放射性同位素热电源、地热能源、斯特林发动机、燃料电池和与组合热电(CHP)相结合进行工作的其他热输入源。本发明的优选方法将斯特林发动机和吸收制冷系统以及具有集成控制系统的相关存储系统封装到综合能源生态系统之中。
现有技术的能源和热源主要包括燃气轮机、微型燃气轮机、往复式发动机、蒸汽轮机、核电站、放射性同位素热电源、地热能源、锅炉、斯特林发动机、燃料电池、热太阳能系统和其他热输入源,所有这些通常都使用单循环系统。这些通常在现有技术中被接受为控制和半控制方法,利用能源输入形成有用的工作,这些方法在现有技术中都完全公开了,且通常相关信息和支持的文献易于获得并已公开。现有技术中具有较低的效率和不合格的性能的单循环实现包括了非优化的设计和研发。现有技术通常使用蒸汽作为传递热源的主要介质,与其他直接方式相比具有低密度的蒸汽因此等同于较低的热传递率以及效率。本发明的优选实施例提出了可靠的热管理系统,其由连接组成,比如针对低热量传递所使用的热虹吸管、针对高热量传递所使用的导热管、使用如蒸汽、水和乙二醇混合物、油或者熔盐作为热传递介质的热交换器,这些系统和部件的组合被用于发热源热量管理。优选的实施例提供了增强的余热回收和能源回收,因此获得了额外的效率。
每一种按序现有技术所谓的加强(比如,通常但错误地称之为组合循环系统(CCS))是基于有缺陷的设计逻辑,因为包含了具有非优化且不盈利方案的错误并容易产生麻烦的现有技术方法,现有技术通常包含并集成了大量效率低的独立性能和类似的低运转效率和相关特征。
现有技术的移动方法包括使用机械驱动的设备的机动车、卡车、火车和船舶,现有技术的静止方法可包括非移动的设备,比如泵、压缩机、发电机,这些列表并不能被认为是穷尽的。出于表达出证明增强的目的,以及集成有现有技术中形成处理和所需要完成工作的应用的方法功能性扩展,上述所列项目仅仅提供为燃料或者能源驱动力量的相关应用举例。
优选的实施例在于统一性分析、监测、控制和能源供给系统、斯特林发动机、吸收冷却、热存储的封装和通过热废能量的回收和再净化处理来增强系统效率,这限定出清楚且存在的优势,来限定出本发明与现有技术相比的优选方法及其应用。
现有技术事实上确实将单循环发电系统升级到使用二级循环,错误地称之为、指定为并狭隘地想象为组合循环系统。这种类型的系统增加了二次发电方法,通常使用来自废热热流通的蒸汽发电,因为废热的处理目的在于使用效率低下的蒸汽轮机,增加资本成本率,昂贵的操作和管理,增加水需求量以及当地供给的使用,该项技术也具有爆炸危险以及由相关的操作危险引起的雇员受伤的可能。现有技术中组合循环的使用通常使用能源使用量输入作为与能源使用效率的贬值发展中总效率增益的对抗。包括了优选实施例的应用和处理来扩展并增强与现有技术相比的值增加优势的本发明其优选实施例比起现有技术来说还具有额外的优势之处在于将过量的热能转化为具有冷热热能输入过度的热能存储,从而扩展了可获得的温度范围,额外的发电能源作为介质可存储为化学能源存储,从而增强了整体的系统效率、能源利用和扩展的能源存储能力。
通常,热传递方法比如,热虹吸管、热管和使用如熔盐、水、水/乙二醇、蒸汽和其他相交换材料的传递介质的热交换器通常需要使用泵和压缩机来产生压力,因为一般所接受的应用方法和处理要点对点地传递热量。此外热虹吸管和导热管可针对上面的方法来替换,从而传递和交流能量。
现有技术通常使用冷却塔来进行干湿冷却。风机由电能启动。本发明的优选实施例使用斯特林发动机,其利用废热来为旋转能源生成提供输入基础,从而冷却风扇,并使用废热提供给吸收冷却,比利用冷的热输入的斯特林点击来说获得更高的效率,并利于冷却塔具有更高冷却容量,该塔经由吸收冷却而使用废热来冷却。
本发明的优选实施例将提高效率且性能增强,通过包括并集成了现有技术中已经安装好的系统和装置,比如核电站、燃煤发电厂、天然气发电厂、地热发电厂、放射性同位素热电源和其他设备,这些其它设备使用了热量加强设备,其通常使用蒸汽驱动系统,通常大体上使用蒸汽轮机,来生成热量。这些系统通常使用干、湿冷却塔,通过冷却塔蒸汽释放或者相关冷却系统来消除对有用热量的危害,通常使用额外的能源来启动循环冷却风扇、抽水和蒸汽控制系统,并在很多区域中将作为蒸汽进行释放的过量水,是所需要的产品,但是并不总是轻易地大批量获得,特别是在湿式冷却的情况下,或在干式冷却的情况下,过量的能源使用具有循环冷却风扇、冷却泵、和蒸汽控制系统。蒸汽系统也因为它们系统部件恶化而受到影响,而管道受到在水转化为蒸汽的时候,已有悬浮固体掉落的水其光线焦散投影效果或者pH平衡添加剂的影响,且水的高度腐蚀性能增加了操作和维护的成本。
放射性同位热电源(RTG)的现有技术设计仅仅依据核技术的标准进行:主要部件为放射性材料(燃料)的坚固容器。通常热电偶被放置在容器壁中,每一热电偶外端连接到散热器。燃料的放射衰变形成了热量形式的热能,其流经热电偶,流到散热器,在这个过程中生成电力。
通常现有技术RTG执行使用热电偶,其为热电装置,通常用来利用已建立的“塞贝克效应”将热能直接转换为电能。该应用主要由两种金属组成,基本上包括了可以导电的半导体。这些半导体通常在闭环拓朴中相互连接。如果这些导体的两种连接是在不同温度下发生的,通常可以发现电流在这个回路中流动。
现有技术RTG通常使用温差电偶或“热电偶”来将来自放射性材料热反应的热能转化为电力。通常热电偶,非常可靠并具有相对较长的使用寿命,然而它们效率很低;10%以上的效率基本上无法获取,且大部分的RTG具有在3-7%之间的效率,且持续输出功率也是一个重要的限制因素。为了提高效率已经对通过使用其他技术来从可得到的热能中生成电力而作出了很多研究。终极目标在于为了获得更高的效率,可以将其转换为,需要更少的放射性燃料来生成同等电力,以及由此导致发电机具有更轻的整体重量。这在航天发射、无人机和其他原型研发以及相关成本考虑中是十分重要的因素。
热离子转换器-能量转化装置,基于热离子发射原理-可以获得在10-20%之间的效率,但是比起标准RTG通常操作的温度来说需要其温度更高。其他潜在的极端放射性同位素也已经被用于提供能量,但是较短的半衰期使得这些同位素难以实现。一些受空间限制的核反应器之前已经使用了热离子,但是核反应器通常太重以至于不能在大部分的较小面积应用中使用。
动态发电机可以比现有技术中的RTG其转化效率高好几倍的效率提供功率。本发明的优选方法主要由被称为斯特林放射性同位素发电机(SRG)的下一代放射性同位素燃料动力源构成,该SRG使用连接到交流发电机或者发电机的自由活塞斯特林引擎从而将热能转化为电能。SRG原型证实了具有约20%的效率。非接触性移动部件、非降级抗弯承载、以及无润滑和不透气的密封环境的使用已经证实了,在测试单元中,随着使用年代的发展不会存在明显的降级。过去的实验测试以及对应的结果证明了,SRG可以在几十年间较少或者无需维修的情况下连续运行。震动可以消除,因为涉及了动态平衡的执行或双活塞对置运动的使用。斯特林放射性同位素动力系统的可能利用包括开采以及使用深蓝海探测器、无人机和潜艇、外太空、空间探测器、登陆器、漫游者执行的科学任务,这些应用包括基于月球、火星和其他可能的静止基地。该优选方法相对于现有技术来说之所以具有优势是因为其使用了可得的热量,将该热量输入到斯特林发动机和吸收冷却中,以拓宽可能的热温度范围,并增加了这种温度范围的使用,由此提高了效率及其优势。
执行除湿的液态除湿剂技术自1930年代已经被使用,液态除湿剂仅仅是具有高度亲水性的液体(当然从空气中吸收湿气)并被用作干燥介质。干燥剂是指具有高度亲水性(吸湿的)并用做干燥介质的任意基质。
热回收通风(HRV)和能量回收通风(ERV)系统是常见的管道通风系统,其通常由两个风机构成-一个用以从外侧吸入空气而另一个用以移除不新鲜的内部空气。在整个冷却季节中,系统工作,对进入的外来空气进行冷却并除湿。这仅仅通过吸收排出热并将其送回到排出气流之中从而回收热量的系统来完成。
随后,该空气将冷凝盘管冷凝到比排出热未进入到排出气流的温度要低的温度。加热季节期间,系统以相反的方式工作。除了将热量排放到排出气流之中,系统从派出的气流中吸收热量,从而对进入的空气进行预热。这种程度上来说,气体经过柱体单元,继而进入到受控制的空间中。利用这种类型的系统,在冷却季节之中,排出空气比通风空气的温度更低是正常的,在加热季节,则又比通风空气的温度更暖。为此目的,系统非常高效并且有效地工作。性能系数(COP)随着这些条件变得更为极端而会大大增加,且在热量存储相相交流时所增加的系统负载,获得了额外的益处和效率,这增强了整体的值以及年度的能量节约。
能量回收通风(ERV)系统与HRV系统相似,但是它们输送含有以湿气形式存在的水分的水蒸气以及热量,因此控制了湿度水平。在夏季,它们可以在潮湿的室外空气进入到室内之前移除掉一些水蒸气;在冬季,它们可以将湿气形式的水分以及能量传递到进入的较冷、较干燥的室外空气。空气热交换器,通常安装在楼顶空间中,在内部空气排出到室外之前从其中回收热量,并利用回收到的热量加热进入的空气。ERV系统的效率是两种气流之间传递的能量与通过热交换器来传输的总热量之比值。热量回收通风系统不是加热系统,而是通常能够从排出空气在其排放到外侧之前从其中回收65-95%之间的热量。
能量回收通风(ERV)是将包含在典型受控制单元之中的热量进行交换,建立区域空气并在封闭单元、住宅和商用暖通系统之中在夏天进行预冷却或者在冬天预热进入的室外通风空气时使用区域空气来进行处理的能量回收处理。比如在较暖的季节,系统预冷却和并除湿,而在较冷的季节则加湿并预热。使用能量回收的益处在于能够满足适宜的通风及能源标准,同时提高了室内空气质量并降低了总能源需求以及相关的HVAC设备容量需求。
脱盐是公知的,并通常在现有技术中作为受控和半受控环境中进行脱盐而被接受,且这些已经在现有技术中清楚记载,及通常相关信息和支撑文献是容易并公开地获取。这种设备可以超大量地生产饮用水,价格与从蓄水池或者地下井或者深含水层中抽水来说非常具有竞争性,由于本发明中蒸发、蒸馏、处理、相关矿物质和化合物从海洋和海水源中分离的优选方法,不会产生需要丢弃的含盐污水。
很多不同的类型和方法已经研发出来,并使用了好几个世纪,用以提供淡水以及提取盐的方法。淡水和盐是两种基本的元素,这两种元素是所有的有生命生物包括人类的存活而维持典型生命周期所需要的。盐的主要来源通常是从岩石上开采到的或者从来自海洋和大海的海水中提取的。当盐从海洋、大海或者直接从岩石层开采得到之后,以其自然形式达到最大量的消耗。盐被用于调整身体的体液平衡或者含水量。随着时间发展,盐使用和可能性滥用的意识已经大大增长,且在过去几年中精制碘盐的需求已经戏剧性增长。作为微量矿物质缺乏的结果或者由于氯化钠自身的缺乏而发生了嗜盐。
盐对于生命存活是很重要的,但是误用和过度消耗可以引起严重的健康问题,比如高血压和炎症,这些问题更多的会在那些具有高血压基因遗传的人上出现。饮食中的盐也被称之为钠,与高血压相关在一些研究中还提出了与心脏危险有关,实验数据表明也会使得异常免疫反应而引起的疾病恶化。
在近期的研究中,给老鼠喂高盐分食物出现了动物形式的更为严厉版本的多发性硬化症、自身免疫疾病,该疾病影响了中央神经系统。其他研究表明,细胞与身体的相互作用引发了炎症。其他自身免疫疾病,病痛比如,保护身体抵抗错误入侵的身体系统中的牛皮癣、哮喘,由于过度摄入盐分而供给健康的细胞。
淡化、脱盐或者除盐是指从被用于天然盐水、盐水和海水中移除所需量的盐和其他矿物质的多种处理中的一种。通常,淡化也指从泥土中移除盐和矿物质。通常,海水被淡化以产生淡水,通常被称为饮用水,其适于人和动物的消耗,并用于作物灌溉。如果分离并处理,海水淡化的一些可能副产品,是盐、石膏、氯化镁、硫酸镁、氯化钾、氢氧化钾、硼和溴,上述所列并非穷举,且不能够反应从海洋和大海所回收盐分以和矿物质的整个列表。
淡化是获取在城市中所使用淡水的方法,在城市中缺乏天然淡水供给,且在很多海上航行的船舶以及潜水艇中也缺乏供给。现在对淡化、回收地表径流和废水处理作出的最多努力通常集中在研发出提供饮用水的成本有效方式,从而进行水合作用以及灌溉。伴随并包括了这样的废水,即其是很少见的一种独立于下雨水资源的资源。
数据中心现有技术和过往设计方式执行中通常保持了填满房间的原则从而容纳部件,然后使用最好的可以冷却房间的已知方法来作出最好的努力,并为了备份而提供紧急电源。通常数据中心被设计为紧密间距且让空气流经地板,经过数据中心的箱子上并从顶部流出,从而通过管道从房间排出去。现有技术通常使用较大的空调或者机械制冷,然后努力使用更为具有想象力的方法,这些方法使用了在过去工作良好的蒸发冷却系统,这通过从外侧引入更冷的空气与外部空侧节热器配合,这些较冷的空气冷却了设备以及数据中心电脑,这种系统的缺陷在于空气密度极其低,由此其热量传递性能极其有限,且快速改变外侧温度会大大地影响性能和效率。
混凝土是复合材料,由粗颗粒材料、材料硬基体中嵌入的骨料和/或填料、填充了骨料颗粒之中空隙并将它们胶合在一起的水泥和/或粘合剂组成。混泥土一词来自拉丁词汇“具体物(concretus)”,其是指紧凑或者浓缩,是“一起增长(concrescere)”的完全被动形式,其中“con”是指一起而“crescere”是指增长。
现代结构混凝土与罗马混凝土的不同之处在于两个重要细节。首先,其混合一致性是流体并且是均质的,使得它可以倒入模型中,而不是需要将骨料放置好用手铺设起来,这种方式,在罗马混凝土中,通常会造成泡泡。第二,整体增强钢筋使得现代混凝土组件在拉伸上具有很大强度,然而罗马混凝土仅仅依赖于结合抵抗拉力的混凝土强度。
混凝土被广泛用于制造建筑结构、地基、砖/块墙、人行道、桥/天桥、高速路、跑道、立体停车场、坝、泳池/蓄水池、管道、门基部、围墙和柱子甚至是小船。混凝土被大量使用,基本在人类需要基础建筑的每一个地方。世界范围内使用的混凝土量以吨计,与钢铁、木材、塑料和铝全部加起来相比是它们的两倍吨位。作为材料混凝土的使用一般超过了所有其他材料并仅仅被天然生产的淡水的使用所超越。
混凝土也是大量商用工业的基础。全球范围内,预拌混凝土工业(混凝土市场的最大份额)预计截至2015销售额超过了1000亿美元。由于混凝土工业的规模,以及混凝土被用于形成现代世界中基础建筑的基础方式,难以夸大这种材料在现今所承担的角色。
可以获得很多类型的混凝土,通过改变下面主要成分比例而生成。这种方式下,或者通过替换胶粘剂和骨料相位,终产品可以针对其应用通过改变强度、密度、或者化学以及热力抵抗性能而定制。“骨料”由在混凝土混合物中大块的材料构成,通常是粗砺石或者粉碎的岩石,像石灰岩、花岗岩,并具有较细的材料像砂子。“水泥”,通常是硅酸盐水泥,而其他凝胶材料,像粉煤灰和矿渣水泥,被用作粘合剂或者骨料的胶粘剂。
然后,使水与这种干性成分混合,这形成了半液体,而工人可以将该半液体成形(通常将其倒入格子或者模具中)。混凝土通过被称为水合作用的化学处理来固化并硬化到岩石般强硬的强度。水与水泥反应,其将其他成分粘合起来,形成坚固、稳定和石头般的材料。增加“化学掺合料”以获得变化的性能。这些成分会加快或者减慢水泥硬化的速度,并且会赋予它们很多其他有用的性能。“增强材料”常常被加入到混凝土中。混凝土可以配备为具有高的压缩强度,但是总是具有较低的拉伸强度。为此,其通常利用增强拉伸(通常是钢铁,而近年来是复合物)的材料进行加强。
“矿物质掺合料”在近几十年变得更为流行。回收材料用作混凝土成分的使用已经获得了普及,因为日渐严峻的环境立法,且已经发现这样的材料通常具有令人称赞以及有价值的性能。这些材料中最为显而易见的是粉煤灰,燃煤发电厂的副产品;硅粉,工业电弧炉的副产品。水泥中这些材料的使用减少了所需资源数量,因为粉煤灰和烟尘用作水泥的替代品。比现有技术好的是,本发明的优选实施例使用石膏和来自海水淡化的灰来提高应用极其相关效率。这样替换了一些水泥产品,解决了能源昂贵以及环境问题的处理,同时降低了必须丢弃的工业废物数量。
所需混合物取决于建设的结构或物体的类型、混泥土如何混合并输送以及它如何被放置为形成建筑物或者模制出物品。硅酸盐水泥是现代建筑中广泛使用的一种最为常见水泥类型。它是混泥土、砂浆和熟石膏的基本成分。它由钙、硅和铝的氧化物混合而构成。硅酸盐水泥和相似的材料通过加热具有陶瓷的石灰岩(钙的来源)并利用硫酸盐的来源(最为常见的是石膏)来研磨这个产品(称为水泥熟料)。
砖是砖石结构中所使用的、由陶瓷材料所形成的块体或者一个单元。通常砖堆叠起开或者铺成砖头结构,使用各种类型的砂浆来将砖头保持起来并制造成永久的结构。砖头通常批量生产为常见或者标准的尺寸。它们已经被视为在整个有记录的历史中寿命最长且最为坚固的建筑材料之一。
按照一般的理解,“砖”是标准尺寸的承重建筑单元。砖按平砌层铺设,有时候是干的有时候则是有砂浆的。当以这样的语境使用时,砖可以是陶瓷、石灰和砂子、混凝土或者有形石头制成。在较为简单和更为口语化的语境下,砖头是由干燥泥土制成的,通常是含粘土地基。在某些情况下,比如黏土制成的,砖就会是干的。更常见的是,其在某种类型的窑里面烧,从而形成煅烧陶瓷。现有技术因为存在大量能源要求的窑处理而形成了低效。现有技术还不能够从本发明使用盘管和热交换器来回收废能源来增强整个包括热能密集应用和处理的优选方法中获得益处。现有技术缺乏从热能回收以及热能重新使用上获得效率的热能存储系统。
现有技术的砖和块体制造设备以及处理通常因为其固有的设计和布局瑕疵而永远不会完全或者部分自动化。本发明优选的实施例使用量度分析、生物指纹和热成像技术分析、砖制造工艺的监测和控制,这个工艺综合使用了人工智能和包括了机器人的自动化,从而减少或者消除了受伤并增强了上线时间、产量且提高了成交量。
铝冶炼是从其氧化物、矾土中提取出铝的过程,通常通过埃罗法工艺进行,然而,在铝提炼厂通过拜耳法从铝矾土中提取铝。这是一种电解过程,比如比如铝熔解厂,使用大量的电能;它们倾向于非常靠近巨大的发电站而定位,通常是水力发电那种。此外,它们非常靠近海洋和港口,具有大部分熔解厂所使用的入口铝的地方定位。这种过程中通常需要使用非常大量的碳,通常会使得温室气体排放(GHG)的量非常大,二氧化碳和一氧化碳的排放最为普遍。本发明的优选方法集成了排放量捕捉、螯合、以及回收利用,这样形成了环境友好型的方案,同时减少了现有技术中的碳渣。
现有技术定义了称为埃罗电解法的工艺,其是铝生产中初步加工和常见所用方法的典型生产流程。这个工艺使用电解槽,通常由具有一系列的耐火材料制成的绝缘内衬的钢壳制成。槽组由铺砖外钢壳作为容器以及制成结构而构成。包含在壳内,阴极碳块是通过夯实糊状水泥而粘在一起。槽内衬的顶部与熔化金属接触,这些金属随后用作阴极碳块。熔融电解质必须在槽内部保持高温从而放置固化。预焙阳极通常是碳制成,一般来说是悬挂在电解质中的较大烧结块形式。通常,单个索德伯格类型的点击或者预定数量预焙碳块,通常被用作阳极,而在它们表面产生的主要药剂和基础反应已被标准化从而获得一致的能量分配和产量。
铝熔解机由大量的槽构成,且其通常被称作电解槽,电解过程在这些槽中发生。通常较小的熔解机可以在任意地方包含最少为40个电解槽,它们可以在较小的设备上应用,而所提出最大的熔解机可高达65倍的容量,也即在柱体熔解设备中具有多达近2500个电解槽,每一个槽通常生产将近一吨的铝产量一天。熔解是批量处理过程,铝金属沉淀在电解槽底部,并阶段性地在最终处理之后转移。能量供给必须一致并且可经常得到。
根据炉的设计和条件,热风温度可以从900℃到1300℃(1600°F到2300°F)。它们处理的温度可以为2000℃到2300℃(3600°F到4200°F)。油、焦油、天然气、炭粉、和氧气也可以在鼓风口水平处注入到炉中的燃烧区域中,与焦炭混合,以释放出额外的能量并增加了必须用来增加产量的所存在气体减少的百分比。在第二阶段,被称为炼钢,杂质如硫、磷以及过量的碳被移除,合金元素比如锰、镍、铬和钒被加入以生产出所需的精密钢。然后,钢厂继而通过铸造、热辊轧和冷轧将熔融钢铁弄成钢坯、钢锭、钢板和薄钢板。
综合钢厂具有初步钢铁生产的所有功能:A)炼铁(将矿石转化为液态铁);B)炼钢(将生铁转换为液态钢),铸铁(液态钢的固化);C)粗轧辊/钢坯轧制(减少钢坯尺寸);以及D)生产轧制钢材(最终形状)。综合厂的主要原材料是铁矿、石灰石、和煤(或者焦煤)或替换的碳输入。这些材料批处理地送入热风炉,矿石中的铁化合物释放出过量的氧气并变为液态铁。每隔几小时,所积聚的液态铁从热风炉导出,或者被铸造成生铁或者引入到其他容器中进一步进行炼钢操作。历史上,贝塞麦转炉炼钢法在经济钢铁生产中具有较大的进步,但是其已经完全被其他处理方式取代了,比如,氧气顶吹转炉氧气顶吹转炉。
铸铁是铁或者铁合金,其已经被加热到直至液化,然后被倒入模具中固化。这通常是从生铁制造得到的。合金组物影响了其从断面看见的颜色:白铸铁具有碳杂质,使得断面裂缝直接穿过。灰口铸铁具有石墨雪点,其使得所穿过的裂缝偏转并随着材料断裂会激发出无数的新裂缝。
碳(C)和硅(Si)都是主要的合金元素,所含分量分别从2.1-4重量百分比和1-3重量百分比。含碳量较少的铁合金被称之为钢。而这个技术使得这些基础的合金是三元渗碳体硅合金,铸铁固化的原理可以从二元铁碳相图中了解。此外,针对高性能合金用途可以加入陶瓷。由于大部分铸铁的成分接近铁碳系统的低共熔点,熔化温度紧密地相互关联,通常范围从1150到1200℃(2100到2190°F),比纯铁的熔点低约300℃(572°F).本发明的优选方法,提高了从热能存储交流热能的效率,从而对热强化铸铁加工进行预热和加热。
除了可锻铸铁之外,铸铁易于变脆。由于其相对较低的熔点,良好的流动性、可铸造性、良好的机加工性能,抗变形能力和抗磨,铸铁已经变成具有较宽应用范围的工程材料,并在管道、极其和机动车工业部件中使用,比如气缸盖(使用率下滑),气汽缸和变速箱壳体(使用率下滑)。它能抵抗破坏和因为氧化的变弱(生锈)。
酶是蛋白,其起着催化剂的作用。酶降低了用于发生反应的能力,而不会在反应中被耗尽。很多类型的工业中,为了辅助产品的生成,使用酶。这些产品的示例为,奶酪、酒精和面包。发酵是出于工业目的而生成酶的方法。
发酵涉及微生物的使用,例如细菌和酵母,以生成酶。为了产生酶有两种发酵方法。就是沉浸发酵和固态发酵。沉浸发酵涉及通过在液态营养液中的微生物而生产酶。酶通过比如离心分离而回收,回收胞外产生的酶,且细胞解体从而回收胞内酵素。很多工业都基于或者独立于酶而生产它们的产品。使用通过发酵所产生的酶的工业为酿酒、红酒制造、烘培、奶酪生产和其他需要材料分解的用途。
玉米加工工艺消耗接近年度玉米产量的20%,当前其通过工业玉米处理器来使用,以生产各种产品,比如甜味剂、淀粉、油、乙醇和动物饲料。剩余的大部分用于喂养牲畜、家禽和鱼。这种多元化的增益包括可以制造各种产品和副产品的四种主要材料。玉米的典型成分是淀粉(61%),玉米油(4%)、蛋白质(8%)和纤维(11%)一玉米粒16%的重量是是水分。优选的实施例涉及玉米湿磨作为处理的主要方法,且每一种方法产生不同的产品及副产品及其相关产品的原材料。
虽然湿磨工艺是资本密集型的,潜在地具有相对较高的操作成本,但是生产各种产品的能力在不稳定市场处理中是有价值的弥补。湿磨工艺比起传统的干磨工艺来说乙醇产量稍低,因为一些发酵淀粉排出加工过程,其具有畅销的副产品。
玉米湿磨工艺被设计为从每一种玉米粒的成分中提取出最高的用途以及价值取向。本发明优选的实施例包括了将玉米粒浸泡在被称为浸麦槽的大型罐体中的稀释二氧化硫水溶液之中为开始的工艺,此外,优选的实施例使用来自存储的热能输入以辅助软化玉米粒并消除任意的细菌,这些细菌的存在会使得工艺中下面的步骤被污染或降级。软化的玉米粒继而被加工为移除胚芽,这些胚芽会进一步进行加工以移除高价值玉米油。提取油之后残余的胚芽粉被提取并被销售以用于动物饲料。
在胚芽移除之后,残余的玉米粒成分被分离,从而移除纤维。纤维继而与蒸发、浓缩干的浆料以及其他副产品蒸汽混合,以生产玉米面筋饲料。淀粉和面筋蛋白然后经过筛选,而淀粉-面筋蛋白浆料被送到离心分离器,在其中较轻的面筋蛋白和较重的面筋蛋白进行分离。面筋蛋白继而浓缩并被干燥为生产玉米面筋粉,60%的蛋白饲料。动物喂玉米面筋饲料(CGF)和玉米面筋粉(CGM)。为了在CGF中提炼且其加工的浮游生物(蓝绿藻)添加剂被称为增强饲料谷物。本发明的优选方法结合了使用废热能源以及浮游生物输入的废CO2生成物,,这与不存在或者少有改造或者回收的现有技术排出物相比形成了纵向市场,从而获得相同利益。。
淀粉中的一些继而被冲洗和干燥或者改良及干燥。这些淀粉产品被用于食品、造纸和纺织工业。剩余的淀粉可以加工为产品,比如高果糖甜味剂或者乙醇。通常,玉米产量的平均蒲式耳为,淀粉31.5lbs,面筋饲料12.5lbs,蛋白2.5lbs,以及玉米油1.6lbs。
乙醇被认为是准再生能源,因为能量部分地通过使用不会被耗尽的资源、阳光而生成,然而必须注意到的是种植、施肥和收获加工需要大量的能源,这通常来自非可再生能源。
乙醇的生成从光合作用开始,该光合作用使得原材料,比如甘蔗或者谷物比如麦子(玉米),或者甚至是柳枝生长。这些原材料通过研磨或者纤维素加工而成为乙醇。可以从石油产品经由乙烯与作为催化剂的硫酸进行的催化水合作用制得。乙醇也可以经由乙烯或者乙炔,从碳化钙、煤、油气、和其他资源上获得。基于乙醇的石油衍生的非可再生能源(合成乙醇)与生物乙醇在化学上是相似的,并仅可以通过放射性碳年代测定法来区别。
生物乙醇通常从碳基原材料的转化中得到。农业原材料被认为是可再生能源,因为它们利用光合作用从太阳获取能量,生长所需的所有矿物质(比如氮和磷)都会返回到土地中。乙醇可以从各种原材料中制得,比如甘蔗、蔗渣、芒草、甜菜、高粱、谷物、柳枝、大麦、大麻、洋麻、土豆、番薯、木薯、向日葵、水果、糖浆、玉米、干草、小麦、秸秆、棉花及其他生物质材料,以及很多类型的纤维素废弃物和作物,任何一个都具有最好的油井到车轮的评估。
碳纤维是纺织碳纤维类型。对于由太空和其他应用中所用碳纤维制成的刚性复合材料通常组合了通过加入碳纤维增强聚合基质而形成的组合物。
现有技术中的碳纤维,可以替换为石墨纤维,碳石墨或者CF,其是由直径通常在约5-10微米的纤维组成,并大部分由碳原子构成。为了生产碳纤维,碳原子在结晶体中粘合起来,该晶体或多或少平行于纤维的长轴线对齐,因为晶体对齐会使得纤维具有高的强度体积比(使其在其尺寸下变得强硬)。几千个碳纤维束在一起形成纤维束,它们可以就此被使用或者编织成织物。
碳纤维的属性,比如高刚度、高拉伸强度、轻质、高耐化学性能、耐高温和低热膨胀。由于这些优点,普及性和日渐增长的关注是努力和投资的迅速增长,这来源于工业,比如航空、土木工程、军队和赛车运动,以及众多其他竞争性运动。然而,值得注意的是,与相似的纤维,如玻璃纤维或者塑料纤维相比,碳纤维相对较贵。
碳纤维通常与其他材料混合,以形成先进的复合材料。当与塑料树枝组合并缠绕或者模制形成碳纤维增强聚合物(通常称之为碳纤维),通常与钢铁的性能相比其具有非常高的强度重量比,钢铁则非常刚硬而碳纤维则有点脆。然而,需要特别注意的是,已经能够证实,碳纤维如果与其他材料复合的时候,比如,石墨和石墨烯复合,已形成碳-碳复合物,其具有非常高的耐热性。大量其他添加剂,比如,钛和能够增强寻找复合需求性能的其他粘合元素。
6微米直径的碳丝可以与人类发丝直径相媲美。每一条碳丝线是几千条碳丝组成的束。单条的这种碳丝是薄的管,直径为5-8微米,并大部分仅仅由碳组成。碳纤维的原子结构与石墨的相似,由碳原子层(石墨层)以规则的六边形图案设置而构成,不同之处在于这些层是互锁的。石墨是晶体材料,其中层与层之间以规则形式相互平行地堆叠。层之间的分子间作用力是相对较弱的范德华力,从而使得石墨具有柔软和脆的特性。
根据制作纤维的前驱物,碳纤维可以是乱层的或石墨流态,或者具有混合结构,其中该混合结构存在石墨和乱层部分。在乱层碳纤维之中,碳原子层随意折叠或者压皱在一起。从聚丙烯腈(PAN)演化得到的碳纤维是乱层状态的,然而碳纤维晶质化沥青演化得到的碳纤维在超过2200℃加热处理之后是石墨流态的。乱层碳纤维倾向于具有高的拉伸强度,然而热处理晶质化沥青演变得到的碳纤维具有高的杨氏模量(即高刚度或者在载荷下抗拉伸)以及高的传导性。
碳纤维最值得注意的是,被用于增强复合材料,特别是被已知为碳纤维或者石墨增强聚合物的材料类别。非聚合材料也可以被用作碳纤维的基质。出于对金属碳化物的形成和腐蚀考虑,碳已经被成功限制在金属基质复合应用中。增强碳-碳(RCC)由碳纤维-增强石墨构成,并被用于结构上高温的应用中。纤维也发现了在高温气体的过滤中使用,作为具有较高表面积和完美的耐腐蚀性能的电极,并作为防静电部件。模制出的碳纤维薄层大大提高了聚合物或者热塑组合物的耐火性能,因为密集、紧凑的碳纤维有效地反射热量。碳纤维组合物的使用通常被用作从很多商业应用中,直接替换铝,而不用其他金属,因为电化学腐蚀问题。
碳纤维的前驱物是聚丙烯腈(PAN)、人造丝和沥青。碳纤维丝线被用在多种处理技术中:直接用在预浸渍物中,丝线缠绕、拉挤成形、编、织等。碳纤维线通过线密度来分等级(单位长度中的重量,及1克/1000米=1特克斯tex)或者通过每纱线支数中的丝数量来分级,以千计。比如,3000条碳纤维丝的200特克斯是1000条碳丝线的三倍强度,但是重量也是三倍。这些线头然后被用于编织成碳纤维丝织物或者衣物。这种纤维的外观通常基于纱线的线性密度以及所选择的织物。一些通常使用的织物是斜纹布、缎面、和平纹。碳丝线也可以是针织或者编辫。
热解是指有机材料比如生物质材料在缺氧的情况下的加热。热解是通过缺氧条件下加热而加入到有机材料中的化学分解。有机材料被转变为气态成分和含有固定碳以及灰的固体残余物(焦煤)。典型的热解加工形式上被限定为通过缺氧条件下加热而加入到有机材料中的化学分解。实际上,不可能获得完全无氧的环境,实际上的热解系统是在小于化学计量的氧气的情况下操作的。由于没有氧气,材料不会燃烧但是构成材料的化学成分(即,纤维素、半纤维素和木质素)会热分解为可燃气体和炭。
这些可燃气体大部分可以冷凝成可燃液体,被称为热解油或者生物质油,尽管还有一些永久性气体比如CO2,CO,H2,轻质烃类。通常生物质热解产生三种产品:一种液体,生物质油、一种固体,生物质炭和一种气体(合成气)。这些产品的比例取决于多个因素,包括原材料的组成和处理的参数。一些氧气将在任意的热解系统中存在,会发生少量的氧化作用。如果挥发性或者半挥发性的材料在废物中存在,也会发生热脱附。热解是新兴技术。尽管处理的基础原理已经得到验证,但是新兴技术的性能数据还没有能完全被了解。
生物质油是氧化有机化合物的浓密复杂混合物。其具有燃料价值,具有大体上50-70%的石油基燃料并可以用作锅炉燃料或者升级到可再生运输能源。本发明上述方法的使用由分离促进纯产品输出组成,与传统的利用现有技术系统加工的生物油相比,质量高。其密度为>1千克每升,比生物质原料的密度大得多,使其比生物质来说运输时更为成本有效。
所有热解基原料产品沿袭着相同的基础模式。原理上相似而在化学上则是划时代意义的加工,其仅仅花了更少的时间来产生石油。生物质比如玉米秆、锯屑、或者柳枝或者其他农业或者生物质材料在无氧环境中承受高压高温。材料在没有燃烧的情况下,分解为水加上富碳气体、固体和液体。
气体部分,最多的是被称为合成气体的H2和CO混合物,可以用作燃料或者进一步被加工为烃类。固体,也即焦煤或者焦油,约为90%的碳,并通常且大体上燃烧以提供加工所用热量,本发明优选的方法使用了可再生能源发电,然而焦煤具有更高的使用价值,当提供为优选基础碳产品,比如复合钢和铝生产及回收设备中的焦煤的时候。液体,被已知为热解油,其是氧化烃的混合物,其可以通过化学方法来减少从而形成类似汽油的燃料。
乙醇发酵和热解不是仅仅与能量有关的生物质使用。联合发电可以燃烧材料以生成蒸汽涡轮机的热量。气化可以将其转化为合成气体,其可以使用费托合成化学来加工为液体燃料,昂贵但是成功的工业加工。
与共同发电相比,每磅生物质热解通常生成更高价值的终端产品,并可以更为成本经济地转化为液体而非气体,并气化为产量下降的燃料以及生物质润滑剂。本发明优选的实施例中热解的可再生热能形成了生物质使用的主要方案,可再生润滑剂和焦油和/或焦煤产品,减少和/或消除了因为能源产生的化石燃料使用的需要,或者因为现代化学基础和生产所需的组成原料。
有机材料的热解产生可燃气体,包括一氧化碳、氢和甲烷,以及其他碳氢化合物。如果废气被冷却,液体冷凝产生了油/焦油残余物以及污染的水。热解通常在压力下发生,且操作温度高于430℃(800°F)。热解气体需要进一步处理。应该注意到这个加热范围是落入了太阳能热能生产范围之中,这一范围等同于没有外部能源发电,在使用存储的热能作为能源输入基础的时候会需要这样的外部能源。
传统的热处理方法,比如回转窑、回转平底炉或者流化床加热炉,都用于废料的热解。热解用的窑或者炉,可以进行焚烧,在物理结构上是相似的,但是在较低温度下操作,且比起燃烧所需要的气体供给来说,气体供给更少。熔盐加工也可以用于废物热解。这些加工在下面的部分中详细说明:
回转窑
回转窑是有耐火材料衬里的、稍微倾斜的旋转柱体,其用作加热腔。
流化床加热炉
这种循环流化床在加热回路中使用高速空气来循环并将废料颗粒悬浮起来,及在高达430℃(800°F)下进行工作。
熔盐破坏
熔盐破坏是另一种类型的热解。在熔盐破坏中,熔盐焚化炉使用盐熔解的扰动床,比如碳酸钠,作为热传递和反应/洗涤介质来破坏有害物质。粉碎的固体废料利用空气注入到熔盐表面下方。主要由二氧化碳组成的热气体,蒸汽和不反应空气成分通过熔融盐槽升起,穿过二次反应区,并在排放到大气之前穿过排放气体回收和清洁系统。气体热解副产品与碱性熔盐反应,以形成保留在熔化物之中的无机产品。含有灰的废熔盐从反应器导出,进行冷却以及回收。
在农业土地持有的意义下词语“农事“由动词“耕作”推出收入来源、税收、海关、庄园集团租金演化而成,或者简单地通过“世袭地租农场”的封建土地所有制保持住单个庄园演化成。该词来自中世纪拉丁名词,指固定协议、合同,来自古典拉丁形容词,意指强壮、坚固、紧固。在中世纪实际上所有的庄园和主要的房地产和贵族都涉及到农业,很多包括了他们自己的铁匠和其他次级技能阶级,从而为支撑他们的农业努力提供了基础,这些努力通常是主要的收入来源,从而能够保持住庄园并通过世袭地租农场”的保有权变为贵族,并同时能够自己来实践农业。农事控制和土地拥有已经在传统上成为地位和权贵的关键标志,特别是在中世纪的欧洲农业社会中。
通常农场被称作农业并具有一定面积的土地,或者带有水的话则是指水产养殖,其中之一可包括各种结构和子结构,它们的贡献主要在于实践生产和管理食品(即生产、谷物和动物比如牲畜或者水产品种。这是食品生产或者发电所用的基础生产设备。通常,农场可以由单个个人、家庭、社区、集团或者公司所拥有并操作。典型的农场可以是亩的一部分到几千或者上万亩的任意尺寸的规模。
生产树果实、浆果、糖浆或者坚果的生意叫做果园;葡萄庄园生产葡萄。马厩用于基本上涉及训练马匹的操作。种畜场和商业农场养育并生产其他动物和牲畜。主要用于产奶、奶油或者奶酪和其他乳制品的农场通常被称为奶牛场。其他特殊农场包括了养耕共生,其可以是气耕的或者水培的,用以生产植物或者水产养殖物,或者被称为水产养殖场或者渔场,其用于圈养鱼或者在水箱内养,从而生成食物来源,而林场,为了移植、制材或者装饰使用来买而种树。
脱盐、蒸馏、蒸发、炼钢厂、微型钢厂、塑料和聚合物生产、碳纤维生产、铸铁生产、塔尔杜什防御系统,吸收冷却、冷藏、干藏、急冻系统、风力涡轮机、太阳能发电、热太阳能、光伏太阳能、化学和热能存储系统、斯特林应用和处理、冷却装置、冰箱、暖气和空调、水热、蒸馏、水净化和脱盐系统、使用具有各种涉及和结构的各种类型燃料、化学和热源的电加热再生,从而对应于完成能量需求的能源生成提供包括其他处理和分离应用以及处理,这些在现有技术中是已知的。可以想象得到,电线电路、液体、半液体和固体材料传输管道可由导管、管道、管子、软管、气动管、传送带、或者连接回路和电路的任意装置,传输固体和/或半固体物质。
然而,现有技术中的上述系统和装置,特别是所述所参考的发明物理地被采用,它们大体上并不是计划、建立或者策划为获得更高效率的,因为通过形成完整和必要的逻辑循环整体部件作为综合多水平控制系统环境中的元件,或者可以称之为能源生态系统,通常这些系统是计划为基于效率基础而采用的,且作为独立装置具有低于平均水培系统涉及的性能。
现有技术的采用已经需要更多的零组件、增加的制造成本、增加的组织成本、增加的运输成本、增加的子部件以及具有发明所需的较大定制部件并更昂贵的部件,重叠和复制的子系统、经常出问题的维护和修复成本,能量和产品生产渐增的平均成本、额外导致更高的操作费用、电网能源连接和传输线损失。
现有技术智能电网设计和集成主要在用户连接上使用了智能电表来监测使用。当前发明中智能电网执行的现有技术的提高受到以下因素的影响:通过监测使用、通过装置数据传输、消费者手动输入来辨识能源使用源,并由于其共同的电子信号指纹码、存储模板日期设置、对应于来自所提取的使用模板、日期使用的分析实践的适宜能量消耗,用以增强能量质量及能源可得性的能量负荷响应从而增强电网稳定性。
风能技术通常被用于将来自风的动能转化为机械能和/或电力。为了提取风能,风力涡轮机可包括具有一组叶片的转自以及连接到叶片的转子轴。风穿过连接叶片的转自可使得叶片转动以及转子轴旋转。此外,旋转转子轴可连接到机械系统,这些系统执行机械任务,比如抽水、环境空气分离压缩器、为发电提供旋转能源。可替换地,转子轴可连接到将旋转能转化为电能的发电机,随后这些电被用于给消费者、商业或者工业装置,和/或电网提供能量。
太阳能技术通常被用于将来自太阳的辐射光能转化为热能和/或光伏电。为了提取太阳能,收集表面和/或反射器作为热太阳能技术中的一种情况,将太阳能集中在所述的太阳能收集表面上。撞击收集表面的太阳能被转化为会生成电能的光电,或者作为可以生热的热能,用以直接使用、传送和/或存储。然而,风的可变自然特性和太阳能的可得到性,可干扰发电、从风和太阳能生成的产品和副产品其基本负荷和/或请求。比如使用化学和热能技术的能源存储需要被用于补偿电力中的浮动,从风和太阳能生成的产品和副产品和/或维持可靠的电力或者热能提供服务和/或在私人和公立电网中电力的浮动。
热能存储(TES)可以通过从太阳热能和/或电生成的热能传导流体和介质来提供,或者化学反应收集系统和/或通过冷却机械、部分地特殊、非压缩机类型的吸收冷却机和其他被配置为吸收、驱散或者传递热能转移到较低温度热能存储之中的动作来完成热转化。此外,热能可以通过从加热和/或冷却元件或者其他衍生应用处理的传导而生成,从而启动将热能传送到介质、还有通过作为将电能提供到热能存储中的技术。
按需热能是通过热能存储系统而获得的,其出于作为服务热能生产直接使用的目的而抽送导热流体,比如为了空间加热,水加热器和其他热能密集型应用和操作可以用于冷却其他单元以及单元之中的某些区域,比如水被引导到水产养殖单元或者气培单元的环境,冷存储或者急冻存储。这个过程可以通过将流体通道热能传输装置而进行,比如斯特林发动机和/或蒸汽轮机和/或热量密集应用使用和/或通过次级热传递液体,来存储和重新使用废的热能。
也被称为电网规模能源存储的商用电网备份能源存储是指用于在商用能源电网之中基于商用电网规格而存储能源。随着时间发展,当能源生成部件的产量超过了局部能源消耗的时候,存储能源,而随着时间发展,当消耗超过可以得到的基础负载产量或者建立了更高的基础线能源需求的时候,使用存储的能量。
在这种方法中,能量产量不需要积聚的升高或者下降以满足瞬间消耗需求,产量水培需要保持在更为一致的稳定水平并具有提高的能量质量。这具有这样的又是,能量存储基础的发电站和/或热能可以有效并轻易地在常量生产水平下操作。
特别地,商用电网连接间歇性能源如光伏和热太阳能以及风力涡轮机可以从商用能源热量存储中获益。从太阳能和风能中获取的能量因为其自然特性则注定是可变的,即指所产生的电量随着时间、每周、每个季节中的每一天以及根据天气变化而发生的随即环境因素而改变。
在电力网络和/或具有能量存储的热能密集系统中,依赖于由风和太阳能所生成的能源,必须配套有商用电网规格的能量存储再生,以抬高并降低,从而配合间歇性能源的能量生产起伏。因此,商用电网能量存储是一种方法,商用可以是做针对能量消耗来调整能量产量,这两种生产都是随着时间而变化的。这是为了增加效率以及降低能量生产成本和/或整合且便于间歇性能源的使用而完成的。
热能存储大部分通常使用熔盐混合物作为高温传导以及存储介质,其被用于存储通过太阳能收集系统所收集的能量,生物气体生成的热量输入或者电生成的热能存储注入。热能存储通常由可得到的基质和存储介质组成,如将水冷冻成冰以存储比如低温存储介质。
在得到不适当的太阳能和/或风能发电期间,或者极端天气情况下可以利用所存储的能量来发电或者提供热能。已经可以预期到一年的热能效率可达到99%。热能存储系统已经显示了,存储电力以使用增强的能源回收系统将电力发送出来(往返效率)可在75到93%的范围内。
现有技术的斯特林放射性同位素发电机(SRG),通常使用连接到交流发电机或者发电机从而将热能转化为电力的自由活塞式斯特林发动机。斯特林发动机是公知的热力机,其比起可以将热能转化为电力的蒸汽系统来说具有更高的效率。PRS计划是为了在在将来的空间任务中能够使用而研发的斯特林技术。NASA早前已经计划完成两种先进斯特林放射性同位素发电机(ASRG)单元的研发,不幸的是为了整体能量研发,在2013年末决定不再继续进行ASRG系统的研发。NASA的格伦研究中心继续了自由活塞类型斯特林发动机技术的研究和测试,从而可能在当前和未来的空间探测任务中使用。具有线性发电机的自由活塞斯特林发动机,移动的活塞通过燃料源的热量而驱动。通过作为线性发电机的电线线圈,活塞可以将磁体来回移动,从而在电线中生成电流。
因为用于将热能转化为电力的过程(这被称为是斯特林循环)比起热电和光伏太阳能所驱动的系统来说更有效率,使用斯特林技术的发电机比起现存的动力系统来说可以为宇宙飞船提供更为有效的发电装置。现有技术中ASRG和初始类型的SRG原型的应用通常证明了比起本发明优选实施例来说,效率更低,且从固有设计的缺陷中获得更少的电量。
需要环境控制的所有建筑和目标区域需要得到受控制的机械通风,或者户外空气的控制功能以及有目的将户外空气引入到想要调控的控制空间中。建筑物、房屋和受到控制的环境区域有意地将建筑物密封,从而获得更高等级的空气质量和环境控制。然而,很多的空气质量标准和引导规定,将近30%的控制区域空气空间必须每小时再次循环。通常具有有效风机的空气处理器会在33%最小的工作循环下操作,这种循环包括了加热和冷却的需要。平均一年来说,通常在没有同时加热或冷却需求的情况下,风机循环控制会在约15%的时间内启动风机。
现有技术及其实现大体上是错误配合的部件,这些部件没有计划或者以任何形式集成,以消除材料和部件的重叠,这降低了效率并大大增加了安装和维修的成本。建筑物封闭必须“构建为紧密地密封然后为了健康、舒适以及环境通风需求进行通风。为了控制环境控制系统,必须要是封闭的系统并正确地维护。消除引起压力问题的漏风必须进行,从而使得在内部污浊空气和外部新鲜空气源之间容易控制空气流动交换。然而,必须注意到,紧密的密封建筑封闭或者控制区域需要机械通风以及污染物和生物源控制,这两种都需要保证获得合理的室内空气质量,并从建筑物、房屋或者控制区域内侧移除污染物和过敏源。
热回收通风(HRV)和能量回收通风(ERV)系统是管道通风系统,通常由两个风机构成,-一个从外侧抽取空气另一个移除污浊的内部空气。空气与空气热能交换器通常被称为热交换器,一般安装在屋顶,当内部空气被排出到外面之前从内部空气回收热量,并利用会收到的热量与进入的空气进行热量交换。
通常,环境控制系统实现了对于在受控制区域内周围空气的温度、湿度和空气质量的改变。这种综合系统包括加热、制冷、除湿、加湿、紫外线、空气过滤和通风,通常效率地并且环境质量上有所欠缺。此外,由于典型空调系统的潜在制冷动力被误用做除湿,空调的制冷能力大大降低且负载性能大大降级。
现有技术的方法使用了隔离的处理,以及各种系统的应用,这些系统具有机构和它们的支撑部件,它们形成了比如能力增加但是系统的整体性能以及增加的能量使用效率相对较弱。
通常在液态除湿剂类型的除湿系统中,水分必须从冷却的除湿机集水槽传递到加热的蒸发器集水槽之中。由于水分为低浓缩性干燥剂形式,这可以通过抽吸或者传输干燥剂而执行。由于干燥剂也含有干燥剂离子,其用作干燥药剂,因此其必须返回到冷却的除湿机集水槽以为了除湿需要而保持一定的干燥剂离子水平。这通常是在除湿模式下获得,使得冷却的除湿机集水槽以及蒸发器加热集水槽部分中的集水槽经由管道与两个集水槽之间的共同壁相互连接,从而限制了交流并仅仅使得只有受到控制的传输和有限的双向流动自然发生,同时还在集水槽之间形成热量分层,而不需要泵或者其他循环装置。
熔融碳酸盐燃料电池(“MCFC”)为高温燃料电池,其在600℃及以上的温度下工作。固体氧化物然料电池(“SOFC”)的高操作温度使得SOFC和MCFC为适宜的候选设备,用以进行废能收回和回收,从而与斯特林加热发动机和吸收冷却或者额外的能量回收装置使用,或者作为具有额外旋转能源输出的组合冷却、冷冻、加热和动力系统,进一步增加了整个燃料和系统的效率。
在热力学中,术语吸热描述了系统从其周围环境中吸收热量形式的能量的过程或者反应。这个术语是米奇林·贝特洛从希腊语词根“内部”提出的,其从词语“内侧”演变得到,该词是指“之中”,而词根“热的”是指“热”。预期用途和意义在于其进行工作的时候,具有吸收或者吸入热量进行的反应。吸热过程的反面是防热过程,一种释放,“辐射”热量形式的能量的过程。
SOFC是放热电化学转化装置,其直接通过氧化燃料而生产电力。燃料电池的特征在于其电解质材料;SOFC具有固体氧化物或者陶瓷的电解质。这种等级的燃料电池其又是包括高效、长期稳定性、燃料灵活性、低排放、相对较低的系统成本以及具有热能发电,从而进行热废能回收并可以获得系统效率增益。最大的可能缺陷在于高的操作温度,这会导致较长的启动时间,并带来机械和化学兼容性问题。本发明的优选方法引入了热废能回收、热能存储和受控制的能量交流,从而获得具有增强效率的额外使用,这会减少并可能消除较长的启动时间。
固体氧化物燃料电池是一种燃料电池分类,其特征在于使用固体氧化物作为电解质。SOFC使用固体氧化物电解质来从阴极将负氧离子传导到阳极。利用氢气和一氧化碳的氧离子电化学氧化因此在阳极侧发生。SOFC通常在非常高的温度下操作,通常在500到1000℃之间。最近的进步比如本发明的优选实施例获得可以使用的较低的高范围温度。在这些温度下,SOFC不需要昂贵的贵重金属,如铂催化剂材料,其激活电化学反应的能力非常有限,这对于低温极其昂贵燃料电池如PEMFC来说是非常需要的,且对于一氧化碳催化剂的中毒来说不那么脆弱,但又能够效率优化,PEMFC则会难以表露出冷冻和水分控制系统的脆弱性,在环境空气输入中移除杂质而进行供氧的方法中由于污染、费用和能源利用的效率损失对燃料电池有损害。
然而,已经广泛观测到硫化物中毒的弱点,且必须通过吸附剂床或者其他装置的使用在进入到电池之前移除硫化物。本发明的优选方法可使用硝酸羟胺和/或硝酸铵三乙醇胺和/或两者的组合来将水包含进来作为燃料输入的基础,这个基础在高密度燃料基质中具有氢气和氧气,在相对较为容易的方法中作为液体燃料。可替换地,本发明的方法使用了转动能来为变压吸附装置(PSA)或者可以利用蒸馏而使用热能输入的空气分离单元(ASU)提供能量,额外的方法会涉及到吸收剂或者特定多孔过滤材料的使用,从而为燃料电池提供纯的或者接近纯的氧气输入。
固体氧化物燃料具有各种广泛的应用,从被用作车辆中的辅助动力单元,到输出值从100瓦到20兆瓦的固定式发电,获得了接近SOFC装置直到前述理论标杆60%的效率,并超过了优选实施例所包含的标杆。较高的操作温度使得SOFC成为优选实施例的适宜候选,这些实施例中使用了包括斯特林发动机的应用和处理,而斯特林电极是吸热装置并与额外的主要由吸收冷却系统构成的外回收装置组合,从而获得组合了冷却、冷冻、加热和供能功能(CCFHP)的系统,系统集成了统一的分析、监测、控制和能量提供系统,进一步增加了整体系统效率、冗余和可靠性。
固体氧化物燃料电池由四层组成,其中三层为陶瓷(因此得名)。由这四层堆叠在一起的单个电池通常仅仅有几毫米厚。几百个这种电池继而串联从而形成大部分人所称的“固体氧化物燃料电池(SOFC)堆”。通常在SOFC中使用的陶瓷不会变得电活跃或者离子活跃,直到它们到达非常高的温度并且由此电池堆必须在从500到1000℃的温度范围下运行。氧气减少为氧离子在阴极发生。这些离子继而可以通过固体氧化物电解质扩散到阳极,并在阳极处电化学地氧化燃料。在这种反应中,水副产品和两种电子被释放出来。这些电子继而流经它们可以进行工作的外部回路。当那些电子再次进入到阴极材料之中时,该循环继而重复进行。
通常,SOFC的大部分停工时间源自工厂的机械平衡、空气预热器、预转化器和/或氨裂解器、加力燃烧室、水热交换器、阳极尾气氧化剂以及工厂的电平衡、能量电子、硫化氢传感器和风机。来自SOFC因为改进和裂解而产生的内部热能发电导致了电厂成本平衡在设计和整个系统构建中的降低。平板燃料电池设计的几何形状是典型的夹层类型几何形状,被大部分类型的燃料电池采用,电解质夹在电极之间。
关于陶瓷,主要是单片陶瓷,其具有吸引人的性能,像高温下的高刚度、强度、稳定性,使得它们对于生物医学、电子、汽车、工业、防御和空间应用来说都很有用。然而,单片陶瓷较为脆,机械性能上不可靠并且不导电,这限制了它们的使用。为了提高这些性能,已经研发了陶瓷基质组合物。在有关纤维陶瓷复合物的文献中已经报道大量的研究。
硝酸羟胺一般来说已经通过利用硝酸羟胺的多种工艺之一制造,并通过比如电渗析或者阳离子交换加工而将其转化为终产品。一些工艺从硫酸羟胺中生产出羟胺。然而,迄今为止,没人已经发现通过对应酸的中和来生产羟胺盐,而不会基于浓缩酸的加入而引起同时的分解。相反,羟胺添加到硝酸中引起了产品HAN的同时分解,设置是硝酸已经稀释到重量小于约50%的情况下都有此情况。
硝酸羟胺具有各种商业应用,比如用作液体燃料的成分或者成分之一。在这种应用中,需要高纯度形式的成分,特别是当其被用作燃料的时候,硝酸羟胺(HAN)溶液在水溶液中是稳定的,但是必须完全没有过度金属元素,比如铁和铜。
现有技术的电解质加工所产生的羟胺盐可以转化为低溶液浓度以及不纯的硝酸羟胺。所采用的双取代反应需要电化学电池,其具有多个间隔并需要阴离子交换膜和/或双极性膜。这种设计的倒退和缺点需要大量的基建费及极其高的能量成本。
海水脱盐的加工成本(基础建筑,能量和维护)一般来说高于替换方式(来自河流、蓄水池、含水层或者地下水的水、水回收和蓄水技术),但是替换方式并不总是可以应用的,比如某些受降雨量、低积雪和/或干旱影响的地区。2013年所期盼的水获取成本从50美分到1美元每立方米,如图1所示。海水脱盐的耗能可以潜在地低至3kWh每立方米,这与现有穿过极其大的间距输送淡水供给的能耗相似,但是这等于与常见的当地新鲜饮用水供给的成本相比高很多,当获得所述水或者如果获得所述水,当地新鲜饮用水使用接近0.2kWh或更少每立方米。
物理法则将决定海水脱盐的最小能耗接近1kWh每立方米,如果比正常污染水平要重,就排除了预过滤和吸入/排放抽取以及后过滤。小于2kWh每立方米已经利用现有的反渗透膜技术获得,这对进一步能耗降低来说留下了有限的空间。据估计,通过海水脱盐供给所有的生活用水会使得美国国内能耗增加约10%,这接近通常家庭用冰箱所用的能量。
海水蒸馏已经,因为大量、成本极其高、非常不安全的操作历史,被认识为可能对环境不友好。蒸馏和反向渗透系统循环盐水,同时有的时候,用于消泡、减小规模或者消除植物生长而加入的待处理的其他化学物质,通常抽回到海洋中,增加了盐分和热区。由于对于海洋环境生态造成了高度潜在的伤害,这些问题已经引起了大量的关注。现有技术和其他通常使用的制造饮用水的方法可能会引起额外的威胁以及危害的可能,这也需要包括副产品含盐污水的排放成本。除了脱盐过程引起的环境关注以外,与蒸馏或者反向渗透相关的所需能源的高成本和难以获得已经基本上限制或者消除了广泛的使用。本发明优选的实施例因为其所包含的加工和应用体现为海洋或者海水蒸馏系统,所有的这些关注和问题得到缓解或消除,并打开了所加工的产品纵向市场,形成了增强的财务可执行能力。
用在这些操作中的传统工艺是真空蒸馏,其基本上在低于大气压以及由此导致的比正常温度地很多地温度下煮沸水。这是因为使得液体沸腾所需的相变储能当蒸汽压力等于环境压力的时候以及蒸汽压力随着温度而增加的时候发生。因此,由于温度降低,来自电能的较低温度“度”热以及在本发明优选方式中来自斯特林发动机发电的热“废”热能和来自工业加工的其他热“废”热能可以回收。
主要的竞争工艺使用膜来脱盐,主要采用相反渗透技术。膜工艺使用半渗透膜和压力来从水里分离出盐。反向渗透厂膜系统通常比起热蒸馏来说使用的能量较少,这过去十年中导致整体的脱盐成本下降。脱盐仍然是能量密集的,然而,且将来的成本将继续取决于能量和脱盐技术的价格。
五效发电(Quintuple-generation)是在能量生成中使用过量的热能来完成其他工作的工艺:在集成,或者“多用途”设备中,从海水或者咸的地下水生产饮用水的这种情况下,电厂为了脱盐而提供能量。可替换的,设备的能量生产可以用于饮用水的生产(独立设施),或者生产过多的能量,并融入到电网(真正的五效发电设施)或者如本发明的优选方式将过多的热量交流到热能存储中供之后使用。
五效发电采用多种形式,且理论上可以使用任意类型的能量。然而,现有技术中大部分当前和所计划的,以及当前联合发电类型的脱盐厂使用化石燃料或者核能作为它们的能源。多用途设施的优势在于它们在土地使用中、耗能中更有效率,因此使得脱盐对于可用饮用水来说具有更为能实施的选择。
此外,当前多用途设施中的趋势在于混合构造的设计,其中来自反向渗透脱盐部件的渗透与来自热脱盐蒸馏物混合。基本上,两种或更多的脱盐工艺与发电组合起来,在本发明的优选实施例中具有更高的效率、产量,且收入来源可以利用包括并结合了具有相关处理和应用的额外步骤和阶段而获得。
通常确定脱盐成本的要素包括设备的生产能力和类型、位置、供水、劳动力、能量、财政以及浓缩废弃物。脱盐仍然现在控制着压力、温度和盐水浓缩以优化效率。值得注意的是,成本下降,且一般来说在靠近海洋的富人区来说对这种技术是认同的,脱盐后的水对某些具有水压力的地区来说是一种解决方案。
通常利用现有技术的脱盐方法和加工生产了大量的浓缩物,其会增加温度,并包含预处理和清洁剂的残余物,它们的反应副产品以及由于腐蚀出现的重金属。化学预处理和清洁在大部分的脱盐厂来说是必要的,其通常包括抵抗热电厂中的生物附着物、除锈、气泡和腐蚀,以及反向渗透厂中的生物附着物、悬浮固体和绣沉淀。
现有技术在将会增加大海或者海洋的盐分及温度的盐水返回到大海时的环境影响的限制上已经失败了,在利用另一股进入到大海的水,比如废水处理或者发电厂的排出口,稀释浓缩物及其温度上也失败了。而海水发电厂冷却水排出口不如废水处理厂排出口新鲜,盐分和温度仅仅稍有降低。由于大型发电厂和脱盐厂的介质,发电厂冷却水流很可能比脱盐厂的至少大几倍。另一种减少盐分增加的方法是在混合区中经由扩散器混合盐水。比如,一旦装有盐水的管线到达海床,其可以分为很多分之,每一个分之逐渐沿着其长度通过小孔来释放盐水。混合可以与电厂或者废水厂稀释结合进行。
盐水比起海水来说稠,因为溶质浓度更高。海底最为危险,因为盐水具有更高盐分且温度下降,并在那里保留足够久的时间以破坏生态。小心的重新引入可以将这个问题最小化,但是不会消除对环境的危害。现有技术中典型的海洋学沿海条件,使得温度更高副产品的浓缩物可以快速稀释,因此仅仅能够使得对环境的危害最小化。
脱盐的一些方法,特别与蒸发池和太阳能蒸馏器(太阳能脱盐)相关的脱盐方法,不会排放盐水。它们在它们的处理中不使用化学物质,也不会燃烧石化燃料。它们不利用膜或者其他重要部件进行工作,比如包括重金属的部件,这与不会引起有毒的废物(以及高维护)。
这种方法的缺点在于盐和污染物会留下,且需要清洁,且回收也会引起不希望得到的环境署对于废物积累和由于废物浸入到地下水位而存在潜在危害的关注。当前,接近50%的世界海盐产量仍然依靠石化能源进行。
多级闪蒸(MSF)是一种水脱盐工艺,其通常使用热能通过将部分的水瞬间转变为蒸汽而蒸馏海水,通常这是利用基本上为逆流再生换热器的多个步骤进行的。多级闪蒸厂一般生产世界上所有脱盐水的约60%。
工厂具有一系列的有效空间,也被称为级,每一级包含了热交换器和冷凝收集器。顺序具有冷端和热端,同时中间级具有中间温度。这个级对应于在该级温度下的水沸点而具有不同的压力。热端之后,有被称之为盐水加热器的容器。本发明优选的方法将来自热存储的所需热能按照多级闪蒸能量输入需要的需要和需求进行交流。
当工厂在预备状态下进行运转的时候,冷输入热温度处的水流动,或者抽出,通过各级的热交换器并通过回收而升温。当其达到盐水加热器的时候,其已经接近了最大温度。在盐水加热器中,增加了额外数量的热能。在盐水加热器之后,水流经过阀流回到具有更低压力和温度的各级。随着流回到各级,水现在被称为浓缩物,或者通常称之为盐水,以将其与进水区分开。事实上在每一级,由于盐水的进入,气温度在该级的压力下位于沸点之上,少量的盐水沸腾(“闪蒸“)为蒸汽,因此降低了温度,直到达到均衡。所产生的蒸汽比热交换器中的供给水高一点点。蒸汽相对于热交换管进行冷却并浓缩,因而如早前所述以再生方式加热了进水,增强了工作效率。
所有级中的总体蒸发高达流经系统的水的约15%,取决于所采用的温度范围。由于增加的温度,铁形成和腐蚀困难渐增。120℃似乎是最大的热能输入,尽管避免生锈需要热输入温度低于70℃。
进水带走了冷凝蒸汽的过多潜热,保持了该级的低温。当新的热盐水进入到该级且蒸汽随着其在热交换器管道上的冷凝而移除的时候,腔中的压力保持为常量,等于所形成的蒸汽量。这种平衡非常稳定,因为如果在一些更为蒸汽形式的点处,压力增加因此减少了蒸发并增加了冷凝。
在终级中,盐水和冷凝具有接近入口温度的温度。盐水和冷凝继而从该级内的低压范围抽出,达到环境压力。当它们经由回收装置排放的时候,盐水和冷凝依然带走了一部分从系统回收的热量。热量回收帮助补偿了这种损失。
现有技术中在盐水加热器加入的热能通常以热蒸气的形式从脱盐厂共置的工业处理出现。这种蒸汽可以在装有盐水的管道上冷凝。由于从增强的密度上减少的损失,优选的方法使用了流体介质。
使得蒸发可以进行的能量都随着盐水离开加热器存在于盐水中。让蒸发在多级中发生而非单级中的最低温度和压力下发生的原因,在于在单机中,进水仅仅达到了入口温度和加热器之间的中间温度,而很多蒸汽不会冷凝,且该级不会保持在最低的压力和温度。这种天然计划在23-27kWh每立方米下操作,接近蒸馏淡水的90MJ每立方米。
由于较冷的盐水进入到处理的逆流交换,也即被称为再生器中,逆流与含盐废水和/或蒸馏水一起流动,相对较少的热能留在这种出水中-大部分热量被较冷的、流向加热器的含盐水吸收,且这个能量被回收。
此外,MSF蒸馏厂,特别是大型那种,通常与发电厂以联合发电构造配对。来自发电厂的废热被用于加热海水,同时为发电厂提供冷却。这将所需要的能量降低了一半到三分之二,这大大改变了发电厂的经济,由于能量目前来说是MSF厂最大的操作成本。反向渗透,MSF蒸馏的主要竞争者,需要对海水进行更多的预处理以及更多的维护,且与较便宜的低级废热相反工作形式的能量更多。
多效蒸馏(MED)是一种蒸馏工艺,通常在海水脱盐中使用。其由多级或者“多效”组成。在每一级中,进水通过管道中的蒸汽加热。一些水蒸发,且这种蒸汽流入到入下一级的管中,加热并蒸发更多的水。每一级基本上再次使用了来自前一级的能量。管可以在浸在进水中,但是更通常的是进水洒在水平管排顶部,继而从一个管滴到另一个管上,直到在该级底部进行收集。
该厂被视为通过管壁分开的一系列紧密的空间,热源在一端,而散热片在另一端。每一空间构成了两个连通的子空间,级(n)的管外侧和级(n+1)的管内侧。每一空间具有比前一个空间低的温度和压力,且管壁具有的中间温度在每一侧的流体温度之间。空间中的压力不能利用两个子空间的壁温达到平衡。其具有中间压力。然后第一子空间压力太低或者温度太高,水蒸发。在第二子空间中,压力太高或者温度太低,蒸汽冷凝。这从较暖的第一子空间将蒸发能量带到较冷第二子空间。在第二子空间处,通过管壁与较冷的下一个空间的传导能量流动。
管中金属越薄并且管壁一侧上液体层越薄,则能量从空间传输到空间更为有效。在热源和散热器之间引入更多级降低了空间之间的温度差,并大大减少了每一管单位面积上的热传输。所供给的能量重新使用更多次,以蒸发更多水,但是这个过程花更多的时间。每一级所蒸馏的水量直接与能量传输量成正比。如果传输减慢,可以增加了每一级的表面积,即管的数量和长度,但是代价是增加了安全的成本。
反向渗透厂是一种加工厂,进行反向渗透加工的地方。一般的现代反向渗透厂需要六千瓦小时的电力来对每立方米的水进行脱盐。该加工也回产生大量的带盐分的含盐废水。这些厂的挑战在于找到减少能耗的方法,使用可持续的能源并改进脱盐工艺以及在处理废物的废物管理区域中创新。使用反向渗透的完备的水处理厂,被称为反向渗透水净化单元,通常在军队范围内使用。
反向渗透(RO)是一种水净化技术,其使用半渗透膜。这种膜技术不是恰当的过滤方法。在RO中,所施加的压力被用于克服渗透压力,由化学电势驱动的依数性能,热力学参数。RO可以从溶液中移除任意类型的分子和离子,并在工业加工和生产饮用水中都有使用。结果在于,溶解物被保持在膜的受压侧,而纯的溶剂则允许通过另一侧。为了“选择”这种膜不应该允许大的分子或者离子穿过孔(洞),但应该使得较小的溶质成分(比如溶剂)自由通过。
在正常的渗透加工中,溶剂自然从低溶剂浓度(高水势)的区域移除,穿过膜,到达高溶剂浓度(低水势)区域。纯溶剂的移动被驱动为通过平衡膜每一侧的溶剂浓度,生成渗透压力而减少系统的自由能量。施加外部压力从而扭转纯溶剂的天然流动,因此,就是反向渗透。这种工艺与其他膜技术应用相似。然而反向渗透和过滤之间存在关键差别。膜过滤中主要的移除机理是张紧,或者尺寸排除,这与这个工艺离理论上可以获得完美的颗粒排除,而不需要考虑操作参数,比如渗入压力和浓度。此外,反向渗透涉及扩散机理,这与分离效率取决于溶剂浓度、压力和水流量。反向渗透因为其在海水中用为饮用水的进化而最为熟知,其从水分子中移除盐和其他流出材料。
渗透是一种自然过程。当两种不同浓度的液体通过半渗透膜分离的时候,流体具有因为化学势能平衡从低浓度向高浓度移动的趋势。形式上,反向渗透是通过施加超过渗透压力的压力,迫使溶剂从高溶剂浓度的区域穿过半渗透膜达到低溶剂浓度的区域而施加压力的过程。反向渗透最大和最重要的应用是纯水从海水和淡海水分离出纯水,海水或者淡海水在膜的一个表面上受压,使得不含盐的水穿过膜片而传输,并从低压侧抽出饮用水。
用于反向渗透的膜在聚合物基质中具有致密层-非对称膜的表面或者薄膜负荷膜之中的界面聚合层-分离在那里发生。在大部分情况下,膜被设计为仅仅使得水可以穿过该致密层,并防止溶剂(如盐离子)穿过。这个过程需要高压施加到膜高浓度层,通常新鲜和淡盐水需要2-17bar(30-250psi),海水需要40-82bar(600-1200psi),必须克服越27bar(390psi)的天然渗透压力。这个过程因其在脱盐(从海水中移除盐和其他材料从而得到淡水)中的使用而得到熟知,但是它也已经用于净化医疗、工业和家庭应用的淡水。
在现代,水泥窑的很多先进特征被用于降低所产每吨矿渣的燃料消耗。水泥窑极其大、复杂以及必然地工业安装比较脏,并会具有很多不需要的排出物。混泥土中所用的各种成分中,水泥是最为昂贵的。甚至是复杂和有效的窑也需要3.3到3.6兆焦能量来生产每吨矿渣并将其研磨成水泥。很多窑可以燃烧可燃废物,其具有可用于轮胎的广泛使用的燃料源。极其高的温度以及在那个温度下很长的时间段使得水泥窑有效并完全燃烧甚至是那些难以使用的燃料都进行了燃烧。
近年来,替换物已经研发出来帮助取代水泥。产品比如PLC(石灰石硅酸盐水泥)其组合了石灰石作为替换材料混合物的材料,这些产品当前正经历测试和评估。这主要是因为水泥产品为全球温室气体排放的最大可预测产物(为约5到10%)之一。将水和水泥基类型材料组合通过水合作用形成了水泥浆。水泥浆将骨料混合物粘结起来,填补混合物之中含有的任意空隙,并使其更为自由地流动。低水灰比产生了更坚固更耐久的混凝土,同时更多的水让更自由流动的混凝土具有更高的塌落度。当固化或者物体或结构产生过早失效的时候,需要用水去似的混凝土消除了粘结问题。水合作用涉及很多不同的反应,通常在相同时间同时发生。随着反应进行,水泥水合作用的产物逐渐将独立的砂子和砾石以及混泥土的其他成分粘合起来,形成又暖又软的固体物品或结构。
装饰用石头,如石英石,小的河石或者碎玻璃有时候会加到混凝土表面用做装饰性的“外露骨料”饰面,这在景观设计师之中很流行,同时使得水泥产品得以装饰,外露骨料为水泥道路、车道和人行道增加了粗糙度。
水泥具有较强的抗压能力,因为骨料有效地承载了压缩载荷。然而,水泥的抗拉能力较弱,因为将骨料保持在适当位置的水泥会裂开,使得结构坍塌。增强水泥会增加钢铁增强筋、钢铁纤维、玻璃纤维、碳纤维、复合纤维或者塑料纤维来承受拉伸载荷。这些添加剂的使用会永久地嵌在所倒出的混凝土中,以形成增强的水泥结构。
化学掺和料是粉状或者流体形式的材料,其加入到混凝土中以使其具有普通混凝土所不能得到的某些性能。在正常使用中,掺合料计量比水泥的质量小5%,并在投料、混合的同时加入到混凝土中。加速剂加速了混凝土的水合作用(硬化)。通常所使用的材料是Ca(NO3)2和NaNO3。缓凝剂减慢了混凝土的水合作用,并用于量大、难以倒出的水泥中,因为在倒出之前完成部分固化是不希望发生的。通常的多元醇缓凝剂是糖、蔗糖、葡萄糖酸钠、葡萄糖、柠檬酸和酒石酸。
在混凝土中掺气或者夹带进来小气泡,降低了冻融循环期间的伤害,增加了耐久性。然而,夹带的气体涉及牺牲强度,比如每1%的气体会引起抗压强度下降5%。塑化剂增加了塑料或者“新鲜”混凝土的施工性能,使其可以使用更少的巩固工作达到更为容易放置的效果。典型的塑化剂是木质素磺酸盐。塑化剂可以用于减少混凝土的水含量同时保持其施工性能,有时因为其这种用途而被称之为减水剂。这种处理提高了其强度和耐久性特性。高效塑化剂(也被称为高效减水剂)是某种等级的塑化剂,其具有更小的有害效果,并且与传统的塑化剂的实践相比施工性能有所增加。用作高效塑化剂的成分包括萘磺酸甲醛缩合物,磺化三聚氰胺甲醛缩合物,丙酮甲醛缩合物以及聚羧酸醚。
颜料可用来改变混凝土的颜色,以提高美观度。腐蚀抑制剂被用于使得混凝土中的钢和钢筋其腐蚀最小化。粘合剂被用于在新旧混凝土(通常是某种类型的聚合物)之间形成粘合。抽取辅助设备提高了可抽送性,使得浆料变得浓稠并降低了分离和散开。
也有一些无机材料具有火山灰和潜伏性水硬特征。这些纹理非常细密的材料被加入到混凝土混合中,以提高混凝土性能(矿物掺和剂),或者作为硅酸盐水泥(掺和水泥)的替代品。
飞尘:烧煤发电厂的副产品,被用于部分地替代硅酸盐水泥(质量上高达60%)。煤灰的性能取决于所烧煤的类型。一般来说,含硅煤灰是凝硬性的,含钙的煤灰具有潜伏性水硬特性。
混凝土厂设施显示了混凝土搅拌车被来自配料仓的材料充满。混凝土生产是各种成分-水、骨料、水泥和任意添加剂混合在一起以生产水泥的工艺。混凝土生产是时效性很强的。一旦成分混合在一起,工人必须在混凝土硬化前将其放在适当地方。在现代使用中,大部分混凝土生产在叫做混凝土厂或者通常被叫做拌料厂的大型的工业设施中发生。
在一般用途中,混凝土厂有两种主要类型,预拌混凝土厂和集中拌和厂。预拌混凝土厂将除了水以外的所有成分混合起来,而集中拌和厂则将包括水的所有成分混合起来。集中拌和厂通过更好地测量所加入的水量提供了对混凝土质量更为精确的控制,但是必须更靠近使用混凝土的工作地点而放置,因为水合作用在拌和厂就发生了。
混凝土厂的组成为各种反应性成分,如水泥的,大型储料斗、大用量成分如骨料和水的存储、各种添加剂和改良剂的添加机构、,精确称重的机械、移动并混合那些成分中的一些或者全部、以及排放混合后混凝土的设施,通常排放到混凝土搅拌运输车上。
现代水泥通常被制作为粘稠的流体,因此其可以倒入模板中,这些模板是在现场直立的容器,使得混凝土变为其所需的形状。准备混凝土模板作业有很多种不同方式,比如料浆成形和钢板结构。可替换地,混凝土可以在干燥机中混合,流体形式不存在且在工厂设置中使用,从而预制混凝土产品。
制造混凝土有广泛的设备,从手动工具到重型工业机械。然而,不管使用哪一种设备,目的是生产所需的建筑材料;各种成分必须适当地混合、放置、成型以及在一定时间限制内保持。一旦混合物在其应该在的地方,固化过程必须受控,以保证混凝土实现所需的属性。在混凝土准备期间,各种技术细节都会影响到产品的质量和性质。
当初始混合的时候,硅酸盐混凝土和水快速形成连生晶的混乱链凝胶,凝胶的组分继续随着时间进行反应。开始,凝胶是流体状,其提高了施工性能并有助于材料的放置,但是作为混凝土组合,晶体链加入到刚性结构中,中和了凝胶的流动性,并将骨料颗粒固定在适当位置。固化期间,水泥继续与剩余的水在水合过程中相互作用。在适当制备混凝土的时候,一旦这种固化过程已经终止,产品具有所需的物理和化学性能。在质量通常所需的是,机械强度、低渗水性、和化学及体积稳定性。
细致的混合是生产均匀、高质量混凝土的基础。为此目的,设备和方法应该能够有效地混合混凝土材料,这些材料包含了最多的特定骨料,从而为工作生产出最低坍塌实践的均匀混合物。
分开的浆料混合已经证明了,在水泥和水与骨料组合之前水泥和水混合为浆料,可以增加所生产混凝土的抗压强度。浆料通常在高速、剪切型搅拌机中以按质量算0.30到0.45w/cm(水灰比)混合。水泥浆料预混合可包括掺合料,比如加速剂和缓凝剂,高效塑化剂、颜料或者硅粉。预混合的浆料然后与骨料以及任意剩余的一批水搅拌起来,且最后的混合在传统的混凝土设备中完成。
高能混合(HEM)混凝土通过高速混合水泥、水和砂子来生产,且专用能耗为至少5千焦耳每千克混合物。塑化剂或者高效塑化剂继而被添加到活性混合物,稍后它们可以在传统混凝土搅拌机中与骨料混合。在这个过程中,砂子提供了能量耗散并在水泥颗粒表面上形成了高剪切度的条件。这导致了与水泥相互作用的水具有最大体积。液体活化混合物可以自己使用或者为了得到轻质的混凝土而发泡(膨胀)。HEM混凝土在低温并且零下的温度条件下硬化并具有体积增加的凝胶,这大大地减少了固体和多孔材料之中的毛细孔现象。
施工性能是在所需工作(震动)以及不降低混凝土质量的情况下,新鲜(塑性)混凝土混合为适当填充模板/模具的能力。施工性能取决于含水量、骨料(形状和尺寸分配)、粘性成分和老化(水合作用的阶段),且可以通过增加化学掺合料,比如高效塑化剂而改进。提高含水量或加入化学掺合料增加了混凝土的施工性能。过量的水会使得骨料的散开(表面水)和/或分离(当水泥和骨料开始分离)有所增加,结果就是混凝土具有下降的质量。骨料的使用伴有不希望发生的降级,为了具有非常低的坍塌率这可以导致非常苛刻的混合设计,通过加入合理数量的水而使其施工性能更高是不那么容易实现的。
施工性能可以通过混凝土坍落度测试来测量,一种新鲜批量混凝土测试标准的苏醒简单测量。坍落通常通过将来自新鲜批量混凝土的样本填充到“艾布拉姆斯锥”中来测量。该锥放置为款低端位于水平的非吸收性表面上。然后填充等量体积的三层,每一层利用钢杆夯实以使得该层固化。当锥被小心抬起的时候,由于重力,封闭材料的一定量坍落。相对较干的样本坍落的非常少,一英尺中坍落值为一或量英寸(25或50毫米)。相对较湿的混凝土样本可坍落最多八英寸。施工性能也可以通过流动试验台试验来测量。
坍落可以因为在不改变水灰比的情况下,化学掺合料,如塑化剂或者高效塑化剂的加入而增加。一些其他的掺合料,特别是加气剂,可以增加混合物的坍落度。高流动性的混凝土,像是自固化混凝土,通过其他测流方法测试。这些方法之一包括将锥以窄端放置,并观察随着锥逐渐被抬起混合物如何流经锥。混合之后,混凝土是流态的,并可以在需要的时候抽送到确定地点。混凝土具有相对较高的抗压强度,但是更低的拉伸强度。为此目的,通常使用在抗拉伸上(通常是钢,而近年来最常使用复合物)较为强的材料来增强。混凝土的弹性相对来说保持在较低的应力水平,但是在较高应力水平下随着基质的裂缝发展而降低。混凝土具有非常低的热膨胀系数并且随着其熟化会收缩。所有的混凝土结构会开裂到一定程度,由于收缩和伸展。长期受力的混凝土易于蠕变。
可以进行测试来保证混凝土的性能与应用的技术要求相一致。混凝土成分的不同混合物产生不同的强度,这种强度以psi或者Mpa来测量。混凝土的不同强度被用于不同用途。非常低强度(2000psi或更少)的混凝土可以在混凝土必须是轻质的情况下使用。轻质混凝土通常通过加入空气、泡沫或者轻质骨料而获得,副作用是强度降低。大多数常规使用,通常使用3000-psi到4000psi的混凝土。5000-psi的混凝土轻易地在商业上获得广泛使用的选择,因为其更为耐久,尽管更贵。5000-psi的混凝土通常用于大型土建工程。5000psi以上的强度通常用于特定的建筑元件中。比如,高层混凝土建筑的下板柱使用12000psi或更高的混泥土,从而使得板柱的尺寸变小。桥梁使用10000psi的混凝土长梁来降低所需要的跨数。偶然,其他结构需要会想要高强度的混凝土。如果结构必须非常刚硬,可以指定非常高强度的混凝土,比承受工作负荷所需的强度大得多。高达19000psi的强度已经出于这些原因而在商业上得到使用。
现代的粘土砖在三种加工之一中形成-软泥、干压、或者挤出。通常,砖含有下面的成分:硅(砂子)-50%到60%重量份,氧化铝(粘土)-20%到30%重量份,石灰-2到5%重量份,氧化铁-≤7%重量份,镁砂-小于1%重量份。
软泥方法是最普遍的,因为它是最经济。它从其从粗粘土原料开始,优选地混入25-30%的砂子来减少收缩。粘土先研磨并与水混合到所需的浓度。粘土然后利用液压机压到钢模中。成型粘土然后在900-1000℃下燃烧受热(“燃烧”)以达到一定强度。处于提供热量来预加热并加热窑以进行受热加工的目的,本发明优选的方法从热量存储来获取热能。
在现代的砌砖中,这通常在连续燃烧的隧道窑中完成,砖在其中随着缓慢地在传送带、轨道或者窑车上穿过窑而进行燃烧,这获得了更为统一的砖产品。砖通常具有石灰、灰和有机物添加,其加速了燃烧过程。
椭圆形或者圆形的沟是挖出来的,6-9米宽,2-2.5米深,周长100-150米。高的排气烟囱在中心建造。一半或者更多的沟填充有“砖坯”(未燃烧),其在开放格子图案中堆叠,以使得气流通过。格子被成品砖的面层覆盖。在工作中,新的砖坯,以及顶面的砖堆叠在砖堆的一端;冷却后的成品砖从另一端移除,将其输送到目的地。在中间,制砖工人通过把燃料(煤、木头、油、碎屑等等)滴落穿过沟上方的顶部中通孔而划出燃烧区。
上述设计的优势在于与简易烧砖窑和泥封窑相比能量效率高很多。片状金属或者板被用于给流经砖格子的气流规划路线,这样新鲜空气首先流经刚刚烧好的砖,加热空气,然后流经主动燃烧区。空气继续流经砖坯区(预热和干燥砖),最终从烟囱排出,上升的气体会形成抽吸,通过系统将空气抽出。加热气体的重新使用在燃料成本上形成了节约。
干压方法与软泥砖方法相类似,但是以更浓稠的粘土混合物开始,这与其形成更为精确、边缘更尖锐的砖。加压时压力越大,并且烧结时间越长,那么使得这个方法更昂贵。
欧洲风格的挤出砖或者块体在单层壁结构中使用,饰面材料在内侧和外侧上涂覆。比起固体来说空隙很多,所占比例更大,所烧粘土的壁更薄。这种砖在15-,25-,30-,42和50-厘米宽。一些模型具有非常高的绝缘性能,使其能够适用于零能耗建筑。
硅酸钙砖的原材料包括混合有石英、碎燧石或者碎硅质岩的石灰,还有矿物颜料。这些材料混合在一起,直到石灰完全发生水合作用;混合物然后被压入模具中,并在高压釜中进行两个或三个小时的固化,以加速化学硬化。成品砖非常精确和均匀,尽管尖锐的棱需要小心处理以防止对砖(或砖层)造成伤害。砖可以制造为各种颜色;白色是常见的,但可以获得柔和的色调。这种类型的砖在瑞典很常见,特别是房屋建筑或者1970年代的整修中,其被称之为“Mexitegel”(即:墨西哥砖)。在印度其被称为粉煤灰砖,使用FaL-G(粉煤灰,石灰和石膏)工艺制造。硅酸钙砖也在加拿大和美国制造,并满足了在硅酸钙砖(灰砂砖)标准规范ASTMC73-10中详细限定的标准。比起水泥基人造石和粘土砖来说,其物化能耗较少。
粘土砖燃烧后的颜色受到原材料中化学和矿物成分、燃烧温度以及窑中环境的影响。比如,粉色砖是高铁含量造成的,白或者黄色砖具有较高的石灰含量。大部分砖被烧成红色调;因为温度增加,颜色发展为深红,紫色,然后在约1300℃(2372°F)下变为棕色或者灰色。硅酸钙转具有较宽范围的色度和颜色,取决于所使用的颜料。砖的名字可以反应其原材料和颜色,比如伦敦普通砖和剑桥郡白。
由混凝土制得的“砖”通常用于指块,并且通常颜色上为浅灰色。它们从干的、小的骨料混凝土制得,这些骨料在钢模中通过“轰炸机”或者静止机械的震荡和压实而形成。成品砖固化而不是使用低压蒸汽煅烧。相对于粘土砖来说,水泥块以形状和尺寸范围更光的方式制造,但也可以进行范围更广的表面处理-大部分砖模拟了粘土砖的外貌。
由于其相对较为笨重的质量,随之带来的地基需求,以及耗时,且在其构建和铺设中需要熟练技术人员,天然石砖是有限的现代实用程序。它们非常耐用并被认为比起粘土砖来说更为喜人。只有很少的石头适于做砖。一般的材料为花岗岩,石灰石以及砂岩。其它石头可以使用(比如,大理石、板岩、石英石等等),但是这些受限于特殊的地理位置。
为了有效处理和铺设,砖必须足够小以及足够轻,从而可以由铺砖工单手(使得另一只手自由拿起瓦刀)拿起。砖通常铺平,结果其在砖宽度上的有效限制通过在单手拇指和手指之间的便利地一拃的间距而设定,通常约为四英寸(约100毫米)。在大部分情况下,砖的长度约为宽度的两倍,约8英寸(约200毫米)或者稍多一点。这使得砖在稳定性和强度(比如,见英式砌合中所铺的砖的情况,在本文开头处)增加的结构中平铺粘合。使用顺砖、长度方向上铺的砖,以及丁字砖,宽度方向上铺设的砖的交替层来建造墙壁。丁字砖将墙壁在其宽度方向上联系在一起。事实上,这种墙壁以被称为英式交叉砌合的英式砌合变形来构建,顺边砖的后续层水平地从彼此平移一半砖长。在真正的英式砌合中,顺砖层的垂直线彼此都在一条直线上。
更大的砖制造出更厚(因此更为保温)的墙壁。历史上来说,这意味着更大的砖在较冷的气候中是必要的,而在较暖的区域较小的砖更适合并更加经济。现今这不再是问题,因为现代的墙通常集成了特制的保温材料。砖被用于建筑物、块料铺砌和人行道。在美国,砖制人行道被发现不能承受繁忙的交通,但是其反而能作为交通净化方法或者步行区之中的装饰路面而使用。砖在冶金和玻璃工业中通常用作炉衬,特别是耐火砖比如二氧化硅、镁砂、耐火粘土和中性(染色镁砂)耐火砖。这种类型的砖必须具有良好的耐热冲击性、荷重耐火性、高熔点、以及令人满意的多孔性。工作中适当的砖选自颜色、表面纹理、密度、重量吸水性和空隙结构、热特性、热量和水分的移动,以及耐火性的选择。
在钢生产的加工工艺中,及由于能量成本和与加热及冷却鼓风炉相关的结构应力,通常这些主要的钢制容器会在多年时间段内进行连续的生产运动。即便是低钢需求时间段内,让鼓风炉变冷是不可行的,尽管可以对生产速度进行一些调整。综合工厂为较大的设施,它们通常在2000000吨每年年生产量下是经济的并最多达到该生产量。综合工厂制造的终产品通常是大型结构,厚钢板,条状物,线材,钢轨,并偶然会生产较长的产品,比如钢条和管道。
铸铁通过重熔生铁制造,通常具有废铁、废钢、石灰石、碳(煤)的潜在质量,并采用各种步骤移除不需要的污染物。磷和硫可以从铁水中烧出来,但是这也会将碳烧出来,所以必须被替代。取决于应用,碳和硅的含量被调整为所需水平,分别可以为2-3.5%和1-3%中的任意数值。通过铸造产生最终形状之前,其它元素然后加入到铁水中。铁有时候在被称为化铁炉的特殊类型鼓风炉中熔化,但更常在感应电炉或者电弧炉中熔化。
在完成熔化后,铁水倒入保温炉或者钢水包中。本发明优选的优选方法源自使用热量存储所交流来的热能,以增强能量效率,额外的效率可以利用本发明优选的方法获得,其通过热交换器和靠近炉体的盘管回收并收回废热,从而为了交流而收集废热能到存储器中。
铸铁的性能通过加入各种合金元素或者合金剂来改变。碳之后,硅是最为重要的合金剂,因为其迫使碳不被溶液吸收。唯一非常重要的合金是陶瓷内含物,其与硅之间具有非常高性能的合金组合,而硅则通常用于气缸和其它高性能应用中。碳可以形成为始末,其导致更软的铁,减少了收缩性,降低了强度,以及降低了密度。硫,如果存在,形成了硫化铁,防止了石墨的形成并增加了硬度。硫所引起的问题在于,其使得铁水变缓慢,引起短期缺陷。为了抗击硫的影响,加入锰,因为两者形成硫化锰而不是硫化铁。硫化锰比铁水更轻,这与其会在铁水上浮起来并进入铁渣中。
灰口铸铁的特征在于其石墨微结构,其会引起材料的开裂,以具有灰色外观。这是最为常用的铸铁,以及根据重量最为广泛使用的铸铁材料。大部分铸铁具有如下的化学成分:2.5-4%的碳、1-3%的硅,剩下的是铁。灰口铸铁比钢来说拉伸强度较小,抗冲击强度较小,但是抗压强度可与中低碳钢媲美。
白口铸铁是一种类型的铸铁,因为渗碳体的存在断裂表面是白色的。由于较低含硅量(石墨化剂)和更快的冷却速度,白口铸铁中的碳因为亚稳相渗碳体,Fe3C,从铁水中析出,而不是石墨。从铁水中析出的渗碳体形成了相对较大的颗粒,通常在低共熔混合物中,而其它相是奥氏体(在冷却时会转变为马氏体)。
可锻铸铁从白口铸铁开始,其稍后在约900℃(1650°F)下热处理。本发明的优选方法源自使用热量存储所交流来的热能,以增强能量效率。这种情况下,石墨分离出来得非常慢,这与表面张力有时间将其形成球状颗粒而不是片状。由于它们的较低长宽比,球形相对较短且相互离得较远,并具有较小的横截面,对扩展型裂纹或者声子有影响。它们也具有钝边,与片状相反,缓解了灰口铸铁所面对的应力集中。一般来说,可锻铸铁的性能更像低碳钢。由于其由白口铸铁制成,对于可以铸造为可锻铸铁的部件为多大是有限制的。
球墨铸铁或者模块,是更加近期的发展。加到这些合金中的少量镁或铈,通过将石墨平面边缘粘合起来而减慢石墨析出物的形成。其它元素和时间的严格控制,使得碳分离为球形颗粒,作为材料固化剂。性能与可锻铸铁相似,但是部件能够与相当大的模制部分一起进行铸造。
将捕捉到并被隐蔽的CO2转化为产品,比如化学产品、塑料、燃料、建筑材料、和其他日用品,都是环境友好方法并且在经济上很有优势。组合到现有的聚合物(塑料)配方中形成具有较高拉伸强度和载荷容量的包装泡沫,以及具有改良粘合性能、内聚强度以及“耐气候”性能,比如UV和防水,的胶粘剂和涂料。生产非石化燃料聚合物的资金需求和操作成本接近传统的生产成本,且产品被证实为相对于现有聚合物来说,增加了强度,以及环境抵抗力。生产范围是花样繁多的应用,包括柔软、刚性以及超微发泡的包装泡沫,热塑性材料,聚氨酯胶粘剂和密封胶,以及用于食物和饮料罐的涂料树脂。
每一种碳丝由先驱体聚合物生产,比如聚丙烯腈(PAN)、人造丝、石油沥青。对于合成聚合物,比如PAN或者人造丝,先驱体先纺为丝线,使用化学和机械工艺,以增强所完成碳纤维其最终物理性能的方式,初步对齐聚合物原子。在旋转线的过程中所使用的先驱体组合物和机械加工可随着制造而改变。拉丝或者纺织之后,聚合丝线继而被加热为驱散非碳原子(碳化),生成最终的碳纤维。
碳纤维丝线可进一步处理,以提高处理质量,然后卷成线轴。由聚丙烯腈(PAN)制成的碳纤维其合成1)丙烯腈缩聚为PAN,2)低温处理下成环;3)碳化(移除氢)的高温氧化处理。接着,这种石墨化加工在氮移除的时候发生,链组合成为石墨平面。制造的常见方法涉及加热纺成的PAN丝到接近300℃,这个温度打开了很多氢键并氧化材料。
氧化PAN然后被放到炉中,本发明的优选方法使用来自热量存储的热能来提供炉的预热和加热,从而具有气体比如氩气的惰性气氛,并被加热到接近2000℃,当前发明的优选方法也可以包括使用靠近炉体的热交换器和盘管,用以回收并收回热废能,从而与热能存储交流增强整个系统效率,这种热能引发了材料的石墨化,改变了分子键结构。当在正确条件下加热的时候,根据本发明的优选方法,热能被交流给炉体,以增强这些链的侧向键合(梯形聚合物),形成了石墨烯片,其最终会合并形成单根、柱状丝。结果通常含93-95%的碳。低质量纤维可以使用沥青或者人造丝替换PAN作为先驱体而制造。碳可以通过加热处理加工进一步增强为高模量,或者高强度碳。在1500-2000℃(碳化)的范围中加热的碳呈现出最高的拉伸强度(820000pai,5650Mpa或者N/mm2),而从2500加热到3000℃(石墨化)的碳纤维呈现出较高的弹性模量(77000000psi或者531GPa或者531kN/mm2)。
定向能源武器系统(DEWS)是一种武器系统,其瞄准特定目标,在确定或者投射方向上或者指定目标飞行路径而发射能量或者能量加速投射物。DEWS的现有技术已经通过频率分类,其中它们操作,比如RF(无线电频率)并比如激光,是一种基于能量排放类型的武器。
现在在商业上可以购买到的酶通常在所加入的化学处理合相关纵向市场价值的比值上,其经济输入成本是可以媲美的。此外酶生产成本中的任意巨大降低对于酶脱毛的商业化来说有正面的刺激。蛋白酶是工艺酶最重要族群中的一种,并占据了总的酶销量的接近60%。这些自由蛋白酶的主要使用在干洗、洗涤剂、肉处理、奶酪制作以及消化酶的生产中发生。
包含了它们的微生物宽泛范围可以在市场上买到;且它们具有基本上完全取代在淀粉处理工业中的淀粉化学水解。尽管很多微生物生产这种酶,它们工业应用中最常用于地衣形芽孢杆菌,解淀粉芽孢杆菌和黑曲霉。淀粉酶作为一种酶很突出,在食品、酿酒、纺织、洗涤剂和制药工业中是有用的应用。
常见生物质可以在烤箱以及析像器中简单干燥以及数字天平称重之后,轻易地确定。蛋白质酵素菌在沉浸发酵中尤其重要,沉浸发酵是在液体营养肉汤中培养微生物。工业酶可以使用这个工艺生产。这涉及了选择性培养精心选择的微生物。本发明优选的方法包括人工智能控制和稳定环境控制系统,其使用适应性测定、生物学测定以及热成像感应来活性分析、监测和机器学习控制,提供了可持续的生态系统元素,其包括了大体积对称发酵生长系统,同时集成了微藻生物反应器和有机反应器生产系统。通过经由人工智能系统监测酶的健康,检测并控制发酵的热分析,反应器和生物反应器系统会改进环境设置,从而通过机器学习算法的过程来优化生长和生产。从发酵介质中收获酶的过程,必须移除微生物细胞和其他不溶物。
这种过程通常通过离心来执行。一般来说,大部分的工业酶是细胞外的(细胞分泌到外部环境中),生物质已经移除之后,它们留存在已发酵的混合物中。一旦干燥或者在利用石灰处理以激活为生物并为了存储和应用使其稳定而是用肥料,生物质可以作为饲料添加剂而回收。残余肉汤中的酶继而通过蒸发、膜过滤、或者结晶化而浓缩,取决于它们的应用目的。如果需要纯酶准备,它们通常通过凝胶或者离子交换套色复制隔离。某些应用需要固体酶产品,这样天然粉末酶会被制造为小粒,使得它们更便于使用。有时候液体配方更为优选,因为他们更容易处理,并且更容易根据其他液体成分计量。淀粉转化将葡萄糖转化为果糖中使用的酶是不能动的,通常在被保持于反应中的惰性颗粒表面上。
在两种类型的液体介质中发酵取决于两种操作模式:A.分批间歇发酵,B.连续发酵。间歇反应器随反应器操作中最简单的类型。这种模式下,反应器填充有介质,发酵得以进行。当反应完成,内含物清空到下游的处理中。然后清洁反应器,重新填充,重新接种且发酵处理再次开始。连续反应器:新鲜介质连续加入,且生物反应流体连续移除。结果,细胞连续接受新的介质,产品和废品以及细胞连续移除以进行处理。这种反应器因此可以长时间操作而不需要停止。连续反应器在很多时候比起间隙反应器来说产量更高。这部分是因为反应器不需要定期停止,还因为反应器中细菌的生产量会更容易得到控制和优化。
此外,细胞也可以在连续反应器中是不动的,以防止它们被移除,因此进一步增加了这些反应器的产量。连续反应器还没有在工业中广泛引用,但是在废水处理中起到了主要作用。进给间歇反应器是在工业中应用最为常见的反应器类型。这种反应器中,新鲜媒介是连续的,或者有时候阶段性地加入到生物反应器中,但又不像连续反应器,因为这里没有连续移除。当反应器满了或者发酵完成的时候,发酵桶被清空或者部分清空。由于利用连续反应器,能够获得高生产率,因为细胞的增长率可以通过控制进入到反应器中的原料气流动速度而进行优化。
用于大规模乙醇生产的乙醇的生产工艺通常具有几个基本步骤,它们是:糖的微生物(酵母)发酵,蒸馏、脱水以及变质(转售税收优势的选择resaletaxadvantage)。发酵之前,一些作物需要糖化作用或者碳水化合物的水解,比如纤维素和淀粉水解为糖。纤维素的糖化作用被称为加水溶纤作用(纤维质乙醇产品)。酶被用于将淀粉转化为糖。
乙醇发酵通常在乙醇加工中使用,在这种加工中乙醇通过糖对的微生物发酵生产。微生物发酵当前仅仅直接与糖作用。植物的两种主要成分,淀粉和纤维素,都是由糖组成的,且理论上可以转化为糖,进行发酵。主要有糖(如甘蔗)和淀粉(如玉米)的使用所构成的三种主要方法,这也包括了最新的方法,当前针对纤维素乙醇的这个区域做出了很大的努力,植物的纤维素部分被分解为糖,然后被转化为乙醇。本发明的优选方法将采用热能存储的热能来辅助并维持适当的发酵温度。
对于可用作燃料或者其他计划用途的乙醇来说,绝大部分的水必须移除。大部分的水通过蒸馏移除,但是由于低沸点水-乙醇共沸化合物的形成,纯度仅达到95-96%,共沸物中乙醇最多为95.6%m/m(96.5%v/v),水为4.4%m/m(3.5%v/v)。这种混合物被称为含水乙醇,并仅仅可以用作燃料,但是不像无水乙醇,含水乙醇不容易与汽油以任意比例混合,因此水分通常在进一步处理中被移除,从而用作燃料或者其他计划用途。
基本上有三种脱水处理从含税乙醇/水混合物中移除水分。第一种工艺,在很多早期的燃料乙醇厂使用,被称为含水蒸馏并由苯或者环己胺加入到混合物中而构成。当这些成分加入到混合物中,在蒸汽-液体-液体平衡中,形成了不纯的共沸化合物,这种状态下形成了含水乙醇位于柱体底部,水、乙醇和环己胺/苯的成为混合蒸汽。当冷凝下来,则变为两相的液体混合物。较重的相,在共沸剂(环己胺)中很少,从共沸剂上滴落并回收到进给处,而较轻的相与滴落的冷凝物一起会受到第二柱体中。另一种早期的方法,被称为提取蒸馏,由加入三元成分而构成,该三元成分会增加乙醇的相对挥发性。当三元混合物进行蒸馏,会在柱体的顶部流上产生无水乙醇。
热解是有机材料在较高温度下缺少或接近于没有氧或者卤素的情况下的热化学分解。主要包括并涉及,化学成分和物理相位的同时改变,且不可逆转。这个词源自希腊词根:热-“火”以及消散-“分解”。
热分解类型中的热解通常是使得有机材料接触到高温而观察得到的。热降解或者热分解,是由热引起的化学降解。物质的降解温度是物质化学降解的温度。反应通常是吸热的,而热量需要用来打断经受降解的化合物中的化学键。当不受控制,且降解足以发热的时候,正反馈回路形成,产生了热量散发并潜在地会导致爆炸。热分解是涉及炭烧木材的工艺,从200-300℃(390-570°F)开始。通常,有机质的热解产生气体和液体产品,并留下富碳含量的固体残余物,木炭或者煤。极端的热解,碳纤维生产的主要方法是这样一种过程,热解会留下大部分的碳作为残余物,被称之为碳化。
热解过程在化学领域得到了重用,比如,用以生产木炭、活性炭、甲醇和其他来自于木材的化学物质,从而将二氯化乙烯转化为制造PVC的氯乙烯,从煤生成炭,将生物质转化为合成器以及生物碳或者生物煤,将废料变为安全丢弃的基质,并且将中重的碳氢化合物从油转变为较轻的产品,如汽油。搞绯闻分解的这些特殊化用途可以称之为各种名字,比如干蒸馏,破坏性蒸馏,或者裂解。
热解通常也在多个烹饪程序中起到重要作用,比如烘焙、油炸、烧烤、焦化。此外,其还是化学分析的工具,比如,在质谱分析和碳-14测定年代中。生命所需的很多非常重要的化学成分,比如磷和硫酸,首先就是通过这样的加工而获得的。热解通常被假定为在退化期间发生,燃烧有机物质转化为化石燃料,因此热解使用压力和热量。它还是裂解色谱法的基础。在它们的防腐处理中,古埃及使用包括了甲醇的混合物,它们是从木材的热解中获得的。
热解与其他高温处理像燃烧和水解的不同之处在于其通常不涉及与氧气、水或者任意其他反应物发生反应。实际上不能获得完全无氧的环境。因为一些氧气在任意热解系统汇总的存在,会发生少量的氧化。
这个术语也在存在有过热水或者蒸汽中(含水热解),有机物降解上应用,比如油的蒸汽裂化中。
热解通常是第一种化学反应,发生在很多固体有机燃料的燃烧中,像木头、纺织物、纸,还有一些种类的塑料。在木材燃烧中,可见火焰不是由于木材自身的燃烧而产生的,而是木材热解所释放的其他所产生的,然而固体的无火焰燃烧,被称为阴燃,是热解反应留下来的固体残余物(炭或木炭)的燃烧。因此,一般材料,像木材、塑料和织物的热解因为放火和消防是极其重要的。
在很多工业热解应用中,比如木炭生产、生物炭(biochar)生产、煤生产、碳纤维生产、热解碳生产,生物燃料、塑料废弃物清理、废旧轮胎清理,这个过程在压力和430℃(806°F)的温度下进行。对于农业废物,比如,通常的温度是450到550℃(840-1000°F)。本发明的优选方法可以根据要求和需求从热量存储中获取热量,以维持可再生的能源输入以及可持续的处理方法。
传统空气冷却具有很多主要问题,这些问题是空气冷却系统的典型缺陷。首先,一般来说空气冷却系统并不是非常有效的,因为数据中心空气空间之中的湿度被人工保持的很低,因此气体密度非常低,密度缺失导致由于其倾向于分散流动而形成无效的大规模体积运动,因此需要冷却的数据中心热源和排出数据中心热能的排出口之间的热传递失效,这会引起一个问题,具有严重包缝处理器或者特别地装满多个图形卡的健壮设备。其次,动力部件冷却器上的散热片会变得很大,且难以控制地将过度的压力施加到板和连接件上,它们的尺寸可以加强了气流堵塞,并由于影响有效热量传递移除的顺利气流其流动线路减少而增强了较差的空气流动。最后,风机通常很大,并容易由于叶片的不平衡而失效,承重结构较差以及过热。
液体冷却是移除过度热能的非常有效方法,办公桌系统中最为常用的传热流体是水和乙二醇混合物。水冷由于空冷之处在于,包括了水了更高特定热能容量以及导热性。冷却电子产品和电子元件所使用的原理与内燃机中所使用的相同,液态冷却剂通过液态冷却剂泵经由管道到热传递系统而循环,有时候也被称为热传递块,为了冷却然后将热能从目标转移到热能热交换器以从系统驱散热量的目的而安装。液体使得更多热能从比空气冷的部件上转移走,使得液体适当地冷却,获得锁缝以及高性能的电脑应用。与气冷相比,液体冷却受周围温度的影响也较小,且如果存在任意由湿度引起的影响则会基本没有。有利的是,与变得非常吵的主动冷却相比,液体冷却其噪音水平相对较低。
液体冷却的缺点包括负载行以及冷却剂罐的势能。泄漏的水可以危害与其接触的任意电子元件,测试和修复泄漏的需要会更为复杂且安装可靠性低。气冷散热片比起水冷方案来说在建造、安装和维护上更为简单,尽管特定的水冷盒也会找到,其与气冷器一样容易安装。这些都不限于CPU,GPU或短期或者长期的存储器的冷却,然而,也可以对存储驱动进行冷却。
尽管开始时局限于大型计算机,但是液体冷却变为主要与所制造的成套工具形式或者自己动手从单个聚集部件组装成的设置有关的实践。过去几年已经看到了在预组装、中等至高性能的台式笔记本器液体冷却的普及上有所增加。此外,密封或者“闭式回路”系统通常集成了小型的预充式散热器,风机和水箱,简化了水冷的安装和维护,相对于较大和更为复杂的设置来说冷却效率上稍有损失。
传统的水冷与本发明的优选方法相比,包括混合空气和闭式回路冷却液体冷却剂冷却系统。通常,液体冷却一般与空冷组合,更高热能部件用液体冷却,如CPU和GPU,短期和长期存储器,存储器驱动,电压调整模块(VRMs),即便是可以水冷的供电电源。对于要求较低的部件和系统冷却以及一般数据中心热能移除来说,这可以完成,同时保持简单和更便宜的气冷。
最近,越来越多的公司正制造足够紧凑地安装在计算机箱内的水冷零件,并形成为配合特定的主板,动力单元和各种部件。这种,以及使用CPU和GPU,驱动存储器以及其它更高动力散热的热密集部件的趋势,大大增加了水冷的普及性和有用性,尽管只有非常少的计算机选用组的用户,比如游戏玩家和视频编辑以及特效专业认识使用液体冷却剂冷冻系统。
现代液体冷却系统使用较少的系统加压,这通常是15psi。这个过程通常提高了冷却剂的沸点,并减少蒸发。水冷的使用承担了因为受热而在较低温度下蒸发的危险。很多水基液体冷却应用需要水和防冻剂混合物,比如乙二醇,的使用。
液态冷却剂一般来说通常是水和乙二醇混合物,用以从部件、机器、系统或者区域中移除热量。冷冻液可通过循环系统回收。现有技术中的循环系统通常依赖于冷却塔,蒸发器和省煤器来移除热能,这通过冷却水的可忽略蒸发损失而完成。热交换器或者冷凝器可从被冷却的液体中分离出非接触冷冻液。防冻剂也由于异种金属而出现腐蚀,并会提高沸点,尝试将蒸发点抬高到不可能达到的温度使得水冷温度达到较大的范围。独特的气味也提醒操作者冷却系统泄漏以及通常会在仅水冷的系统中不易觉察。
奶牛场是一种农业分级,在那里,母牛、山羊、或其它哺乳动物都是为了产奶而喂养的,其可以在现场处理或者输送到乳品公司进行处理和最终零售。中央乳品设施处理了牛奶以及乳制品,比如奶油、黄油、优酪乳、奶酪及冰淇淋。奶牛场通常销售由其母亲生下的公牛犊来获取小牛肉,因为乳用品种不能正常满足商业牛肉生产。很多奶牛场通常自己种植自己的饲料,通常包括玉米,苜蓿、并使用粪肥作为上述作物的肥料。
当目标物种出于商业目的而收获的时候,要进行特定物种的预处理,它们初始需要在新鲜和不受污染的条件下进行一些预处理为输送到食品处理链的下一个部分而进行安全准备。通常的处理和加工将目标物种从生产区域传递到加工区域中的保持区域。
进一步的加工和处理可从分类和分级、去皮、去内脏和清洗、切割、存储该已经过冷却处理的物种开始。要进行的这些操作中的数量和次序根据各种目标物种以及终产品所需的加工类型而不同。
需要目标物种保存技术防止产品变质,减少来自产品修正的废物以及加长保存期。这些加工被设计为抑制会导致产品质量有所损失的变质活跃以及代谢变化。变质细菌是特定的细菌,它们会产生令人不悦的气味以及与变质产品相关的味道。目标物种通常会容纳多种细菌,它们不是细菌的变质形态,存在于变质产品上的大部分细菌对于变质是没有影响的。为了启动和发展,对于杆菌来说,需要正确的温度,足够的湿度和氧气,以及pH平衡但是不会太酸的环境。各种保存技术通过暂停这些需求的一个或更多而工作。
在加工期间使用冰保存产品来控制温度,并且通过降低降低温度来延长保存期。随着温度下降,产品中由于微生物引起的代谢或者自溶过程会减少或者消除。这通过温度降至约0℃的冷冻而获得,或者降到低于-18℃到温度以下冷冻。
家禽农场专用于养殖鸡(下蛋或者肉鸡),火鸡、鸭子、和其他家禽,通常是取肉或者取蛋。蛋通常在环境参数得到良好控制的大型的产蛋场上生产。鸡接触到人造光周期,以刺激年产蛋量。此外,通过小心控制光线和它们食用的食物数量来引发脱毛是常用的举措,从而进一步增加蛋的尺寸和产量。
平均来说,鸡一天产一个蛋,但也不是一年中的每一天都产蛋。这随着喂养和每年的时间而不同。在1900年,每只鸡每年的平均产蛋量为83个。在2000年,超过了300个。在美国,产蛋母鸡在其第二个产蛋季节之后被屠宰。在欧洲,它们通常在一个产蛋季节之后屠宰。这种产蛋期当母鸡在约18-20周(取决于喂养和季节)的时候开始。下蛋型喂养中的雄性家禽在任意年岁其商用价值都很低,所以不用于繁殖的鸡(大约所有产蛋母鸡的百分之五十)都在孵化之后不久杀掉。
当目标物种出于商业目的而收获的时候,要进行特定物种的预处理,它们初始需要在新鲜和不受污染的条件下进行一些预处理为输送到食品处理链的下一个部分而进行安全准备。通常的处理和加工将目标物种从生产区域传递到加工区域中的保持区域。
进一步的加工和处理可从分类和分级、去皮、去内脏和清洗、切割、存储该已经过冷却处理的物种开始。要进行的这些操作中的数量和次序根据各种目标物种以及终产品所需的加工类型而不同。
农场的土地和建筑被称为“农庄”。牲畜放牧型喂养的大型畜牧企业,被称为大牧场。而牲畜困起来通过饲料来喂养的地方,通常用饲养场这个词,最终长成和肥育都在这里完成。
密集的畜牧业或者工业牲畜生产,也称为工业化农场,是现代形式的密集农业,指牲畜的工业化生产,包括在高密度饲养中圈养的牛、家禽(在“格子笼”中)以及鱼,通常称之为畜栏或者水池,农业综合企业在工厂化农业中的实际典型。这种工业的主要产品是供人类消耗的肉,奶和蛋。
在高密度饲养中圈养是成体系努力的一部分,从而根据经济规模、现代化设备、生物科技和全球贸易而在最低成本下获得最高的输出。工厂化农场保有了大量的动物,通常是奶牛、猪、火鸡或者鸡,通常是室内且高密度喂养。操作的目的在于以最低的可能成本生产大量的肉、蛋、或者奶。食品在适当地方提供,且大量的人工方法被用于保持动物健康和提高产量,比如防腐剂、维他命补给、以及生长激素。身体约束被用于控制被视为不希望存在的运动或者动作。喂养计划被用于生产更适于圈养条件的动物,并能提供更为统一的食品产品。很多日常饲养实践涉及鸡蛋标注,去角、装车、医疗操作、接种疫苗,蹄护理,以及为了农业展示和准备而进行的训练。
牛比如一旦它们获得目标水平重量,那些在牧场中的,或者快速增长继而传送到饲养场喂特定的动物饲料,这些饲料由玉米副产品(源自乙醇生产),大麦和其它谷物以及苜蓿,棉籽粕、和微量成分构成的预混合物,比如维他命、矿物质、化学防腐剂、抗生素、发酵产品和从预混料公司购买得到的其它必要成分,通常是麻袋形式的,用以混入商业定量供应中。由于这些产品的可得到性,使用自己谷物的农夫可以配置自己的定额,并确定他的动物得到推荐剂量的矿物质和维他命。
水产养殖是水中天然产物(鱼,贝类、海藻以及其它水产有机物)的培养。该术语与钓鱼不同的是,人类活动在有机体数量的维护和增加上所做出的努力,与过度捕鱼和过度加重野生动物以及形成天然生态系统的不平衡是相反的。水产养殖的子集包括海洋生物养殖(海洋中的水产养殖);藻类培养(海藻/海草和其他藻类);养鱼(在淡水和盐水池塘中养鲶鱼、罗非鱼和小龙虾或者在海水池塘里养三文鱼);以及养殖珍珠的生长。广阔的水产养殖基于局部的光合作用生产,同时密集型的水产养殖基于利用外部食物供给来喂鱼。
动物的圈养和过度拥挤导致缺乏锻炼以及天然的运动行为,这使得动物的骨头和肌肉变弱了。密集型家禽农场提供了优化条件,由于几千只鸟挤在一个密闭、温暖以及很多灰尘的环境中会引起病毒变异和传染,这对传染性疾病的传染来说是高传导性的。为了更快生长速度和更高肉产量的鸟的择代让鸟的免疫系统较为不能处理感染,且在整体中具有高度的基因一致性,使得疾病能可能传播。产业的进一步密集化已经通过针对禽流感的方案得到建议,合理来说,将鸟儿们保持在室内会防止污染。然而,这依赖于完美的、系统可靠的生物安全-且这样测量基本不可能实施。
人、材料和车辆在农场之间的移动造成了威胁,且在生物安全性上也会出现突破口。密集型农业可以形成更为致命的禽流感菌株。而商品在城市里面和城市之间的频繁流动,疾病传播的可能更高。动物环境的圈养和过度拥挤由于病毒和细菌而呈现出肉类污染的危险。饲养场动物在拥挤条件下居住,常常花很多时间站在它们自己的排泄物上。
这种情况下,工业的大量集中在中央屠宰和肉处理厂,只有七个公司垄断性地屠宰并处理牛、养、猪和鸡。在屠宰状态下的集中较多,因为财政和规章关卡,使得小屠宰场基本上不能建筑、维护或者保持在市场中。比起传统农业,工业化农业对于牲畜生产者来说不再有利,因为造成了拉低价格的过度生产。尽管“期货合同”和市场协议“,肉类加工者能够在牲畜准备进行生产之前设定其价格。
许多国家的牲畜生产商会喜欢为消费者提供市场牲畜,但是受限的美国农业部检测屠宰便于牲畜在当地生长,通常不能屠宰并且当地处理。
本发明优选方法的全部内容可以从其能量输入、能量使用、废能回收、重新使用的融合中实现并货币化,并完全从优化的性能上获得了更高的效率,从而接近于理论上获得的水平。现有技术中缺陷以及不足的去除,在有缺陷的执行中尝试,以满足典型独特需求或者方案的需要,同时满足了正在讨论中的小部分需要,与本发明优选方法相比,本发明满足了满足这些需要和问题的方案,同时对于所提出的由于满足初始需要或者问题的顺序形成的问题和条件的回应和解决方案。本发明优选的方法不仅仅检查了初步的需要和问题,作为完整和牢固的方案,还尝试为由初始需要和问题的满足而形成复杂的结果,提供额外的答案和方法。
发明目的
本发明实施例涉及移动和固定的,局部分配发电、存储和利用系统的技术。此外,本发明实施例涉及用于热能发电的热太阳能系统,并使用所存储的热能和/或化学和电能进行后续的发电以及根据需要在加热、冷却和热能集中应用中使用热能。同样,本发明实施例采用了设计有由于汽缸设计带来额外效率的斯特林发动机,安置以及由于冷源回路的加入引起的温度分层。此外,斯特林发动机可包括额外的热回路,使得来自斯特林循环的废热得以利用,因此增加了效率,生产副产品化合物、饲料供应或者各种其他基质。此外,该系统生产的化合物可用于进一步增加系统的效率,通常与热能一起形成了该系统,从而启动了这些部件,如吸收冷却系统、蒸馏系统、饲料生产系统、拖延系统、热解系统、乙醇生产系统、发酵桶、石墨烯生产系统,碳纤维生产系统、铸铁精炼系统、铝精炼系统、固体态燃料电池、辐射热回路、辐射冷回路、压缩机、电解槽。
本发明包括的斯特林发动机使用了至少一个驱动轴、发电机、轴承和压缩侧气缸、动力活塞、交流换热器、置换侧气缸和活塞。本发明实施例的斯特林的发动机也包括了过大尺寸和高热热回路,其与置换侧气缸交接,以及与压缩侧气缸交接的冰水回路。另外所包括的回路捕捉了废热,未被本发明实施例的斯特林发动机使用,但是在系统其他地方使用,从而增加了系统的整体效率。在本发明实施例中还包括了太阳能集热器,其使用一个或更多的光伏反射器,线性接收器具有高温和中温的吸收器,并且利用散热器来协调反射器。同样包括的还有高温热流体捕捉回路,以及中温热流体捕捉回路,以及新月形状的交叉支撑,使得线性光伏反射器的独立旋转运动未受阻碍。在一个或更多的实施例中,一个或更多的光伏电池附接到一个或更多的光伏反射器。本发明所捕捉的热量被引导到子系统,或者一个或更多的热存储容器,其包括了以下的一个或多个:高热容量、中热容量、地热容量、工作流体和冷藏。本发明实施例结合并利用了计算机控制系统,其智能检测、控制并再分配所捕捉到的能量,通过利用基于前面使用者输入和/或一条或多条限定的规则学习的机器进行子系统转化和利用处理。本发明的实施例的计算机控制系统也包括了一个或更多的生物统计和/或热成像传感器来确定必须的再分配以及子系统加工的利用。
本发明的目的在于,但不局限于下面这些:
本发明的目的之一是大大地提高局部能源发电,通过使用局部可再发电以及根据需要使用局部能量存储,因此降低了能量计量使用中昂贵的商业用电。
本发明的第二个目的在于提供生产设备,其基于与天然能源发电的优化仿真之间的共生关系来使用这些循环。
本发明的第三个目的在于提供一种装置,其中多个部件可以根据应用配合并相互连接,从而增强了效率以及动力生产容量。这是受到组合元件加工的影响的,从而减少了由于组合装置元件循环和材料使用其应用、热能和电能的电力需求所造成的损失。
本发明的第四个目的在于减少系统部件非盈利及冗余的制造及建材的需求。
本发明的第五个目的在于减少部件数量和面积使用需求,由于混合集成和发电的提高,大大减少了生产所产生的不当之处与系统部件安装成本之比,可能比以前更进一步。
本发明的第六个目的在于与现有技术根据单个部件应用和加工请求而增加启动和管壁能量需求的不充分使用相比,根据需要提供蓄热的热存储和冷存储而得到高效率。
第七个目的在于在单个系统方案中包括了发电、存储、部件和区域冷却和/或加热需求;从其它处理废热中回收热能以增强效率并减少系统能量输入需求。
第八个目的在于回收所生成的废热热量,从而使用闭式回路冷却剂系统中的存储供水,以减少子系统需求和维护。
第九个目的在于回收所生成的废热热量,用以地下水和废水再生以及净化,同时减少输入的能量需求。
第十个目的在于回收所生成的废热热量,用于脱盐中的可能使用同时减少输入的能量需求。
第十一个目的在于回收所生成的废热热量用以在脱盐中使用,同时减少输入的能量需求。
第十二个目的在于回收所生成的废热热量以替换加热水的水其热处理,从而根据需要使用和存储,同时减少输入的能量需求。
第十三个目的在于从局部未处理的水源或者受到污染的供用水提供饮用水。
第十四个目的在于存储热能,从而实现可扩展的商用大规模能量存储。
第十五个目的在于使用局部生成的生物材料作为局部水乳,从而获得更高水平的产品产量。
第十六个目的在于使用所存储的热量来转化为局部热量应用,从而根据可得到的需求使用和应用。
第十七个目的在于使用所存储的化学能来转化为电能和热能。
第十八个目的在于减少碳排放从而进行发电和发热。
第十九个目的在于减少碳排放从而进行局部能量消耗。
第二十个目的在于使得局部可再生能源生态系统为发电、存储及再生。
此外,其它目的会从下面的附图和说明中变得清晰。
附图说明
图1为根据本发明的电气过程的实施例的一个或更多实施例的流程图。
图2为显示了根据图1实施例的输出的流程图。
图3为根据本发明的分层热存储容器的实施例中的一个或更多实施例的示意图。
图4为根据本发明的热太阳能过程的实施例的一个或更多实施例的流程图。
图5a为根据本发明的斯特林发动机汽缸的实施例中一个或更多实施例的整体示意图。
图5b为根据本发明的具有双活塞的单组斯特林发动机汽缸的端部截面图的实施例中的一个或多个实施例的示意图。
图5c为根据本发明的单组斯特林发动机汽缸其端部截面图实施例中的一个或更多实施例的示意图。
图5d为根据本发明具有双活塞的斯特林发动机的截面图实施例中一个或更多实施例的示意图。
图5e为根据本发明的斯特林发动机活塞截面图实施例中的一个或更多实施例的示意图。
图6a为根据本发明的吸收器场单元(“AFU”),反射板,承载设备以及用于承载设备的电机其实施例中的一个或更多实施例的示意图。
图6b为根据本发明的太阳能集热器和太阳能光伏设备其实施例的一个或更多实施例的示意图。
图6c为根据本发明的集热器的紫外线、索桁架桥结构的整体视图和细节的实施例中一个或更多实施例的示意图。
图6d为根据本发明的太阳能集热器、反射器、和太阳能光伏板的整体视图的实施例中一个或更多实施例的示意图。
图6e显示了根据本发明的吸收器场单元和反射板以及承载设备的实施例中一个或更多实施例,并进一步示出的跟踪装置的行进和旋转机构的操作。
图7为根据本发明的示出了氢能源可再生操作能源站(“HEROES”)的共同连接的实施例的一个或更多实施例的流程图。
图8为根据本发明多效制冷处理实施例中一个或更多实施例的流程图。
图9为根据本发明的可再生能源铝型材厂(“REAP”)和可再生能源钢厂(“RESP”)共同安装连接的实施例中的一个或更多实施例的流程图。
图10为根据本发明的改进智能电网,ULTRAGRIDTM层,其实施例中一个或更多实施例的框图。
图11为根据本发明的热系统的实施例中一个或更多实施例的流程图。
图12为利用根据本发明一个或更多个实施例的的燃料(“FESTE”)电池系统的ULTRAGRIDTM层的框图。
图13为示出了根据本发明一个或更多实施例的基础可再生发电系统处理的流程图。
图14为示出了根据本发明一个或更多实施例的热太阳能斯特林发动机处理系统的流程图。
图15为示出了根据本发明一个或更多实施例的水培共生处理系统的流程图。
图16为示出了根据本发明一个或更多实施例的热太阳能/蒸汽涡轮机处理系统。
图17为示出了根据本发明一个或更多实施例的热能多循环蒸汽涡轮机/斯特林能量处理系统的流程图。
图18为本发明数据中心系统实施例的一个或更多实施例的框图。
图19为根据本发明一个或更多实施例的水泥厂系统的框图。
图20为示出了根据本发明一个或更多实施例的用于热能发电的基础可再生发电系统的流程图。
图21为根据本发明一个或更多实施例的铸铁厂系统的框图。
图22为根据本发明一个或更多实施例的塑料/生物塑料厂系统的框图。
图23为根据本发明一个或更多实施例的碳纤维厂系统的框图。
图24为根据本发明一个或更多实施例的热解厂系统的框图。
图25为示出了根据本发明一个或更多实施例的ULTRAGRIDTM层-水培共生处理的框图。
图26为示出了根据本发明一个或更多实施例的ULTRAGRIDTM-猪/牛养殖处理的框图。
图27为示出了根据本发明一个或更多实施例的ULTRAGRIDTM-奶制品处理的框图。
图28为示出了根据本发明一个或更多实施例的ULTRAGRIDTM-数据中心处理的框图。
图29为示出了根据本发明一个或更多实施例的ULTRAGRIDTM-TDNS处理的框图。
图30为示出了根据本发明一个或更多实施例的ULTRAGRIDTM-RESP处理的框图。
图31为示出了根据本发明一个或更多实施例的ULTRAGRIDTM-REAP氨水处理的框图。
图32为示出了根据本发明一个或更多实施例的ULTRAGRIDTM-REPO处理的框图。
图33为示出了根据本发明一个或更多实施例的热机-放射性同位素发电机(“RTG”)系统处理的框图。
图34为示出了根据本发明一个或更多实施例的具有双能量交叉回收系统和空气控制系统的RESEERVS处理的示意图。
图35为示出了根据本发明一个或更多实施例的ULTRAGRIDTM-RESEERVS处理的框图。
图36为示出了根据本发明一个或更多实施例燃料电池能量-斯特林热机(“FESTE”)处理的流程图。
图37为示出了根据本发明一个或更多实施例的RTGFESTE处理的流程图。
图38为示出了根据本发明一个或更多实施例的ULTRAGRIDTM-热解处理的框图。
图39为示出了根据本发明一个或更多实施例的ULTRAGRIDTM-RECIP处理的框图。
图40为示出了根据本发明一个或更多实施例的具有原料提取处理用于液体和气体生产的基础可再生系统的流程图。
图41为示出了根据本发明一个或更多实施例的可再生能量化学生产系统处理的流程图。
图42为示出了根据本发明一个或更多实施例的脱盐和副产品处理系统的框图。
图43为根据本发明一个或更多实施例的砖块厂系统的框图。
图44为根据本发明一个或更多实施例的铝型材厂的框图。
图45为根据本发明一个或更多实施例的炼钢厂系统的框图。
图46为根据本发明一个或更多实施例的可再生能量乙醇-增强DDGS厂系统的框图。
图47为示出了根据本发明一个或更多实施例的燃烧能量-热斯特林发动机(“CEREAL”)处理的流程图。
图48为示出了根据本发明一个或更多实施例的ULTRAGRIDTM-CEREAL处理的框图。
具体实施方式
下文所包括的本发明说明具有主要的核心发电元件,其由太阳能热组件106组成。潜在的额外集成包括了混合风和/或光伏太阳能107发电装置。比如,本发明中太阳能组件106的优选实施例在最上面的反射器130顶部集成了光伏太阳能板。提供的热能会从提供生物气体燃烧起热发电的沼气池获得。这些装置形成了关键的典型实施例,为了分散发电源的建立而组合,从而实现了系统的其它元件。这提供了发电能源,其提供了电力、化学和电网连接,双向网络数据连通并且为了相互连接和互操作性进行控制。
下面所包括的说明参考了附图,这些附图用于解释优选的实施例。然而,这种实施例并不代表本发明的全部范围。发明人在其发明中提出的主题被特别地指出了,并在这个说明书的权利要求中清楚地限定。
本发明形成了由一组集成的加工所限定出的系统,用以生产并存储电能、化学能以及热能。热能的生产和处理通常是出于热能容器存储100以及稍后使用的地热存储的目的。本发明其它目标、特征和优势会从下面的说明以及所列出的提高中轻易地得到理解。
上面和下面部分的说明被呈现出来,从而使得本领域任意技术人员可以制造并使用这些实施例,并且在特殊应用及其需求的范围中提供。对所公开实施例的各种修正对本领域技术人员来说是可以轻易理解的,且本文中限定的一般性原理可以以你用于其它实施例和应用,而不会偏离本发明的精神和范围。因此本发明不限于所示的实施例,但是符合本文所公开的原理和特征一致的最宽泛范围内。
本发明的基本目的和优势在于使得可再生能源最大化,与连接发电系统石化和核能源的电网相反。可再生能源是现有技术中所用的术语,用以表示从能量的环境友好源获取的动力,其中能量包括可再生(或新生的)、洁净能源。(没有能源可以完全是无污染的,因为任意能源都需要会形成一些污染的能量输入)。特定类型的可再生能量包括风能、太阳能、水电、地热能和生物质/生物燃料能。
如图1所示,本发明的另一个目的和优势为在设定为形成电能,加热并冷却,以操作集成系统的五效发电系统中使用可再生能源112取代非可再生能源,这可以大大减少操作和维护上的成本,这样的系统同时还使用回收来从热交换器和盘管上回收热能,从而将热能传送到能源存储设施上。五效发电(Quintuple-generation)CCFRHP(也被称为组合冷却、冷冻、转动能、热能和动能)涉及组合生产以及电能和热能的使用,热能和冷却能被用作斯特林发动机116的组合能源,转动能的形成是作为共用的能源,用于所有的转动能密集应用和处理。
这种“废热”通常作为副产品在工业加工中产生。除了将这种热量散发到周围环境中(且基本上将这种热能处理为废热),五效发电系统会利用这种热能作进一步热量存储输入以及将来使用。这种使用会包括冷藏172和冷存储124的吸收冷却121。五效发电系统可以使用从能源那里获得的更高百分比的能量。其转移为能量转化,因此为热电冷联产的用户提供了节约,因为需要较少的能源来从能源获得相同数量有用的能量(与不利用废热的系统相比)。
当从能源获得的加热或冷却靠近了加热和冷却所产生和利用的地方时,热电冷联产系统的效率增加。此外,当比如未用于空间加热的时候,热能可以为热水或者蒸汽的形式。本发明进一步的目的和优势时探讨五效发电设施中的这种可再生能源,这些可再生能源可以最大可能地利用,因此这种设备中所使用的能量较少,卖给用户的能量也有所节约。
本发明的另一个目的和优势在于提供ULTRAGRIIDTM194连接和操作系统,其是独立的电网且基本上可以在任意地方操作(如,城市中的开放式土地和乡下的田地),并可以用作分散能源,用以靠近消费者提供电网电能,消除了运输成本,增强了来自受控环境的动力质量,回收废能,并帮助保存能源。
如图10所示,本发明涉及工业可持续发展的综合系统及方法,这项工业直接集成了非常独特的ULTRAGRIDTM194连接和控制系统设置,其具有清洁能源和能量存储110。本发明的特殊应用包括了额外工业及其相关工艺,以及形成共生系统的应用,使用了前述说明和上面所列概述的、出于解释目的本发明在前面介绍过并且会在后面参考这种应用作出说明。这通过包括人工智能和机器学习控制系统而获得,该系统具有自适应识别主动对接,热成像传感器以及额外的传感器,用以检测产品的污染、所有方法、应用和产品的产品质量保证追踪,可以快速并轻易的辨识并分析,从而为了控制系统而提供额外的信息。然而,可以理解的是,发现本发明可在交替的应用中使用,比如养殖甲壳动物或其它水生物种和/或任意其它适宜植物的生长。
热能的生产是基于这样的前提:由于固有的设计适应,发电输入的浮动是能够接受的,这种适应在实现高能发电期间达到最大的产量,且规模可以下降或者进入备用模式,以配合较低发电容量阶段中的输入限制。然而,可再生能源技术的发电输出可以从环境改变和有效动作的固有变化中浮动。此外,这种浮动可以根据能量需求(如,电网电力需求,热应用和部件)防止可再生发电技术对发电失衡。结果,这种系统可招致与操作和/或关停由其它形式能量(如,氢、氨、热能、煤、天然气、水力发电动力102,核能)驱动的发电机的成本,对应于电力需求和/或可再生发电动力中的浮动而改变。为了降低这种成本和/或增加可再生动力的可靠性,图1的系统可以存储来自可再生能源发电的能源,以及后续生成的电能和热能形式的能量,基于电力需求从所存储能源获得的氢和氨。首先,能源必须存储在化学存系统183中,比如氢、氨和其它存储气体(如,氩,氦,氖等)。
其次,能量可以作为热能存储在高热容量热存储系统125中(如,熔盐)。低热容量工作流体可额外地放在绝缘存储容器中以短期保持所存储的低热容量流体和/或使用外部热能输入来维持可用的低热容量流体性能。为了从所存储能量发电,化学传递机构,发电可选择性地从存储中获得化学物质从而根据要求进行发电。
此外,热传递机构,发电可从热存储选择性地传递热量,从而根据要求发电。未发生转化的热能可以用于启动斯特林发动机热能输入116。一旦发生热量传递,热量也可以让工作流体(如,因为工作流体的低沸点)沸腾,发电,且蒸汽/蒸气被用于使得涡轮机的转子叶片旋转。涡轮机和/或斯特林发动机116可用工作能量继而可以用于驱动发电机,其为负载或者其它用途提供了电力,像比如为泵或压缩机和/或热能提供旋转和/或线性能量从而进行热量密集型应用。
这种从所存储可再生能源的能量随选发电可额外低减少了与其它发电站操作有关的成本,从而在从可再生能源发电中缓和了浮动。沿着相同的线路,用以存储能量的机械元件(如,旋转传动机构和/或线性传动机构和/或特别地可以是旋转叶片和/或气体和/或工作流体激活活塞),低热容量流体和摩擦的使用,可相对于传统的能量存储机构,如电池和/或抽水蓄能电站102来说节约了成本。换句话说,图4的系统可利用可再生能源便于有效、节能和/或可靠地发电以及进行其它热能密集型应用。
图4示出了据本实施例的热传递机构。如上所述,热传递机构可使得将来自低热容量流体的热量选择性地传递到工作流体。热传递结构和/或装置可包括导热部件,比如隔热管道和隔热部件。导热部件可包括金属表面、歧管、导热杆、散热器和或有利于热传导机构的其它结构。相反,隔热部件可包括真空绝缘板和/或其它隔热材料或者结构。
为了在低热容量流体中保持热量,因此隔热部件可以定位在低热容量流体和工作流体之间,如图4所示。(注意到,部件的位置是可以互换的)。由于低热容量流体也装在保温容器(如,图3中保温存储容器196)中,能量可以有效地存储在低热容量流体中,只要隔热部件防止低热容量流体与导热部件和/或工作流体发生热力接触。
为了从低热容量流体上将热量传递到工作流体,因此隔热部件可重新定向为使得低热容量流体和工作流体之间通过导热部件发生热接触。一旦热接触在低热容量流体和导热部件之间发生,热量可从低热容量流体传递到工作流体。
图2为显示了为了提供可用工作扭矩从而比如启动根据本实施例的泵或者发电机114,而生成旋转和/或线性能量的过程。在一个或更多个实施例中,这项步骤中的一个或更多可以不同顺序省略、重复和/或执行。据此,图2中所示的步骤特定设置不应构建为对本发明的范围进行限制。接着,保温压力容器可用于在低热容量流体中保持热量。旋转叶片和保温容器因此便于将来自低热容量流体中可再生能源的能量进行存储。所存储的能量继而可以被用来发电以及按照与能量需求有关的热量要求而生成热能。
为了从所存储能量中进行发电,来自低热容量流体相关存储的化学能和/或热能可从低热容量流体选择性地传递到工作流体。比如,隔热部件可设置在低热容量流体和工作流体之间,从而将热量保持在低热容量流体之中。在低太阳能和/或低风能和/或高电力需求的阶段,隔热部件可重新定位从而通过导热部件如金属表面、歧管、导热杆和/或散热器,从低热容量流体上将热量传递到工作流体。
最后,在工作流体中所传递的热量被用于发电。更特别地,工作流体可与低沸点有关,这样热量从低热容量流体传递到工作流体快速使得工作流体沸腾。来自沸腾工作流体的蒸汽和/蒸气继而可以用于使得涡轮机转子叶片转动,并且涡轮机可以用于驱动可旋转装置从而进行有用的工作。
混合发电系统的优选实施例由两个核心元件组成,其中一种元件由热太阳能收集模块,设置有相关居中定位的热收集吸收器而组成,而另外一种元件是热能存储系统,用以五联存储热量和冷冻。
中央热太阳能系统的优选实施例是模块化设计结构,由成排的矩形板组成,每排都具有波浪形状以及中央轴线,使得它们能够追踪太阳并将反射光聚焦到最近的吸收器上。
水平安装的热太阳能吸收器的优选实施例由管状结构构成,可以平行于水平安装的太阳能板段136而安装,并从下方的板吸收聚焦到的太阳能。吸收器自己也可以是具有波浪形状并安装在吸收器上方的矩形板,从而使得从下方延伸穿过吸收器的板所反射的太阳能在吸收器顶部反射板上,由于在吸收器表面上与太阳光接近360度接触使得效率得到增强。
再次参考到附图,图6a显示出了热太阳能场单元1000(“TSFU”)的示意图,其有多排反射器130构成,位于两个相邻的AFU双集热器164之间,这些集热器通过悬索桥132抬起(图6c)。图6b显示了基地支撑134的示意图,其具有安装支架以及反射器130和/或光伏板154。
平行对准反射板136排并且连接到各自高温和中等温度回路的多个AFU包括一个发电模块(“EGM”)。多个EGM包括太阳能集热阵列转化系统(“STACS”)场。基于优化策略,反射器130可对准位于TSFU边缘上的两个双集热器164。取决于在被对准的双集热器164哪一侧,反射板136与太阳位置形成这样的关系而定位:正向太阳光129和反向太阳光128设置太阳反射器130。正向太阳光反射器129因为太阳设置在双集热器164的相同侧。反向设置太阳能反射器128根据与太阳的关系设置在集热器164的相反侧。同样地,位于TSFU“太阳一侧”的集热器164可被称之为正向太阳能双集热器164。太阳相反一侧的双集热器164可被称为反向设置太阳能集热器。反向太阳能集反射器128对准正向太阳能双集热器164,反之亦然。
图6e示出了旋转太阳能反射板136组件的一个实施例。其示出了两相邻发射板136在连接发射板结构中一排里的连接。发射板表面是光伏形式的稍弯曲镜面,年辅导支撑平台上。支撑平台由桁架桥形式的支撑结构138构成,该结构包括了纵向梁140、横梁142,桁架144和月牙形状的尾端件146。圆弧形的月牙为反射器提供了绕着其对称中心的自由旋转。旋转轴线147与反射板136结构的重心共同对齐,从而为追踪机构提供平缓、平衡的旋转。月牙由支撑结构138形成。也这样设想过,纵向梁140可以用于发射板136的自动或者半自动清洁系统所用的导轨。在这样的实施例中,清洁器被认为是可以通过超级电网194人工智能系统在纵向梁140之间转移,而不需要人力干涉,或者可以手动从一组梁140移动到下一组。假设清洁系统会包括具有一个或多个轮子或者辊的臂,从而连接并自动地在反射板136每一侧上的纵向梁40上移动。这些臂抬起并支撑具有一个或更多刷子以及布束或者类似的清洁元件的清洁机器,从而随着臂在纵向梁140长度向下移动抛光反射板,并从反射板上扫掉碎屑。
两相邻反射板136结构通过柔性贴合套筒153连接。附接到反射板136结构一端的反射板136结构自由滑入附接到相邻发射板136另一端上的套筒153之中。柔性贴合驱动套筒连接将旋转扭矩从板136结构传递到另一个板136结构,并允许纵向热膨胀。驱动套筒153是一种部件,以及反射板136排的定位和定向系统的实施例。追踪系统的动力传动系统安装在支撑结构138上。单功能电力步进电机148是链条驱动。其提供了旋转驱动。反射板136的旋转追踪移动经由齿轮150或者链齿轮驱动系统来执行,该链齿轮驱动系统具有固定到齿轮150以及附接到步进电机148的对应齿轮151的滚子链152。
图6b进一步显示了端轮架组件,其为连接反射器130提供了支撑和驱动。中间轮架组件为两个连接的反射器128,129提供了支撑和驱动。轮架在轨道上的引导由轴承149提供,其具有针对热板130或者光伏板154的基座支撑。这种侧轨道提供了稳定性,而支撑月牙形的横向支撑件146为反射板结构在强风条件下提供了安全性。这种防风系统的一部分是传动套筒153,其连接反射板136,在风流动时将它们抬起的情况下,通过轴承安装件将它们固定到轮架上。此外,可以设想上述组件可以进一步通过使用安装在最顶部的热太阳能反射板128,129的光伏板154而增强。
图6c是双集热器164的超轻、预应力绳索支撑的桁架桥结构的整体侧视图。张紧绳索结构156利用悬索桥132支撑,因为大跨度的桥有一定的刚度需求。悬索桁架桥132结构会为柔性的悬挂绳索支撑提供底部支撑。
太阳能吸收器由一个和/或多个受压工作流体管、高温吸热管160以及中温吸热管162构成;自由铺在并支撑在悬挂拉索上。拉索的支撑部由柱状或者椭圆形的滚动珠覆盖,这些珠形成了管的滚动“珠子项链”类型支撑。在吸收器中心,滚动销支撑了管,这样热膨胀不会因为摩擦或者侧部、底部或者任意其他区域上的其他阻力而得到防止。
具有高发射率表面的轻质但耐久的片状材料被用于二级反射器130。波浪形反射器轮廓独特地成型,从而提供了优化的光圈吸收率,以及捕捉并留下了所有反射能力中最多,或者大部分。吸收器及其涂层选择的功能性和益处为:发射率;工作流体质量流量的下降;集热器的对流热量损失;耐高温;低成本以及维护简单。EGM的整个吸收器格子上,流体的流量分配以及热动力性性能的控制对于太阳能106发电的高热效率来说是最为重要的。
为了使效率最大化,定位和定向反射器130和/或光伏板154以及集热区域的反射能量流动场的优选方法连续最大化并优化。在高位线性接收机上反射能量的固定的情况下热能板旋转,这个线性接收器主要包括双吸收器164以及相配的反射器130和/或具有高温和中文热流体流动回路捕获的散热器。沿着支撑轨间隔设置的月牙状横向支撑142提供了稳定的反射板支撑以及风稳定性,同时使得反射板可以不受阻碍地旋转,并在可能的季节性下雪以及结冰堆积的情况下提供间隙。反射板136波浪形优化孔曲线对于每一排场来说都是固定的,使得质量得以优化而船运、处理、按照和清洁变得简单。
轻质、中温的集热器-吸收器162结构经由物理连接安装到上部反射器130上;悬索桥132支撑吸收器;拉索悬挂器支撑了居中安装的高温集热器-吸收器160。连接经由外侧连接点而连接每一中温吸收器162的拉索阵列横向支撑,对于额外的支撑和稳定化有所贡献,同时减少了对于水平反射器集能质量面积所造成的冲击。这种设计使得模块化方式可以为高度柔性系统的扩展做出设计。可替换的,桁架支撑系统可以从地面安装起来以支撑AFU。这种类型的太阳能集热器126在本文中应该被称之为紧凑线性波浪反射器(“CLPR”)并因为其简单和成本有效而被使用。波浪或者类波浪反射器130“条”(又长又窄的板)的场以平行排设置,并定位为公用的双集热器164和/或吸收器,公用的反射器130位于发射器场上方的一定高度处。反射器130板可以直接换为相似尺寸的光伏板154,以为局部的能量需求提供局部发电。
双集热器164和/或吸收器是管状的,又长又窄结构,平行于反射器130的排对齐,被设计为从反射器场收集能量。双集热器164和/或吸收器收集来自多个反射器130排每一侧上的反射能量。出于讨论的目的,场的基本单元被限定为量相邻的双集热器164,具有附接的第三个顶部反射器130以及它们下方的底部反射器130。理论上,任意底部反射器130可任意用作第四个集热器164。多个这种吸收器场单元(“AFU”)-与反射器排平行堆起来-组成了太阳能集热器场区,代表了其循环的线性布局对称性。
已知的反射器具有单个轴线或者自由度,沿着它们的纵轴线可以进行枢转和旋转运动。追踪系统使得反射器旋转,并跟随太阳的明显运动。镜面的方向是这样的,反射的入射太阳光“重新定向”到吸收器场单元(AFU)边缘处的双集热器164的高热集热器和/或吸收器160之一,因此每一反射板排“固定”到双集热器164上。已知的一些现有技术,利用机械链接连接来将成排的反射器连接到单个追踪阵列上。
本发明的方法保证了,阵列中每一排的旋转角聚焦,从而优化能力反射的发射率,并保证了线性排中的所有镜面聚焦到同一个双集热器164上。一些现有技术优选采用南北对齐的排,而其他现有技术采用东西对齐场。为了描述反射器排相对于集热器的位置以及朝向,使用下面的技术:反向设置太阳能128排是相对于太阳(在东西对齐场中或者早上在南北对齐场中西侧反射器中集热器的南极侧)或者来说所追踪集热器相反侧上的排。相反设置太阳能反射器128具有接触到阳光的较大“共用”表面积。因此,它们具有更高的优化反射势能。正向太阳能排129是相对于所追踪集热器(东西对齐场或者早上的时候东侧反射器以及南北对齐场在中午时的西侧反射器的赤道侧)来说与太阳位于相同一侧的排。正向太阳能129排通常具有更少的露出正交表面,因此它们比最佳化的要小。
如图6d所示,集热器164的目的在于通过捕捉来自反射板136的最大能量以及使得散热以及双集热器系统的对流损失最小化而使得太阳能辐射的太阳能106吸收最大化。热传递介质和工作流体如熔盐、油、水、水/乙二醇混合物和/或其他液体介质作为热传递(或工作)流体通过高温160和中文162吸收器而循环。集热器的吸收表面实际上就是吸收器表面,由于所收集到的太阳能106热量直接用于高温和低温热能使用以及存储110。
本申请因此记载了延长的行程、超紧凑的反射板场,在那里,反射板136排具有新的双吸收器164以及吸收器安装反射板136,用以减少单个吸收器上所反射的集中光线的传播,同时使得二级中文吸收器162增强热反射能收集,并从主要的高温吸收器160中获得散发出来的热能。本应用因此描述了另外的无缝集成光伏电池的方法,通过互换,直接替换波浪形的反射板130,从而提供局部的发电供给和/或能量来为用于激活追踪发动机148、流动阀,和其他电驱动传感器部件和/或控制系统的电池充电,这种选择会消除让系统工作的远程动力的需求。
本申请因此描述了利用局部发电源,备用电池和无线界面以及控制来集成远程电子部件的额外方法。本申请因此记载了利用局部发电源,备用电池和无线界面以及仅根据有限控制信号的连接需要控制来集成远程电子部件的额外方法,这降低或者消除了远程动力中电子线路的安装及维修需要。
现有技术也允许由于能量保持器未直接接触将热量散发到大气中集热器和/或吸收器而发生的热损失。此外,现有技术由于在吸收器的顶部20-35%上减少的温度分配而发生损失,这些吸热器由于非集中反射而具有较少的吸收能量。
吸收器安装反射板136的额外益处在于从反射器场下方传播阳光,这些阳光会进行重新定向并在主要的高温吸收器160其顶部表面上反射。与现有技术相比在表面积上形成正交的热力分配,仅仅完成了70%的从底部以及吸收器表面上侧部分吸收到的来自下方反射板场的热能。
本发明的旋转排具有在两个双集热器164和顶部反射器130单元之间调整和优化它们位置的能力,因此从场所反射的阳光作为在一整天和一整年中都得到优化。本发明的应用进一步记载了扩展传播反射板的轮架轨道设备。这种装置提供了反射板结构的线性和旋转移动性,以及用于使得AFU所反射的能量最大化的追踪和定位。本发明的应用进一步记载了超轻、高效的集热器-吸收板结构。该组件对于大型制造来说可以简单一般化复制,对于构建和场树立都有优势。
集热器的特征在于:宽口径,二级反射器表面的优化曲线,悬索桥吸收器支撑,吸收器的滚珠绳索悬挂,以及预应力索桥支撑结构。本发明应用进一步说明了反射器130的月牙状横向支撑142贵。反射板136机构的重力中心线位于板轨道的旋转中心147中。反射器130的波浪曲线对于AFU的每一排来说都是规格化标准。本发明应用进一步记载了高温和中温发电系统的流畅分配和控制方法。集热器的每一个吸收器包括单根管。该场包括了多个吸收器格。整个热能格中热动力学条件(压力、温度、速度和相位)的优化控制通过局部化监测、分析和控制系统来提供,这个系统具有相互连接性以及ULTRAGRIDTM194的兼容性。
所公开的实施例为生成热能提供了方法和系统,该热能为热加热能源的形式,或者输送给蓄冷的冷冻机和/或冷却处理169。来自太阳能集热系统的太阳能、风能可通过风力涡轮机收集,地热能源可以从地热发电厂100收集,水力发电能量可以从水力发电源102或者从可得到的电网能源连接到收集能源的电网。
热能存储(TES)系统的优选实施例主要由高温存储容器118,中温存储容器120以及低温存储容器122组成。额外的改进是增加了第四个热能存储容器,主要用于蓄水,从而使得废热蓄能翻倍。优选的实施例使用高温存储的热能作为氨基冷却加工116的能源输入,从而启动低温存储容器的能量输入122并为其提供了温度支撑能源。优选的实施例使用高温存储的热能作为加热加工的能源输入,从而启动空间加热器、房间、区域或者建筑物的加热系统并为期提供温度支撑能量。
优选的实施例使用低温存储的热能作为主动冷却系统168的能源输入,从而启动中央空调和制冷173并为其提供支撑能量。优选的实施例使用低温存储的热能作为主动冷却系统168的能源输入,从而启动制冷设备、小型冷藏间,葡萄酒存储区域、冷藏柜和水冷并为其提供温度支撑能量。优选的实施例使用低温存储的热能作为主动冷却系统168的能源输入,从而启动冷冻设备、小型冷藏间,冷冻箱174并为其提供温度支撑能量。
优选的实施例由斯特林循环构成,其使用了可得到的存储高温热能来引起气体和/或工作流体膨胀,从而生成转动和/或线性运动。优选实施例由斯特林循环构成,其使用可得到的存储低温热能来引起气体和/或工作流体的收缩,从而生成旋转和/或线性运动。优选的实施例使用所生成的施加到发电机114的旋转和/或线性运动,从而发电。优选实施例使用所生成的提供给泵或者压缩机的旋转和/或线性运动,从而压缩并流通液体、气体和/或工作流体。
优选实施例使用从斯特林循环所回收的废热热能,用作加热过程的能量输入,从而启动空间加热器、房间、区域或建筑物加热系统以及水热应用并为其提供温度支撑能量。具有较低效率并且较差优化性能的另一个实施例需要蒸汽机来取代斯特林处理发动机。
现在参考图8,示出了四联吸收制冷系统的示意图。在四联效果吸收制冷系统中,溶液从吸收器到并联的第一228,第二230,第三232和第四234发电机。从第一发电机228排出的溶液回到多吸收器系统中。从第二发电机230排出的溶液流到第三发电机232中,再流到与第二发电机230串联的第四发电机234中。来自每一个发电机的制冷剂蒸气在各个冷凝器236中冷凝。第四个冷凝器242与第三发电机232交换热能,第三冷凝器240与第二发电机230交换热能,而第二冷凝器238与第一发电机228交换热能。
优选本发明的冷却系统125包括提高的多效、多阶吸收制冷系统,更特别地相对于可得到热能输入的数量、质量、压力和温度来说获得增加效率的制冷效果阶段。这是通过对于热能输入温度带的较窄范围的严格观察而完成的,因为每一带都会影响到直接耦接到特殊阶段和冷却水平有关系的步骤和阶段。这可以进行检测,并与典型但又通用的现有技术相比,一个尺寸就能满足现有技术中的所有常见方式。使用效率不足非优化效果阶段的现有技术,一般来说热量不平衡且过量,液体和气体装在传统冷冻机和制冷系统的单个或者多个部件基础类型的设计上。
多效的、多阶吸收制冷系统可包括多阶蓄热器-冷凝器系统以及多阶蒸发器-吸收器系统,其在两者之间提供有压力评估装置以及压力控制。本发明优选的实施例利用的冷却系统125由四小和/或基于可得到的热能温度具有可能的额外效果阶段。这种类型的制冷系统由如下部件构成以及主要采用如下部件:多个热交换器,多个发电机228,230,232,234,多个冷凝单元236,238,240,242,制冷剂通过多个可变孔膨胀阀计量后通入的多个蒸发器244,和若干个吸收单元。
多效吸收制冷系统设置有多个冷凝器耦接件和并联或者串联电路,进给流经五效制冷系统中的超高、高、中间、中等、低温发电机或者多效系统的四效设计优化中高、中间、中等、低温发电机布局的含制冷剂的吸收剂溶液。额外的吸收效果阶段通过根据更高温度、压力、液体和气体腐蚀的额外效果而增加对应的抗腐蚀构造的额外结构,可以利用较高的输入温度而实现。部件的耦接会增强系统中热能的内部回收,实现了系统部件之间的有效交流热能的能力,因此增加了系统整个热能效率。
在四效吸收制冷系统中,溶液从吸收器流到并联的第一发电机228,第二发电机230,第三发电机232和第四发电机234。从第一发电机228排出的溶液回到多吸收器系统中。从第二发电机230排出的溶液流到第三发电机232中,再流到与第二发电机230串联的第四发电机234中。来自每一个发电机的制冷剂蒸气在各个冷凝器236中冷凝。第四个冷凝器242与第三发电机232交换热能,第三冷凝器240与第二发电机230交换热能,而第二冷凝器238与第一发电机228交换热能。
在另一个实施例中,利用五效吸收制冷系统,溶液从吸收器流到并联的第一、第二、第三、第四和第五发电机。从第一发电机排出的溶液刘回到多吸收器系统。从第二发电机排出的溶液流到第三发电机中,再流到第四发电机,然后流到与第二发电机串联的第五发电机中。来自每一发电机的制冷剂蒸气在各个冷凝器中冷凝。第五冷凝器与第四发电机交换热量,第四冷凝器与第三发电机交换热量,第三冷凝器与第二发电机交换热量,而第二冷凝器与第一发电机交换热量。额外的效果阶段可以使用上述的教导,对应于额外输入温度的增加和增加的冷却需求来加入。
人工智能管理系统(AIMS)集成基于集成控制、数据获取以及电网管理188的处理、发电系统、氢生成系统180、氨生产系统182、能量再生系统、性能调整、动态监测184、频率匹配186和控制系统冗余而提供了软件和硬件。这组合了机器学习,为了增强可用的正常运行时间而进行自动维修计划。这个系统额外地提供了可针对当地以及远程视觉概览、监测和控制的数据交接固定SCADA集成方案。额外地,系统提供了系统部件和传感器的活跃条件监测,从而进行健康监控、辨识改变,并趋向于优化整体性能,监测警告水平,更新和接触待决定事物的维护,在失误发生之前主动地作出维修计划。
如图12所示,商用电网管理系统集成提供了负载匹配190的发电智能控制、较高发电应用的负载发电系统的突出需求和备份的再生能量系统的主动监测和控制、防止由于缺乏可发电性能产生的电压不足的基础加载、智能电网接口192以及用于发电和能量使用计划的监测。
如图13所示,发电系统集成提供了发电系统和加载提供系统的智能接口。系统之间的数据交互作用使得因为较少的动力激增而达到的稳定电网动力控制,同时增加了可用的正常工作时间,促进了能量处理和存储系统的最大效率。为了进行能量转化而设置的从发电源到内部电网控制109的能量存储110局部集成桥连接,基于输入到热存储系统125的可变输入能量进行。能量存储系统110集成使得可利用优化的能量收集而形成最大的发电机。任务关键响应计算了获得最高效率和安全水平的时间。
本发明由可发电、处理、启动能量转移和能量存储110的核心可再生装置构成,该能量存储具有共用可共享的智能相互作用发电系统178以及智能机器学习系统。核心发电装置从此被设想为称作并设计为太阳能热阵列转化系统(STACS)106。这可以通过完全容纳并促进所有可进行使用的热能收集使用,该热能收集热连通到热能存储和/或转移到蓄冷存储124中。
另一种改进是通过从商业电网规格热能存储的发热得到的电能而使用商业电网规格的电能盈余。这使得储量达到几百甚至几千千瓦小时,可根据要求扩展到存储兆瓦小时的能量。
本发明的另一种改进在于具有作为商用电网规格热能存储125而存储过量风和/或光伏太阳电能107的能力,过量的电能现在作为热能存储,为了为商用电网基础负载发电可以用作动态或者按照要求的能源,或者可以用于满足高峰需求负载的需要,从而实现负载稳定性以及电压稳定性并使得动力质量商用电网效率局部化。
本发明的另一种改进在于局部化现场热能和地热能量存储100的完全集成,该存储可以用作按需的能源,可为了热能储维护热发电、电网基础负载、中间基础负载高峰支撑而发电,或者可以用于满足高峰需求负载需求而实现负载稳定性、频率匹配186以及电压稳定性和电网效率。
另一种改进在于集成并包括了ULTRAGRIDTM系统194兼容性,其包括了为了发电最大化、终端使用而进行存储和提供的消费者和商用产品及服务的完整管线。通过局部话商用电网提供系统达到的增强效率和能量稳定性可通过组合的软件和硬件方案而实现。额外的其它装置动力和控制系统是可以替代的。
另一种进是ULTRAGRIDTM194被设计为多层部件,其基本上发电、能量存储110,能量提供、电网层、消费者层和终端用户部件层构成。使用分层会获得简单的逻辑集成、灵活的信息存储、适应性和可扩展性、快速响应、快捷的安装、可靠和安全的操作。
另一种改进是集成并包括了与外部软件包例如与ULTRAGRIDTM系统194相兼容性,其包括了为了发电最大化、终端使用而进行存储和提供的消费者和商用产品及服务的完整管线。通过局部话商用电网提供系统达到的增强效率和能量稳定性可通过组合的软件和硬件方案而实现。额外的其它装置动力和控制系统是可以替代的。
消费者用的软件可以实现当地或者远程使用,以分析和控制个人能量使用,并使得可以集成到ULTRAGRIDTMZH1家居控制及安全系统194。消费者的硬件包括了独立的插件适配器,也即ULTRAGRIDTMZ1,其使得共用的一般家用电器可以插入,让它们变为智能电器。额外的其它当前可得到控制装置可以因为兼容性和连续性而替换。
另一个提高涉及在ULTRAGRIDTMZA1监测并存储的ULTRAGRIDTM用户传感器数据,使得智能装置,比如电视、冰箱和类似的用户所有家电,使用共用的数据接口和网络。
进一步的改进在于该系统会监测其他的STACS(gridconnectedside),使得电网能量负载平衡,为了使得动力质量和能量可得到性的增强而保留发电容量可能性从而提供额定负载。此外,系统会监测STACS热能存储(gridconnectedside),使得电网能量负载平衡,为了使得可以保留发电容量可能性而提供额定负载。
进一步的改进在于发电机动能的损失再分配,并从局部的存储提供给在线和准备情况,这种来自当地系统的辅助模式和其他动态系统节点对应于ULTRAGRIDTM要求来启动,并并控制启动,从而防止局部的电网坍塌以及动力质量的浮动。进一步的提高就是包括了ULTRAGRIDTM兼容性,使得所有站点可以进行交流,并根据主要的集中命令和控制来、集成的网络操作中心来管理它们的状态。通过互相连接网络数据控制系统和子系统108,在需要的地点和时间可以直接引导能量,并提供了废能和废热的有益收回和回收。
另一种改进在于在每日循环期间,根据其变化和季节的平衡需求,增强了消费者动能质量以及电网稳定性,在一般会在白天自然发生的黄金时段能量使用期间,这通过使用局部的消费者分配热能存储而达成。通过在高峰期以外的时间使得外部电网能量进行热能转化,这可以进行补充从而保持优化的性能以及可靠性。
另一种改进在于重复和冗余子系统的减少或者完全消除,减少了部件数量以及由于重复系统和子系统108所带来的过多能量使用。现有技术主要在工程装置效率和减少制造成本上作出努力。这些方法是有帮助的,但是由于这种类型的研发中所带来的典型增量增强而收到它们的范围以及有效性的限制。现有技术重点取决于适度的改进适应性与更深的径向革命性改变之间的对抗。
如图11所示,本发明与其他现有技术的不同之处在于包括并集成了与热能存储和地热存储部件100集成的热太阳能106、风能140、光伏太阳能107;本发明与其他现有技术的不同之处在于通过上面的集成,将发电、为了热能应用进行发热、为了冷藏需要而制冷集成起来,同时移除了冗余部件及其处理,因此减少了能量输入需求。现有技术使用额外的能量输入来移除热量,从而在消费者的密闭空间内冷却这个区域,因而减少了能量使用效率,其中本发明利用了有益工作的热能。
本发明使用来自发电过程中所生成的废热作为输入能源,来作为氨冷却165和蒸气冷却加工处理、水净化、脱盐和谁家爱热应用处理的热源,这些处理相对于现有技术中由于其有所欠缺的涉及带来的能量损失和效率低下来说形成了使用可扩展能源的额外好处。本发明使用共用的热能和电网来减少因为效率低下、不必要的转化以及转移而引起的损失,因此增加了效率并促进了所需能量的减少以及冷却应用和加工中所需要的材料。将局部系统组合到有效率的主要商用电网能量系统优于现有技术需要并使用多个电能和热能分配系统以及转换连接和形成额外能量损失以及因为每一个连接所带来的额外效率。
如图9所示,优选的实施例通过有利于经由相互连接的混合风能104和太阳能发电系统进行电能、热能以及化学反应和能量转化而完成。可替换地,可以替换为地热100,水电102和其他电网能量连接输入源。
主要实施例的效率和成本经济指出在于可以获得其精华的发电容量,这个容量来自于提高的并包括了混合发电系统,并配套有使用所回收能源的废热回收系统,以实施并实现使用所有可得到系统资源的最大效益。使得基础利用最大化而获得能量最低的可能水准成本在于,通过使资本密集固定资产货币化而获得,同时减少了冗余处理的重叠以及浪费。通过增强更大的返还所投资资金支出,大体上减少了投资资金需求、封存。
如图9所示,所公开的实施例提供的系统,为了电力和热能应用并生产这些应用而发电和生成热能。在操作期间,系统使用风能104和太阳能的混合动力来使得日间和夜间发电及热能生成最大化。为了进行内部工业使用或者用作外部电能供给而对内部电网109进行连接。此外地热100和水电102或者外部来源可用于电能输入。
集中的热太阳能系统126被采用来收集进行传递然后存储到高温热能存储系统118。夜间和不适当的集热周期中,系统任命其热能和冷藏存储的储备进行使用或者发电。可替换地,用于生热的地热100和其他电力集化学反应可用于收集热能。
在一些实施例中,可选择性地从高热容量流体将热量传递到工作流体涉及在高热容量流体和工作流体之间设置隔热部件以将热量保持在高热容量流体中,并对隔热部件进行重新定位以通过导热部件从高热容量流体将热量传递到工作流体。
高温热存储系统118被采用的主要目的在于按需提供热能,在热应用以及热电转化应用中需要这种热能。高温热存储系统118被采用的第二个目的在于提供使用工作流体进行热交换所需要的热量,从而带动涡轮机的主轴旋转,以引起转动工作能量和/或斯特林循环应用气体和/或工作流体膨胀和/收缩,进行有效工作。
这种工作流体也可以引起气体和/或工作流体的膨胀和收缩应用从而在活塞上施加力,进而为了提供有效工作而引发运动。一些实施例使用旋转的叶片,其包括至少一个推进器、叶轮、一个或个桨叶以及滚筒。一些实施例所使用的工作流体与低沸点有关。工作流体继而可以回收以回收能量,并为了新系统的重新使用而进行处理。此外,系统采用了冷却系统和制冷系统169,为局部化冷藏系统以及进一步的低温应用需求而提供正确的压力和冷却。
优选实施例的斯特林发动机缸116的底端和顶端的间隔与前述的斯特林发动机设计不同。缸的底端,根据本发明的优选实施例,不具有连杆顶部并且不直接与活塞附接。连杆204的顶部反而是附接到“十字头”205,其骑在引导通道中。长的活塞杆继而将十字头205连接到活塞。这样做的话,连杆204产生的横向力被十字头205吸收而不是活塞来吸收。
在一些实施例中,系统也使用绝缘容器或者地热存储100来将热量保留在低热容量流体中。在一些实施例中,导热部件是具有高导热性的部件,比如金属表面、歧管、导热杆和散热器。最终系统使用所传递的转动能来进行工作或者生成扭矩。
此外,一些实施例所传递的高热容量流体使得低热容量工作流体沸腾。转动能继而通过这样的方式生成,将汽缸中的压缩气体和/或工作流体露出,从而使得气体和/或工作流体膨胀,为活塞提供力,然后活塞将运动施加到曲轴202上形成旋转,或者形成线性发电机的线性运动。使用转动能或者线性移动以驱动应用或者部件,如机械连接、旋转斜盘、压缩机、泵或者发电机114。
所生成的旋转和/或线性工作能量通过如下方式利用,即传递旋转和/或线性移动,为水泵提供所需的能量,使得进入的水受压,水流经水净化系统,该系统比如由拖延、蒸馏、发向渗透组成,然后存储到罐和/或高位罐中,作为按需使用的额外能源存储方法。接着,所生成的转动和/或线性工作能量可以用于提供转动和/或线性能量,以驱动压缩机建立适当的操作压力。反而使得变压吸附123正确工作,这种处理作为按需使用的额外能源存储方法110进行分离、隔离以及存储气体和/或工作流体。最后,所生成的转动和/或线性工作能量可以用于提供转动和/或线性能量,来驱动发电机提供发电生产。这种能量继而可以传递到内部电网中供系统使用,通过启动电解仪器113进行额外的氢生产并为电网能量供应商所用。
参考图3,示出了分层热能存储容器196。在本发明的实施例中,中和低温热能流体可以存储在相同的容器110中。如所示,需要温跃层200和分离截止以及低温回路界面的使用。在本发明的实施例中,设想中温存储部120可以将流体保持在约15.56℃(60°F)下,而低温存储122部可以将流体保留在或者约在4.44℃(40°F)下。图3所示步骤的特定布置不应该被视为对这些实施例的限制。
接下来参照4和7,示出了实施例的热太阳能处理的流程图。所示的绝缘容器便于将热容量流体中的可再生能量112进行能量存储。所存储的能量继而可以用于基于与能量需求相关的能量要求进行发电以及生成热能。为了从所存储的能量发电,来自特殊流体相关存储110的化学和/或热可选择性地从特殊流体传递到工作流体。比如,隔热部件可设置在特殊流体和工作流体之间,从而将热量保留在特殊流体中。低太阳能106和/或低风能104和/或高电力要求期间,隔热部件可重新定位,从而经由导热部件如金属表面、歧管、导热杆和/或散热器,从特殊流体将热量传递到工作流体。
最后,工作流体中所传递的热量被用来发电。更加具体地说,工作流体可与低沸点有关,这样热量从特殊流体传递到工作流体快速使得工作流体沸腾。来自己沸腾工作流体的蒸气和/或蒸汽继而被用于旋转涡轮机转子的叶片,且涡轮机176可以用于驱动转动装置进行有用的工作和/或斯特林发动机116可用于用图14和15直接示出的热能进行有用的工作。
现在参考图5a,示出了本发明中斯特林发动机116的优选实施例。图5b示出了整个斯特林发动机116的汽缸布局。此外,图5c示出了具有两个汽缸内腔的单个斯特林发动机116其端部截面图。图5d和5c示出一组斯特林发动机116汽缸的端部截面图,以及根据本发明优选实施例斯特林发动机116的单根活塞设置。曲轴202通过连杆204附接到活塞销206和膨胀活塞208;所述膨胀活塞208在膨胀缸210中往复运动。绕着膨胀缸210,并与其串联的是热交换器212,再生器214,冷却器216和气缸套218。冷却器216下方是管道220,利用压缩缸209连接所述冷却器216。在所述压缩缸209内侧使得转置的压缩活塞往复运动。如图5b和5d所示,压缩活塞包括外柱体部,环222,圆锥部224以及盖垫密片226。
对于单个发动机双缸的GAMMA斯特林发动机116来说,本发明优选的实施例主要由成排转置的压缩活塞和汽缸构成。这可以让发动机构造为线性“V”形,双“V”,“W”和/或径向型活塞设置。曲轴202上的单方面连接可附接到一个或更多连杆204上;一种连接是连接到每一个差不多对齐的汽缸上。在热侧汽缸212中的是传统的膨胀活塞208,通过活塞销206附接到其连杆204。发动机的热交换器212,再生器214和冷却器216绕着这个汽缸212以环形设计而设置。
在压缩侧汽缸209中的是传统的压缩活塞,其通过活塞销206附接到其各自连杆204。发动机冷却器216可以与这个汽缸一体设置和/或绕着汽缸环形设置;在扩展期间,冷却器216可移动为与压缩汽缸209成一直线。本发明的目的之一在于普通斯特林循环的研发,其中热腔室可以与大规模生产具有相同设计,但是主要于汽缸壁保持的比较薄,从而减少材料使用需求和质量,最终同时保持能量输入需求减少。在多汽缸斯特林循环中热机116,汽缸两排设置。一排汽缸相对于另一排的汽缸来说交错设置,且一排的纵向中心线形成了一排汽缸的纵向中心成一定角度。额外的排和布局增加到并包括多排径向发动机设计。
靠近曲轴202的是汽缸的内部,包括较大的孔,其中压缩活塞环222和/或密封骑缝。连接锥形部224融合了直接与冷却器216连通的口。锥形部224上方是小孔(相对于前述大孔来说),位于压缩缸209的外部,基本上将汽缸延伸以容纳长的连杆204。这个汽缸的外部将吸收由连杆成角度而形成的活塞侧向加载。如本文所使用,“内部”和“外部”涉及部件与曲轴202的相对临近程度,曲轴位于发动机116中心。
压缩活塞被换位,因此其密封件离曲轴202比其活塞销206和侧加载支承部来说更远。活塞包括了较大直径的内部,其承载了环222和/或具有加载和磨损区域的密封件(多个)。锥形部224连接活塞的内部以及较小直径的柱状外部,该较小直径限制了密封的活塞销206以及磨损区域。足够的间隙或者其他释放装置在活塞外部提供,以允许进行润滑,同时限制了工作气体在所有时间内所有汽缸部件之间的通路。
压力释放和气体传递通过释放路径通道热交换器212和共线发电机214完成,从而传递到压缩侧汽缸内。这种释放装置可以定位在汽缸部,而不是在汽缸活塞中。活塞这个外部的直径,使得间隙尽可能紧而容差尽可能小,与其必须承受的负载相一致,从而使得与其及其释放装置有关的固定体积比最小化。为了便于良好的动力平衡,压缩活塞被设计为与膨胀换气活塞208的质量相同,这会在曲轴202上形成平衡。成排汽缸的错位线性排列会允许系统使用共用的曲轴202,并允许气缸座成为连续的夹持气缸座,以容纳、制成和/或包住所有汽缸。
本发明的优选实施例使用汽缸泵气侧汽缸的并排对齐,从而获得将气缸盖和多个钢铁铸造为一体制造件块的益处,从而简化了对发动机的密封,可以因为汽缸线性偏移量对角线而获得更高动能的发动机,并增强大规模的制造能力并仍然可以使用单根的曲轴设计。此外,由于当前设计中置换缸和压缩缸209的放置,可以使用每一个气缸的分开的气缸盖。此外,一个或更多的谐和平衡器、曲柄滑轮阻尼器、扭力阻尼器等,可选择性地连接到斯特林发动机116的曲轴202,从而降低与其相关的扭力振动和噪音。同样的,一个或更多的平衡轴可在色特了发动机116之中采用,从而再次减少了振动和振动噪音。
额外的方法在于包括了转盘阀(更为常在摩托车的二冲程内燃机254),当压缩缸和置换缸气体交换路径之间建立压力的时候,用以建立更高的压力。当具有标准内燃机类型进气阀门/排气阀门的汽缸之间的路径中交换的时候,使用具有轴叶或者具有额外的凸轮轴的曲轴202,从而可以为定时以及工作来打开阀门,这样也可以完成。图47显示了集成到本发明各个处理的额外内燃机。同样地,图48示出了必要的控制模块以及与网络操作和板牙操作控制中心连通的通信模块,从而集成内燃机。
汽缸、活塞、活塞环222、杆支承和如果使用的话可能存在的阀的发动机润滑系统,被设计为在正确的温度和压力下输送洁净的油到发动机的每一个部分。油被吸出集油槽进入到泵中,被系统加热,然后进入滤油器和压力进给,维持了主要的支承并提供给机油油压表。由于主要的支承,油穿过进给孔进入到曲轴202中所钻的通道,然后到达连杆204的连杆大端轴承。缸壁和活塞销轴承通过由转动曲轴202所分配的注油进行润滑。过多的油被活塞中下环222刮掉。过多的油然后流回到集油槽,热量在集油槽疏散到周围空气。当曲轴轴颈变得磨损的时候,发动机会降低油压并将油压出发动机内侧。过多的飞溅可以布满整个环222,并使得发动机漏油到汽缸的压缩腔区域。磨损支承表面可以通过简单地替换轴承衬套而恢复。在足够的油通过系统进行循环时,水力润滑出现并降低了轴承磨损的进程,以及减少了缸壁摩擦以及加热。
活塞环222提供了滑动密封,在压缩和燃烧期间防止燃料/空气混合物的泄漏以及从燃烧室排入到集油槽中。其次,它们将油保持在集油槽中,防止漏入燃烧区域,在这个区域它会污染工作流体传递。在活塞环222和很好地包围住发动机的汽缸壁之间,存在水力润滑。这对于使得摩擦和磨损最低来说是必要的。在顶部和底部的死点中活塞停止进行重新定位,膜厚度变得最小化,并且存在有已经混合好的润滑液。
为了实现从活塞到汽缸的良好热传递,因此下面这些是理想的,即密封最佳化和漏油最小化,膜厚度最小化。膜厚度通过所谓的护油环被保持到最小。这种环位于活塞环222上方,这样多余的油被直接向下刮到集油槽。经由这个环的通道留在汽缸壁的油膜可以润滑下一个环。这个过程为了后续的环222重复。在上行冲程上,第一压缩环被下行冲程期间留在汽缸壁上的油润滑。气体从压缩腔漏出,进入到集油槽会导致性能降级。这就是为什么,尽管油频繁地补充,换油构成的维护仍然是基本必要的。本发明的多缸斯特林发动机116提供了简单和实际的方法,以提高多缸、多活塞斯特林发动机116的性能和生命,而不会同时增加其复杂性或者降低其机械性能。通常可以接受并认同的是,双作用的两活塞斯特林发动机是高能源应用中最为需要的斯特林形式,已经证实了同时具有简单性和良好的性能。这种斯特林发动机可以设计为各种形式,比如,汽缸可以设置在线性的单排和多排,共线“V”,双“V”,“W”和径向布局类型的活塞发动机设计构造。
最理想的布置之一是双“V”型发动机,其中汽缸通常径向地位于标准曲轴连接的径向外侧。这种布局提供了简单性和强度,斯特林循环的正确活塞相位,以及接触的动力平衡。相对于连杆204发生了折衷。也即,随着连杆204成比例地制造得越长,汽缸冲程越长,造成气缸盖放置得更远,因此需要更大的增压室和热交换器212,具有增加的性能剥夺固定体积比,这是由于两者之间的空间而引发的。其它因素是优化效率紧凑式热交换器212,并连接增压室会由于缩短了连杆204而具有非优化性能,且具有足够长的连杆204的设计会由于热交换器212之以及有关增压室中的较大固定体积比获得非优化性能。
本发明公开的新型斯特林发动机压缩活塞和汽缸209会使得发动机设计者融合了紧凑的热交换器212,有效再生器214,增压和有效长度的连杆204,在双“V”类型斯特林发动机116上。本发明的斯特林发动机116是双“V”型两活塞发动机中的转置压缩活塞和汽缸209,这种发动机使得缸209,210通过紧凑热交换器212和传递通道连接,而保持了机械有效长度连杆204的使用。
在一个示例中,曲轴202安装在与两个缸209,210横向相交的孔中,这两个缸其中之一从曲轴202孔垂直延伸而另一个则水平延伸。曲轴202的每一个曲拐附接到两连杆204之一,一个连杆进入两缸209,210中每一个。在竖直缸中的是传统的膨胀活塞208,通过活塞销216附接到其各个杆204上。发动机加热器212,再生器214和冷却器216绕着这个缸以环形方式设置。在斯特林发动机设计扩展期间,冷却部分216从与置换缸210同一直线的状态移动为与压缩缸209同一直线,从而获得更大量的接触,不会引致过多的固定空间比率发生,如下述的所示的包括在斯特林发动机中的剖面图(图5c)。水平压缩缸209具有沿着共同延伸的轴线具有两个偏心孔,锥形部分224连接它们。接近曲轴202的是缸的内部,包括了较大的孔,压缩活塞环222和/或密封骑缝位于该孔中。连接锥形部分224融合了直接与冷却剂216连通的口。在锥形部分224之上的是小孔(相对于前述较大孔来说),在压缩缸209外部,基本上延伸了缸,以容纳较长的连杆204。缸的外部会吸收由于成一定角度的连杆而吸收侧向负载。压缩活塞包括较大直径内部,其承载了环222和/或密封以及较小的磨损区域。锥形部分224利用具有较小直径的柱状外部连接这个内部,这个较小的直径容纳了密封活塞环206以及较大的磨损面积。为了便于适宜的动态平衡,这个活塞被设计为与膨胀活塞208具有相同的物理质量,这对曲轴202起到了平衡作用。
使斯特林循环倒转并提供线性或者转动输入形式的能量输入会使得斯特林循环热机116执行冷却应用处理。除了冷却压缩侧并提供应用到置换侧或者说倒置侧的热源,热传递交换器226被用于替换热交换器212和热输入,其由这样的装置构成,比如热虹吸管或者其它过往现有技术的热传递方法,用以冷却设备、存储空间或者气体和/或液体的基质。这个冷却过程可以用于制冷172或者可以延伸为提供超级冷或者低温冷却水平的温度,以液化气体或者提供这种基质的冷却或者其它需要热能的应用。
本发明的优选实施例展示了其主要的优势以及比上面现有技术的应用和处理有优势的新型方法,这些应用和处理在其用于使用、再使用、存储和/或转换和存储的废热能量的回收和收回中具有预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214。这种能量由热密集型应用所使用,比如斯特林循环发动机,其具有用于转动能生成的热能部分,从而用于这种应用中,比如转动工作需要输入到发电机114,泵或者处理器。这个过程中的废热回收可以用于第二层级的可得废能应用,作为热能输入到刺激较低热临界热密集型应用中,如斯特林发动机116循环,其具有降低的温差,然后会使用一部分的热量输入,用以生成转动能,从而在这种应用中,比如需要转动工作输入到发电机、泵或者压缩器中。
本实施例涉及高扩展性的移动和固定五效发电可再生能量系统以及能量存储系统110。现有技术的热能源主要有气体涡轮机、微型燃气涡轮机、往复式发动机、蒸汽涡轮机176,核电站、放射性同位素热能发电机,地热100,锅炉、斯特林发动机116,燃料电池,热太阳能系统106和与热电联产(CHP)结合的其它热能输入源。本发明优选的方法将热源,斯特林发动机116、吸收冷却系统121,相关存储系统以及集成的控制系统封装到联合能源生态系统中。
本发明的优选实施例被称为五效发电,也被称之为(QEG),提供了集成各个发现的优势,综合了冷却、冷冻、加热和发电(CCFHP)系统,得到优化转动能输出的综合多循环能量系统(CMCS)的增强益处。本发明优选的实施例因为包含了本发明的中心实施例而能从新型的方法、加工和应用中获益,并能够额外地增强了过往现有技术的强度并将其保持,同时移除或者大大降低了任意缺陷,这些缺陷是独立系统因为其在非优化设计和构造中的应用所会具有的。
本发明的优选方法由多循环发电系统构成,这些系统使用热源为,比如,往复式发动机、气体和/或蒸气涡轮机176,微型燃气涡轮机,热太阳能系统106,核电站,放射性同位素热能发电机,地热100,燃料电池250以及斯特林发动机116作为主要的热能循环,且为了额外益处而使用本发明优选的实施例会回收热量,用于额外的热密集应用,且应用比如融合了斯特林发电机116,热能存储,脱盐,其它热能密集型应用的额外的周期阶段,可以为了额外的益处以及增强的效率而融合。
本发明提供了可持续发展的绿色能量生产,产品加工,热解,副产品处理,分离,处理和存储系统,开放式体系结构,用以融合额外的加工和应用。系统使用自适应测定,生物测定和热成像传感器分析,这些分析包括了额外的输入传感器,利用提供了平衡环境友好设施的生态系统的集成自动及保持共生人工智能控制系统分析、监测和控制。
系统形成了集成的移动或者固定可再生能量生产以及存储方法,这个方法包含了专用的产品加工和应用,副产品处理,分离处理,主要包括了应用和处理,如电解析278,高温分级,研磨、融化、烘烤、做蛋糕、清洗、喷洒和滚筒式干燥、净化、保证、大容量存储和干式存储设施。本发明的优选方法使用可再生绿色能源作为主要的能源部件主要输入到应用和处理的能量输入,这些应用和处理比如由三法脱盐、水泥生产、砖块生产、屠宰、数据中心、农业、熔化、热解264,润滑液合成、塑料制造、碳纤维生产,乙酸生产、湿磨、纤维素处理,其它原料生产、锻造厂构成,锻造成包括了熔炉、电解槽113、炉、电解278,蒸馏单元,蒸发单元,反向渗透,吸收冷却121和斯特林发动机116,而斯特林发动机使用可再生热能生成,能量存储100并为了转动能生成和发电而传递这些热能,形成了环境友好、可扩展以及可持续发展的可再生能源生成以及能量存储启动系统110。
这些实施例形成了系统在尺寸、功能性、复杂性、拓展的基础,获得各种处理、子处理、副产品处理以及分离处理的最宽阵列,包括了可得到的自然和人造有机及无机化合物。电子监控、认证、能量生成、基本负荷能量负荷响应以及能量利用供给补偿来供给从而满足电网稳定性,当前应用中本发明的终端使用需求以及本发明的控制元件应该从此以后被获知并根据上面内容设计,因为系统中特征和功能性的元件被称之为“ULTRAGRIDTM”194。更特别地,本发明优选的实施例由ULTRAGRIDTM194组成,该电网利用扩展的处理和应用混合方法来连接、集成并控制的能量系统,这些处理和应用融合了重要的程序来促进并保持可持续发展的处理和应用,其具有有效的能量、环境控制因素以及平衡,从而获得有效率的高产量以及副产品生产,利用能量存储元件110提供的可再生能源112和冗余的备份动力262启动。
本发明的优选方法被称五效发电或(QEG),提供了集成各个发现的优势,综合了冷却、冷冻、加热和发电(CCFHP)系统,得到优化转动能输出的综合多循环能量系统(CMCS)的增强益处。本发明优选的实施例从现有技术的所需强度上获益,同时引入了新的集成方案,并且移除或者大大降低了孤立现有技术系统的任意效率,现有技术之所以具有这些缺陷是因为它们在非优化设计、结构或执行中的应用。
本发明优选的方法包括了热量管理,透过热虹吸管(交替热虹吸管)从直接或者天然的对流热交换而经由能量传递进行能量回收,这是一种物理性能,并通常指一种应用和处理方法,其使用了基于自然对流的被动热交换,使得基质(液体、或气体,比如氮气或者空气)循环,而无需机械泵。热虹吸管被用在一些液体形式的热加热和/或冷却系统中从而对液体执行这种操作。
本发明的优选方法包括了热能管理,通过蒸气的蒸发和冷凝经由能量在系统中的传递式实现,这样系统可以继而被适当地归类为热管。如果这种系统也含有其它流体,比如氮气、氦气或者空气,然后热流密度会比真正的热管小,热管仅仅包含了能量,与现有技术的热能管理相比具有额外优势,废热能被认为是一项需要移除的开销,并造成了所述热能清理的成本,使用比如冷却塔246和散热器的装置来将过量的热排放到周围环境。
如图16和17所示,本发明的优选方法会使用斯特林发动机116,该发动机使用的冷热输入能源,或者斯特林发动机的额外水平或者循环,以及吸收冷却系统121,从而操作为靠近理论性能水平。在现存的现有技术安装中使用本发明优选实施例的示例由燃气电厂构成,由燃烧气体生成的热量使得涡轮机旋转并生成转动能,交流到发电机。废热然后被用于并交流到蒸气生成。所生成的蒸气受压并提供为蒸气涡轮机176的压力和热能,这种能量继而被用于生成转动能,然后作为电能发动到发电机中。所使用的蒸气能量继而传递到干式或者湿式冷却系统125,将转化以及回到水中的蒸气温度冷凝下来进行再次使用。
本发明的优选方法将热能从生成源交流到热能存储中或者直接交流到斯特林发动机116以及吸收冷却系统121,这种设置会被用于增强系统效率以及通过这种增强的输出生成额外的能量输出推进系统性能。
在最小化构造中的优选方法仅仅需要斯特林发动机116或者仅仅包括吸收冷却121,从而通过使用冷藏能量生成以热能提取而实现冷却塔性能,这种行为会降低热能临界值,并使得所生成的冷却输入到逆流中并冷却剩下的蒸气能量,以增强冷却塔性能。
SRG所增加的效率已经得到了热动力性能的理论对比而证实。本发明优选的实施例建立了那些发现并兜了一圈得到了原来的理论:所包括的技术集成使得现有技术对比模型得到推进和增强。通常这些计算式可以并大体上过于简单并没有考虑核衰变及其固有的发热,这种发热降低了热能输出,由于在这种类型的发电机中使用的放射性同位素具有较长的半衰期。通常这种分析的假设包括了,系统通常在稳定状态下、在符合刚性标准的高度受控实验中所观察到的条件下操作,这些标准可以或者不可以反映了真实的世界应用和处理。
这些类型的发电机114可以在典型热机的单一维度分析中得到简化,这种典型热机能够将它们的理论效率与它们对应的卡诺效率相比。优选实施例会具有这种系统基础,这种系统被假定为斯特林发动机116和发电不见,包括了热源、冷却系统125和热交换器212。较大效率和较高的发电输出可以通过增加温度带以及斯特林发动机116的冷热输入之间的对应比率而获得,斯特林发动机是本发明的优选实施例的基础。
本发明的优选方法出于提供除湿的目的而使用液态除湿剂,这个方法集成了典型的警水器,该警水器是电子装置,用以监测水的存在,可以用于自动监测并控制湿度水平到达预设水平。该系统可使用任意形式的加湿器,从而将水分水平提高到所需或者所要求的适当水平。该系统将加热和冷却单元集成到单个方案中,使得所讨论的提高效率靠近95%,通过集成了加热、冷却、加湿、气体质量和控制系统256而在整个系统效率、材料需求的减少以及移除冗余材料需求中可以维持巨大的提高,
能量回收通风(ERVs)是这样的装置,将污浊室内空气替换并换为室外新鲜空气,这个过程涉及从外流的排出空气传递热量和湿度到进入的新鲜空气中。这种方式下,它们与简单的热回收通风(HRVs)的大大不同之处在于传递了热量而非湿气。本发明优选的方法促进了具有ERV设计的可持续发展可再生能源输入112到下一代,其包括在加热和冷却系统中从而提供高于现有技术的可控性、舒适性和效率新高度。
这种技术已经证实了减少能量成本和加热及冷却负荷需求的有效手段,但是允许所需HVAC设备和相关材料需求的规模下降,比如较小的通风孔、热交换器和冷凝器。此外,这种系统使得受控的室内环境得以启动并保持在高度吸引人并且舒服的40%-50%的相对湿度下。这个范围基本可以在所有季节的所有条件下保持。仅有的能量损耗为风机克服压力下降所需的能量,这种下降是由于气流重新定向以及流动路径的限制还有系统中引起流动阻力的表面张力而导致的。
如图18所示,本发明的优选方法主要的目的在于超越行业最佳实践并使得能量有效的数据中心前进,这种效率可以在典型交大的企业数据中心成本下传递并操作,使得其自身可以不同于过往现有技术,因为其在最低的可能成本下获得了最有效率的计算基础设施。设计流程逻辑是针对数据中心的定制设计,其冷却和能量支撑具有从地面建立起来的能量存储,其软件的定制建立、服务器硬件执行,从而使得可以顺利地集成并转换到可靠以及可持续发展的云计算提供。本发明与现有技术的不同在于使用了可再生能源,优选地具有热能,其使用和再使用了回收和收回的废能,用以获得增强的使用以及目的,其目的特别地在于利用其能力保持价值,从而提供了吸收冷却121和冷藏124,在需要的时候以及按照要求来出于冷却目的获得冷却能力。
如图19所示,本发明优选的方法可使用从上面的脱盐和处理中得到的分离产品和处理产品,出于为了制造水泥的而提供材料输入的目的这些脱盐和处理将矿物质分离并处理为有用成分。本发明这种优选的方法使用上述加工,其比起使用微小的传递能量的现有技术来说具有增加的优势,一旦处理为等待的纵向市场处理,如对水泥生产制造所作出的详细说明,这种能量包括了在它们能力下物理地与各种厂连接,从而进行材料传递。
如图20所示,由于包括了所存储的热能,本发明优选的方法比起现有技术来说的具有优势,这种热能会通过蒸气涡轮机176或者斯特林发动机116供所交流来的热能输入进行发电。本发明优选方法的额外优势在于电网失效的情况下提供从作为支撑热源的热能存储125所交流的热能,并增强了运转时间,减少了可能的损失,对罐的损坏是因为罐通过能量输入损失来冷却的时候造成的,这种损失会迫使罐必须在较大成本下修复,如果液体金属得以固化的话。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中铝冶炼设备和处理通常不能完全或者部分自动化。本发明优选的方法使用了冶炼加工中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种冶炼加工使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了受伤以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
通常炼钢厂、微型钢厂或者钢结构厂是工业工厂,其用以钢铁的制造以及钢铁和相关产品的处理。钢铁是铁和碳的合金。其通常在两阶段工艺中生产。现有技术的第一阶段主要由铁矿构成,其在高炉中焦炭(碳)或者碳输入替换以及石灰石减少或者熔化。本发明优选的方法使用所存储的一氧化碳和二氧化碳作为碳输入的替换。本发明优选的方法在于使用可再生能源来发热或者进行热存储,以为预热提供热能输入,此外本发明引入了电加热部件的使用因此使用了电子高温加热元件117来达到所需的温度,这个温度通常在现有技术中是通过高炉来形成的,这种加工被用于生成熔铁,熔铁被铸为生铁或者作为熔铁载到下一个阶段。
本发明优选方法从能量存储110交流热量,或者从炉中交流废能,以保证斯特林发动机生成转动能,提供作为变压吸附或者空气分离123的输入,从而为更高效率的热能和电能生成及使用将氧气提供到炉中。
本发明的优选方法通过利用热交换器和靠近或者绕着高炉定位的盘管而回收热废能回收。本发明继而使用这种回收的热能,用以交流给热能存储或者作为斯特林发动机的热量输入来生成转动能,这种转动能用于变压吸附或者氧气提取中的空气分离单元123,所提取的氧气注入到高炉中增强炉的效率。
本发明的优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中铝冶炼应用和处理通常不能完全或者部分自动化。本发明优选的方法使用了冶炼加工中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种冶炼加工使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了伤害以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
本发明的优选方法通过利用热交换器并使得盘管靠近或者绕着高炉定位而回收热废能回收。本发明继而使用这种回收的热能,用以交流给热能存储或者作为斯特林发动机的热量输入来生成转动能,这种转动能用于变压吸附或者氧气提取中的空气分离单元123,所提取的氧气注入到高炉中增强炉的效率。
本发明的优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中铸铁应用和处理通常不能完全或者部分自动化。如图21所示,本发明优选方法使用了铸铁加工中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种冶炼加工使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了伤害以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
本发明的优选方法使用风能104和太阳能生成的氢并通过氮输入和燃料供给完成氨气合成,当与来自脱盐的钾提取组合的时候,大量的营养输入已经生成或者产生绿色可再生能源112。
当前,乙醇生产的第一代处理通常来自玉米原材料的使用,其仅仅使用了玉米植株的一小部分:玉米籽粒从玉米植株上剥取且仅有淀粉,占干籽粒重量的约50%,转化为乙醇。第二代处理的两种类型当前正在研发中。第一种类型使用酶和酵母发酵以将植株纤维素转化为乙醇,而第二种类型使用热解将整个植株转化为液体生物油或者合成气体。第二代处理也可以使用植物,比如草、牧场或者农业废料如秸秆。本发明优选方法包括使用了湿磨加工加工,然后进行纤维素处理来增强乙醇产量,并包括了浮游生物反应器,生成绿色藻类添加剂,以大量增强EFG生产价值输出,在价值定位和营养价值上来说大大优于现有技术。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中乙醇应用和处理通常不能完全或者部分自动化。本发明优选的方法使用了乙醇和EFG处理中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种冶炼加工使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了伤害以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
如图22所示,本发明的优选方法的处理和应用为有效和可持续发展的大规模的聚碳酸亚丙酯(PPC)聚合物生产提供了基础,这种聚合物生产使用废的二氧化碳(CO2)作为关键原材料输入,由可再生能源112启动,热能和相关的热能存储125能达到经济上的可行性,同时使用了环境友好的方法。典型塑料制造的传统生产,比如聚乙烯和聚丙烯都大大依赖作为必要原材料输入的石油燃料的使用。
本发明的优选方法从连接到热能存储上获得额外的益处,热能存储是用于预热或者主要能量输入的,然后提供了交流回收和收回的热能的能力,进行热能存储或者再使用,这比起现有技术来说,获得了更高的系统效率并减少了能量输入需求,因为包括了可再生能源生产112和相关热及气体散发处理和存储。
本发明的优选方法比起现有技术来说具有额外的优势之处在于其可以减少对石化燃料和非绿色能源输入依赖的能力。本发明优选的方法使用了局部化的可再生氢和氧,并留下气体和元素输入,以通过CO2和被称为环氧化物的化学物质的共聚生成PPC聚合物。这个过程导致聚合物包含了比30%重量份高的CO2。含CO2的聚合物可以为应用和处理特制,终端产品材料的特征具有很广泛的范围,其可以从固体塑料到软的、柔和的泡沫,取决于特殊聚合物链的尺寸和重量。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中塑料制造应用和处理通常不能完全或者部分自动化。本发明优选的方法使用了塑料制造处理中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种冶炼加工使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了受伤以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
如图23所示,本发明的优选方法使用了可再生能源和/或从热存储中获取的热能,用以碳纤维生产及其相关要素中的预热和加热,从而增强了能量效率。本发明优选的方法通过利用热交换器并使得盘管靠近或者绕着高炉定位而回收热废能回收。本发明继而使用这种回收的热能,用以交流给热能存储或者作为斯特林发动机的热量输入来生成转动能,这种转动能用于变压吸附或者氧气提取中的空气分离单元123,所提取的氧气注入到高炉中增强炉的效率。
本发明的优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中碳纤维应用和处理通常不能完全或者部分自动化。本发明优选的方法使用了碳纤维制造处理中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种冶炼加工使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了伤害以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
本发明的优选方法改进并提高了现有技术,通过产生可持续发展以及可再生的处理来经由各种副产品的温度分离处理建立气体稳定的、低温蒸馏,隔离固体的分离和提炼,生物油馏分的分离和精炼。每一种副产品具有非常特殊以及高度独特性的馏分性能,其促进了高度的分离输出,使得它们相对于现有技术的受污染输出以及传统的酸性生物油来说获得更为优异以及更为纯净的副产品。本发明使得液体和低分子质量的化合物分离为最终的增值馏分,适于升级或者提取到增值的化学产品、燃料和水中。从这种处理获得的初始生物油馏分在化学上非常不同,具有较低含水量以及酸度,减少了通常与传统生物油后续处理中融合了较少的分离处理有关的处理成本,严苛处理和可操作性条件的减少以及来自优选方法的回收废能,使用了所存储的热能,促进了附加输入需求的降低。碳稳定处理使得生物炭280从而得以安全处理。集成的快速热解处理264包括了生物质存储,预备,预处理,以及转化,产品回收以及处理,以生成并存储稳定的隔离出来的气体,生物炭和其它固体、液体、燃料及生物油馏分。
本发明的优选方法通过低温蒸馏和包括了水、燃料和生物油的生物油蒸气提供了气体分馏方法。第一阶段分离了气体和生物油蒸气在包括了冷凝器的第一阶段分离。分离的生物油蒸气然后送入冷凝器进行冷凝,具有生物油通过传热壁分离的通道,这个通道是蓄冷优选方法里面提供所需冷却剂的通道。
第一阶段中冷凝器里的冷却剂基本保持在常温,从而在第一阶段的冷凝器中冷凝液化的生物油元素的第一流体馏分。在第一阶段中来自冷凝器的液化生物油元素的第一液体馏分被分离、过滤、收集并传递到存储处。本发明方法允许额外的处理,从而进行后续对液化生物油产品的进一步液体馏分的回收。
生物油的产量在热解温度约为500℃并且加热速度较高(即100℃/秒)即快速热解条件下时得到优化。在这些条件下60-70质量%的生物油产量可以从典型的生物质原材料获得,另外10-25质量%的产量是生物炭。剩下的10-15质量%是合成气体。使用较慢加热速度的处理被称为慢速高温热解并且生物炭通常是这种处理的主要产品。热解处理264可以自我维持,因为合成气体和部分生物油或者生物炭的燃烧可以为驱动反应提供所有必须的能量。
热解可以将有害或者无害的有机材料转化为气体成分,小量的液体,以及固体残余物,具有较高价值并且包括了比如本发明的优选方法作为含有固定碳和灰的基础产品(焦炭-比如炼钢制造处理中所需的,以及铝生产处理中所需的碳)。如图24所示,本发明优选的方法为了热能输入提供而使用了可再生热能,可再生能源输入提供给通过热解264进行的生物质处理,从而生产生物油、焦炭和其它原材料蒸气。
因此我们可以设想分布式处理模型,很多小规模的热解器(即,农场规模)将生物质转化为生物油,然后生物油被输送到集中位置进行提炼。优选实施例采用分散的“农场规模”系统向中央气化厂(费托合成液体生产)进给,然而输送成本节约能够弥补更高的操作和生物质成本。
本发明的优选方法从热能存储交流冷热能量,对气体进行冷却或加热,从而进行处理和蒸馏,将气体分离到它们各自的存储罐中。
此外,所产生但非出售的过多生物炭灰用在农场上,作为优异的可以捕捉碳的土壤改良剂。生物炭是高度的吸收剂,因此增加了土壤保持水、营养和农用化合物的能力,放置水污染和土壤侵蚀。生物炭280的土壤应用可增强泥土质量并且是有效的捕捉大量碳的手段,因此通过碳捕捉而帮助减轻全球气候变化。生物炭280作为泥土改良剂的使用会消除很多与从土地移除作物残留物的问题。
此外,排放气体会在二级燃烧室处理、燃烧并部分地冷凝。本发明优选方法会从所述燃烧或者烧毁获得热能,用于将所述热能存储。也需要颗粒去除设备比如,织物过滤器或者湿式除尘器。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中热解应用和处理通常不能完全或者部分自动化。本发明优选的方法使用了热解处理264中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种冶炼加工使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了受伤以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
人类自治响应防御ULTRAGRIDTM系统(TARDUS)是定向能量武器系统(DEWS),具有集成的能量生成、能量存储和能量分析、监测以及控制系统。DEWS是武器系统,其在定目标的预定或者投射方向上或者飞行路径上瞄准了特定目标的能量排放中散发能量排放或者物体运动。其唯一的目的是传递能量,为了所需效果而用于特定目标上。
本发明的优选方法优于现有技术之处在于,通过ULTRAGRIDTM194进行集成和相互连接是为了提供能量并利用所包括的来自当地和远程源的能量流动分析、监测和控制进行冷却。此外DEWS获得了轨道炮操作所需的能量水平,这主要是由基于与单极电动机原理相似的电动电磁炮弹发射器构成的。通常轨道炮包括了一堆平行的导电轨,是滑动电枢沿着导电轨通过电流的电磁效果加速,该电流流入一条轨,进入到电枢中然后沿着另一条轨回来。本发明优选方法集成了磁浮(磁悬浮)轨道,促进了增强的发射,同时减少了通常需要并花费优于磨损进行的轨道替换的需要。集成了磁悬浮轨的优选方法会增加了投射的速度,同时减少了在轨道炮发射机中使用磁悬浮发射器的动能需求。
这种能量传递流体会包括交流,比如与电容器组合的交流,从而进行能量输入的充电和再充电,这种充电一旦完成会使得发射回路从局部连接的定向能量武器系统中排出可得到的存储电容器充电,此外该系统会组合额外的能量流,局部和远程电容器组和DEWS发射站平台的充电和再充电。本发明优选方法优于现有技术之处在于,为了提供作为输入的热能而集成了连接以及操作站点的ULTRAGRIDTM194,这些能量输入作为送入斯特林发动机116的冷热能量,用以发电或者比如交流冷藏能量,从而冷却DEWS发射站平台。
除了主要目的,额外的使用还包括用作潜在的小行星防御网络系统或者潜在的发射、飞机和导弹防御系统。定向能量武器排放可以各种形式实现,比如,电磁辐射,包括声音、无线电频率、微波、激光和微波激射器,在粒子束武器中有质量的粒子,这种武器技术上是微弹武器的形式。
在没有人知道的情况下可以谨真地使用DEWS,因为范围内所使用的辐射,比如RF(无线电频率=3kHz到300GHz)是不可见的,且可以穿过墙。激光武器也可以比传统武器具有多个主要优势,激光以光速行驶,其它定向能量武器束也以非常高的速度行驶,这样除了大气干扰和在极其长的间距上发生的相关损失,基本上不需要对目标移动进行补偿。结果,在其已经发出之后避开精确对准的激光和/或定向能量武器,是基本不可能的,优于对目标的投射速度以及不会发生提早警告,从而修正规避动作。由于它们极其高度速度,轻质和其它定向能量武器仅仅稍稍受到重力的影响,这样对目标的长范围投射需要很少或者不需要移动补偿。其它方面比如,风速在很多时候可以忽略,除非射穿了吸收物质。定向能量武器可以改变为聚集构造,从而提供活动区域,这个区域可以比投射性武器更大或者更小。
本发明的优选方法具有指定为从能量存储系统110交流可得到的能量,及其能量生成以及能量传递,这种能量传递给定了足够的能量生成以及冷却,激光和其它定向能量武器必须会具有无限的弹药以及瞄准能力。定向能量武器的操作范围会比弹道武器的要大得多,取决于环境条件和动力水平。定向能量武器排放和/或成束不会生成声音或者光线,这些在发射之前或者发射的时候会被人类感应到,或者被其他装置轻易感应到,所以当开火的时候武器不会透露处系统位置,且如果被瞄准的时候,额外地冲击飞行或者其它追踪系统的目标。然而,利用本发明优选方法能够提供兆瓦,甚至可能地到达千兆瓦的可得能量,这回允许兆瓦或者更高等级武器的使用,比如上述的弹道武器,会由于这种大能量排放而具有很小或者没有有效的防御,这种大能量排放会简单地压倒任意以及所有已知的目标防御。
本发明的优选方法提出了相对现有技术来说在上述应用和处理中其主要的优势以及新型的方法,由于具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,在其回收和废热能的回收中的热交换器和再生器214,可以用于使用、重新使用、存储和/或转化及存储。这种能量被热量密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了部分热能来生成转动能,从而用于这种应用中,如用于输入到发电机、泵或者压缩机中的转动工作。回收自这个过程的废热可以用于第二层级的可得废能重新使用,作为热能输入输入到二次较低热临界值热密集型应用中,比如斯特林发动机116,其具有降低的温度差,然后会使用部分热能输入来生成转动能,从而再这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵或者压缩机中的转动工作。
本发明相对于现有技术来说具有的额外优势是由于剩余热能和存储的额外的应用和处理循环造成的,从而进一步鼓励可得到能源的使用和回收,用作额外的应用和处理能量使用,这可以基于可得到的输入温度而增加,并基于可接受收益与成本比率对于投资成本和有所回报。所有剩余的可回收热能可然后进行回收并交流到适宜温度的热存储系统125中。此外,热能可以交流到吸收冷却121,以将热形式的热能转化为冷形式的热能,从而保持了可存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中定向能量应用和处理通常不能完全或者部分自动化。本发明优选的方法使用了定向能量中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种冶炼加工使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了伤害以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
现有技术通常使用电网能量供给形式的能量输入,或者由于其固有的成本和价格上涨大部分由电网提供。本发明的实施例会采用可再生能量112作为主要的电能和热能输入,从而进行发电、热能应用以及能量存储110。
本发明的实施例会引入并扩展人工智能接入组件层,这些层会包括但不限于建筑物、机器人、应用和装置自动化系统,使用硬件和软件基础的监测、分析和控制系统,来增强性能、效率、电能质量分析、能量消耗追踪,能量请求控制、能量效率自动化。额外的层包括创新的监测、结算、分析、报告和控制。
中央能量实施例包含的智能界面相互连接监测、分析和控制元件用以提高可靠性、管理流程,使得商业产量增加,成本降低,且生产损失和服务可得到性降低。使得基础建筑利用最小化,从而获得最低可能的标准化能量成本,是通过货币化资本密集型固定资产同时降低冗余处理的重叠或者不需要这些冗余处理。
如图25,26,27和28所示那样,为了本地和远程的目的,因此这种监测和分析可以通过传感器进行,并可以包括视频和热传感器输入,用于比如适应性测量、生物测量和热成像技术,从而监测、分析并控制。这可以通过个体测量、生物测量和热成像传感器,监测,分析和控制制度结合到个体中,并可以包括其它环境输入以及控制,还有涉及完整的成长周期,这些周期包括萌芽、种植和/或放置,长出以及收获。相似处理会在养耕共生中使用,该共生包括在比如孵化、幼苗、长出和收获的周期中。
处理大幅度降低了投资资金需求,通过在资本之处上捕获增加值而包含了在投资上获得了大大增加的返还。实施例,当与其使用回收能量的能量存储110和废热回收系统配套的时候,系统能够实行并实现最大的效益以及所有可得到系统资源的利用。
当前电网被设计为并研发为不能够允许发电资源响应与要求或者消费者需要,而ULTRAGRIDTM194基于智能电网192,如图29,30,31和32所示,可以设计为用量是根据要求从间断电源比如风能104和太阳能改变产量可得到性,并通过配套的存储能量释放来稳定,从而商用发电电网可用于电力和/或热密集型系统。终端用户负载可以积极地表现出来并且计时,从而在高峰用量阶段期间协同启动,或者能量成本可以大大地在高峰和非高峰阶段之间变动,从而助长了关闭非必要高能量负载或者控制应用启动,使得它们不会同时发生。
单个循环和多个循环发电系统,使用蒸气或者斯特林发动机作为主要热能循环,并且为了获得额外的益处,使用所回收废热能从而在额外热密集型应用中使用,比如额外的斯特林阶段可以用于获得额外的益处并增强效率。
现场发电单元所产生的电力被用于操作所有需要的电子装置,保证生产和冷藏系统的正常操作。电力使用常见的电子回路和导电装置来传递。由现场发电单元所产的任意过多的电能可通过直接设备连接和监测卖给当地设施。
因此,必要性的证明是缓解多变性和/或与间断性的机构的形成,这种间断性与来自风能104,光伏太阳能107,热太阳能106和其它可再生能源112的能量所构成的稳定质量能量生产,此外还与用于获得热能可能性的热太阳能106其适当太阳能生成的缺乏有关。
本发明中被称之为模块化的先进的智能商业能源系统(MAICES)的系统其特征和功能性的元素形成了分配电力、化学和热能的基础和依据,局部化存储保留了蓄电、化学能、热能并提供安全性。在自然和人为大灾难事件期间,本发明提供的存储保留了电力、化学能、热能的可得到性从而可以进行能量和燃料的供给。
现有技术由如下这些组成:气体涡轮机、微型燃气涡轮机、往复式发动机、核能、放射性同位素、地热、太阳热能、蒸气涡轮机、地热发电,锅炉、燃料电池、热太阳能系统和与联合加热和动力(CHP)相关联地进行工作的其它热能输入源头。本发明优选的方法包含了具有斯特林发动机116和吸收冷却系统121的控制系统,以及相关的存储系统,其融合到综合的能量生态系统中,这种系统可以增加或者设计为增强靠近任意现有技术的热能处理、应用或源。
本发明的优选方法被称为五效发电或者(QED),其提供了集成分离装置和处理发现的优势,这些发现具有增强的益处来源于组合了多循环能量系统(CMCS),该系统综合了组合的冷却、冷冻、加热和供电(CCFHP)系统,具有选择性的转动能量输出。本发明优选的方法从强度上得以,同时移除了或者大大减少了独立系统因为它们重叠和冗余的非优化设计及构造在应用和处理上所具有的任意缺陷。
本发明的优选方法优于现有技术之处在于包括了多循环系统的引入和集成,该多循环系统包括热能管理系统,其能够利用使用了高传导性路径直接连接的精确温度控制和能量控制系统来处理高热负载。优选实施例提供了增强的废热回收以及能量回收,因此获得了额外的效率。优选实施例包括了连接,比如热虹吸管来用作低热传递,热管用作高温传递,使用热传递介质如水和乙二醇混合物、油或者熔盐进行工作的热交换器,这些系统和部件可以用于发热源的热能温度管理。本发明的优势使用热废能而完成,通过集成了斯特林发动机116,使用来自发热源的热废能以及来自所增加的扩展组合循环的冷能量输入而实现。本发明另外的优势通过包含了吸收冷却系统121而提供,该系统使用来自斯特林发动机116的所回收的热废能,比起现有技术来说大大增强了性能,并控制了所有过往现有技术的尝试和实施。
本发明的优选实施例所集成的热能输入来自热源,比如但不限于天然气、炭、地热100、热太阳能106、大型和中级核电站、小型模块化反应堆(SMR)以及放射性同位素热电发电机(RTG),这些热源包含了本发明的优选实施例中系统,这种系统可以假设为是统一分析、监测、控制以及提供的系统,斯特林热机116,吸收冷却121以及热存储125。如图33所示,本发明优选方法优于现有技术的额外优势包括了优选实施例的应用和处理,从而相对于现有技术来说扩展并增强了价值增加优势之处在于过多的热能输入到热能存储中,且发电能量可作为化学能存储,因为介质对于增强的系统效率以及最终的能源利用和货币化有贡献。
本发明的优选方法主要形成了下一代高效和高动能斯特林发动机116的基础,该斯特林发动机116使用的放射性同位素燃料驱动热源,也被称为斯特林统一放射性同位素能源生成系统(SURGES)。
本发明的优选方法可以在多个时间段内提供比现有技术RTGs的转化效率更高的动力,并包括了吸收冷却121,其允许更宽范围的热能利用,使得效率最大化并使得能量使用货币化。一般来说,一维分析的假定会推断系统通常在稳定状态下,在高度受控的实验中观察所得的条件中操作,并具有刚性标准,可以或者不可以准确反应真实的世界应用和处理,这是由于缺乏对损失和能量衰退半周期驱动的生产折旧的假定而存在固有缺陷。这种类型的发电机114可以在其一维分析中简化为,典型的热机能够将其理论效率与其对应的卡诺效率进行比较。这种系统被认为是统一的分析、监测、控制和能提供系统,斯特林发动机116和发电部件,从而包括了热源、吸收冷却系统121,存储系统和热交换器212。
本发明优选的方法引入了优选实施例,从而因此已知为斯特林统一放射性同位素发电系统,其也被已知为(SURGES)。优选实施例超高的效率和较高的发电输出可通过SURGES系统来实现,该系统主要由针对指定热输入的最宽泛温度带其实施例货币化驱动。优选实施例被包含在封装的机构中,该封装结构具有统一的分析、监测、控制和能量提供系统,斯特林发动机116、吸收冷却121、热能存储125,并获得了增强的系统效率,这是通过废热能的回收和利用处理而实现的,这种废热能限定了清洁和存在的优势,从而限定了本发明相对于现有技术来说的优选方法及其应用。
本发明的优选方法在海上的基础应用可以使用换热装置,其使用了作为热量传递介质海水的运动,用于过多热废能的热能消散。燃料源可以以已知衰减速度持续几十年,这样燃料替换可以提前规划,让所有的其他部件用于一般的维修计划并且用于部件替换需求。本发明优选的方法包括了统一控制系统,其中斯特林发动机116和吸收冷却系统121,以及相关的存储系统集成到综合的能力生态系统中。本发明优选方法从强度上获益,同时移除或者大大减少了独立系统因为其在非优化设计和构造中的应用而会具有的任意缺陷。本发明优选方法优于现有技术的额外优势包括了优选实施例的应用和处理,从而相对于现有技术来说扩展并增强了价值增加优势之处在于过多的热能输入到热能存储中,且发电能量可作为化学能存储,因为介质对于增强的系统效率以及最终的能源利用有贡献。
本发明的优选方法与静电场和/或电热和/或电磁推进发动机,如等离子和/或离子发动机,保持一致,这个方法可以得益于优选的实施例,通过直接或者天然的对流热交换进行回收,为了增强的效率和性能而回收和重新使用的废热能,这是通过斯特林发动机输入的废热能以及吸收冷却输入的废热能用于增强的斯特林发动机操作116并提供组合的冷却、冷冻、加热、发电并具有能量存储,这个存储为集成了优选实施例的应用和处理提供了额外的优势。
本发明的优选方法在空间基础的应用中可使用直接和对流的热交换装置,该装置使用了与开放外太空的接触,热传递介质被用于过量热废能的热能消散。燃料源可以以已知衰减速度持续几十年,这样燃料替换可以提前规划,让所有的其他部件用于一般的维修计划并且用于部件替换需求。本发明优选的方法包括了统一控制系统,其中斯特林发动机116和吸收冷却系统121,以及相关的存储系统集成到综合的能力生态系统中。本发明优选方法从强度上获益,同时移除或者大大减少了独立系统因为其在非优化设计和构造中的应用而会具有的任意缺陷。本发明的优选方法优于现有技术的额外优势包括了优选实施例的应用和处理,从而相对于现有技术来说扩展并增强了价值增加优势之处在于过多的热能输入到热能存储中,且发电能量可作为化学能存储,因为介质对于增强的系统效率以及最终的能源利用有贡献。
如图34所示,本发明的优选方法用以提供能源和环境控制,在优选的实施例中其被称为可再生能源可持续性发展环境能量回收通风系统也被称为(RESEERVS),且包括热能交换器212,热传递盘管300,空气过滤器304,紫外线源306,除湿系统312,加湿系统310,阻尼器和风机302。这个系统会包括一个或更多的风机302来在目标环境控制区域中使得气流循环,并包括排风机308来除去所排出的气流,并允许新鲜空气的受控及受调整吸入。此外,优选实施例可包括外部热交换器或者冷凝器,其可以用于传递和移除过多的废热和/或湿度到外侧环境中。
如图35所示,具有补充加湿、除湿以及新鲜空气交换的优选实施例,同时还集成了中央空气处理系统260,为了独立于冷却和加热系统的空气净度以及湿度控制,这个实施例提供了年度排风操作,促进了综合的环境生态系统。优选实施例包括了加湿器、除湿器和新鲜空气交换,这个系统其可以在整个控制区域中直接实现所需的环境因素,通过中央风机循环的使用提供了整个控制区域的通风,以及针对独立区提供了定制的设定。
在包括并使用一个或更多的阻尼器的情况下,系统可以在整个所需要控制的区域中生成并维持一些区域,需要控制的区域可以通过电力和机械控制而独立。本发明优选的方法被用于与中央环境HVAC区控制器258和多区可编程恒温-恒湿-空气质量模块连接。可替换地,本发明优选的方法被用于与中央环境HVAC区控制器258和独立的局部化环境趋于构造和控制其局部区域可编程恒温-恒湿-空气质量模块连接。环境控制系统应由此被称为自动控制恒温-恒湿-空气质量系统也被称为(ACTS)。本发明优选的方法继承了具有超级电网的优选实施例,使得能量使用最大化并使得高峰效率货币化。
优选实施例主要由如下部件构成:环境控制部件、中央空气处理系统、主要的通风系统、回流孔系统以及包括了ULTRAGRID194接入的集成控制系统。点源排放通过独立浴室风机和厨房油烟机而提供。中央空气处理风机260的周期性运转保证了持续的通风气流分布和均匀的空气质量。其也减少了房间之间的温度和湿度变化。优选实施例包括了所有的管道220,其位于绝缘空间之中,提供了最好的性能,比如无排气教堂式阁楼。密封以及良好绝缘的管道是次选。布局管道的良好通风的传统阁楼比具有相同绝缘水平的大教堂式阁楼需要少于约40%的年度冷却。
通风系统设计的一个示例是中央风机集成供给(CFIS)系统,其由连接到气体处理器260返回侧的户外空气进入管道220构成,空气处理器260具有风机循环控制,以保证风机在可编程最小量时间内允许,移除所需空气量。这个管道220将户外新鲜空气抽取到空气分配系统中,并将其分配到控制区域中的各个区中。进入管道具有电动阻尼器,也受到环境控制系统的控制,从而操作阻尼器来防止重要空间调控要求时间期间防止控制区域的过度通风,这种要求会超过缩短风机/风扇系统寿命的最大工作循环。优选实施例包括了20%或者更少的户外空气与80%或者更多的内部空气的混合物,以促进区平衡温度和湿度水平。
本发明的优选方法的优势与能量使用的增加存在直线关系,这种增加被用作相关的固有成本也是上升的,本发明优选的实施例提供了定制化的解决方案,这种方案保留并商品化了能量使用,并将加热和冷却的成本减少到最小量。根据中央命令和控制系统为了空气微生物、微粒、灰尘和过敏源,本发明优选方法的环境控制系统集成了加热、冷却、加湿和空气质量通风控制及空气过滤。本发明优选的方法集成了超级电网的优选实施例,从而商品化高峰效率并最大化能量使用。这个实施例通过电子空气管道阻尼器的安装以及集成到共用的控制系统以获得有效的环境区控制而引入了回收能量需求和增强独立区舒适性的使用。
本发明的优选方法集成了HVAC空气管道阻尼器的环境控制,允许从占据或者投射的使用区中对环境条件进行独立恒温控制,同时减少未被占据以及未使用区中的能量,这有必要对加热、冷却、加湿和空气质量流动控制设定下限,直到只有所选择区需要降低能量溢出,这些能量被用于具有很小或者没有明显需求的区中,这使得能量的使用和效率针对于特殊选定以及选择的目标区或者区组进行商品化。
优选实施例允许环境控制系统可以调整温度、湿度水平中的变化,且所选择区的空气质量比起现有技术的加热和冷系统设计来说更快且更高效,现有技术的加热和冷却系统设计使用了现有技术的HVAC和空气管道,因此对于环境控制系统来说提供了更短的操作运行时间,并降低了其通常所需的能量用量和相关成本。
集成热能回收的ACTS环境控制和通风系统的优选实施例的优势包括:
A.系统提供了热能损失的降低,从而减少了热能输入需求,缓和并维持了控制区域温度、湿度和空气质量到舒服或者特殊需要的使用水平;
B.系统是高效并且成本有效的,比起环境控制来说,需要较少的能量来移动空气;
C.系统提供了环境控制,尽管打开的窗户或者访问门户具有安全风险并且在没有窗户的房间中(如数据中心、工作区域、存储室、橱柜、浴室和厕所等)进行控制;及
D.系统经由绕开热传递系统266可在夏天可以具有通风系统的功能,并通过将室内空气替换未户外空气而提高了空气质量,该系统在冬天需要减少室内湿度,而较冷的室外空气具有较低的相对湿度。
本发明优选方法为了使用液态除湿剂提供除湿,可以集成典型的警水器或者湿度计,用以监测湿气存在的这些装置是电子装置,可以用于自动监测并控制水度水平到达预设水平。除湿剂是吸湿性基质,其通常用作干燥剂。
液态除湿剂也是天然消毒剂,消除了空气传播的微生物、细菌、病毒,并移除了臭味,而不需要昂贵的过滤器。盐水溶液在一个步骤中移除了基本上所有的空气传播细菌和微生物,且热能可以减少为接近零的潜在污染,该实施例也消除了系统中的冷凝点,比如滴油盘和冷凝管线常常产生藻类和细菌的堆积。额外的优势可以利用集成有紫外线源的本发明而获得,从而使得有害细菌变质,使得本发明比现有技术具有更进一步的优势。特定的过滤和螯合工序和处理可以在零污染环境的综合控制之时使用,比如喷漆、化学物质制造和其它处理,这些也包括了有害的颗粒。
本发明的优选方法比起现有技术来说具有额外的优势,比如保持空气质量新鲜,维持了较高的氧气水平,并具有可替换的过滤器,通过过滤器可以移除过敏源,比如灰尘、霉菌、霉病、和花粉,包含了有机物质,比如细菌数量减少和/或移除,对连贯区进行气候控制到达区温度、湿度和空气质量水平,这些因素影响了各种区,比如受到控制的工作区域、实验室、工位、厨房、浴室和宠物气味。
本发明的优选方法使用了可持续发展的可再生热能存储作为热和冷输入,从而单独控制这些区,使其能量与所需温度配套。
本发明的优选方法由于其具有共生关系的部件的集成而得益,其中部件相互连接从而一起工作,相对与现有技术的单独系统和隔离部件的执行来说,作为整体执行具有更高效率和性能的选择工作。
本发明的优选方法与综合系统连接,该系统包括加热、冷却、加湿器、除湿器、紫外线、空气质量、环境控制系统和能量控制以及供给系统和/或超级电网,从而生成平衡的环境生态系统。
本发明的一些实施例的一个方面涉及组合的除湿器/空调,提供了相对较低水平的集成。在本发明的一些实施例中,冷凝器生成的热量被用于从除湿剂里面移除液体。然而,与上述现有技术不同,空调冷凝器继续通过室外空气冷却。加热的空气,退出了空调,含有废热,被用于从除湿剂中移除湿气。
本发明的优选实施例中,热泵用于传递热能的热存储到相对较冷的除湿剂中,以加热除湿剂,促进干燥和蒸发,此外还从系统供给的回收热废能中交流得到热能。这导致系统中冷却系统125不需要过度补偿冷却空气,从而移除湿气,而除湿器不需要交流热量用以加热空气,进而移除湿气。这与现有技术直接相反,现有技术中必须执行一个或更多的五效步骤。
本发明的一些实施例提供了综合的环境控制系统,其中只有“新鲜空气”,本质上是未经处理的空气,被冷却系统125冷气之前可以经由除湿步骤进行处理。由于除湿器仅仅利用超市的“新鲜环境空气”操作,然而冷却系统125可以仅仅冷却相对较干的空气。这种方法会允许除湿器和冷却系统125以相对较高的速率和性能数度来操作。这提供了简单的各种部件的集成方法,这些部件形成和谐的关系,为利用来自所回收的热能的废热提供了优势,并因为能够使用所存储的热能增强了整体系统效率,不同于现有技术中未集成的老化单元,不能从紧密集成的系统效率中获益。
主动装置操作允许水分形式的湿气在除湿部分中得到吸收,经由收集除湿器水槽中的水分该部分增加了体积,使得低浓度除湿剂的重力流从冷却后的除湿器水槽到达加热后的蒸发器水槽。这种流也承载了一部分的除湿剂离子流,这部分必须返回到除湿器水槽,这个过程通过富离子除湿剂溶液由于自然抽送运动从加热后的蒸发器水槽传递到冷却后的除湿器水槽而完成。本发明优选的实施例利用离子的扩散并通过相邻壁之间的管道220来启动并保持自然的流动以及分层运动,管道从蒸发器水槽到达除湿器水槽,且具有反向离子和重力生成行动。
加湿的优选实施例包括了这样的系统,其使用了水输入到前面的除湿部分,并逆转了在除湿器水槽中进行的热能传递合作中除湿器的使用,从冷却到加热以及移除热能输入到蒸发器中,允许天然蒸气从前面的除湿器升起,并可以用作加湿器,提供了适当的空气水分水平,保持了所需或者所要求的适当潮湿水平。共线加湿器的简单性和有效性,流经系统的清洁是针对水效率和较低维护系统进行的。同时一些矿物质会附着到装置上,共线水过滤器的使用会从水源上移除大部分的矿物质。冲洗和清洁可以阶段性完成,以提供加湿系统的维修和清洁,此外减少了堆积的污染以及对于过度的水停滞污染以及矿物质沉积的额外观察。
针对液体除湿剂基础的除湿,本发明的优选方法使用氯化钠、氯化钾或者氯化锂溶液(接近25%-75%溶液浓度),本质上是高浓度形式的盐水,通常被称之为卤水。
这种天然的卤水溶液是非毒性混合物,且不会在正常使用下化学分解,但是会在浓度范围上有所改变,这意味着其不需要随着系统的寿命而替换。然而,这种溶液需要在其由于灰尘、泥土和污染而寿命终结时替换。
参照图34,本发明的优选方法包括了空气环境调控的设备,其包括一定数量的液态除湿剂;可逆反的除湿器、加湿器部分,其中目标空气流经为进行调控。在除湿模式下,空气使用喷雾单元与液态除湿剂的第一部分接触,从而允许空气与凹部分离器之间的喷雾相反而逆流,流体从水槽抽送到喷雾器;底部的凹处抓住了混合物,水槽中换热器212可以用于冷却或者加热,取决于所需的模式。除湿模式下的蒸发器时从溶液中移除过量的水,当加湿时,水槽用作滴水盘接住过多的水,卤水会杀死大部分有机物,并保持由空气的传递时不受任意污染,蒸发器在两种模式下使用时从系统移除了过多的水,经由水槽中的热交换器使用热输入,来将热量交换到蒸发器水槽中的热交换器212之中,用以蒸发,从而从卤水溶液中移除过多的水分,提高了浓度水平,使得液体除湿剂具有不受限制的性能,为了保持湿度水平控制的连续性从系统除湿器冷侧移除水分,并且也控制了混合物的体积水平,在加湿模式下注射器输入被切换到水输入,水分喷雾形成,空气与喷雾相反而逆流,从而促进了凹部分离器之间的湿度生成,并导入到通风系统中。该系统由于在水槽之间经由分离器的管道可以使用天然离子传递,或者可替换地,该设备可包括泵,来在加湿器/除湿器部分和蒸发其部分之间抽送液体除湿剂。
本发明的优选实施例促进了可持续发展和可再生能量基础,因为加热和冷却、加湿和除湿、空气质量和空气过滤的非毒性方法可以从单一的综合装置来达到。
如图36和37所示一样,本发明优选的方法使用了二级组合循环并从一个或更多的固体氧化物燃料电池250(有时叫做“SOFC”)中获取热能,这种电池对于完成与SOFC系统250有关的热力以及电化学性能是必要的。本发明优选方法的目的在于通过消除现有技术包括并使用水或者液体冷却而进行SOFC250的热能温度控制,本发明优选方法引入了多循环系统,该系统使用了热虹吸管和/或热管和/或热交换器212,进行直接连接,以及增强的废热回收和能量回收,因此经由使用通过综合了斯特林发动机所实现的热废能而获得额外的效率,该斯特林发动机使用了来自SOFC的热废能以及来自所增加的扩展组合循环的冷输入,该组合循环由吸收冷却系统121从斯特林发动机116的热废能回收中提供。
使用本发明优选方法的额外提高是融合了增加的多循环,使得吸收冷却121系统可以提供冷输入,由此获得更高的输入能量使用并具有组合循环的额外优势,通过增强了提供给斯特林发动机的热量带宽度,以及系统中针对部件冷却的干燥冷却使用的冷能力输入而获得这种优势。
由于这些高温,因此本发明的优选方法允许通过派生的热裂解过程进行硝酸羟胺或者铵分离。此外,轻质碳氢燃料,比如甲烷、丙烷和丁烷,可以在系统中经由废热一起改善。SOFC动力系统可以增加效率,通过燃料电池250内使用电化学氧化放热给出的热量来进行吸热蒸气的改进以及交流热能进行处理,比如硝酸羟胺179混合物的分解,铵裂解处理167或者其它燃料能源分离处理。
热膨胀要求在启动时具有均匀和良好调控的加热处理。SOFC平面几何叠加需要热输入可以加热到起燃温度。本发明优选方法使用所存储的热能来提供启动或者基金启动温度,因此减少了启动时间,以及极端的热能温度改变,从而控制材料蠕变,并由于快速温度改变的降低而减少了冶金反应。本发明优选方法允许经由电热加热元件117为了维护热能输入到热能存储,而将电能交流为热能。
本发明的优选方法加入了石墨烯作为添加剂,加入到SOFC陶瓷板所用的陶瓷基质中。石墨烯具有高度卓越的机械性能,使其能够在陶瓷成分中得到良好的增强。它也具有独特的电学和热能特性,使其作为过滤剂和粘接剂具有高度吸力,从而生成较宽应用范围的多功能陶瓷。在过去几年中,与聚合物复合材料和金属复合材料来说,相对较少的关注已经聚集在石墨烯陶瓷基质成分(GCMC)上。本发明优选的方法使用了当前GCMC的最先进技术,其包括了材料合成,致密化以及特性化。公开的文献允许一些重要步骤的使用,这些步骤用以处理GCMC,并体现出其对于合金和复合材料的多功能及机械性能的影响。
纳米复合材料中的大部分工作已经聚焦在聚合基质上。本发明的优选方法中石墨烯的使用是为了增强大量氮化硅陶瓷的硬度。陶瓷同样适于高温应用,但是刚度却很差。本发明优选的方法使用了石墨烯薄片(GPL),使用放电等离子烧结在接近1650℃下其单一地分布有氮化硅颗粒并得到了密化。烧结参数被选择为使得GPL可以在严苛的处理和高温操作环境下存活。
本发明的优选方法中,对应于陶瓷体积分数,石墨烯陶瓷的使用引入并增加了陶瓷裂缝的刚度。本发明优选方法包括了新型的硬化机构,通过包括了具有陶瓷基质增强GPL的石墨烯,这些GPL绕着单独的陶瓷颗粒保住并锚固,从而抵抗了片材的拉拔。所产生的笼式石墨烯结构,保住了单个的颗粒,被观察为偏移渗透性裂纹到不仅仅是二维,但是延伸到所有的三维。
本发明相互连接的优选方法可以是石墨烯金属或者石墨烯陶瓷层,它们位于每一个独立电池之间。其目的在于串联每一个电池,这样每一个电池生成的电力会组合起来。本发明的优选方法允许基于石磨陶瓷基质相互连接,从而露出,接收氧化,并减少高温下电池的侧边,且仍然保持极其稳定。为此目的,陶瓷作为相互连接的材料比金属来说在长期工作中更为成功。本发明的优选方法加入了陶瓷-金属-石墨烯复合基质,称为高温下使用的“陶金石(cermeg)”,因为它们被证实在高温下具有热稳定性并具有超好的导电性。
本发明的优选方法由于现有技术的之处在于,包括了多循环系统的引入和集成,这个多循环系统集成了直接连接和散热的热管理系统。因此会包括了热虹吸管和/或热管和/或热交换器212的直接连接,这些装置使用了热传递装置,比如SOFC热能温度管理的熔盐,被包括在内的SOFC提供了增强的废热回收以及能量回收,因此通过使用热废能而获得额外的效率。更高的系统效率可以通过使用重整装置和裂化装置252的热废能作为输入而实现,用于输入燃料的降解。使用优选实施例的额外收益通过综合了斯特林发动机116而实现,这种发动机使用来自SOFC的热废能以及来自所增加扩展组合循环的冷输入,这种循环通过来自废热能的回收和使用的吸收冷却系统121来提供。相对于所有过往的现有技术尝试和执行来说,这些收益从优选的实施例及其使用、大大增强的效率、性能和能量保存以及按要求控制上得以商品化。
本发明的优选方法可中直接使用热管和/或热虹吸管和/或对流热量传递来进行热能管理,且其相关能量效率和性能优势比其使用水、水/乙醇或者蒸汽的现有技术有优势,现有技术中每一种介质具有其自身的传递限制以及失效点,且会造成昂贵的效率流失以及固有的材料成本。
使用本发明优选方法的额外改进在于融合了增加的多循环,这是通过使得斯特林发动机116执行热管理以及额外的动力和效率收益得到的,当包含了吸收冷却系统121时所获得的额外优势,提供了冷输入,从而使得输入能量得到更高的使用并且通过增强加热带宽度而具有额外的优势,这种加热带提供给斯特林发动机116,而干式冷却使用的冷能量输入是为了对系统中的部件进行冷却。
本发明的优选方法从热存储上交流热能,从而能够提供从能量处理上提供热能,用以预热、加热和回收热能。
本发明的优选方法回收了热废能量,使用热交换器以及靠近或者绕着燃料电池堆而定位的盘管来回收,燃料电池堆的对流辐射是基于热能回收进行的。本发明继而使用这种回收的热能,来为热存储125提供交流,或者重新使用热能,作为斯特林发动机的输入,用以生成转动能,这种转动能然后被用于额外的工作,如为了获得更高的效率以及更高的可得热温度带使用作为吸收冷却系统121的输入。
本发明的优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
电子检测、辨识、能量生成、基荷能量响应以及能量供给,对终端使用需求进行供给补偿以满足电网稳定性,且本发明当前应用中的控制元件从今以后应该得到认知并根据上述被称为“ULTRAGRIDTM”194的系统中的特征和功能性中的部件进行设计。
本发明的优选方法提出了其对于现有技术上述的应用和处理来说的主要优势和新型方法,这些应用和处理经由在废能的收回和回收中的热管和/或热虹吸管,预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214来连接,从而用于使用、重新使用、存储和、或转化和存储。在比如具有斯特林循环发动机116的热密集应用中使用的这种热能,使用了一部分热能来生成转动能,从而可以在这种应用中作为所需转动工作而使用,输入到发电机、泵或者压缩机中。从这个过程中回收到的废热被用于可得回收废能重新使用的第二阶段,作为热能输入到二级较低加热临界值热密集型应用中,比如斯特林发动机循环116,其具有降低的温差,这部分能量被用作热能输入的一部分,以生成转动能,使得我们可以在比如所需转动工作中应用,输入到发电机、泵或者压缩机中。
本发明比起现有技术来说因为额外的应用和处理循环而具有额外的优势,因为剩余的热能以及存储进一步促进了可得能量的使用和回收,因为额外的应用和处理能量使用可以基于可得的输入温度并返还到投资成本上而增加,与可得到的收益与成本之间的比率相对,所有剩余的可回收热能继而可以回收并交流到适宜的温度热存储系统125,此外热能可以交流到吸收冷却121,将热能为基础的热量转化为冷能量为基础的热能,保持了可得到存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。使用蒸汽涡轮机176或者斯特林发动机116作为主要热能循环的单个循环和多循环发电系统,并且出于额外益处考虑,使用了针对额外的热密集型应用使用了回收的废热能,比如额外的斯特林发动机阶段会用于获得额外的益处以及增强的效率。
本发明优选的方法利用其能量生成、极其大体积的能量存储系统110并且,最后其捕捉并回收废热的能力减少并潜在地消除了这些问题,废热被用来交流到能量存储和/或用以转化为冷却系统,这些系统来自ULTRAGRIDTM,可提供分析、监测以及控制任意及所有的可得能量并为潜在的能量需求进行提供,如图38和39所示。
本发明的优选方法由于与热能存储进行连接而具有额外的益处,这种存储用于预热或者作为主要的热能输入,然后提供了包括与回收和收回的热能交流的能力,这是有目的进行的或者用于热能存储或者重新使用,这比起现有技术来说在所提供的优势在于其收获了更高的系统效率,并降低了能量输入需求,因为其包括了可再生能源生成112以及相关的热和气体排放处理和存储。本发明优选方法比起现有技术来说所具有的优势在于其能减少对石化燃料的和非绿色能源输入源的依赖。
本发明的优选方法优于现有技术的优势之处可以理解为具有来自局部能量存储的能量输入,其会按照要求提供能量热能输入以提供生成的能量,优于现有技术需要外部电网能量生成输入,这种资源通常几百英里以外,这都与失效和效率及损失有关。
本发明的优选方法优于现有技术之处在于局部的能源生成,以及局部能量存储的增强持续期,这些存储仅仅能从本发明优选方法中得到,这些方法使用了热能存储来生成能量,便于按照要求满足当前和未来能源的需要以及满足存在能量供给需求时。
本发明的优选方法优于现有技术之处在于所需的外部电网能量生成输入,其源头通常在几百英里以外,这都与现有技术的应用和处理中的失效和效率及损失有关,与之对抗的是,本发明优选方法中使用了局部生成和/或存储的能量,按照要求或需要基础,经由ULTRAGRIDTM194而提供,ULTRAGRIDTM可以提供对于任意以及可得到能量以及潜在能源需求的分析、检测以及控制,因为任务关键可靠性具有要求或者所需基础。
为了降低成本和/或增加可再生动力的可靠性,图1的系统存储了来自可再生能源生成和/或可得到热能源的能量,稍后生成电能形式的能量,热能以及化学能存储183,如基于电力要求从所存储能量上获得的氢和氨。
本发明不同于现有技术之处在于在特别高的压力下碱性氢电解槽113和相似装置通常使用容器中的水和氢氧化钾(KOH)混合物,并利用位于混合物中两个电机提供DC电流,从而分离氢和氧;水吸入的处理会使用反向渗透和/或脱盐和/或蒸馏和/或闪蒸方法来进行水净化。
如图2所示,本发明与现有技术的不同之处在于,集成了可再生能源生成的电力、热力、集成了哈伯/博世氨合成厂181和相似装置的气体和液体生成,相似的装置优选地包括了额外的系统处理和应用吸热反应,其使用了来自可再生能量生成热能存储的输入。本发明优选方法竖直地集成了硝酸生产,其使用了利用本发明回收硝酸生产处理的吸热反应之优选方法在之前就提取并存储的过多的氮和氧;回收和重新使用热能而获得的额外优势,这些热能是通过在硝酸吸热反应器生产处理期间对回收的热能进行热能捕捉而获得的。
如图40和41所示,本发明优选方法包括了从可再生能源生成源112获得的可持续发展的原料生成,并包括了热能和化学能存储183。主要输入为水、海水、环境空气以及生物质。本发明的优选方法有电力、热能输入的可再生能量输入组成,这些输入比如为风能104、太阳能、地热100、水力发电,并包括了热能存储,其包括了基线单元,这些单元包括了水和空气输入。本发明的优选在于经由高纯度氢、氧、氮的可再生能源所供给的生产促进可持续能源的生产,并包括处理其他惰性环境气体,更特别地是针对浓缩的氢、氨、氮生产的一组处理。本发明优选方法会额外地促进了氢、氧、氮、碳、乙醇、甲醇、丁醇、氨、硝酸、硝酸铵(AN)179、硝酸羟胺(HAN)179,三乙醇硝酸铵(TEAN)的可持续生产,这些生产是氨和硝酸盐族化合物的延伸生产,和相关以原材料为基础的家族衍生。
本发明的优选方法提供了其他目的、特征和优势,它们仅仅从局部生成和本发明中所呈现的天然高纯度的优质原料气体111、液体和固体的固定用途而获得。本发明优选你的方法对于纯原材料的使用具有额外的优势,比如,那些在先进化学处理中,由于高质量原料使用而实现的。本发明优选方法使得通过改变它们在应用和处理中所包含的内容以促进高效、高体积的生成,以及优质产品和副产品的生产速率而将可得到的化学纯原材料商品化。本发明优选方法使用了电力输入和/或转动输入形式的可再生能量产生112,这可以结合到来自从热能存储所获得的回收废热交流而得到的热能输入,用以加热或者冷却以及热密集型应用中,此外,作为存储为化学存储的能量可经过传递进行使用。
本发明的优选方法包括持续生成以及生产,使用了变压吸附(PSA)和/或空气分离单元(ASU)123来隔离环境空气,使其进入到独立的部件中。这些分离后的气体形成的原材料从可再生能量生成源112衍生而来,从而包括了热和化学存储183。
本发明的优选方法提供了利用可再生能量、热能和化学能存储的处理和应用,水和空气在浓缩硝酸羟胺的生产中作为主要输入,这种生产由混合稀释后的硝酸到羟胺溶液中,同时冷却所产生的目标溶液。
本发明优选的方法允许过多存储的、来自废热的冷能量使用吸收冷却121提供额外的冷却,因此增强了整体系统效率和生产率。本发明优选方法在于提供使得产量最小化、商品化材料和能量输入的处理,从而生成了高度浓缩硝酸羟胺(HAN)其可持续以及化学稳定的产量,同时将HAN降解的产品损失降至最低。
现有技术引起的这些问题在当前使用本发明处理的方法中都得到了解决,然而高浓缩硝酸羟胺溶液的高度纯化形式可以生产,而不会存在过多的硝酸,并允许微小的HAN降解的存在,因此增强了化学稳定性。
本发明的优选方法在于提供这样的特性,小于约70%,并优选地小于50%浓度质量分的浓缩硝酸加入到含有过多羟胺的溶液中,而这种溶液连续冷却并混合,以在所有时间内保持温度在45-65摄氏度之间,从而增强了化学稳定性。
本发明的优选方法从与用于预热或者主要热能输入的热能存储的连接上获得了额外的益处,这些热能输入提供了,与出于一定目的或者热能存储或重新使用的回收以及收回热能进行交流所包括的能力,这相对于现有技术来说提供的优势在于其获得了更高的系统效率并因为包括了可再生能量生成以及相关热和气体排放处理和存储而减少了能量输入需求。本发明优选实施例相对于现有技术来说所具有的优势在于其能减少对石化燃料和非绿色能源输入源的依赖。
在每一阶段底部收集的盐水卤水浓缩物可以喷在下一个阶段的管子上,由于这种水有适宜的温度和压力,靠近或者稍高于下一阶段的操作温度和压力。这些水的一部分因为其在比其所来的阶段要低的压力下释放到下一个阶段,而被冲入蒸汽中。
第一和最后一个阶段需要分别需要额外的加热和冷却。本发明优选方法使用热输入和冷输入的热能存储提供所需能量输入。从最后一个阶段移除的热量必须接近等于提供给第一阶段的热量。对于海水脱盐来说,即便是第一和最暖的阶段通常也在低于70℃的温度下操作,以避免结垢。本发明优选方法会回收并收回热废能,用以经由热交换器与存储交流和/或传递,进行额外的应用和处理使用。
最低压力阶段需要相对较多的表面积来穿过管壁获得相同的能量传输。这种表面积的安装费用限制了在后面阶段中使用非常低的温度和压力的有用性。进给水之中溶解的气体对于减少压力差来说有所贡献,如果它们允许得以各个阶段中积累。外部进给水必须供给到第一阶段。第一阶段的管使用蒸汽的外部源或者其他任意的热源来加热。在所有阶段汇总来自所有管的浓缩(新鲜水)必须从各个阶段的压力下抽出,达到环境压力。最后阶段底部收集的卤水必须抽出,因为基本上具有比环境压力要低的压力。本发明优选方法会回收并收回热废能,从而经由热交换器与存储交流和/或传递,进行额外的应用和处理使用。
与其他热处理相比,优势在于低能耗(小于1.0kWh每立方米),低温(<70℃)和低浓度(<1.5)下操作,以避免腐蚀和结垢。不需要对海水进行预处理,并容忍了海水条件下的变化,高度可靠且操作简单,低维修成本,24小时一天的连续操作,具有最小的监督,可以适于任意的热能源,包括热水、来自发电、工业处理或者太阳能加热的废能。
本发明作为类似太阳能蒸馏器而工作,但是比起工业规模的蒸发池来说具有更大容量,如本发明优选方法中被称为集成五效发电太阳热能系统106用于水和矿物质回收的那样。
本发明也被认为是环境友好的“全脱盐”系统,因为其将基本上将吸入的全部海水转化为了饮用水。这种类型太阳能动力脱盐的独特优势之一在于对于内陆商业操作来说是容易实现的。一些策略性优势也包括了没有污染来自海水淡化厂,以及危害自然水体的温度增加,这些自然水体是来自海水淡化厂的排放,并且附近水体的最终盐分并没有载满过多的卤水,这些卤水会干扰大海和海洋海底的天然周围生态系统。另一个重要的优势在于海盐的生产,也被称为太阳盐,其他有价值副产品以及化学原材料的分离和处理是用于工业和其他商业以及非商业使用的。如图42所述,蒸发器244在各个阶段中使用,以分离各种矿物产品,冲洗并干燥以进一步分离额外的产品和氨,从而在额外步骤对氧化镁进行分离。氧化钾可以在所增加的电解析阶段278中提取出来,且其它电能需要来自斯特林发动机发电机阶段的能量,从而使得效率最大化,且优于现有技术的尝试之处允许本发明优选实施例仅使用可再生能源输入得到最高的脱盐以及矿物质提取。
盐影响了我们日常生活并且比起任意其它东西来说是我们基本的需要。对于工业来说,盐在重化工业来说是重要的原材料,重化工业需要所提取出来的盐具有较少杂质,像钙镁。本发明优选方式优于现有技术之处的优势在于纵向市场通道的扩展,这种通道在经济上是可行的,而不需要补贴支持来通过开发新的潜在资源来维持本发明指数增长的潜力。尽管在盐处理技术上收获甚多,一些区域还没有完全开发和商品化,而本发明被设计为完全开采。海洋化学物质开采是这样的一种区域,其可以满足了对原材料的要求,这样独特的努力可以大大从这种有海洋和大海提供的近乎取之不竭的资源上得益。
大量的集成化学合成物具有人工石化燃料,天然气和核能生成设施会需要较高的可持续投资,这种投资在下一个十年会被淘汰。因此,本发明的优选方法完全可以理解的是,当被采用为比现有技术来说具有优势的之处在于其可行性以及具有引领化学物质生产商和制造商的能力。此外本发明的采用会移除经济上禁止的处理和应用,对于海洋化学物质的回收来说这是一种非常具有挑战性的工作,因为这会生成并打开科学机会以及新的经济市场扩张。
本发明的优选方法提出了其比现有技术来说在其能力上的优势,因为其能够实现经济可行的纵向市场穿透以及大型脱盐部署的扩展,淡水资源丰富,并提供了近乎取之不竭的淡水、盐和矿物质资源。
本发明的优选方法提出了比起现有技术来说势在必行的优势在于,具有共生集成以及可持续氨生产系统182的部署的集成系统,这种可持续氨生产系统会处理能也对于氮基肥料的需求,以及且三联产脱盐系统可以满足钾基肥料的要求。本发明优于现有技术之处在于本发明开采的能力以及保证经济可行性同时钾肥生产还具有工业上的可持续得到性以及肥料平衡的形成,以基于可再生能能源来促进重要的农业增长,同时保证了整体的环境友好性。
本发明的优选方法提出了其比起现有技术上述的应用和处理来说的优势和创新方法,这些应用和处理在其废热能的回收和收回中具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214,从而使用、重新使用、存储和/或转化和存储。这种能量在热量密集型应用中使用,比如斯特林循环发动机,其使用了一部分热能来形成转动能,从而在这种应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩机的所需旋转工作。从这种处理中回收的废热可用于可得废能重新使用的第二级水平中,作为热能输入到二级较低热临界热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机,然后为我们在这样的使用中使用热能输入的一部分来生成转动能,比如输入到发电机、泵和压缩机的所需旋转工作。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步促进可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
使用蒸汽轮机176或斯特林发动机116作为主要热能循环的单一循环和多循环生成系统,以及为了额外益处针对额外热密集型应用,如额外斯特林发动机阶段,而使用所回收的热废能,可用于额外益处以及增强的效率。
本发明的优选方法由于能量生成、极其高体积能量存储系统110以及最后其捕捉并回收废热的能力减少并潜在地消除了这些问题,从而将能力存储和/或转化到很冷对所有系统进行冷却,ULTRAGRIDTM可以提供任意和所有可得能源级潜在能源需求的分析、监测和控制。
本发明的优选方法通过连接到热能存储而具有额外的益处,从而预热或者主要是作为热能输入,然后出于一定的目的或者热能存储或者重新使用而交流所回收和收回的热能,这比起现有技术来说提供了这样的优势,获得了较高的系统效率,并因为包括了可再生能量生成112以及相关的热和气体排放处理及存储而减少了能量输入需求。本发明优选的方法比起现有技术具有优势之处在于其能减少对石化燃料和非绿色能量输入源的依赖。
本发明的优选方法比起现有技术来说会得到理解的是,来自局部能量存储的能量输入会按照要求提供能量热能输入到能量生成提供中,与现有技术需要额外电网能量生成输入相比,这些资源一般来说在几百英里之外,都对失效、效率和相关损失有关系。
本发明的优选方式相对于现有技术来说从局部能量生成以及局部能量存储的增强持续期而获得优势,局部能量存储仅仅可从本发明优选方法中使用热能存储来生成能量而获得,以便于根据要求以及在需要能量提供的时候,满足当前和未来的能量需要。
本发明的优选方法比现有技术具有优势的地方在于所需要的外电网能量生成输入,其资源通常在几百英里之外,都与现有技术中的处理和应用的失效、效率和相关损失有关系,与之不同的是,本发明优选方法使用的局部生成和/或存储的能量,按照要求或者需要基础经由ULTRAGRIDTM而提供,该超级电网可以提供任意和全部可得能量以及根据要求或所需基础对于任务关键可靠性提供潜在的能量需要进行分析、监控和控制。
本发明的优选方法可使用太阳热能106生成热量以及可再生能量基础的热量输入进行热能存储。这种热能存储然后可以按照要求用作能源,用作热密集型预热和熟料窑的主要加热或者作为斯特林发动机116或蒸气涡轮机176的输入,从而发电或者生成转动能,比如输入到研磨机中,减少了水泥制造过程中的熟料。本发明优选方法使用上述的存储来进行废热传递,这种废热来自收集系统,而热量交换器连接到并绕着上述熟料和炉处理,以利于更高的效率以及体积生产处理,这是本发明由于现有技术的优势。
本发明的优选方法使用的材料来自脱盐和处理或者来自砖块制造中作为水泥混合物中精细骨料和粗糙骨料。精细和粗糙的骨料组成了大量的水泥混合物。沙、天然粗砂和碎石主要作此目的而使用。回收的骨料(来自施工、拆除和挖掘废物)日渐增加地用作天然骨料的部分替换,而多种制造的骨料,包括高冷空炉炉渣和炉底灰也是可以的。骨料存在大大增加了水泥上面的混凝土的耐久性,而水泥在其纯态下是脆性材料。因此混凝土是真正的复合材料。压紧之后骨料的再次分布常常由于震动的影响而导致不均匀。这可以形成强度梯度。
本发明的优选方法会使用从海水中提取以及从其它矿物质中分离出来的灰。本发明优选方法灰使用从海水中提取以及从其它矿物质中分离出来的生石膏。本发明优选方法灰石油在热解期间从生物质提取的以及从其它矿物质中分离出来的灰。这些处理和应用允许本发明使用来自其它处理的废料作为有价值材料输入,并允许优选实施例保留可持续发展性,并减少了对生态的损害,这是其对于现有技术来说的一些优势。
本发明的优选方法会使用MgO作为添加剂来增强其环境友好精神和意图,MgO会吸收环境的CO2来进行硬化处理,这比现有技术在硬化处理过程中所生成的过多排放来说很有优势。
水泥的制造和使用产生了很宽范围的环境及社会后果。一些是有害的,一些是受欢迎的,而一些两样兼有,取决于条件。混凝土的主要成分是水泥,其同样地具有环境和社会影响。水泥工业是二氧化碳、大部分温室气体的三大主要生产来源之一。其它两种是能量生产和运输工业。2011年来说,其贡献了7%的全球认为CO2排放;主要由于石灰石和粘土在1500℃下烧结而生成。本发明优选方法在烧结处理期间使用了CO2气体排放的捕捉,供后期使用,并比起现有降低了环境冲击。混凝土被用于生成硬质表面,其对于地面径流有所贡献,这可以引起严重的泥土侵蚀、水污染、以及洪水,但是相反地可以用于转移、筑坝并控制洪水。混凝土对于城市热岛效应来说是主要贡献者,虽然不如沥青。
本发明的优选方法提出了其对于具有上述应用和处理的现有技术来说主要的优势和创新方法,现有技术的应用和处理在其废能的回收和收回中具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214,用以使用、再次使用、存储和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步鼓励可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
使用蒸汽轮机176或斯特林发动机116作为主要热能循环的单一循环和多循环生成系统,以及为了额外益处针对额外热密集型应用,如额外斯特林发动机阶段,而使用所回收的热废能,可用于额外益处以及增强的效率。
本发明的优选方法由于能量生成、极其高体积能量存储系统110以及最后其捕捉并回收废热的能力减少并潜在地消除了这些问题,从而将能力存储和/或转化到很冷对所有系统进行冷却,ULTRAGRIDTM可以提供任意和所有可得能源级潜在能源需求的分析、监测和控制。
本发明的优选方法通过连接到热能存储而具有额外的益处,从而预热或者主要是作为热能输入,然后出于一定的目的或者热能存储或者重新使用而交流所回收和收回的热能,这比起现有技术来说提供了这样的优势,获得了较高的系统效率,并因为包括了可再生能量生成以及相关的热和气体排放处理及存储而减少了能量输入需求。本发明优选的方法比起现有技术具有优势之处在于其减少了对与石化燃料和非绿色能量输入源的依靠。
本发明优选方法比起现有技术来说会得到理解的是,来自局部能量存储的能量输入会按照要求提供能量热能输入到能量生成提供中,与现有技需要额外电网能量生成输入相比,这些资源一般来说在几百英里之外,都对失效、效率和相关损失有关系。
本发明的优选方式相对于现有技术来说从局部能量生成以及局部能量存储的增强持续期而获得优势,局部能量存储仅仅可从本发明优选方法中使用热能存储来生成能量而获得,以便于根据要求以及在需要能量提供的时候,满足当前和未来的能量需要。
本发明优选方法比现有技术具有优势的地方在于所需要的外电网能量生成输入,其资源通常在几百英里之外,都与现有技术中的处理和应用的失效、效率和相关损失有关系,与之不同的是,本发明优选方法使用的局部生成和/或存储的能量,按照要求或者需要基础经由ULTRAGRIDTM而提供,该ULTRAGRID可以提供任意和全部可得能量以及根据要求或所需基础对于任务关键可靠性提供潜在的能量需要进行分析、监控和控制。
如图43所示,本发明的优选方法提出了其相对于现有技术上述应用和处理来说的主要优势和创新方法之处在于其所存储热能的使用,用于热能输入的应用中,在各种窑设计中煅烧砖。本发明优选方法使用来自脱盐应用中产品材料的废物,这种应用对矿物提取进行处理,且具有热解处理或者废物是来自砖块制造中混凝土混合物中的精细和粗糙骨料。精细和粗糙的骨料组成了大量的水泥混合物。沙、天然粗砂和碎石主要作此目的而使用。回收的骨料(来自施工、拆除和挖掘废物)日渐增加地用作天然骨料的部分替换,而多种制造的骨料,包括高冷空炉炉渣和炉底灰也是可以的。骨料存在大大增加了水泥上面的混凝土的耐久性,而水泥在其纯态下是脆性材料。因此混凝土是真正的复合材料。压紧之后骨料的再次分布常常由于震动的影响而导致不均匀。这可以形成强度梯度。
本发明的优选方法提出了其相对于现有技术中上述应用和处理来说的主要优势和新型方法之处在于热能存储125的使用,从而传递具有高密度的流体介质,并具有重新使用可得能量的能力,且非热能的回收和收回可用于使用、再次使用、存储和/或转化和存储。
对于挤压成形的砖来说,粘土混合有10-15%水(硬挤出)或者20-25%的水(软挤出)。这种混合物被迫穿过模具,以生成所需宽度和深度的长条材料。这个大块被电线墙切为所需长度的砖。大部分结构用砖通过这种方法制造,因为其生产了硬质、紧密的砖,且适宜的模具也可以生产穿孔。这种孔的引入减少了所需粘土的体积,因此降低了成本。空心砖较轻也更容易处理,并与实心砖具有不同的热性能。所切砖块通过在50到150℃下煅烧之前干燥20到40小时而硬化。本发明优选方法从热存储交流热能,为预热和加热窑提供热能,从而通过热交流对砖进行干燥硬化处理。干燥所需热量通常是来自窑的废热。
具有沙子骨料的混凝土砖可以使用简单的机器和基础组装线来制造。传送带将混合物加入到机器中,机器将测定量的混凝土倒入模板中。模板被震动以移除气泡,在此之后其被抬起露出湿砖,用人造板将它们隔开。小型电梯然后堆起这些栈板,此后叉车操作者移动它们到后院进行干燥。本发明优选方法从热存储交流热量,从而为斯特林发动机116提供热能,用以为传送系统、震动机器、堆垛机和自动叉车生成电能,此外热能被交流来预热并加热窑,进行干燥和固化处理。
非渗透性以及装饰性的表面可通过盐釉铺在砖上,盐釉是指在燃烧过程中加入盐,或者通过使用“滑釉”而铺在砖上,这是指将砖在釉质材料中浸一下。这种盐可以通过早前的脱盐处理使用矿物质提取处理而提供。窑中后续的重新加热熔化了滑釉,使其与砖基质形成一体化表面。本发明优选方法从热存储交流热能,用以提供热能,对窑进行预热和加热,从而进行上釉处理。
本发明的优选方法提出了其对于具有上述应用和处理的现有技术来说主要的优势和创新方法,现有技术的应用和处理在其废能的回收和收回中具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214,用以使用、再次使用、存储和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步鼓励可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
使用蒸汽轮机176或斯特林发动机116作为主要热能循环的单一循环和多循环生成系统,以及为了额外益处针对额外热密集型应用,如额外斯特林发动机阶段,而使用所回收的热废能,可用于额外益处以及增强的效率。
本发明的优选方法由于能量生成、极其高体积能量存储系统110以及最后其捕捉并回收废热的能力减少并潜在地消除了这些问题,从而将能力存储和/或转化到很冷对所有系统进行冷却,ULTRAGRIDTM可以提供任意和所有可得能源级潜在能源需求的分析、监测和控制。
本发明优选方法从与用于预热或者主要热能输入的热能存储的连接上获得了额外的益处,这些热能输入提供了,与出于一定目的或者热能存储或重新使用的回收以及收回热能进行交流所包括的能力,这相对于现有技术来说提供的优势在于其获得了更高的系统效率并因为包括了可再生能量生成以及相关热和气体排放处理和存储而减少了能量输入需求。本发明优选实施方式相对于现有技术来说所具有的优势在于其能减少对石化燃料和非绿色能源输入源的依赖。
本发明优选方法比起现有技术的优势将会从以下得到理解:来自局部能量存储的能量输入会按照要求提供能量热能输入到能量生成提供中,相比之下,现有技术需要额外电网能量生成输入,这些资源一般来说在几百英里之外,都对失效、效率和相关损失有关系。
本发明的优选方式相对于现有技术来说从局部能量生成以及局部能量存储的增强持续期而获得优势,局部能量存储仅仅可从本发明优选方法中使用热能存储来生成能量而获得,以便于根据要求以及在需要能量提供的时候,满足当前和未来的能量需要。
本发明的优选方法比现有技术具有优势的地方在于,现有技术需要外电网能量生成输入,其资源通常在几百英里之外,并且失效、效率和损失的所有点都与现有技术中的处理和应用有关系,相比之下,本发明优选方法使用的局部生成和/或存储的能量,按照要求或者需要基础经由ULTRAGRIDTM而提供,该ULTRAGRID可以提供任意和全部可得能量以及根据要求或所需基础对于任务关键可靠性提供潜在的能量需要进行分析、监控和控制。
如图44所示,使用本发明优选方法的铝冶炼厂比起现有技术来所具有优势的地方在使用了可再生热能发电和存储输入作为直接输入,用以对铝进行预热和加热,增强了系统效率,并减少了整个铝冶炼过程中的电力要求。铝融化在熔融冰晶石在哦还能够,通常为960℃,尽管CO的形成在这个温度下是得到热力支持的,大量过压的存在(在可逆和极化电位之间的差)改变了热动力学平衡,且CO和CO2的混合物产生。碳素阳极通常在电解期间消耗,现有技术会引起高能耗,且会在冶炼厂里面形成过量的温室气体排放。
本发明比起现有技术来说具有额外优势之处在于融合了二氧化碳、一氧化碳捕捉以及螯合技术,从而允许捕捉到的气体和元件可以重新使用,用作主要碳或者补充碳基的输入,如本发明优选方法中塑料制造和钢铁制造中那样。比起现有技术来说,这种提高提供了可持续发展环境友好方法,对于使用可再生能量112的铝冶炼来说能量效率提高。
本发明优选方法提出了其对于具有上述应用和处理的现有技术来说主要的优势和创新方法,现有技术的应用和处理在其废能的回收和收回中具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214,用以使用、再次使用、存储和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步鼓励可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
与综合炼钢厂相关的主要环境危害是在焦炭制造中产生的污染,这在高炉中是铁矿减少的必要中间产品。本发明的优选方法优于现有技术之处在于其从钢铁制造过程中捕捉和螯合气体和元件。这种气体得以重新使用,捕捉或者减少到可管理的水平。综合钢厂276也采用了在微型炼钢厂中所使用的处理,比如电弧炉和直接铸造,以减少生产成本。世界综合炼钢的生产容量满足或者接近世界要求,这样供货商之间的竞争仅会导致最有效生产者仍然具有可行性。
本发明的额外优势可以由于包括了小型炼钢厂270而实现,这种炼钢厂通常是二级钢铁制造商。来自可再生热能发电和存储的益处可以抵消了现有技术中通常用于预热的能量,且本发明的热能输入此外允许炼钢厂当需求较低的时候保持空闲生产的能力。通常小型炼钢厂大部分从废钢中获得铁,从已经使用过的机动车和设备或者制造副产品进行回收。直接还原铁(DRI)有时候用废铁,帮助保持钢铁所需的化学性能,尽管通常DRI太贵而不方便用作主要的原始制钢材料。
如图45所示,典型的微型炼钢厂会具有废铁熔化用的电弧炉、对化学物质进行精确控制的钢包炉以及真空炉,将钢液转化为固体形式的条形或方坯连铸机274、加热炉115和轧机。微型炼钢厂的理念仅适用于棒材产品,比如混凝土钢筋,平板、角铁、通道、管子和轻轨。本发明优选方法比现有技术来说有优势的地方在于从制钢工艺中捕捉并螯合气体和元件。由于薄带钢连铸技术的成功引入,微型炼钢厂270可以生产条形钢。本发明优选的方法引入了综合微型炼钢厂276,其可以是特殊化的,比如,制造拉丝使用中的盘条,活管子,或者运输和农业中特殊部分所使用的材料。
微型炼钢厂的典型生产能力是不同的;一些厂可以制造多达5000000吨每年或者更多,典型的生产量在200000到500000吨每年的范围内,一些特殊化的厂可生产少至50000吨每年的最终产品。由于电弧炉272易于开始并规则地停止,本发明优选方法也允许可跟随更高的可再生能量生成月,同样也允许微型炼钢厂270可以轻易地按照要求生产产品,当需求较高且切割按24小时日程表操作,当销量较低的时候则削减产量。
本发明优选方法提出了其对于具有上述应用和处理的现有技术来说主要的优势和创新方法,现有技术的应用和处理在其废能的回收和收回中具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214,用以使用、再次使用、存储和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步鼓励可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
本发明的优选方法提出了其对于具有上述应用和处理的现有技术来说主要的优势和创新方法,现有技术的应用和处理在其废能的回收和收回中具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214,用以使用、再次使用、存储和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步鼓励可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
本发明的优选方法的主要目标在于聚合物以及相关成分的成产利用了其比起现有技术来说的优势,这种优势就是包括了可再生能量生成及其能量存储系统110来降低系统温室气体,同时通过替换最多一半质量的石油基产品为所捕捉并螯合的CO2减少了这些燃料的使用。将捕捉和螯合后的CO2转化为产品,比如化学物质、塑料、燃料、建筑材料、和其他货品,都是环境友好的方法且经济上具有优势。
本发明优选方法提出了其对于具有上述应用和处理的现有技术来说主要的优势和创新方法,现有技术的应用和处理在其废能的回收和收回中具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214,用以使用、再次使用、存储和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步鼓励可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
本发明优选方法提出了其对于具有上述应用和处理的现有技术来说主要的优势和创新方法,现有技术的应用和处理在其废能的回收和收回中具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214,用以使用、再次使用、存储和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步鼓励可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
现存现有技术中的存储、传导、转化、和能量定向的方法是不适于生产传统的多重射击武器的。杰出的定向能武器系统耗费太多的热量,需要依然笨重的冷却设备来避免过热损害。气冷可以在两次射击之间产生不能接受的延迟。这些问题,严重限制了定向能量武器在当前的实践性,可以通过廉价、高温超导体来弥补,从而使得武器更为有效,具有更高容量的能量存储以及能量生产,比如本发明优选方法克服了现有技术的两种缺陷,包括了冷却的主要问题,而本发明从所存储的能量系统进行交流,提高了将装置开火所产生的废热交流到热能存储的直接冷却能力和效率,从而通过吸收冷却系统121的使用重新使用或者转化热能为冷能,产生了更高的存储冷却能力。
本发明优选方法提出了其对于具有上述应用和处理的现有技术来说主要的优势和创新方法,现有技术的应用和处理在其废能的回收和收回中具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214,用以使用、再次使用、存储和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步鼓励可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
本发明的优选方法使用了所存储的热能作为所需的热能输入并回收到额外的处理中,比如吸收冷却、蒸馏、馏分蒸馏和其它热能密集型处理中,从而包含了热能存储,因此增加了输入能量的效率并使得纵向市场收益货币化。现有技术中使用冷却塔246的低水平热废能,而本发明却将低水平热废能交流为对酶、微生物增长进行预热,并预热谷物软化存储系统。
使用并重新使用了能量的本发明优选方法可以并将影响上述的每一个方面,从而增强并货币化了能量以及材料输入,作为一种集成方案而优于现有技术中所有的低效率设计和研发,因为生成、生产、监测、控制所有的因素会影响发酵,且包括机器学习系统,该系统可以执行并增强其过往现有技术的任意尝试和设计。本发明的优选方法使用人工智能控制及稳定和环境控制系统,这个系统使用了自适应测量、生物测量以及热成像传感来进行活跃的分析、多个影响因素的监测,包括了接触时间、温度、pH、介质的特性和组成,所溶解的O2,溶解的CO2,操作系统(如,批处理,分批、连续),前体的进给、混合(通过改变环境而循环)、以及发酵器的切变率。这些因素中国年的改变会影响:发酵速率;产品范围和产量;产品(设备、味道、气味和质感)的感官性能;毒素的生成;营养质量;和其他物理化学性能。
由于对于节约能源日渐增加的关注和努力,很多避免完全脱水蒸馏的方法已经被提出。这些方法中,第三种方法已经出现,并被当代大部分的乙醇厂采纳。这种新的处理使用了分子筛来从燃料乙醇中移除水。在这种处理中,乙醇蒸气在压力下穿过分子筛珠床。珠子的孔其尺寸为允许水的吸收同时排除乙醇。在一个时间段之后,床在整空或者惰性气体流(如N2)的作用下回收,以移除所吸收的水。通常使用多个床,这样一个床可以吸收水分,而其它床进行回收。与早前的共沸蒸馏相比来说,这种脱水技术会导致大量的能量节约。
生产乙醇的典型厂家是利用现有技术来处理玉米的,其中玉米产量的蒲式耳接近2.5-2.8加仑的乙醇。本发明优选的方法使用可再生能源输入到热能存储,以提供基础的电力和热能输出,且当需要的时候用作能量支持。本发明优选方法使用可再生能源输入并结合湿磨处理以及纤维素处理,这两种处理使用了多种原材料输入来生产乙醇,并基于副产品而打开了有价值的纵向市场。
本发明的优选方法结合了干燥、干酒糟或者乙醇干酒糟(EDDG)。可溶糖的添加形成了改良的酒糟,其具有可溶性或者中型酒糟(MDGS)。当回收CO2排放并使用生物反应器来消耗所述排放的时候,并包括了用于浮游生物的增长,这种浮游生物进而进行干燥,并与干酒糟进行组合,以相对于现有技术来说生成高度富含玉米的酒糟(DDGS)。这形成了环境友好系统,其因为组合的工艺而具有增强的价值输出以及输入的有效使用,并降低或者消除了排放,使得整个处理更为良好,并降低对环境的冲击。
通常生物质由火车和卡车来装,在点检处,称重,并在所容纳的建筑物中形成可接受的卸载,然后将其转移到储料仓和/或区域中。在谷物容纳系统上,积臣系统限制了颗粒的排放。卡车地磅和火车地磅对所传送的生物质进行称重。生物质卸载和存储系统包括独立的卸料腿以及混凝土和钢质存储料仓。从其存储位置,玉米传送到剥皮机,在其传递到被研磨成粉或者“粗粉”的锤式粉碎机或者研磨机器之前除去碎屑。
粗粉被传送到浆料罐,进行酶解。这种粗粉与水和酶混合,并加热为将碎的谷粒转化为细浆。浆料然后通过压力容器排出并在闪蒸容器中进行闪蒸。这种液化粗粉,现在称为“麦芽浆”,到达了接近210°F温度,这减少或者消除了细菌堆积。本发明优选方法将从热能存储交流热能,从而使用了绝缘容器的热能加热,在所建立的时间段内,进一步软化麦芽浆,并增强了外来细菌和酶的增强灭菌。
灭菌后的麦芽浆继而被抽送到液化罐中,额外的酶在此加入。这种熟化的麦芽浆连续穿过液化罐,再抽送到发酵器之一,繁殖后的酵母在此加入,以开始批量发酵处理。发酵处理将熟化麦芽浆转化为二氧化碳和啤酒,其含有乙醇以及来自最初原材料的固体。接着,批量发酵处理中,麦芽浆被保持在一个发酵罐中,进行接近两天的发酵。本发明优选方法在所需要的基础上从热能存储交流热能,以满足发酵热能需求。通过外部板框式热交换器进行的循环,针对高固体含量和易于清洗而设计,会将麦芽浆保持在适当的温度下。
批量发酵处理完成之后,啤酒被抽送到发酵池,然后抽送到蒸馏塔,从而从麦芽浆蒸发并分离出酒精。本发明优选方法在所需要的基础上从热能存储交流热能。蒸馏导致96%的或者190度酒精。这种酒精然后通过精离塔系统运输,它们在测线气提塔和分子筛系统中脱水然后生产200度的无水乙醇。200度的酒精并且高达5%变性剂构成的乙醇可以准备出售。
来自蒸馏汽提塔叫做酒糟,所剩余的玉米麦芽浆,被抽送到多个沉降式离心机之一中,进行脱水。水或者,酒糟水,然后从离心机抽回,逆流捣碎或者送到蒸发器,其被干燥成为粘稠糖浆。从离心机排出的固体,被称为“湿泥饼”,被传送到湿泥饼存储垫或者热系统中,该系统对旋转干燥机进行加热,从而移除残余水分。当湿泥饼进入到移除水分的干燥机的时候,糖浆被加入到湿泥饼中。本发明优选方法会根据所需要的基础而从热能存储交流热能。处理的最终结果是饲料谷物的生产,或者FG。
本发明的优选方法包括微藻生物反应器282和微生物反应器生产系统是已知的主要方法,且基本上被最为有效的封闭或者隔离环境接受,以生产并培养微藻和生物质。现有技术利用了海洋、大海和淡水基的生物质反应器,而其它各种现有技术利用微藻和有机物反应器生长系统,这些水生基系统通常使用从周围水资源上抽取的淡水和/或卤水和/或海水来进行水输入、传递和流体循环。
本发明的优选方法使用了光生物反应器284是具有光输入、适当的营养输入以及来自发酵系统所回收的CO2,从而增强了浮游生物的生产,优选为浮游植物。细菌然后被用于微生物反应器的输入,从而生产浮游生物,优选为浮游动物。然后可以收获、干燥和/或烘干浮游动物并组合饲料谷物,从而形成了更高质量以及营养增强的增强饲料谷物(EFG)产品,其具有更高价值并替代了现有技术的使用,同时降低了乙醇厂的CO2排放。本发明优选方法从热能存储交流热量,从而辅助并保持适于浮游生物生产和健康的适宜温度。
如图46所示,优选实施例包括了乙醇生产设施,而酒糟生产作为副产品,其在谷物已经通过酵母发酵后生成。在发酵处理中,谷物中近乎所有的淀粉被转化为乙醇和二氧化碳,而残余的营养(蛋白质、脂肪、矿物质和维他命)经历了三重浓缩,来生成增强的、改良的饲料谷物,或者EMFG,或者,进一步增强干燥之后,得到增强的饲料谷物,或者EFG。可溶糖浆的添加形成了可溶的改进饲料,或者EMFGS。玉米产量的每一蒲式耳在湿式研磨处理中接近15磅的干酒糟。酒糟在家禽和家畜饲料中是玉米、大豆和磷酸二钙的部分经济替换物。酒糟从玉米演变而得到,并包含了营养成分,这些成分已经被证实为具有有益的性能,成为奶制品、肉牛、禽类和生猪的食物。EFG和EMFG的高度可消化性和净能量含量,与其它饲料成分,比如大豆粉、菜籽粕和啤酒酒糟,以及它们的高脂肪含量,导致奶牛获得较大的奶产量。对于肉牛来说,所提高的第一胃健康,纤维的能量效果和可口性已经在饲养场研究中得以显示,从而导致更快和更高效的体重增加。
增强的FG或者EFG其含水量减小,其会具有延长的保存期。二氧化碳,即CO2,也是我们湿式乙醇生产处理的副产品,在浮游物生长中需要,因此降低了碳耗量,并将废气转化为输入,获得更为有价值的垂直收入来源。而CO2生产通常由足够的质量进行收集和出售,在生产处理期间以及捕捉期间作出足够的回收努力来吸收CO2,从而得到了增强EFG含量的加工,并为纵向市场进行存储。
本发明优选方法提出了其对于具有上述应用和处理的现有技术来说主要的优势和创新方法,现有技术的应用和处理在其废能的回收和收回中具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214,用以使用、再次使用、存储和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步促进可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
由于对于节约能源日渐增加的关注和努力,很多避免完全脱水蒸馏的方法已经被提出。这些方法中,第三种方法已经涌现,并被当代大部分的乙醇厂采纳。这种新的处理使用了分子筛来从燃料乙醇中移除水。在这种处理中,乙醇蒸气在压力下穿过分子筛珠床。珠子的孔其尺寸为允许水的吸收同时排除乙醇。在一个时间段之后,床在整空或者惰性气体流(如N2)的作用下回收,以移除所吸收的水。通常使用多个床,这样一个床可以吸收水分,而其它床进行回收。与早前的共沸蒸馏相比来说,这种脱水技术会导致大量的能量节约。
生产乙醇的典型厂家是利用现有技术来处理玉米的,其中玉米产量的蒲式耳接近2.5-2.8加仑的乙醇。本发明优选的方法使用可再生能源输入到热能存储,以提供基础的电力和热能输出,且当需要的时候用作能量支持。本发明优选方法使用可再生能源输入并结合湿磨处理以及纤维素处理,这两种处理使用了多种原材料输入来生产乙醇,并基于副产品而打开了有价值的纵向市场。
本发明优选方法结合了干燥、干酒糟或者乙醇干酒糟(EDDG)。可溶糖的添加形成了改良的酒糟,其具有可溶性或者中型酒糟(MDGS)。当回收CO2排放并使用生物反应器来消耗所述排放的时候,并包括了用于浮游生物的增长,这种浮游生物进而进行干燥,并与干酒糟进行组合,以相对于现有技术来说生成高度富含玉米的酒糟(DDGS)。这形成了环境友好系统,其因为组合的工艺而具有增强的价值输出以及输入的有效使用,并降低或者消除了排放,使得整个处理更为良好,并降低对环境的冲击。
通常生物质由火车和卡车来装,在点检处,称重,并在所容纳的建筑物中形成可接受的卸载,然后将其转移到储料仓和/或区域中。在谷物容纳系统上,积臣系统限制了颗粒的排放。卡车地磅和火车地磅对所传送的生物质进行称重。生物质卸载和存储系统包括独立的卸料腿以及混凝土和钢质存储料仓。从其存储位置,玉米传送到剥皮机,在其传递到被研磨成粉或者“粗粉”的锤式粉碎机或者研磨机器之前除去碎屑。
本发明优选方法提出了其对于具有上述应用和处理的现有技术来说主要的优势和创新方法,现有技术的应用和处理在其废能的回收和收回中具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214,用以使用、再次使用、存储和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步促进可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
本发明的优选方法此外从使用冷能量存储124的使用以及废热的有益使用、用于生成能量存储的冷输入而得益,与现有技术使用冷却塔264,蒸发器244和节热器的现有技术相比来说,现有技术大大受到数据中心温度和外侧环境温度的影响,引起了令人不满的低效率,在较暖的外部空气温度期间减低了冷却能力。
本发明的优选方法优于现有技术之处会因为其来自冷存储的输入而得到理解,冷存储允许地板和墙壁内的被动冷却,提供了冷热能输入来提供给热交换器和吹风机,冷却数据中心之中的空间,并辅助控制数据中心的湿度。
本发明的优选方法优于现有技术之处会因为其来自冷存储的输入而得到理解,冷存储被用于提供冷热能输入,经由冷能量存储124来冷却数据中心及各排之间的一般设施开放式区域,以及大量架子和柜式存储系统,该冷能量存储提供了框式盘管的输入,或者本发明优选方法使用了ALECC(空气影响有效冷却剂盘管)风机所吹送的冷却空气调整,这个过程和所包括的应用也允许在地板和墙壁中进行被动冷却。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中数据中心应用和处理通常不能完全或者部分自动化。本发明优选的方法使用了碳纤维制造处理中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种冶炼加工使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了伤害以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
本发明的优选方法提出了其对于具有上述应用和处理的现有技术来说主要的优势和创新方法,现有技术的应用和处理在其废能的回收和收回中具有物理连接的预热器213和加热系统元件171,热交换器和再生器214,用以使用、再次使用、存储和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
包括了ULTRAGRIDTM的本发明优选方法比起现有技术来说的优势在于可以提供任意和所有能量的分析、监测和控制,并且按照要求或所需的基础针对任务关键可靠性来提供潜在的能量。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步促进可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
本发明的优选方法采用了适应性测量、生物测量和热成像传感器分析,其包括了额外的输入传感器,利用集成的机器人自动和所维持的共生人工智能控制系统进行分析、监测和控制,该控制系统提供了平衡的环境友好基础设施生态系统。
本发明的优选方法由于现有技术之处在于使用了上述方法,允许生物测量、测量和热分析实现自动化,以隔离、监测和追踪特定动物,使用测量、生物测量、热传感器分析来针对特定动物进行监测、记录、并追踪动物的整个生命周期,不同于使用标签和其它介质的现有技术,本发明优选方法对于生物测量、测量和热分析的使用,通过人工智能控制系统执行高度的定义方案,允许快速且容易的辨识,从而获得针对定制和个性化的动物样本护理计划并伴随具有自动化回应和警示的饮食,用于为了健康监测、产奶处理而提供饲料和营养补充,该产奶处理包括计算和质量控制256,用以人工智能控制系统优化的额外输入,促进了自动挤奶效率以及奶场产量,涉及分析、监测、追踪和控制,以通过增强的动物健康以及提高的奶产量优化并实现生产。
本发明的优选方法优于使用自动和机器人的现有技术之处在于允许近乎闭式循环的操作,使用所存储的热能用于热或者冷及其它温度的输入,会减少并且可能消除了来自于某些类型的细菌而消除污染,由于缺乏不受控制地向外侧未过滤空气和相关空气传播污染物而获得的额外优势。本发明优选方法优于使用自动化和机器人的现有技术之处在于允许近乎闭式的循环,现有技术使用悬挂勾和传动带来在处理区之间传送并移动产品,本发明优选方法使用可再生能量来为冰流的发展提供冷却,使用托盘系统设置和浆料中悬挂的产品来减少变质和细菌接触。
本发明的优选方法使用了如下的一种或更多方法来保存动物基的产品,其包括:A)使用冰、制冷172和冷冻来控制温度;B)通过干燥和冷冻干燥来对水活动进行控制;C)通过热量加热或者离子辐照来对微生物负载进行物理控制;D)通过增加必要对酸而对微生物负载进行化学控制;E)抽氧,比如真空包装或者减少氧含量处理区域。
本发明的优选方法使用有效的保留产品新鲜度的方法,其可以通过将冰块均匀地绕着产品分布而利用冰来冷却,优选地浆料中含有冰和水。其是安全和高度良好的冷却方法,其保持产品悬浮在水分中,并保持在适于传输的易于存储的形式。因为吸收和机械冷冻的研发这已经开始广泛使用了,这是的冰又容易又廉价地生产。冰被生产为各种形式;碎冰和冰片、板、管子和块都通常被用于冷却产品。
当在浆料中使用冰的时候特别有效,其由微晶体制成,比如那些利用注气来制造从而激发冰晶的形成,而冰晶在水溶液和防冻液中,如加入盐的溶液中,形成并悬浮。新方法包括可泵送冰技术。可泵送冰像水一样流动,且因为其是均质的,比淡水固体冰方法来说其冷冻水产养殖物更快,并消除了冻烧。其遵守了各种协议,比如食品安全管理体系(HACCP)和ISO食品安全和公共安全标准,比传统淡水固体冰技术来说使用较少的能量。
本发明的优选方法也减少并可能消除了害虫和昆虫形式的污染物和感染。
本发明的优选方法比现有技术及其上述问题和事件有优势,并建立了生物安全,这种安全在现有技术中是不可能实现并发现的,本发明因为所包括的自动化和机器人减少了或消除了上述问题及其他在现有技术设备、实践、处理和应用中通常发现的问题。本发明优选方法比起使用上述方法的现有技术来说所具有的优势在于允许生物测量、测量和热分析自动化,以隔离、检测和追踪雇员和客户,从而建立访问设备的安全水平,且其食物链在现有技术设备、处理和应用中是不可能实现并发现的。本发明优选方法允许针对设备之中任意的活动而使用组合的生物测量、测量和热分析。本发明优选方法会扫描所有的动作和任意热源,不管其所监控的是人或动物,出于历史性目的都进行监测、绘图、追踪和记录,或者为了不当闯入而警告并设置警报并记录活动,从而进行可控诉的回应或者法律和刑事起诉。
本发明的优选方法优于现有技术的优势在于包括了太阳能收集系统106,吸收冷却121和能量存储110,允许奶场从与热能存储的连接上获得效益,从而对奶场设施进行预热或者作为主要的热能输入,进行产品处理和其他热量密集型应用,也允许被动加热设施。本发明优选方法比起现有技术来说所具有的额外优势在于有能力从冷能量存储124中获取冷输入,从而对设施进行冷却并用于牛奶和奶酪处理、传递和存储的冷输入。额外地,本发明优选方法由于现有技术之处在于会允许所述奶类设施进行便利的食品处理比如冰淇淋和其他冷冻奶制品,它们使用了现场热和冷的热量存储。
本发明的优选方法会减少运输需求,并增加了处理、打包的能力,从而将干冷存储包括在现场汇总。本发明优选方法优于现有技术的优势在于包括了可再生能量生成及存储,它们通常会提供了所包括的能力,将回收可收回的热能进行交流,从而进行热能存储或重新使用。本发明优选方法优于现有技术的优势在于使用了吸收冷却来进行冷能量生成,这种生成使用了废热能来增强效率,使用可得到的能量,冷能量生成用于冷热能密集型应用和处理。本发明优选方法提供了优于现有技术的优势之处在于其获得了更高的系统效率并减少了能量输入需求,因为包括了可再生能量生成以及相关的热和气体排放处理和存储,额外地还提供了优于现有技术的优势之处在于降低了对石化燃料和非绿色能量输入源的依赖能力。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中农场应用和处理通常不能完全或者部分自动化。本发明优选的方法使用了农场处理中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种农场处理使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了伤害以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
本发明的优选方法说明了其比起现有技术的上述应用和处理来说所具有的主要优势和新型方法,其具有在废热能的回收或收回之中物理连接的热交换器和再生器214,从而进行使用、重新使用和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步促进可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
本发明的优选方法比起现有技术来说所具有的优势在于使用了上述的方法,允许生物测量、测量和热分析的自动化,从而隔离、监测、追踪并对收获的鸡蛋进行分类处理,根据尺寸、颜色和质量进行食品的保证处理,从相关鸡蛋生产以及包装处理中拒绝和/或移除坏的或者不正常的鸡蛋,不正常的鸡蛋会被包装为次级产品,而坏的而鸡蛋被传递为进行回收。
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本发明优选方法优于现有技术的优势在于包括自动机器人屠宰和处理系统。本发明优选方法优于现有技术的优势在于其包括自动机器人禽类拔毛机和清洁器。本发明优选方法优于现有技术的优势在于其包括了自动机器人家禽骨肉分离机和刀,然后将产品送到成品步骤中。本发明优选方法优于现有技术的优势在于其包括生禽产品处理和包装。本发明优选方法优于现有技术的优势在于包括了便利的处理,主要由对禽类产品调味、打包和冷冻,或者对禽类产品调味、干热或者湿热处理、包装和冷冻。
本发明优选方法优于现有技术的优势在于使用了生物测量、测量和热分析,使得本发明有能力去追踪动物,从其出生到长大,宰杀、屠宰和包装。
本发明优于现有技术之处在于使用了上述的方法,允许生物测量、测量和热分析自动化,从而隔离、监测并追踪样本动物,针对样本动物使用了组合的生物测量、测量和热分析,在动物的整个生命周期内对其进行监测、记录和追踪,而现有技术使用了标签和其他介质,本发明优选方法通过人工智能控制系统对于生物测量、测量和热能分析的使用允许快速且容易地辨识并分析,从而限定并个性化动物样本护理计划以及伴随的饮食,它们根据自动响应并警告饲料、营养补充及喂奶进行计算和质量控制256,并为了计算和质量控制256对产蛋进行额外的输入,针对自动和机器化的蛋回收效率进行额外的输入,从而促进了整体的更高农场效率、分析、监测、追踪并控制,以优化并实现生产,以及动物健康,从而收获肉和蛋。
本发明优选方法比现有技术及其上述问题和事件有优势,并建立了生物安全,这种安全在现有技术中是不可能实现并发现的,本发明因为所包括的自动化和机器人减少了或消除了上述问题及其他在现有技术设备、实践、处理和应用中通常发现的问题。本发明优选方法比起使用上述方法的现有技术来说所具有的优势在于允许生物测量、测量和热分析自动化,以隔离、检测和追踪雇员和客户,从而建立访问设备的安全水平,且其食物链在现有技术设备、处理和应用中是不可能实现并发现的。本发明优选方法允许针对设备之中任意的活动而使用组合的生物测量、测量和热分析。本发明优选方法会扫描所有的动作和任意热源,不管其所监控的是人或动物,出于历史性目的都进行监测、绘图、追踪和记录,或者为了不当闯入而警告并设置警报并记录活动,从而进行可控诉的回应或者法律和刑事起诉。
本发明优选方法优于现有技术的优势在于包括了太阳能收集系统106,吸收冷却121和能量存储110,允许奶场从与热能存储的连接上获得效益,从而对奶场设施进行预热或者作为主要的热能输入,进行产品处理和其他热量密集型应用,也允许被动加热设施。本发明优选方法比起现有技术来说所具有的额外优势在于有能力从冷能量存储124中获取冷输入,从而对设施进行冷却并用于所处理肉的处理、传递和存储以及所处理蛋的存储的冷输入。额外地,本发明优选方法由于现有技术之处在于会允许所述奶类设施进行便利的食品处理比如冰淇淋和其他冷冻奶制品,它们使用了现场热和冷的热量存储。本发明优选方法优于现有技术之处在于包括了可再生能量生成以及存储,其然后会提供与所回收和受贿的热能进行交流的能力,从而对其进行热能存储或者再使用。本发明优选方法提供了其比现有技术有优势之处在于其获得了更高的系统效率,并降低了能量输入需求,因为其包括了可再生能量输入,以及相关的热及气体排放处理和存储,此外提供了比现有技术有优势的地方在于其减少了对石化燃料和非绿色能量输入源的依赖能力。
本发明优选方法优于使用自动和机器人的现有技术之处在于允许近乎闭式循环的操作,使用所存储的热能用于热或者冷及其它温度的输入,会减少并且可能消除了来自于某些类型的细菌而消除污染,由于缺乏不受控制地向外侧未过滤空气和相关空气传播污染物而获得的额外优势。本发明优选方法优于使用自动化和机器人的现有技术之处在于允许近乎闭式的循环,现有技术使用悬挂勾和传动带来在处理区之间传送并移动产品,本发明优选方法使用可再生能量来为冰流的发展提供冷却,使用托盘系统设置和浆料中悬挂的产品来减少变质和细菌接触。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中农场处理通常不能完全或者部分自动化。本发明优选的方法使用了农场处理中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种农场处理使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了伤害以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
本发明优选方法说明了其比起现有技术的上述应用和处理来说所具有的主要优势和新型方法,其具有在废热能的回收或收回之中物理连接的热交换器和再生器214,从而进行使用、重新使用和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
包括了ULTRAGRIDTM的本发明优选方法比起现有技术来说的优势在于可以提供任意和所有能量的分析、监测和控制,并且按照要求或所需的基础针对任务关键可靠性来提供潜在的能量。
本发明相对于现有技术来说具有的额外优势是由于剩余热能和存储的额外的应用和处理循环造成的,从而进一步促进可得到能源的使用和回收,用作额外的应用和处理能量使用,这可以基于可得到的输入温度而增加,并基于可接受收益与成本比率对于投资成本和有所回报。所有剩余的可回收热能可然后进行回收并交流到适宜温度的热存储系统125中。此外,热能可以交流到吸收冷却121,以将热形式的热能转化为冷形式的热能,从而保持了可存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
本发明优于现有技术之处在于使用了上述的方法,允许生物测量、测量和热分析自动化,从而隔离、监测并追踪样本动物,针对样本动物使用了组合的生物测量、测量和热分析,在动物的整个生命周期内对其进行监测、记录和追踪,而现有技术使用了标签和其他介质,本发明优选方法通过人工智能控制系统对于生物测量、测量和热能分析的使用允许快速且容易地辨识并分析,从而限定并个性化动物样本护理计划以及伴随的饮食,它们根据自动响应并警告饲料、营养补充及喂奶进行计算计算和质量控制256,并为了计算和质量控制256对产蛋进行额外的输入,针对自动和机器化的蛋回收效率进行额外的输入,从而促进了整体的更高农场效率、分析、监测、追踪并控制,以优化并实现生产,以及动物健康,并进行肉处理。
本发明的优选方法比现有技术及其上述问题和事件有优势,并建立了生物安全,这种安全在现有技术中是不可能实现并发现的,本发明因为所包括的自动化和机器人减少了或消除了上述问题及其他在现有技术设备、实践、处理和应用中通常发现的问题。本发明优选方法比起使用上述方法的现有技术来说所具有的优势在于允许生物测量、测量和热分析自动化,以隔离、检测和追踪雇员和客户,从而建立访问设备的安全水平,且其食物链在现有技术设备、处理和应用中是不可能实现并发现的。本发明优选方法允许针对设备之中任意的活动而使用组合的生物测量、测量和热分析。本发明优选方法会扫描所有的动作和任意热源,不管其所监控的是人或动物,出于历史性目的都进行监测、绘图、追踪和记录,或者为了不当闯入而警告并设置警报并记录活动,从而进行可控诉的回应或者法律和刑事起诉。
本发明的优选方法优于现有技术之处在于使用了上述方法,允许生物测量、测量和热分析的自动化,从而隔离、监测、追踪牛和猪,从而进行健康动物的质量保证处理,将不健康动物排除和/或移除出来,为了进一步发生的问题和潜在的污染而将它们分离。
本发明优选方法优于现有技术的优势在于包括自动机器人屠宰和处理系统。本发明优选方法优于现有技术的优势在于其包括自动机器人牛或猪宰杀器和清洁器。本发明优选方法优于现有技术的优势在于其包括了自动机器人人牛或猪屠宰器和刀,然后将产品送到成品步骤中。本发明优选方法优于现有技术的优势在于其包括生禽产品处理和包装。本发明优选方法优于现有技术的优势在于包括了便利的处理,主要由对牛肉或猪肉产品调味、打包和冷冻,或者对牛肉或猪肉产品调味、干热或者湿热处理、包装和冷冻。
本发明的优选方法优于现有技术的优势在于使用了生物测量、测量和热分析,使得本发明有能力去追踪动物,从其出生到长大,宰杀、屠宰和包装。
本发明优于现有技术之处在于使用了上述的方法,允许生物测量、测量和热分析自动化,从而隔离、监测并追踪样本动物,针对样本动物使用了组合的生物测量、测量和热分析,在动物的整个生命周期内对其进行监测、记录和追踪,而现有技术使用了标签和其他介质,本发明优选方法通过人工智能控制系统对于生物测量、测量和热能分析的使用允许快速且容易地辨识并分析,从而限定并个性化动物样本护理计划以及伴随的饮食,它们根据自动响应并警告饲料、营养补充及喂奶进行计算和质量控制256,并为了计算和质量控制256对产蛋进行额外的输入,针对自动和机器化的蛋回收效率进行额外的输入,从而促进了整体的更高农场效率、分析、监测、追踪并控制,以优化并实现生产,以及动物健康,从而收获肉和蛋。
本发明的优选方法优于现有技术的优势在于包括了太阳能收集系统106,吸收冷却121和能量存储110,允许奶场从与热能存储的连接上获得效益,从而对奶场设施进行预热或者作为主要的热能输入,进行产品处理和其他热量密集型应用,也允许被动加热设施。本发明优选方法比起现有技术来说所具有的额外优势在于有能力从冷能量存储124中获取冷输入,从而对设施进行冷却并用于所处理肉的处理、传递和存储以及所处理蛋的存储的冷输入。额外地,本发明优选方法由于现有技术之处在于会允许所述奶类设施进行便利的食品处理比如冰淇淋和其他冷冻奶制品,它们使用了现场热和冷的热量存储。本发明优选方法优于现有技术之处在于包括了可再生能量生成以及存储,其然后会提供与所回收和受贿的热能进行交流的能力,从而对其进行热能存储或者再使用。本发明优选方法提供了其比现有技术有优势之处在于其获得了更高的系统效率,并降低了能量输入需求,因为其包括了可再生能量输入,以及相关的热及气体排放处理和存储,此外提供了比现有技术有优势的地方在于其减少了对石化燃料和非绿色能量输入源的依赖能力。
本发明的优选方法优于使用自动和机器人的现有技术之处在于允许近乎闭式循环的操作,使用所存储的热能用于热或者冷及其它温度的输入,会减少并且可能消除了来自于某些类型的细菌而消除污染,由于缺乏不受控制地向外侧未过滤空气和相关空气传播污染物而获得的额外优势。本发明优选方法优于使用自动化和机器人的现有技术之处在于允许近乎闭式的循环,现有技术使用悬挂勾和传动带来在处理区之间传送并移动产品,本发明优选方法使用可再生能量来为冰流的发展提供冷却,使用托盘系统设置和浆料中悬挂的产品来减少变质和细菌接触。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中农场应用和处理通常不能完全或者部分自动化。本发明优选的方法使用了农场处理中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种农场处理使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了伤害以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
本发明的优选方法说明了其比起现有技术的上述应用和处理来说所具有的主要优势和新型方法,其具有在废热能的回收或收回之中物理连接的热交换器和再生器214,从而进行使用、重新使用和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
包括了ULTRAGRIDTM的本发明优选方法比起现有技术来说的优势在于可以提供任意和所有能量的分析、监测和控制,并且按照要求或所需的基础针对任务关键可靠性来提供潜在的能量。
本发明比起现有技术来说所具有的优势来自于额外的应用和处理循环,针对额外的应用和处理能量使用利用剩余的热能以及存储来进一步促进可得能量的使用和回收,这些应用和处理能量可以基于可得输入温度而增加,并返还到投资成本上,与可接受收益与成本比率只比相对抗,所有剩余的可回收热能然后得以回收并交流为适宜温度的热存储系统125中,此外热能可以交流到吸收冷却121以将热量形式的热能转化为冷量实行的热能,从而维持了可得存储热能的局部能量平衡。本发明优选方法提出了其相对于现有技术来说的主要优势和新型方法,并提供了正常化的热能平衡,这对于实现和优化系统广泛使用以及重新使用效率来说是必要的,并将所有有意的应用和处理其所有的能量输入货币化。
本发明优于现有技术之处在于使用了上述的方法,允许生物测量、测量和热分析自动化,从而隔离、监测并追踪样本动物,针对样本动物使用了组合的生物测量、测量和热分析,在动物的整个生命周期内对其进行监测、记录和追踪,而现有技术使用了标签和其他介质,本发明优选方法通过人工智能控制系统对于生物测量、测量和热能分析的使用允许快速且容易地辨识并分析,从而限定并个性化动物样本护理计划以及伴随的饮食,它们根据自动响应并警告饲料、营养补充及喂奶进行计算和质量控制256,并为了计算和质量控制256对产蛋进行额外的输入,针对自动和机器化的蛋回收效率进行额外的输入,从而促进了整体的更高农场效率、分析、监测、追踪并控制,以优化并实现生产,以及动物健康,从而对肉进行处理。
本发明的优选方法比现有技术及其上述问题和事件有优势,并建立了生物安全,这种安全在现有技术中是不可能实现并发现的,本发明因为所包括的自动化和机器人减少了或消除了上述问题及其他在现有技术设备、实践、处理和应用中通常发现的问题。本发明优选方法比起使用上述方法的现有技术来说所具有的优势在于允许生物测量、测量和热分析自动化,以隔离、检测和追踪雇员和客户,从而建立访问设备的安全水平,且其食物链在现有技术设备、处理和应用中是不可能实现并发现的。本发明优选方法允许针对设备之中任意的活动而使用组合的生物测量、测量和热分析。本发明优选方法会扫描所有的动作和任意热源,不管其所监控的是人或动物,出于历史性目的都进行监测、绘图、追踪和记录,或者为了不当闯入而警告并设置警报并记录活动,从而进行可控诉的回应或者法律和刑事起诉。
本发明优选方法允许设施中最小量的人类感染以及人员接触,因此减少了细菌和潜在病毒污染所有的处理和副产品处理,使得设施中处理、打包和存储便利。
本发明优于现有技术之处在于包括了上述的问题和事件,本发明建立了局部的宰杀设并利用所包含的局部可再生能量、能量存储110、废能的回收和收回进行处理,而自动化和机器人的使用减少或者消除了上面的问题,且现有技术的设施、实践、处理和应用中通常会发现其他问题。本发明优选方法的优势在于包含了现场自动化和机器人,提供了处理以及便利的食品准备、利用干热或者湿热来出品,冷冻以及包装,并由于所减少的细菌和污染感染所带来的额外优势打开了新的纵向市场和产品线,自动化和机器人劳动力允许设施温度降低到接近冷冻的温度,从而与现有技术中人类劳动力带来的缺陷相比较,减缓并减少细菌生长,现有技术中会产生受伤,引起重复性动作,由于与刀和滑的切割表面以及地板的危险性相互作用,允许人类接触且人类会携带污染。
本发明优选方法允许设施中最小量的人类感染以及人员接触,因此减少了细菌和潜在病毒污染所有的处理和副产品处理,使得设施中处理、打包和存储便利,这减少了有规律的负担,同时增强了经济可行性。
由于其固有的设计和应用缺陷,现有技术中农场应用和处理通常不能完全或者部分自动化。本发明优选的方法使用了农场处理中分析、测量和控制的测量学,生物测量学以及热成像技术,这种农场处理使用了人工智能和自动化的组成,其包括了机器人,从而减少或者消除了伤害以及增强了正常工作时间,产量以及增强的体积。
本发明优选方法说明了其比起现有技术的上述应用和处理来说所具有的主要优势和新型方法,其具有在废热能的回收或收回之中物理连接的热交换器和再生器214,从而进行使用、重新使用和/或转化和存储。这种能源被热密集型应用所使用,比如斯特林发动机,其使用了一部分的热能来生成转动能,从而在这样的应用中使用,如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。这种处理中回收的废热被用于可得废能重新使用的第二水平中,作为热能输入到二级较低热临界值热密集型应用中,比如具有降低温差的斯特林发动机116,然后使用部分的热能输入用于转动能的生成,使得我们在这样的应用中使用,比如输入到发电机、泵和压缩及的所需转动工作。
本发明主要扩展了在ULTRAGRIDTM194TM套组能力范围里面其融合并结合额外工业及其相关处理和应用的能力,并组合了混合方案,以形成共生可持续发展系统,一体合并了人工智能和机器学习基础的自动化处理和应用,用以组合机器人基础的自动化方案进行监测、分析和控制,并利用可再生能量部件来功能。
单元的操作是极其符合成本效率的。可以对本文所记载各种元件、步骤和程序其特性、成分、操作和设置作出改变,而不会偏离所包括的权利要求中所限定的本发明的精神和范围。本发明意识到上述所讨论的提供为能量生成和能量存储系统110提供的能量中存在可能的问题和/或缺陷。相关的可能性问题是对地球气候的全球变暖可能会造成威胁。本发明各种实施例的有利之处在于它们可以解决整体或者将所述讨论的可能性问题和/或缺陷中的一个或多个减少到一定程度。
按照要求产生电力和热能的热能量来进行热量密集型应用集成,允许具有及时且回应性能量生成能力,回应于较重的基线负载需求和基于智能电网交流192的需求。ULTRAGRIDTM194TM系统集成,允许能量系统的快速相互作用,获得了最大能量可得到性和灵活性,可以处理所有的系统需要和能量需求。这种集成将兼容性和可用性延伸到了额外的初始终端用户产品设计和制造。因此本发明已经以说明的方式进行了说明。可以理解的是,已经使用过的术语是指所描述词的自然意思,而非对其限定。因此,在一个部分中所指定的特征,如果适当的话,可以组合其它部分中的特征。本发明很多修正和变形在上述教导中是可以实现的。
各种实施例的上述说明已经仅出于解释和说明而进行了展示。它们并不是穷尽的或者限制本发明为所公开的形式。据此,本发明很多的修正和改变在上述教导都是可以实现的,并且对于本领域实践者来说是清楚的。此外,上述说明并非意图对本发明进行限定。在说明书和权利要求中,术语“包含了”应该被理解为于术语“包括了”相似的宽泛含义,并可以理解为包括了所提出的整数或者步骤或者整数和步骤组,但是不排除任意其它的整数或者步骤或者整数或者步骤组。这种定义也在术语“包括了”上施予变化,比如“包括”。
尽管本发明的各种代表性实施例已经在上面利用某种程度的特殊性进行说明,本领域技术人员可对所公开的实施例进行多种改变,而不会偏离在说明书和权利要求书中详细说明的发明主题其精神或范围。联合引用(如,附接、粘附、接合)是广泛构建的,并在元件的连接之间包括了中间部件,以及元件之间的相对运动。如此,网络连接引用不必要猜想两个元件相互直接连接。在一些情况下,前面直接或者间接说明的原则中,各种步骤和操作都以一种可能性操作顺序进行说明,但是本领域技术人员会认识到这些步骤和操作可以重新排列,替换或者消除,而不一定偏离本发明的精神和范围。本文的意图是,上述包含在说明中或者附图中所示出的所有主题应该被理解为仅作为说明而非限定。细节或者结构中的改变可以在不偏离附随权利要求中所限定的本发明精神。
尽管本发明已经参考上述记载的实施例、各种替换方式、修正、改变、提高和/或大体上的等同方式作出了说明,不管知道或者仅仅是在当前可以遇见的,都对于本领域中至少具有普通技能的技术人员来说是清楚的。按照一定顺序所列出的方法步骤不会对于方法的步骤顺序构建出任意的限定。据此,本发明上述的实施例其意图在于说明而非限定。本领域技术人员会意识到可以在不偏离本发明精神和范围的情况下做出形式和细节上的改变。因此本发明的旨在涵盖了所有已知或者早前研发出来的替换、改变、变形、提高和/或大体上的等同方式。

Claims (65)

1.一种过程,包括:
a)捕捉能量;所述所捕捉的能量包括风能、光伏能、化学能、燃烧和热能中的至少之一;
b)使用发电机、冷却塔、涡轮机、电解槽、压缩机、气体分离器、热交换器、热存储罐、斯特林发动机、吸收冷却机和化学反应器的至少之一将所述所捕捉的能量转化为至少一种媒介;
c)其中所述媒介包括以下至少两者:蒸汽、电力、水、氢、氧、氮、氩、氖、氙、氪、农业原材料、熔盐、油、冰、乙二醇和水的混合物以及氨;及
d)将热能和媒介的至少之一存储在至少一种存储介质中。
2.根据权利要求1所述的过程,其中所述热能经由太阳热能和地热能至少之一捕捉。
3.根据权利要求1所述的过程,其中所述媒介被如下至少两者使用:蒸馏器、热交换器、斯特林发动机、燃料电池、发电机、涡轮机、电解槽、压缩机和变压吸附模块,以形成化学能和热能副产品至少之一。
4.根据权利要求1所述的过程,其中所述热能被如下至少一种使用:氨反应器、斯特林发动机、辐射加热回路和辐射冷却回路。
5.根据权利要求1所述的过程,进一步包括多效吸收制冷系统,其中所述多效吸收制冷系统包括多个蒸发器、吸收器、热交换器和冷凝器。
6.根据权利要求1所述的过程,进一步包括:
a)通往现有电网的至少一个输入和输出。
7.根据权利要求6所述的过程,进一步包括:
a)所捕捉能量、存储和转换装置与所述现有电网之间的变电站。
8.根据权利要求1所述的过程,其中所述燃料电池进一步包括至少一个板块,其包括了陶瓷与石墨烯和石墨的至少之一的混合物。
9.一种利用热能梯度的斯特林发动机,其中斯特林发动机包括:
a)驱动轴、发电机和轴承的至少之一;
b)压缩侧缸、动力活塞、再生器区、置换缸和活塞的至少之一;
c)加大尺寸的高热热能回路,与所述置换缸相接;以及
d)冰水冷却回路,与所述压缩侧缸相接。
10.根据权利要求9所述的斯特林发动机,其中在所述压缩侧缸和所述置换缸的至少之一中利用至少一个十字头引导件。
11.根据权利要求10所述的斯特林发动机,其中所述至少一个十字头引导件包括至少一个垫圈或密封件。
12.根据权利要求9所述的斯特林发动机,其中所述压缩侧发动机和所述置换发动机以双构造形式并以线性、共线v、双v、“W”、或者圆形布局设置在所述斯特林发动机的多个所述双缸构造的同一侧。
13.根据权利要求9所述的斯特林发动机,其中所述斯特林发动机包括了额外的回路接口;所述额外的回路接口使用来自所述发动机的废热来加热废热回路中的介质。
14.根据权利要求13所述的斯特林发动机,利用所述额外回路作为用于装置和区域的至少之一的辐射热源。
15.一种热能存储罐,其中热能存储在所述热能存储罐的介质中,其中所述介质选自由以下项构成的组中:
a)高热容量流体;
b)中热容量流体;
c)低热容量流体;
d)工作流体;
e)冷态容量流体或固体;及
f)上述项的组合。
16.根据权利要求15所述的热能存储罐,其中第一温度回路在所述存储罐的至少一端连接,而第二、更高温度回路在另一端连接,从而生产温跃层存储罐。
17.根据权利要求15所述的热能存储罐,其中所述热能存储罐利用了双壁设计,所述双壁空腔保持中间隔热器以围绕所述存储罐中的所述存储介质。
18.根据权利要求16所述的热能存储罐,其中所述双壁存储罐之中的所述隔热器基于其相变特性而被选择,并被用作中间废能回收源。
19.根据权利要求17所述的热能存储罐,其中所述介质存储在以下容器至少之二中:高热存储罐、中热存储罐;低热存储罐以及冷存储罐。
20.一种太阳能收集器,它包括:
a)至少一个线性抛物线反射器;
b)至少一个线性接收器,包括:
i)至少一个高温热吸收器;
ii)至少一个中温热吸收器;及
iii)至少一个并列的反射器和散热器,具有至少一个高温热流体捕捉回路和中温热流体捕捉回路;
c)月牙形十字支撑件,附接所述线性抛物线反射器和所述线性接收器,允许所述线性抛物线反射器的无碍独立旋转运动。
21.根据权利要求20所述的太阳能收集器,进一步包括位于所述至少一个线性抛物线反射器上方的至少一个光伏板。
22.根据权利要求20所述的太阳能收集器,进一步包括至少一个启动器和至少一个回转接头,以允许所述至少一个线性抛物线接收器和至少一个线性接收器中至少之一沿着至少一个轴线移动。
23.根据权利要求20所述的太阳能收集器,其中所述十字形支撑件被用作所述反射器和所述光伏板的清洁器的导轨。
24.根据权利要求23所述的太阳能收集器,其中所述清洁器与伴随的搬运起重机配合,以将所述清洁器从所述十字支撑件组之一移动到另一个。
25.根据权利要求24所述的太阳能收集器,其中所述清洁器能够按照预定时间或者自动基于对所述太阳能板较低效率的感应从所述十字支撑组的一个移动到另一个上。
26.一种多效吸收制冷系统,其中所述多效吸收制冷系统包括多个蒸发器、吸收器、热交换器和冷凝器。
27.根据权利要求26所述的多效吸收制冷系统,其中所述多效吸收制冷系统进一步包括:
a)在第四发电机中的最高输入温度;
b)在第四冷凝器和第三发电机之间的热交换器;
c)在第三冷凝器和第二发电机之间的热交换器;
d)在第二冷凝器和第一发电机之间的热交换器;
e)其中所述发电机将一部分的制冷剂蒸汽移除,以将最高的输入温度减少为每一顺序所述冷凝器中的连续较低温度。
28.一种计算机化能量控制系统,它包括:
a)人工智能和机器学习,用于监测、处理、控制和再分配至少一种所捕捉的能量、至少一种中间介质的转化和所述捕捉能量的存储。
29.根据权利要求28所述的计算机化能量控制系统,其中所述计算机化能量控制系统利用机器学习基于前述用户输入和所限定规则中的至少一种来适应于需求改变。
30.根据权利要求28所述的计算机化能量控制系统,其中所述计算机化能量控制系统包括选自由如下项组成的组中的至少一层:
a)主控制智能监控系统;
b)主网络操作中心;
c)网络操作中心;
d)家电和家庭控制;以及
e)上述项的组合。
31.一种过程,包括:
a)捕捉能量;所述所捕捉的能量包括风能、太阳热能、太阳光伏能、内燃机能、燃料电池能和热能至少之一;
b)使用蒸汽涡轮机和斯特林发动机中的至少之一将至少一种所述捕捉到的能量转化为生产电能和转动能中的至少之一;
c)利用至少一种所述捕捉能量来操作蒸汽涡轮机、冷却塔、电解槽、压缩器、气体分离器、热交换器、斯特林发动机、热存储罐、吸收冷却器、化学反应器和发电机,以产生至少一种媒介;
d)其中所述媒介包括如下至少之一:蒸汽、电力、水、氢、氧、氮、氩、氖、氙、氪、农业原材料、熔盐、油、冰、乙二醇和水的混合物以及氨;
e)其中所述至少一种媒介被用作蒸馏模块、电解槽、压缩器、氨反应器、变压吸收模块、蒸汽发动机、斯特林发动机和制造设备中的至少之一的输入,从而生产出由如下项所组成的组中至少一种:
a.转动工作;
b.机械工作;
c.电力;
d.净化水;
e.组分化工产品;
f.氨生产;
g.乙醇硝酸铵生产;
h.硝酸羟胺生产;
i.氮;
i.惰性气体;
k.生产;
l.生产厂;
m.水泥产品;
n.铸铁产品;
o.塑料产品;
p.生物塑料产品;
q.碳纤维产品;
r.热解;
s.环境加热、通风和空调;
t.农业原材料;
u.奶类产品;
v.氮产品;
w.脱盐;
x.砖块产品;
y.乙醇产品;
z.钢产品;
aa.铝产品;和
bb.上述产品的组合。
f)所述至少一种媒介和所捕捉的能量存储在热能存储单元、化学存储单元和电网单元中的至少之一中。
32.根据权利要求31所述的过程,其中经由地热能捕捉所述热能。
33.根据权利要求31所述的过程,进一步包括:
a)现有电网的输入和输出;所述现有电网通过变电站与能量捕捉、存储和转换处理分开。
34.根据权利要求31所述的过程,其中所述热能存储在位于至少一个对应存储罐中的高热容量流体、中热容量流体、低热容量流体和工作流体的组合中。
35.根据权利要求34所述的过程,使用所述高热容量流体、中热容量流体、低热容量流体和工作流体中至少一种,来操作氨冷却、蒸汽交换器和吸收冷却模块中的至少之一,以在至少一个对应的存储罐中进行冷温度能量存储。
36.根据权利要求31所述的过程,其中所述燃料电池进一步包括了至少一个板块,其包括陶瓷与石墨烯和石墨中的至少之一的混合物。
37.一种多缸斯特林发动机,它包括:
a)多个缸,按照至少两排来设置;
b)第一排缸相对于第二排缸错开设置,且所述第一排缸的纵向中心轴线与所述第二排缸的纵向中心轴线平行,以形成成排的缸工作单元;
c)所述缸工作单元包括压缩侧缸、动力活塞、蓄热面积、置换缸和活塞中的至少之一;
d)所述缸工作单元的所述至少两排与多个定位部件相关,所述多个定位部件将所述缸工作单元定位为以下布局的至少一种:直线、共线的“V”、双“V”、,“W”或者圆形布局;
e)与所述置换缸相接的加大尺寸高热回路;
f)与所述压缩侧缸相接的冰水冷却回路;
g)额外的回路界面;
h)所述额外的回路界面使用来自所述发动机的废能来加热废热回路中的介质;及
i)将所述额外回路用作装置和区域中的至少之一的辐射热源。
38.权利要求37的斯特林发动机,其中至少一个十字头引导件在所述压缩侧缸和所述置换缸中的至少之一中使用。
39.根据权利要求38的斯特林发动机,其中所述至少一个十字头引导件包括至少一个垫圈或密封件。
40.一种使用可再生热能输入进行脱盐和副产品处理的过程,包括:
a)将转化为转动能和电力中的至少之一的热能用于中间过程和模块中的至少之一;
b)将回收卤水溶液输入到至少一个蒸发器模块中;
c)将预热和热能输入所述至少一个蒸发器模块中;
d)使用至少一个废热回收回路回收来自所述至少一个蒸发器模块的废热;
e)其中来自所述至少一个蒸发器模块的至少一种副产品被输入到至少一个真空蒸发器模块中;
f)将来自所述至少一个蒸发器模块的传递到所述至少一个真空蒸发模块的至少一种副产品与原材料和热能输入组合;
g)使用至少一个废热回收回路回收来自所述真空蒸发模块的废热;
h)通过至少一个卡迈尔派(camalite)晶体化模块来处理来自至少一个真空蒸发模块的材料;
i)其中来自所述至少一个卡迈尔派(camalite)晶体化模块的副产品通过溴化物汽提塔和吸收器模块和浸出模块中的至少之一被处理;
j)其中来自所述浸出模块的材料通过至少一个过滤-脱水模块处理;
k)其中来自所述至少一个过滤-脱水模块处理的材料经由至少一个水合-电解模块处理;
l)其中来自所述至少一种卡迈尔派(camalite)晶体化模块并传递到溴化物汽提塔和吸收器模块中的至少之一的材料与原材料和热能输入组合;
m)使用至少一个废热回路来恢复来自所述溴化物汽提塔和吸收器模块的至少之一的废热;
n)将来自溴化物汽提塔和吸收器模块的至少之一的材料处理至蒸馏模块和沉淀模块中的至少之一;
o)将来自所述蒸馏模块的材料处理至溴水生产模块;
p)其中来自溴化物汽提塔和吸收器模块中的至少之一并被传递到至少一个沉淀模块的材料与原材料和热能输入组合;
q)利用至少一个废热回路回收来自所述至少一个沉淀模块的废热;
r)将来自所述至少一个沉淀模块的材料处理至至少一个过滤-清洗模块;
s)将来自所述至少一个过滤-清洗模块的材料处理至干燥模块和氨回路模块中的至少之一;
t)其中所述至少一个氨回路模块将材料传递回到所述至少一个沉淀模块。
41.根据权利要求40所述的过程,其中所述输入热能来自所回收的废热回路热能。
42.根据权利要求40所述的过程,其中,通过至少一个蒸发器模块回收的卤水溶液产生生石膏、粗盐、和高热保持太阳盐中的至少之一。
43.根据权利要求42所述的过程,其中所述粗盐通过至少一个清洗-加碘模块被进一步处理,以生产岩盐。
44.根据权利要求40所述的过程,其中所述至少一个真空蒸发模块产生如下至少一种副产品:氢氧化钾、氯、和蒸发盐。
45.根据权利要求40所述的过程,其中氢氧化钾从所述过滤-脱水模块的至少一种副产品中提取出来。
46.根据权利要求40所述的过程,其中氢氧化镁从所述干燥模块和氨回路模块中至少之一提取得到。
47.一种从可再生热能输入来生产水泥的过程,包括:
a)将转化为转动能和电力中的至少之一的热能用于中间过程和模块中的至少之一;
b)将灰、石灰、碳、氧化镁和生石灰中的至少一种输入到窑中;
c)将预热和加热的热能输入到所述窑中;
d)利用至少一个废热回收回路来回收来自所述窑的废热;
e)过程来自所述窑的材料为熟料,并进一步将预热和加热能量输入到所述熟料;
f)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述熟料的废热;
g)将来自所述熟料的材料处理至水泥厂,并进一步将预热和加热能量输入到所述水泥厂;
h)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述水泥厂的废热;
i)将来自所述水泥厂的材料处理至中间混合模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述中间混合模块;
j)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述中间混合模块的废热;
k)将来自所述中间混合模块的材料处理至水泥产品定型模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述水泥产品定型模块;
l)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述水泥产品定型模块的废热。
48.一种利用可再生热能输入来生产铸铁的过程,包括:
a)将转化为转动能和电力中的至少之一的热能用于中间过程和模块中的至少之一;
b)将铁、钢、碳和硅中的至少之一输入到高炉;
c)向所述高炉输入预热和热能能量;
d)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述高炉的废热;
e)将来自所述高炉的材料处理至合金混合和感应模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述合金混合和感应模块;
f)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述合金混合和感应模块的废热;
g)将来自所述合金混合和感应模块的材料处理至球化退火模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述球化退火模块;
h)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述球化退火模块的废热;
i)将来自所述球化退火模块的材料处理至铸造和退火模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述铸造和退火模块;
j)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述铸造和退火模块的废热;
k)将来自所述铸造和退火模块的材料处理至铸铁产品定型模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述铸铁产品定型模块;以及
l)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述铸铁产品定型模块的废热。
49.一种利用可再生热能输入来生产塑料的过程,包括:
a)将转化为转动能和电力中的至少之一的热能用于中间过程和模块中的至少之一;
b)将基础材料输入到树脂处理器中;
c)向所述树脂处理器输入预热和热能能量;
d)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述树脂过程器的废热;
e)将所述树脂处理器的材料处理至炉,并进一步将预热和加热能量输入到所述炉;
f)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述炉的废热;
g)将来自所述炉的材料处理至烤炉和加压模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述烤炉和加压模块;
h)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述烤炉和加压模块的废热;
i)将来自所述烤炉和加压模块的材料处理至模压和铸造模块处理,并进一步将预热和加热能量输入到所述模压和铸造模块;
j)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述模压和铸造模块的废热;
k)将来自所述模压和铸造模块的材料处理至塑料产品定型模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述塑料产品定型模块;
l)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述塑料产品定型模块的废热。
50.一种利用可再生热能输入来生产生物塑料的过程,包括:
a)将转化为转动能和电力中的至少之一的热能用于中间过程和模块中的至少之一;
b)将基础材料输入到二氧化碳催化剂中;
c)向所述树脂过程器输入预热和热能能量;
d)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述二氧化碳催化剂的废热;
e)将来自所述二氧化碳催化剂的材料处理至炉,并进一步将预热和加热能量输入到所述炉;
f)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述炉的废热;
g)将来自所述炉的材料处理至烤炉和加压模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述烤炉和加压模块;
h)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述烤炉和加压模块的废热;
i)将来自所述烤炉和加压模块的材料处理至模压和铸造模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述模压和铸造模块;
j)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述模压和铸造模块的废热;
k)将来自所述模压和铸造模块的材料处理至塑料产品定型模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述塑料产品定型模块;
l)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述塑料产品定型模块的废热。
51.一种利用可再生热能输入来生产碳纤维的过程,包括:
a)将转化为转动能和电力中的至少之一的热能用于中间过程和模块中的至少之一;
b)将基础材料输入到拉伸处理模块和熔融旋转模块中的至少之一;
c)向所述拉伸处理模块和熔融旋转模块中的至少之一输入预热和热能能量;
d)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述拉伸处理模块和熔融旋转模块中的至少之一的废热;
e)将来自所述拉伸处理模块和熔融旋转模块中的至少之一的材料处理至热固模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述炉;
f)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述热固模块的废热;
g)将来自所述热固模块的材料处理至碳化和石墨化模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述碳化和石墨化模块;
h)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述碳化和石墨化模块的废热;
i)将来自所述碳化和石墨化模块的材料处理至表面处理和环氧树脂上浆模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述表面处理和环氧树脂上浆模块;
j)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述表面处理和环氧树脂上浆模块的废热;
k)将来自所述表面处理和环氧树脂上浆模块的材料处理至碳纤维产品定型模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述碳纤维产品定型模块;
l)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述碳纤维产品定型模块的废热。
52.一种利用可再生热能输入来生产砖块产品的过程,包括:
a)将转化为转动能和电力中的至少之一的热能用于中间过程和模块中的至少之一;
b)将基础材料输入到至少一个砖块机器中;
c)向所述至少一个砖块机器输入预热和热能能量;
d)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述砖块机器的废热;
e)将来自所述至少一个砖块机器的材料处理至存储室,并进一步将预热和加热能量输入到所述存储室;
f)使用所述至少一个废热回收回路回收来自的所述存储室的废热;
g)将来自所述存储室的材料处理至隧道式干燥机,并进一步将预热和加热能量输入到所述隧道式干燥机;
h)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述隧道式干燥机的废热;
i)将来自所述隧道式干燥机的材料处理至隧道窑模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述隧道窑模块;
j)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述隧道窑的废热;
k)将来自所述隧道窑的材料处理至砖块产品定型模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述砖块产品定型模块;
l)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述砖块产品定型模块的废热。
53.一种利用可再生热能输入来生产铝的过程,包括:
a)将转化为转动能和电力中的至少之一的热能用于中间过程和模块中的至少之一;
b)将基础材料输入到处理分离模块和矿石精炼模块中的至少之一;c)向所述处理分离模块和矿石精炼模块中的至少之一输入预热和热能能量;
d)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述处理分离模块和矿石精炼模块中的至少之一的废热;
e)将来自所述处理分离模块和矿石精炼模块中的至少之一的材料处理至阳极厂模块和水浴处理模块中至少一个,并进一步将预热和加热能量输入到所述阳极厂模块和水浴处理模块中的至少一个;
f)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述阳极厂模块和水浴处理模块中的至少一个的废热;
g)将来自所述阳极厂模块和水浴处理模块中的至少一个的材料处理至阳极炉模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述阳极炉模块;
h)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述阳极炉模块的废热;
i)将来自所述阳极炉模块的材料处理至组装车间模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述组装车间模块;
j)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述组装车间模块的废热;
k)将来自所述组装车间模块和水浴处理模块的材料处理至电解/电解槽模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述电解/电解槽模块;
l)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述电解/电解槽模块的废热;
m)将来自所述电解/电解槽模块的材料处理至铸铝模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述铸铝模块;
n)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述铸铝模块的废热;
o)将来自所述铸铝模块的材料处理至铝产品定型模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述铝产品定型模块;
p)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述铝产品定型模块的废热。
54.一种利用可再生热能输入来生产钢的过程,包括:
a)将转化为转动能和电力中的至少之一的热能用于中间过程和模块中的至少之一;
b)将基础材料输入到高炉和电弧炉中的至少之一;
c)向所述高炉和电弧炉至少之一输入预热和热能能量;
d)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述高炉和电弧炉中的至少之一的废热;
e)将来自所述高炉和电弧炉至少之一的材料处理至连铸模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述连铸模块;
f)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述连铸模块的废热;
g)将来自所述连铸模块的材料处理至热辊轧线,并进一步将预热和加热能量输入到所述热辊轧线;
h)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述热辊轧线的废热;
i)将来自所述热辊轧线的材料处理至冷辊轧线,并进一步将预热和加热能量输入到所述冷辊轧线;
j)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述冷辊轧线的废热;
k)将来自所述冷辊轧线的材料处理至热镀线和电镀锌线中的至少之一,并进一步将预热和加热能量输入到所述热镀线和电镀锌线中的至少之一;
l)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述热镀线和电镀锌线中的至少之一的废热。
55.一种利用可再生热能输入来生产乙醇的工艺,包括:
a)将转化为转动能和电力中的至少之一的热能用于中间过程和模块中的至少之一;
b)将玉米、干草、残余物、细菌、酶、二氧化碳、营养物、光和氧气中至少一种输入到糖化模块和光生物反应器及浮游生物模块中的至少之一中;
c)向所述糖化模块和光生物反应器及浮游生物模块中的至少之一输入预热和热能能量;
d)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述糖化模块和光生物反应器及浮游生物模块中的至少之一的废热;
e)将来自所述糖化模块和光生物反应器及浮游生物模块中至少之一的材料处理至发酵和二氧化碳回收模块以及具有浮游动物的生物反应器,并进一步将预热和加热能量输入到所述发酵和二氧化碳回收模块以及具有浮游动物的生物反应器中的至少之一;
f)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述发酵和二氧化碳回收模块以及具有浮游动物生物反应器中的至少之一的废热;
g)将来自所述发酵和二氧化碳回收模块以及具有浮游动物的生物反应器中的至少之一的材料处理至蒸馏器模块和生物材料脱水模块中的至少之一,并进一步将预热和加热能量输入到所述蒸馏器模块和生物材料脱水模块中的至少之一;
h)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述蒸馏器模块和生物材料脱水模块中的至少之一的废热;
i)将来自所述蒸馏器模块和生物材料脱水模块中的至少之一的材料处理至分子筛模块和研磨模块中的至少之一,并进一步将预热和加热能量输入到所述分子筛模块和研磨模块中的至少之一;
j)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述分子筛模块和研磨模块中的至少之一的废热;
k)将来自所述分子筛模块和研磨模块中的至少之一的材料处理至乙醇产品定型模块,并进一步将预热和加热能量输入到所述乙醇产品定型模块;以及
l)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述乙醇产品定型模块的废热。
56.一种通过可再生热能输入来进行热解的过程,包括:
a)将转化为转动能和电力中的至少之一的热能用于中间过程和模块中的至少之一;
b)将基础、生物质材料输入到预处理干燥和研磨模块;
c)向所述预处理干燥和研磨模块输入预热和热能能量;
d)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述预处理干燥和研磨模块的废热;
e)将来自所述预处理干燥和研磨模块的材料处理至热解器,并进一步将预热和加热能量输入到所述热解器;
f)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述热解器的废热;
g)将来自所述热解器的材料处理至分离器,并进一步将预热和加热能量输入到所述分离器;
h)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述分离器的废热;
i)将来自所述分离器的材料处理至冷凝器,并进一步将预热和加热能量输入到所述冷凝器;
j)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述冷凝器的废热;
k)将来自所述冷凝器的材料处理至低温蒸馏模块和具有输出气体的变压吸附模块中的至少之一,并进一步将预热和加热能量输入到所述低温蒸馏模块和所述变压吸附模块中的至少之一;
l)使用所述至少一个废热回收回路回收来自所述低温蒸馏模块和具有输出气体的变压吸附模块中的至少之一的废热。
57.根据权利要求56所述的过程,其中所述分离器通过生物碳和焦炭中的至少一种的产品进一步产生固体。
58.根据权利要求56所述的过程,其中所述冷凝器进一步产生可进一步冷凝的液态生物油,而分离器使用预热、加热、热回收系统以进一步提炼所述液态生物油。
59.一种使用可再生热能对环境进行加热和冷却的过程,包括:
a)将转化为转动能和电力中的至少之一的热能用于中间过程和模块中的至少之一;
b)使用热交换器、传热盘管、空气过滤器、紫外光源、除湿器模块、加湿器模块、阻尼器、风机、排风扇和盐水溶液;及
c)其中使用了包括内部和外部的热能交换的双能量回收系统,内部和外部的热能交换允许能量留在排出空气中,从而部分地被回收到所述过程的新鲜空气输出中。
60.根据权利要求59所述的过程,进一步包括至少一个热量输入和与至少一个输出风扇连接的至少一个冷输入,以及用以除湿的至少一个腔,所述用以除湿的至少一个腔装有盐水溶液,在雾化为输出空气流之前所述盐水溶液会穿过凹部介质过滤器。
61.根据权利要求60所述的过程,进一步包括用以加湿的至少一个腔,所述用以加湿的至少一个腔装有水,所述水在雾化为输出空气流之前穿过凹部介质过滤器。
62.根据权利要求59所述的过程,其中输出空气流穿过装有至少一种紫外光源的腔。
63.一种计算机化能量和建筑控制系统,包括:
a)计算机化控制系统,利用机器学习基于先前用户输入和所限定规则中的至少一种,对所捕捉能量、所述媒介的至少一种的转化、所捕捉能量的存储进行监测、处理、控制和再分配;
b)至少一个控制层,所述层选自由以下项组成的组中:
i)主控制智能监控系统层;
ii)主网络操作中心层;
iii)网络操作中心层;
iv)家电和家庭控制层;及
v)上述内容的组合。
64.根据权利要求63所述的计算机化能量和建筑控制系统,其中所述主控制智能监控系统层基于基础负荷和高峰需求输入监管能量捕捉和生成,且所述主网络操作中心层监测和分析电网操作、追踪电力质量,生成表单和记录,控制并回应需求变化以及监测并控制能量存储。
65.根据权利要求63所述的计算机化能量和建筑控制系统,其中所述网络操作中心监测并分析电力、高峰供电和频率稳定化,而所述家电控制层监测并报道终端用户住宅用量,并为终端用户提供对于住宅和家电的控制。
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