CN106247757B - 一种气体转化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气体转化方法及系统，能够存储和转化清洁能源，提高液化效益。所述气体转化系统包括液气储存装置和液化设备，液化设备具有空气进口和液气出口，液气出口与液气储存装置连通，还包括：能源收集装置，收集推动能源；冷却装置，与空气源连通，利用推动能源对空气进行压缩和梯级冷却，形成低温空气，并设有低温空气出口；液化设备利用推动能源对低温空气进行液化，以制得液态空气，并通过液气出口输出，利用液气气化后的高压气体发电和/或对外做功，气化产生冷能回收再利用。所述气体转化方法包括：收集能源对空气进行压缩和梯级冷却，形成低温空气并进一步液化，制得液态空气，利用液气气化后的高压气体发电和/或对外做功。

Description

一种气体转化方法及系统

技术领域

本发明涉及气体液化技术领域，特别是涉及一种气体转化方法及系统。

背景技术

液化气体是将气体转化为液态的物理过程，液化气体存在很大的商业、医疗等价值，是重要的储能载体。近年来，气体液化产业得到了蓬勃发展。

但是，气体液化需要消耗大量的能量，限制了液态气体的应用，不利于液化产业的持续经济性发展。

因此，如何设计一种气体转化方法及系统，以便在提高液化经济性的同时提高液化和能源转化的效率，成为本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体转化方法及系统，能够存储和转化清洁能源，提高液化效益。

为实现上述目的，本发明提供了一种气体转化系统，包括液气储存装置和液化设备，所述液化设备具有空气进口和液气出口，所述液气出口与所述液气储存装置连通，还包括：

能源收集装置，用于选取特定范围内的至少一个不连续能源点，并将所述不连续能源点所产生的能源集中到作业区域，进行技术处理后，形成转化过程中的特定推动能源；

冷却装置，与空气源连通，利用所述特定推动能源对空气进行压缩和梯级冷却，以形成低温空气，并设有低温空气出口，所述低温空气出口与所述空气进口连通，所述液化设备利用所述推动能源对所述低温空气进行液化，并通过所述液气出口将制得的液气输出；

气化设备，包括升温加压设备，与所述液气储存装置连通，用于气化液气；

发电机，由所述气化设备产生的高压干燥气体驱动发电机/组发电，利用所述特定推动能源增温加压，提高气体驱动力，发出的电经过技术处理后向电网供电；

所述液化设备、所述液气储存装置、所述气化设备依次连通，以便在可选的时间和空间内，所述能源装置向所述液化设备、所述液气储存装置和所述气化设备中至少一者提供能量，所述液化设备将制得的液气输送至所述液气储存装置进行储存，所述液气储存装置将储存的液气输送至所述气化设备进行气化发电，形成一个可控的能量流动转化系统。

本发明的气体转化系统，通过能源收集装置将能源收集起来，作为特定推动能源，解决了液化所需能耗过大的问题，提高了能源利用率；并且，采用冷却装置对空气进行冷却，以形成低温空气，再将低温空气作为液化的气源，有效提高了液化效率；尤其是，对低温空气进行整体液化，相对于现有技术，不再对空气进行分级别的液化，在较大程度上提高了空气的整体液化效率，简化了空气液化的工序，节约了成本。

尤其是，所述液化设备、所述液气储存装置、所述气化设备依次连通，并可以与本系统的其他装置均布置在便于系统稳定运行并发挥整体效益的时空范围内，即使得在可选的时间和空间内，所述液化设备将制得的液气输送至所述液气储存装置进行储存，所述液气储存装置将储存的液气输送至所述气化设备进行气化发电，而不受时间和空间间隔的限制；具体可以将本系统的各设备或装置设置在一个相对集中和接近的地理空间内，也可以使得各设备或装置的使用存在一定的时空间隔。

更为重要的是，所述冷却装置和所述液化设备可设置在所述作业区域，能够与所述能源收集装置协同作业，一方面，能源收集装置将不连续的能源集中至作业区域，便于进行稳压处理，能够供给冷却装置和液化设备使用，实现了能源的回收再利用，将不稳定的能源转化为稳定且易于存储的能源—液气；另一方面，冷却装置和液化设备相互配合，利用从所述能源收集装置获取的能源，对空气进行压缩和梯级冷却后，进一步液化提高了液化效率。

优选地，分离装置，与所述液气出口或所述液气储存装置连通，用于分离出液氮和液氧及其他设定气体的液化气，设有液氧出口和液氮出口及其他设定气体的液化气出口；所述能源收集装置向所述分离装置供给能源；

液氧储存装置，与所述液氧出口连通；

液氮储存装置，与所述液氮出口连通。

优选地，所述分离装置为精馏装置，以通过精馏分离出液氧和液氮以及其他设定气体的液化气；

所述液化设备为深冷装置，所述分离装置集成于所述深冷装置，以便在对所述低温空气进行液化的同时分离出液氧和液氮及其他设定气体的液化气，所述推动能源向所述深冷装置供给能源。

优选地，还包括与所述低温空气出口连通的分流装置，所述分流装置连通有第一分流管和第二分流管，所述第一分流管与所述液化设备的所述空气进口连通，所述第二分流管连通有对所述低温空气进行再冷却的再冷却装置，其中，第一分流管与第二分流管的顺序按照现场生产需要排序并存在一定的高程差，所述再冷却装置设有再冷却空气出口，所述再冷却空气出口与所述空气进口连通，所述再冷却装置集成于所述深冷装置，以便促进液化过程。

优选地，所述再冷却装置包括相互连通的再冷却压缩机和膨胀机，所述膨胀机的出口与所述空气进口连通；

所述膨胀机和所述再冷却压缩机之间设有循环气道，以循环对所述低温空气进行再冷却；

所述分流装置还包括相互连接的压缩机和冷却器，以便在压缩的过程中进行冷却；

优选地，还包括过滤装置，用于过滤空气中的杂质，以形成洁净空气，具有与所述冷却装置的进气口连通的洁净空气出口。

优选地，所述气化设备在气化过程中所产生的冷能，回收至所述冷却装置和所述液化设备。

优选地，所述过滤装置在过滤空气和氮氧分离时使用分子筛或多层过滤膜；

所述液化设备为液化能力符合实际的液化器，以便利用所述不连续能源点的能源进行间歇或连续液化作业。

本发明还提供一种气体转化方法，包括以下步骤：

1)选取特定范围内的至少一个不连续能源点，并将所述不连续能源点所产生的能源集中到作业区域，进行技术处理后，形成推动能源；

2)利用所述推动能源对空气进行压缩和梯级冷却，以形成低温空气；

3)利用所述推动能源对所述低温空气进行液化；

4)对液气进行气化，利用气化产生的高压干燥气体驱动发电，利用所述特定推动能源增温加压，提高气体驱动力，发出的电经技术处理后供给电网和/或生产单位，或者利用气化产生的高压气体对外做功。

优选地，所述步骤1)中，收集能源为利用风能、太阳能和潮汐能进行发电所产生的电能，或者采用火电、水电作为辅助。

优选地，所述步骤3)和所述步骤4)之间包括步骤31)：通过精馏分离出液氧和液氮及其他设定气体的液态气；

所述步骤3)中，对所述低温空气进行液化的同时，通过精馏，分别制得液氧和液氮。

优选地，所述步骤2)和所述步骤3)之间还包括步骤21)：对所述低温气体进行分流，以形成第一分流体和第二分流体，利用所述推动能源对所述第二分流体进行再冷却，以形成再冷却空气，其中，第一分流体与第二分流体的顺序按照现场生产需要排序并存在一定的高程差；

所述步骤3)中，利用所述推动能源对所述第一分流体和所述再冷却空气进行液化。

优选地，所述步骤1)和所述步骤2)之间还包括步骤11)：过滤空气中的杂质，以形成洁净空气；

所述步骤2)中，对所述洁净空气进行冷却；

在所述步骤4)中，气化产生的冷能回收至所述步骤2)和/或所述步骤3)，以辅助冷却和/或液化；

所述步骤3)中，利用所述不连续能源点收集能源作为所述特定推动能源，而进行间歇或连续液化作业。

附图说明

图1为本发明所提供气体转化系统在实施例1中的结构示意图；

图2为本发明所提供气体转化系统在实施例2中的结构示意图；

图3为本发明所提供气体转化系统在实施例3中的结构示意图；

图4为本发明所提供气体转化系统在实施例4中的结构示意图；

图5为本发明所提供气体转化方法在一种具体实施方式中的流程示意图。

图1-5中：

液气储存装置101、液化设备102、能源收集装置103、冷却装置104、分离装置105、液氧储存装置106、液氮储存装置107、分流装置108、第一分流管108a、第二分流管108b、再冷却装置109、再冷却压缩机109a、膨胀机109b、循环气道109c、再冷却液氧储存装置201、再冷却液氮储存装置202、再冷却气化设备203、过滤装置204、气化设备205、发电机206。

具体实施方式

本发明提供了一种气体转化方法及系统，能够储存和转化清洁能源，提高液化效益。

以下结合附图，对本发明进行具体介绍，以便本领域技术人员准确理解本发明的技术方案。

本发明提供了一种气体转化系统，包括能源收集装置103、冷却装置104、液气储存装置101和液化设备102，能源收集装置103用于收集能源作为液化过程中的特定推动能源；冷却装置104与空气源连通，利用能源收集装置103所收集的特定推动能源对空气进行梯级冷却，以形成低温空气，该冷却装置104还具有低温空气出口，以向外输出低温空气；液化设备102具有与低温空气出口连通的空气进口，以便将低温空气引入液化设备102内，并利用特定推动能源对低温空气进行液化，该液化设备102具有液气出口；液气储存装置101用于储存制得的液气，与液化设备102的液气出口连通。

能源收集装置103，用于选取特定范围内的至少一个不连续能源点，并将所述不连续能源点所产生的能源集中到作业区域，进行技术处理后，形成液化过程中的特定推动能源。该能源收集装置103可以设在能源产生的区域中来集中能源，作为后续液化的动力和能源。由于风能、太阳能、潮汐能的不连续，产生的电力能源可能不连续，可以采取在较大范围内动态选取若干不连续能源点，然后将这些不连续能源点所产生的不连续的能源通过输电线路集中到作业区域，便于进行稳压、变频等技术处理。

为便于气体转化系统的持续稳定运行，在本发明中整个系统启动时，可以借助稳定能源，比如水电、火电等能源促进系统运行，提高启动便捷性，实现系统的快速启动。

此时，冷却装置104和液化设备102可设置在该作业区域，以便与能源收集装置103协同作业，从能源收集装置103获取能源后，将空气冷却并液化。

本发明的气体转化系统，通过能源收集装置将可能弃置的清洁能源收集起来，作为特定推动能源，解决了液化所需常规能源能耗过大的问题，提高了能源利用率；并且，采用冷却装置104对空气进行冷却，以形成低温空气，再将低温空气作为液化的气源，通过液化设备102对低温空气进行液化，有效提高了液化效率。

需要指出的是，图1-4中，采用虚线表示能源收集装置103对气体转化系统的各个装置或设备提供能源，即虚线表示能源的流动路径；而且，对于需要能源的装置均可以由能源收集装置103获取，此处不再一一列举。

【实施例1】

如图1所示，在第一种实施例中，本发明的气体转化系统还可以包括分离装置105，该分离装置105可以与液化设备102的液气出口连通，出口与液气储存装置101连通，进而将待分离的物质引入该分离装置105，从其中分离出液氮和液氧；同时，分离装置105还设有液氧出口和液氮出口，用于输出液氮和液氧。

为实现液氮和液氧的分别存储，还可以设置液氧储存装置106和液氮储存装置107，其中，液氧储存装置106与分离装置105的液氧出口连通，液氮储存装置107与分离装置105的液氮出口连通，进而将分离出液氧和液氮分别存储。

本领域技术人员也可以直接将液化设备102液化出的物质输送给液气储存装置101，通过液气储存装置101进行储存，并在需要进行分离时将液气储存装置101与分离装置105连通，将液化空气引入分离装置105进行分离，以形成液氮和液氧，并分别输出至液氮储存装置107和液氧储存装置106中进行储存。

该分离装置105也可以使用能源收集装置103所收集能源，即能源收集装置103也可以向该分离装置105供给能源，以节约成本。

其中，所述收集能源可以为利用风能、太阳能和潮汐能等进行发电所产生的电能，也可以辅助使用火电和水电等常规能源。在风电场和光伏电场中，由于风能、太阳能等清洁能源的不稳定性，不能够保证稳定地向外输出额定的电能，因此，需要把不稳定能源液化转化成稳定能源，再气化发电。

所述能源收集装置103可以设在风场、光伏电场发电的装置，还可以根据需要直接引入冷却装置104、液化设备102、分离装置105等，供给这些设备使用。

详细地，分离装置105可以为精馏装置，通过精馏分离出液氧和液氮。

典型的精馏装置是连续精馏设备，包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。由于液氧和液氮的沸点不同，经过精馏，液氮与液氧分层并分离。

本发明还可以设置过滤装置204，用于过滤空气中的水分、二氧化碳、乙炔及沙尘等杂质，以形成洁净空气，并将该洁净空气作为空气源输送至冷却装置104，即该过滤装置204设有与冷却装置104的进气口连通的洁净空气出口，使得冷却装置104以该洁净空气作为空气源，进行预冷却后输送至液化设备102进行液化。

在液化设备102和分离装置105中可以使用分子筛或者多层过滤膜等，以有效的促进空气分离和液化。

此外，本实施例中，冷却装置104具体可以为相互连接的压缩机和冷却器，进而在对气体进行压缩膨胀的过程中进行冷却。此时，压缩机和冷却器相互配合，在压缩的过程中不断地冷却，尽可能地释放空气的热能，降低压缩空气的温度。

【实施例2】

如图2所示，在第二种实施例中，液化设备102为深冷装置，具体还可以将分离装置105集成于深冷装置，以便在对低温空气进行液化的同时分离出液氧和液氮，即此时的液化设备102为具有分离功能的深冷装置，直接可以液化分离出液氧和液氮。

相对于实施例1，本实施例可以直接在液化的同时分离出液氧和液氮，进行提高了效率，也无需设置液气储存装置101，降低了成本，节约了储存空间。

具体可以控制深冷装置的温度，以实现对空气的液化，在液化的过程中，可以利用氧气和氮气的液化温度不同，实现液氧和液氮的分离，并分别输出液氧和液氮。

本实施例中，还可以包括与冷却装置104的低温空气出口相连通的分流装置108，对低温空气进行分流，以形成第一分流体和第二分流体；该分流装置108连通有第一分流管108a和第二分流管108b，第一分流管108a与液化设备102的空气进口连通，将第一分流体直接输送至液化设备102；第二分流管108b与再冷却装置109连通，通过再冷却装置109对第二分流体进行再冷却处理，以形成温度更低的再冷却空气，该再冷却装置109设有与液化设备102的空气进口连通的再冷却空气出口，以便对再冷却空气进行液化。其中，第一分流管与第二分流管的顺序按照现场生产需要排序并存在一定的高程差。

该冷却装置和再冷却装置可以包括相互连通的再冷却压缩机和膨胀机，在不断的压缩膨胀过程中消耗低温空气的内能，以便对低温空气进行制冷处理，然后，可以将膨胀降温后的冷却空气输送至液化设备102进行液化。分流和分离装置中可以使用分子筛等吸附剂和/或薄膜蒸发等技术。

【实施例3】

如图3所示，在第三种实施例中，可以在膨胀机109b和再冷却压缩机109a之间设置循环气道109c，对低温空气循环进行再冷却，在不断冷却的过程中制得部分液氧和部分液氮；该再冷却装置109可以分别设有用于输出液氧的输出口和用于输出液氮的输出口，然后通过输送管路将再冷却制得的液氧和液氮分别输送至再冷却液氧储存装置201和再冷却液氮储存装置202。

同时，本发明还可以包括与再冷却液氧储存装置201和再冷却液氮储存装置202中的至少一者连通的再冷却气化设备203，用于对再冷却制得的液氧和/或液氮进行气化，在气化过程中形成冷能供给液化设备102。由于液氧或液氮气化过程中会吸收热量，相应地会释放冷能，该冷能可以供给液化设备102，对液化设备102中的低温空气进行冷却，进而使得低温空气进一步降温，促进最终制得液氧和液氮。

或者，再冷却制得的液氧和/或液氮可以连接气化发电设备，通过气化发电产生能量，供给液化设备102使用。尤其是，当能源收集装置收集的能源不足以维持整个气体转化系统运行时，可以将再冷却制得的液氧和液氮作为能源使用，以维持系统的正常运行。

当不需要通过再冷却制得的液氧和液氮气化发电时，也可以直接将再冷却制得的液氧和液氮分别储存在上述的液氧储存装置106和液氮储存装置107，而无需单独设置再冷却液氧储存装置201和再冷却液氮储存装置202。

另外，为表达的便利，本实施例的附图3中没有示出分离装置105以及液氧储存装置106和液氮储存装置107，但是，本领域技术人员应该可以理解，本实施例也可以根据需要参照实施例1和实施例2设置上述分离装置105以及相关的储存装置。

上述的液气储存装置101、液氧储存装置106、液氮储存装置107、再冷却液氧储存装置201和再冷却液氮储存装置202均可以为液态气体的储存罐，其个数以及规格、材质等均可以根据实际需要设置，例如，可以为钢铁储存罐、或者浇筑而成的储存罐，至于地表或地下等，具体可以参照现有技术设置，还可以设置专用的储存库，用于放置上述储存装置等，不再赘述。

【实施例4】

如图4所示，在第四种实施例中，本发明还可以设置气化设备205和发电机206，气化设备205与液气储存装置101、液氧储存装置106和液氮储存装置107中的至少一者连通，用于气化液气储存装置101中储存的物质和/或液氧和/或液氮；发电机206与气化设备205相连，由气化设备205产生的气体驱动，进而在高压干燥气体驱动下发电，并将所发的电能供给电网。当电网的供电能力不足时，可以将气化设备205与上述至少一个储存装置连通，气化液态气体，进而驱动发电机206向电网供电，与电网并网，或者供给生产单位；气化设备205也可以直接利用气化产生的高压气体对外做功。

气化设备205在对液态气体进行气化的过程中会产生大量的冷能，此时，可以通过输送管路将产生的冷能输送至冷却装置104和/或液化设备102进行回收，与冷却装置104和/或液化设备102产生的大量热能进行热交换，以降低整体能耗和成本。反之冷却装置104和液化设备102中产生的热能可以输送用于辅助气化设备205的液汽气化，以便节省能耗。其中，冷能和热能回收用的输送管路采用图4中不带箭头的实线表示，但分属两个管道。

在液化空气进行气化时，利用搜集能源对气化气体进行增温和加压，便于形成适宜发电机的高压气体，可以利用高压气体冲力或气体压差进行发电，即气化设备205与发电机206相连，即可输送高压气体至发电机206，进行发电，高压气体出气口与发电机转子对应，多点喷射，高速高压气流推动转子运动，进行发电。该发电机206可以设在作业区域，与本发明的气体转化系统相融合，也可以单独设置。

再者，由于风能、太阳能等能源不稳定，对于本发明的气体转化系统可能会有一定干扰，需要配置灵活的调节机制，可以考虑液化部分的小型化和快速化，比如可以将液化设备102设置为液化能力符合实际的大型液化器或者中型液化器，还可以为多个小型液化器，该小型液化器具有快速、灵活的特点，能源收集装置103收集部分不稳定电力至作业区域后，该小型液化器快速液化相应量的空气，并将液气储存起来，按照这种处理方式，通过积少成多，最终形成大存储量的液气储存装置101，可以用于气化发电。

此时，根据需要，可以设置分离装置105或者不设置分离装置105，而直接形成混合液化空气，然后将液体空气进行气化发电。

其中，本系统除了液化氧气和氮气，同样可以液化其他需要的特殊气体，并可以气化发电，本申请的每个实施例均可以相互参照，不再对各部分详细说明。

需要说明的是，再冷却装置109的结构形式多样，不限于再冷却压缩机109a和膨胀机109b的具体形式；在每个实施例中，也可以不设置分离装置105，直接形成液体空气，而不再对液氧和液氮进行分离，但是，应该理解，液氧和液氮分离后可以进行分别存储和使用，经济效益更高，可靠性和稳定性更强，尤其便于根据需要选用。

请结合图5，本发明还提供了一种气体转化方法，具体可以包括以下步骤：

S10：收集能源作为特定推动能源，该能源可以为风能、太阳能或潮汐能等产生的电能，也可以是水电火电等常规能源辅助；

S20：过滤自然空气，以去除空气中的杂质，形成洁净空气，如采用空气过滤器等部件对自然空气进行过滤，以去除水分、二氧化碳、乙炔及沙尘等杂质，进而提高空气的纯度，便于制得纯度较高的洁净空气；

S30：对洁净空气进行梯级冷却，以形成低温空气，采用梯级冷却的方式能够提高冷却效率，还可以提高冷却的均匀性，更为重要的是，梯级冷却还可以尽可能地去除空气中的水分，形成较为干燥的空气，避免水分干扰气体液化；

S40：对低温空气进行分流，形成第一分流体和第二分流体，第一分流体与第二分流体的顺序按照现场生产需要排序并存在一定的高程差；

S50：将第二分流体进行再冷却，形成再冷却空气，再冷却空气的温度更低，能够提高液化效率，同时，当第一分流体与再冷却空气混合时，可以组合形成温度低于低温空气的空气源，进而从整体上加速液化进程，提高液化效率；

S60：将第一分流体和再冷却空气送入液化设备102进行液化，可以分别送入也可以混合后送入，均可以提高单位实现内液化的产量；

S70：由液化形成的混合液化空气中分离出液氧和液氮及其他设定气体的液化气，如可以采用精馏等工艺进行分离；

S80：将分离出的液氧存入液氧储存装置106，分离出的液氮存入液氮储存装置107，储存的液氧和液氮可以直接销售，也可以作为能源储存；

S90：对液氧和/或液氮进行气化，同时增温加压，以通过气化发电，供给电网，具体可以利用气化产生的高压干燥气体驱动发电，利用所述特定推动能源增温加压，提高气体驱动力，发出的电经技术处理后供给电网和/或生产单位，或者利用气化产生的高压干燥气体对外做功；当电网供电不足时，可以将部分液氧或液氮进行气化，以提供电网所需的能量，高压气体出气口与发电机转子对应，多点喷射，高速高压气流推动转子运动，进行发电。

如此，清洁能源被有效利用，并储存至液化气体中，不仅实现了节能环保，还便于在需要时反馈给电网，辅助提高了电网的稳定性。

在上述步骤S10中，收集能源方式很多，包括直接使用风场、光伏电场发电，也可以将能源存储在储能设备中。选取特定范围内的至少一个不连续能源点，并将所述不连续能源点所产生的能源集中到作业区域，进行稳压处理后，形成特定推动能源。由于风能、太阳能、潮汐能的不连续，会使产生的电力能源可能不连续，需要稳压使其形成比较平稳连续的能源，可以采取在较大范围内动态选取若干不连续能源点，然后将这些不连续能源点所产生的不连续的能源通过输电线路集中到作业区域，经过稳压、变频等技术处理后形成特定推动能源，然后再转化形成相对稳定的特定推动能源。

此时，步骤S30的冷却步骤和S60对液化步骤可以与步骤S10的能源收集步骤相协同，以便于获取所述特定推动能源，并协同作业，将空气冷却并液化而形成含有液气的混合液化空气。

在步骤S30中，所述梯级冷却是指冷却温度进行梯级变化，以制得低温空气；该低温空气的温度值可以进行设置，以使得空气冷却至适宜的温度和压力，以利于液化。

在步骤S40中，分流的形式多样，如可以采用分流管，具体可以为三通管等结构形式，也可以利用沸点和重力差异，然后对低温空气进行分流；还可以设置分流阀等部件，以控制第一分流体和第二分流体的比例。

在步骤S50之后，还可以执行以下步骤：

S501：循环地对低温空气进行再冷却，使得低温空气的温度不断降低，制得液氧和液氮；

S502：将再冷却制得液氧输送至再冷却液氧储存装置201进行储存，再冷却制得的液氮输送至再冷却液氮装置进行储存，或者可以直接输送至液氧储存装置106或液氮储存装置107；

S503：对再冷却液氧储存装置201中的液氧和/或再冷却液氮储存装置202中的液氮进行气化；

S504：将步骤S503中气化时产生的冷能供给步骤S60，辅助提供液化所需的冷能。

也就是说，本领域技术人员还可以按照步骤S501～S504对再冷却步骤进行处理，而形成辅助液化的冷能，进而加快液化进行，提高液化效率，促使更多的氧气和氮气朝向液态转化，提高转化效率。

需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要选择液化所需的产品，如果只需要制得混合液化空气，则可以省略分离对应的步骤以及气化发电的步骤，即省略步骤S70～S90，将制得的混合液化空气直接储存至液气储存装置101中；当仅需要制得液氧和液氮时，可以省去气化发电的步骤S90；而且，上述步骤S501～S504是一种辅助液化的方法，本领域技术人员可以根据需要选择，当特定推动能源足够时，不需要采用这种方式辅助液化。

步骤S90中，气化产生的冷能可以回收至步骤S30和/或步骤S60，以辅助冷却和/或液化。

步骤S60中，由于利用不连续能源点的能源作为特定推动能源，此时可以采用中/小型液化器作为液化设备102，以便进行间歇或连续液化作业，具体参见上文中关于气体转化系统的描述。

此外，步骤S10～S90的执行顺序不限于上述方式，本领域技术人员可以根据需要设置，具体可以调节步骤的布置顺序，也可以根据需要增设步骤。

本发明的气体转化方法可以采用上述的气体转化系统执行，上述步骤的不详之处均可以参照上述的气体转化系统，此处不再赘述。

根据本专利技术方法，在海洋和河湖等水面上同样可以实施气体转化和系统，其中集中到特定区域进行能源采集和转化，可以理解为在岛屿或人工平台等进行集中作业和气体转化。落入本专利保护范围。能源收集装置、液化设备、液气储存装置、气化设备等按顺序至少一者以上后者使用前者转化的能源，这可以理解为能源收集装置、液化设备、液气存储装置和气化设备及本系统其他装置均布局在便于系统稳定运行，发挥整体效益的时空范围内，而不管时间与空间间隔，比如长距离输电线和隔年使用等，可以是一个相对集中和接近的地理空间内，也可以有一定时空间隔。

以上对本发明所提供气体转化方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，如普通技术人员知道整个过程需要使用到水循环，液化和气化需要用到热交换和热交换设备，储气装置和气化设备等个数至少一个，深冷时的温压关系，发电机组采用汽/气轮机或适合高压干燥气体的发电机，整个系统的安全和密封及自动减压报警等等，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种气体转化系统，包括液气储存装置（101）和液化设备（102），所述液化设备（102）具有空气进口和液气出口，所述液气出口与所述液气储存装置（101）连通，其特征在于，还包括：

能源收集装置（103），用于选取特定范围内的至少一个不连续能源点，并将所述不连续能源点所产生的能源集中到作业区域，进行技术处理后，形成转化过程中的特定推动能源；

冷却装置（104），与空气源连通，利用所述特定推动能源对空气进行压缩和梯级冷却，以形成低温空气，并设有低温空气出口，所述低温空气出口与所述空气进口连通，所述液化设备（102）利用所述特定推动能源对所述低温空气进行液化，并通过所述液气出口将制得的液气输出；

气化设备（205），包括升温加压设备，与所述液气储存装置（101）连通，用于气化液气；

发电机（206），由所述气化设备（205）产生的高压干燥气体驱动发电机/组发电，利用所述特定推动能源增温加压，提高气体驱动力，发出的电经过技术处理后向电网供电；

所述液化设备（102）、所述液气储存装置（101）、所述气化设备（205）依次连通，以便在可选的时间和空间内，所述能源收集装置（103）向所述液化设备（102）、所述液气储存装置（101）和所述气化设备（205）中至少一者提供能量，所述液化设备（102）将制得的液气输送至所述液气储存装置（101）进行储存，所述液气储存装置（101）将储存的液气输送至所述气化设备（205）进行气化发电，形成一个可控的能量流动转化系统；

液化设备设置为液化能力符合实际的多个小型液化器；

所述冷却装置和所述液化设备可设置在所述作业区域；还包括：

分离装置（105），与所述液气出口或所述液气储存装置（101）连通，用于分离出液氮和液氧及其他设定气体的液化气，设有液氧出口和液氮出口及其他设定气体的液化气出口；所述能源收集装置（103）向所述分离装置（105）供给能源；

液氧储存装置（106），与所述液氧出口连通；

液氮储存装置（107），与所述液氮出口连通。

2.如权利要求1所述的气体转化系统，其特征在于，所述分离装置（105）为精馏装置，以通过精馏分离出液氧和液氮以及其他设定气体的液化气；

所述液化设备（102）为深冷装置，所述分离装置（105）集成于所述深冷装置，以便在对所述低温空气进行液化的同时分离出液氧和液氮及其他设定气体的液化气，所述特定推动能源向所述深冷装置供给能源。

3.如权利要求2所述的气体转化系统，其特征在于，还包括与所述低温空气出口连通的分流装置（108），所述分流装置（108）连通有第一分流管（108a）和第二分流管（108b），所述第一分流管（108a）与所述液化设备（102）的所述空气进口连通，所述第二分流管（108b）连通有对所述低温空气进行再冷却的再冷却装置（109），其中，第一分流管（108a）与第二分流管（108b）的顺序按照现场生产需要排序并存在一定的高程差，所述再冷却装置（109）设有再冷却空气出口，所述再冷却空气出口与所述空气进口连通，所述再冷却装置（109）集成于所述深冷装置，以便促进液化过程。

4.如权利要求3所述的气体转化系统，其特征在于，所述再冷却装置（109）包括相互连通的再冷却压缩机（109a）和膨胀机（109b），所述膨胀机（109b）的出口与所述空气进口连通；

所述膨胀机（109b）和所述再冷却压缩机（109a）之间设有循环气道（109c），以循环对所述低温空气进行再冷却；

所述分流装置（108）还包括相互连接的压缩机和冷却器，以便在压缩的过程中进行冷却。

5.如权利要求4所述的气体转化系统，其特征在于，还包括过滤装置（204），用于过滤空气中的杂质，以形成洁净空气，具有与所述冷却装置（104）的进气口连通的洁净空气出口。

6.如权利要求5所述的气体转化系统，其特征在于，所述气化设备（205）在气化过程中所产生的冷能，回收至所述冷却装置（104）和所述液化设备（102）。

7.如权利要求5所述的气体转化系统，其特征在于，所述过滤装置（204）在过滤空气和氮氧分离时使用分子筛或多层过滤膜；

所述液化设备（102）为液化能力符合实际的液化器，以便利用所述不连续能源点的能源进行间歇或连续液化作业。

8.一种气体转化方法，基于权利要求1-7任一项所述的气体转化系统，其特征在于，包括以下步骤：

1）选取特定范围内的至少一个不连续能源点，并将所述不连续能源点所产生的能源集中到作业区域，进行技术处理后，形成特定推动能源；

2）利用所述特定推动能源对空气进行压缩和梯级冷却，以形成低温空气；

3）利用所述特定推动能源对所述低温空气进行液化；

4）对液气进行气化，利用气化产生的高压干燥气体驱动发电，利用所述特定推动能源增温加压，提高气体驱动力，发出的电经技术处理后供给电网和/或生产单位，或者利用气化产生的高压干燥气体对外做功；

所述步骤3）和所述步骤4）之间包括步骤31）：通过精馏分离出液氧和液氮及其他设定气体的液态气；

所述步骤3）中，对所述低温空气进行液化的同时，通过精馏，分别制得液氧和液氮。

9.如权利要求8所述的气体转化方法，其特征在于，所述步骤1）中，收集能源为利用风能、太阳能和潮汐能进行发电所产生的电能，或者采用火电、水电作为辅助。

10.如权利要求8所述的气体转化方法，其特征在于，所述步骤2）和所述步骤3）之间还包括步骤21）：对所述低温空气进行分流，以形成第一分流体和第二分流体，利用所述特定推动能源对所述第二分流体进行再冷却，以形成再冷却空气，其中，第一分流体与第二分流体的顺序按照现场生产需要排序并存在一定的高程差；

所述步骤3）中，利用所述特定推动能源对所述第一分流体和所述再冷却空气进行液化。

11.如权利要求8-10任一项所述的气体转化方法，其特征在于，所述步骤1）和所述步骤2）之间还包括步骤11）：过滤空气中的杂质，以形成洁净空气；

所述步骤2）中，对所述洁净空气进行冷却；

在所述步骤4）中，气化产生的冷能回收至所述步骤2）和／或所述步骤3），以辅助冷却和／或液化；

所述步骤3）中，利用所述不连续能源点收集能源作为所述特定推动能源，而进行间歇或连续液化作业。