CN202300555U - 跨临界低温空气能发电装置 - Google Patents

Abstract

一种新能源跨临界低温空气能发电装置，其工作流程为液态工质经增压泵加压后去换热器输出冷量，再经吸热器成为高压超临界流体，膨胀做功发电，部分工质经换热器冷凝降温后去增压泵，形成发电工作循环系统；部分工质经过节流膨胀降温降压输出冷量再经加压冷却再去节流阀，形成冷凝循环系统。它也可以用于余热废热地热等中低温热源发电。它使工质在临界状态下冷凝，充分循环利用系统内冷量，循环功耗最小，无需外界冷源、热电效率高、能量转换密度高、单位功率投资低、成本低、副产冷气不耗电。它成功突破了低温太阳能热力发电热效率低的关键难点技术。

Description

跨临界低温空气能发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种新能源发电装置，尤其是一种跨临界低温空气能发电装置。

背景技术

地球上的能源绝大部分都来源于太阳，不管风能、水能、生物能还是化石能源--煤炭、石油、天然气、可燃冰。在能源日益紧张的今天，新的可再生绿色洁净发电技术日益受到重视。现在，新能源中，水力、风力等太阳能发电技术以及太阳光发电的直接利用技术—光电池、镜面聚热发电技术已相当成熟；水力发电开发潜力已不大；而风力、太阳光太过分散，使得风力、太阳光的直接发电装置占地面积庞大、一次性投资极高。地球大气每天都在重复吸收并发散太阳辐射的能量，而吸收太阳光热能的环境流体—空气中、水中的太阳热能每天更新，几乎取之不尽用之不竭。因而人们都在加紧研究新的间接利用太阳能热能的环境流体—空气中、水中的热力发电技术。其中低温太阳能热力发电技术是最有潜力前途的高新技术。目前，公知的热泵式低温热能发电装置采用热泵系统富集空气中、水中的低温太阳热能再采用朗肯循环系统发电。其中热泵系统主要包括压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器；朗肯循环系统主要包括冷凝器、循环泵、蒸发器、膨胀发电机组。该热泵式低温太阳能热力发电技术不仅热泵运行需消耗能量，而且朗肯循环发电系统的冷凝器所耗损的大量热量会流出系统不被有效利用。它投资高、尤其热效率低。

发明内容

为了克服现有的热泵式低温热能发电装置投资高、尤其热效率低的不足, 本实用新型提供一种跨临界低温空气能发电装置，该跨临界低温空气能发电装置使工质在超临界状态下膨胀，在临界状态下冷凝，充分循环利用系统内冷量，达到工质冷凝压缩功耗最小，使跨临界低温空气能发电装置无需外界冷源、热电效率高、能量转换密度高、单位功率投资低、成本低、副产冷气不耗电的目的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该跨临界低温空气能发电装置主要包括吸热器、膨胀发电机组、换热器、节流阀、压缩机、增压泵；膨胀发动机与发电机连接组成膨胀发电机组，增压泵、换热器、吸热器、膨胀发电机组、换热器依次连接，它还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，密闭系统内有工质，工质为氮气等或混合工质。在封闭循环发电系统中，工质经吸热器吸收低温环境流体—空气中、水中的热能加热工质成为高压超临界流体，然后高压超临界流体进入膨胀发电机组膨胀降温降压做功发电；膨胀发电机组出口是临界状态工质，部分工质经换热器冷凝降温后去增压泵；部分工质经过换热器或不经过换热器去节流阀或耐液击膨胀机膨胀降温降压输出冷量成为低温低压气态工质，低温低压气态工质经压缩机加压，再经换热器降温后，部分冷凝液态工质可以去增压泵，其余工质去节流阀或耐液击膨胀机循环制冷，液态工质经过增压泵加压后去换热器输出冷量，再经吸热器进一步吸收低温环境流体—空气中、水中的热能加热工质成为高压超临界流体，形成发电工作循环系统。吸热器可采用微通道管式高效换热器。增压泵可采用多级隔膜泵。膨胀发动机与发电机连接组成膨胀发电机组。膨胀发电机组主轴与增压泵主轴可以相连接。膨胀发电机组主轴与压缩机主轴可以相连接。该跨临界低温空气能发电装置也可以安装于车船及其他机械设备作为直接动力装置或充电装置。该跨临界低温空气能发电装置也可以用于余热废热地热等中低温热源发电；用于余热废热地热等中低温热源发电时可用二氧化碳或混合工质。该跨临界低温空气能发电装置副产冷气。该跨临界低温空气能发电装置启动电力使用蓄电池或电网电力，发电电力除自用外上传电网。

本实用新型的有益效果是，该跨临界低温空气能发电装置使工质在超临界状态下膨胀，在临界状态下冷凝，充分循环利用系统内冷量，达到工质冷凝压缩功耗最小，使跨临界低温空气能发电装置无需外界冷源、热电效率高、能量转换密度高、单位功率投资低、成本低、副产冷气不耗电。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型较佳实施例之一的工作流程示意图。

图2是本实用新型另一较佳实施例的工作流程示意图。

图中 1.增压泵、2.吸热器、3.膨胀发电机组、4.换热器、5.节流阀、6.压缩机。

具体实施方式

在图1所示实施例中，该跨临界低温空气能发电装置主要包括吸热器（2）、膨胀发电机组（3）、换热器（4）、节流阀（5）、压缩机（6）、增压泵（1）；膨胀发动机与发电机连接组成膨胀发电机组（3），它还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，密闭系统内有工质，工质为氮气。在封闭循环发电系统中，工质经吸热器（2）吸收低温环境流体—空气中、水中的热能加热工质成为高压超临界流体，然后高压超临界流体进入膨胀发电机组（3）膨胀降温降压做功发电；膨胀发电机组（3）出口是临界状态工质，部分工质经换热器（4）冷凝降温后去增压泵（1）；部分工质去节流阀（5）膨胀降温降压输出冷量成为低温低压气态工质，低温低压气态工质经压缩机（6）加压，再经换热器（4）降温后，部分冷凝液态工质去增压泵（1），其余工质去节流阀（5）循环制冷；液态工质经过增压泵（1）加压后去换热器（4）输出冷量，再经吸热器（2）进一步吸收低温环境流体—空气中、水中的热能加热工质成为高压超临界流体，形成发电工作循环系统。吸热器（2）采用微通道管式高效换热器。增压泵（1）采用多级隔膜泵。膨胀发电机组（3）主轴与增压泵（1）主轴相连接。膨胀发电机组（3）主轴与压缩机（6）主轴相连接。

在图2所示实施例中，该跨临界低温空气能发电装置主要包括吸热器（2）、膨胀发电机组（3）、换热器（4）、节流阀（5）、压缩机（6）、增压泵（1）；膨胀发动机与发电机连接组成膨胀发电机组（3）。它还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，密闭系统内有工质，工质为氮气等或混合工质。在封闭循环发电系统中，工质经吸热器（2）吸收低温环境流体—空气中、水中的热能加热工质成为高压超临界流体，然后高压超临界流体进入膨胀发电机组（3）膨胀降温降压做功发电；膨胀发电机组（3）出口是临界状态工质，部分工质经换热器（4）冷凝降温后去增压泵（1）；部分工质经过换热器（4）预冷后去节流阀（5）膨胀降温降压输出冷量成为低温低压气态工质，低温低压气态工质经压缩机（6）加压，再经换热器（4）降温后，部分冷凝液态工质去增压泵（1），其余工质去节流阀（5）循环制冷；液态工质经过增压泵（1）加压后去换热器（4）输出冷量，再经吸热器（2）进一步吸收低温环境流体—空气中、水中的热能加热工质成为高压超临界流体，形成发电工作循环系统。吸热器（2）采用微通道管式高效换热器。增压泵（1）采用多级隔膜泵。膨胀发电机组（3）主轴与增压泵（1）主轴相连接。膨胀发电机组（3）主轴与压缩机（6）主轴相连接。

Claims (4)

1.一种跨临界低温空气能发电装置主要包括吸热器、膨胀发电机组、换热器、节流阀、压缩机、增压泵；它还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，其特征是：增压泵、换热器、吸热器、膨胀发电机组、换热器依次连接。

2.根据权利要求1所述的跨临界低温空气能发电装置，其特征是：该跨临界低温空气能发电装置的吸热器采用微通道管式高效换热器。

3.根据权利要求1所述的跨临界低温空气能发电装置，其特征是：该跨临界低温空气能发电装置的增压泵采用多级隔膜泵。

4.根据权利要求1所述的跨临界低温空气能发电装置，其特征是：该跨临界低温空气能发电装置膨胀发电机组主轴与增压泵主轴之间相连接，膨胀发电机组主轴与压缩机主轴相连接。

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