專利名稱：跨臨界低溫空氣能發電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新能源發電裝置，尤其是一種跨臨界低溫空氣能發電裝置。
背景技術：
地球上的能源絕大部分都來源于太陽，不管風能、水能、生物能還是化石能源一煤炭、石油、天然氣、可燃冰。在能源日益緊張的今天，新的可再生綠色潔凈發電技術日益受到重視。現在，新能源中，水力、風力等太陽能發電技術以及太陽光發電的直接利用技術一光電池、鏡面聚熱發電技術已相當成熟；水力發電開發潛力已不大；而風力、太陽光太過分散，使得風力、太陽光的直接發電裝置占地面積龐大、一次性投資極高。地球大氣每天都在重復吸收并發散太陽輻射的能量，而吸收太陽光熱能的環境流體一空氣中、水中的太陽熱能每天更新，幾乎取之不盡用之不竭。因而人們都在加緊研究新的間接利用太陽能熱能的環境流體一空氣中、水中的熱力發電技術。其中低溫太陽能熱力發電技術是最有潛力前途的高新技術。目前，公知的熱泵式低溫熱能發電裝置采用熱泵系統富集空氣中、水中的低溫太陽熱能再采用朗肯循環系統發電。其中熱泵系統主要包括壓縮機、冷凝器、節流器、蒸發器；朗肯循環系統主要包括冷凝器、循環泵、蒸發器、膨脹發電機組。該熱泵式低溫太陽能熱力發電技術不僅熱泵運行需消耗能量，而且朗肯循環發電系統的冷凝器所耗損的大量熱量會流出系統不被有效利用。它投資高、尤其熱效率低。
發明內容為了克服現有的熱泵式低溫熱能發電裝置投資高、尤其熱效率低的不足，本實用新型提供一種跨臨界低溫空氣能發電裝置，該跨臨界低溫空氣能發電裝置使工質在超臨界狀態下膨脹，在臨界狀態下冷凝，充分循環利用系統內冷量，達到工質冷凝壓縮功耗最小， 使跨臨界低溫空氣能發電裝置無需外界冷源、熱電效率高、能量轉換密度高、單位功率投資低、成本低、副產冷氣不耗電的目的。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是該跨臨界低溫空氣能發電裝置主要包括吸熱器、膨脹發電機組、換熱器、節流閥、壓縮機、增壓泵；膨脹發動機與發電機連接組成膨脹發電機組，增壓泵、換熱器、吸熱器、膨脹發電機組、換熱器依次連接，它還包括系統內相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，密閉系統內有工質，工質為氮氣等或混合工質。在封閉循環發電系統中，工質經吸熱器吸收低溫環境流體一空氣中、水中的熱能加熱工質成為高壓超臨界流體，然后高壓超臨界流體進入膨脹發電機組膨脹降溫降壓做功發電； 膨脹發電機組出口是臨界狀態工質，部分工質經換熱器冷凝降溫后去增壓泵；部分工質經過換熱器或不經過換熱器去節流閥或耐液擊膨脹機膨脹降溫降壓輸出冷量成為低溫低壓氣態工質，低溫低壓氣態工質經壓縮機加壓，再經換熱器降溫后，部分冷凝液態工質可以去增壓泵，其余工質去節流閥或耐液擊膨脹機循環制冷，液態工質經過增壓泵加壓后去換熱器輸出冷量，再經吸熱器進一步吸收低溫環境流體一空氣中、水中的熱能加熱工質成為高壓超臨界流體，形成發電工作循環系統。吸熱器可采用微通道管式高效換熱器。增壓泵可采用多級隔膜泵。膨脹發動機與發電機連接組成膨脹發電機組。膨脹發電機組主軸與增壓泵主軸可以相連接。膨脹發電機組主軸與壓縮機主軸可以相連接。該跨臨界低溫空氣能發電裝置也可以安裝于車船及其他機械設備作為直接動力裝置或充電裝置。該跨臨界低溫空氣能發電裝置也可以用于余熱廢熱地熱等中低溫熱源發電；用于余熱廢熱地熱等中低溫熱源發電時可用二氧化碳或混合工質。該跨臨界低溫空氣能發電裝置副產冷氣。該跨臨界低溫空氣能發電裝置啟動電力使用蓄電池或電網電力，發電電力除自用外上傳電網。本實用新型的有益效果是，該跨臨界低溫空氣能發電裝置使工質在超臨界狀態下膨脹，在臨界狀態下冷凝，充分循環利用系統內冷量，達到工質冷凝壓縮功耗最小，使跨臨界低溫空氣能發電裝置無需外界冷源、熱電效率高、能量轉換密度高、單位功率投資低、成本低、副產冷氣不耗電。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型較佳實施例之一的工作流程示意圖。圖2是本實用新型另一較佳實施例的工作流程示意圖。圖中1.增壓泵、2.吸熱器、3.膨脹發電機組、4.換熱器、5.節流閥、6.壓縮機。
具體實施方式
在
圖1所示實施例中，該跨臨界低溫空氣能發電裝置主要包括吸熱器(2)、膨脹發電機組(3)、換熱器(4)、節流閥(5)、壓縮機(6)、增壓泵(1);膨脹發動機與發電機連接組成膨脹發電機組(3)，它還包括系統內相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，密閉系統內有工質，工質為氮氣。在封閉循環發電系統中，工質經吸熱器(2)吸收低溫環境流體一空氣中、 水中的熱能加熱工質成為高壓超臨界流體，然后高壓超臨界流體進入膨脹發電機組(3)膨脹降溫降壓做功發電；膨脹發電機組(3)出口是臨界狀態工質，部分工質經換熱器(4)冷凝降溫后去增壓泵(1)；部分工質去節流閥(5)膨脹降溫降壓輸出冷量成為低溫低壓氣態工質，低溫低壓氣態工質經壓縮機(6)加壓，再經換熱器(4)降溫后，部分冷凝液態工質去增壓泵(1 )，其余工質去節流閥(5)循環制冷；液態工質經過增壓泵(1)加壓后去換熱器(4)輸出冷量，再經吸熱器(2)進一步吸收低溫環境流體一空氣中、水中的熱能加熱工質成為高壓超臨界流體，形成發電工作循環系統。吸熱器(2)采用微通道管式高效換熱器。增壓泵(1) 采用多級隔膜泵。膨脹發電機組(3)主軸與增壓泵(1)主軸相連接。膨脹發電機組(3)主軸與壓縮機(6)主軸相連接。在圖2所示實施例中，該跨臨界低溫空氣能發電裝置主要包括吸熱器(2)、膨脹發電機組(3)、換熱器(4)、節流閥(5)、壓縮機(6)、增壓泵(1);膨脹發動機與發電機連接組成膨脹發電機組(3)。它還包括系統內相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，密閉系統內有工質，工質為氮氣等或混合工質。在封閉循環發電系統中，工質經吸熱器(2)吸收低溫環境流體一空氣中、水中的熱能加熱工質成為高壓超臨界流體，然后高壓超臨界流體進入膨脹發電機組(3)膨脹降溫降壓做功發電；膨脹發電機組(3)出口是臨界狀態工質，部分工質經換熱器(4)冷凝降溫后去增壓泵(1);部分工質經過換熱器(4)預冷后去節流閥(5)膨脹降溫降壓輸出冷量成為低溫低壓氣態工質，低溫低壓氣態工質經壓縮機(6)加壓，再經換熱器(4)降溫后，部分冷凝液態工質去增壓泵(1 )，其余工質去節流閥(5)循環制冷；液態工質經過增壓泵(1)加壓后去換熱器(4)輸出冷量，再經吸熱器(2)進一步吸收低溫環境流體一空氣中、水中的熱能加熱工質成為高壓超臨界流體，形成發電工作循環系統。吸熱器(2)采用微通道管式高效換熱器。增壓泵(1)采用多級隔膜泵。膨脹發電機組(3)主軸與增壓泵 (1)主軸相連接。膨脹發電機組(3)主軸與壓縮機(6)主軸相連接。
權利要求1.一種跨臨界低溫空氣能發電裝置主要包括吸熱器、膨脹發電機組、換熱器、節流閥、 壓縮機、增壓泵；它還包括系統內相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，其特征是增壓泵、換熱器、吸熱器、膨脹發電機組、換熱器依次連接。
2.根據權利要求1所述的跨臨界低溫空氣能發電裝置，其特征是該跨臨界低溫空氣能發電裝置的吸熱器采用微通道管式高效換熱器。
3.根據權利要求1所述的跨臨界低溫空氣能發電裝置，其特征是該跨臨界低溫空氣能發電裝置的增壓泵采用多級隔膜泵。
4.根據權利要求1所述的跨臨界低溫空氣能發電裝置，其特征是該跨臨界低溫空氣能發電裝置膨脹發電機組主軸與增壓泵主軸之間相連接，膨脹發電機組主軸與壓縮機主軸相連接。
專利摘要一種新能源跨臨界低溫空氣能發電裝置，其工作流程為液態工質經增壓泵加壓后去換熱器輸出冷量，再經吸熱器成為高壓超臨界流體，膨脹做功發電，部分工質經換熱器冷凝降溫后去增壓泵，形成發電工作循環系統；部分工質經過節流膨脹降溫降壓輸出冷量再經加壓冷卻再去節流閥，形成冷凝循環系統。它也可以用于余熱廢熱地熱等中低溫熱源發電。它使工質在臨界狀態下冷凝，充分循環利用系統內冷量，循環功耗最小，無需外界冷源、熱電效率高、能量轉換密度高、單位功率投資低、成本低、副產冷氣不耗電。它成功突破了低溫太陽能熱力發電熱效率低的關鍵難點技術。
文檔編號F01K27/02GK202300555SQ20112035314
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者羅良宜 申請人:羅良宜