一種低溫液體汽化發電系統的製作方法

2023-09-16 06:31:20 2

實用新型涉及一種發電系統，特別是一種利用低溫液體汽化進行發電的低溫液體汽化發電系統，屬於低溫液體工程及發電技術領域。

背景技術：

隨著經濟的不斷發展，對電力能源的需求也越來越大。現有的發電系統主要分為火力發電、水力發電和風力發電三大系統，水力發電由於受到水源和地理環境等諸多自然條件的限制，建設比較困難。火力發電雖然對地理環境要求低，但汙染大，能源消耗高，可持續發展前景暗淡。而風力發電雖然無汙染，可再生但不是隨時隨地都有合適的風，太大了不行，太小了不行，而且建設風力電場的成本也很高，難以大規模應用。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種低溫液體汽化發電系統，該發電系統對環境無汙染，能耗低而且不受地理環境的限制，建設成本低，可以實現大規模應用。

為解決上述技術問題，本實用新型採用如下的技術方案：

一種低溫液體汽化發電系統，包括低溫液體儲罐、低溫液體高壓泵、空溫式低溫液體汽化器、熱交換器及控溫器、汽輪機、發電機、氣體儲氣室、氣體膨脹液化設備、制氮及分離提純設備，所述的低溫液體儲罐連接至低溫液體高壓泵，低溫液體高壓泵連接空溫式低溫液體汽化器，空溫式低溫液體汽化器連接熱交換器及控溫器，熱交換器及控溫器連接汽輪機，汽輪機連接發電機和氣體儲氣室，氣體儲氣室連接至氣體膨脹液化設備和制氮及分離提純設備，氣體膨脹液化設備連接低溫液體儲罐。

上述的低溫液體汽化發電系統中，還包括排氣管道、低溫液體管路、低壓常溫管道和常溫高壓管路，所述的低溫液體儲罐是通過低溫液體管路連接至低溫液體高壓泵，低溫液體高壓泵是通過低溫液體管路連接空溫式低溫液體汽化器，空溫式低溫液體汽化器是通過常溫高壓管路連接熱交換器及控溫器，熱交換器及控溫器是通過常溫高壓管路連接汽輪機，汽輪機是通過排氣管道連接至氣體儲氣室，氣體儲氣室是通過低壓常溫管道連接至氣體膨脹液化設備和制氮及分離提純設備，氣體膨脹液化設備是通過低溫液體管路連接低溫液體儲罐。

本實用新型的有益效果：與現有技術相比，本實用新型利用低溫液體（液氮）作為能源進行發電，屬於新型環保發電技術，對環境無汙染，能耗低，減少了對傳統能源的消耗，而且不受地理環境的限制，建設成本低，原料來源廣，可持續發展性好，可以進行大規模推廣和應用。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統構成圖。

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的說明。

具體實施方式

實施例1：如圖1所示，包括低溫液體儲罐1、低溫液體高壓泵2、空溫式低溫液體汽化器3、熱交換器及控溫器4、汽輪機5、發電機6、氣體儲氣室7、氣體膨脹液化設備8、制氮及分離提純設備9、排氣管道10、低溫液體管路11、低壓常溫管道12和常溫高壓管路13，低溫液體儲罐1通過低溫液體管路11連接至低溫液體高壓泵2，低溫液體高壓泵2通過低溫液體管路11連接空溫式低溫液體汽化器3，空溫式低溫液體汽化器3通過常溫高壓管路13連接熱交換器及控溫器4，熱交換器及控溫器4通過常溫高壓管路13連接汽輪機5，汽輪機5連接發電機6並通過排氣管道10連接至氣體儲氣室7，氣體儲氣室7通過低壓常溫管道12分別連接至氣體膨脹液化設備8和制氮及分離提純設備9，氣體膨脹液化設備8通過低溫液體管路11連接低溫液體儲罐1。本實用新型中的 1低溫液體儲罐1是一種用於專門儲存和供應低溫液化氣體的夾套式真空粉末絕熱壓力容器。低溫液體高壓泵2是利用葉輪旋轉產生的離心力使液體的壓力升高而達到輸送的目的，由於低溫液體高壓泵2輸送的介質為低溫液體，在輸送介質過程中應保持低溫，所以本實用新型採用低溫液體管路11進行輸送，如果一旦從低溫液體高壓泵2周圍吸收了較多的熱量，則低溫液體高壓泵2內低溫液體會大量汽化產生氣體，從而影響低溫液體高壓泵2的工作。汽化器是一種工業和民用的節能設備，其作用是把液態的氣體轉化為氣態的氣體。其中涉及到的氣體很多，比如說：液氧、液氮、液氬等等，而汽化器也分為很多種，有浸沒燃燒汽化器、固體導熱式汽化器、空溫式汽化器、強制通風式汽化器、循環熱水水浴式汽化器、蒸汽加熱水浴式汽化器、電加熱水浴式汽化器等，本實用新型採用的空溫式低溫液體汽化器3是用帶翅片的鋁管制作的，當「冰冷」的液態氣體流入空溫式低溫液體汽化器3時，空溫式低溫液體汽化器3周圍的空氣跟翅片鋁管內的冰冷液態氣體產生熱交換，溫度降低，從而造成空氣的流動，有新的「相對較熱」的空氣湧到空溫式低溫液體汽化器3周圍繼續發生新的熱交換。本實用新型中的熱交換器及控溫器4是通過熱交換器把空氣熱量與管道內的氣體熱量交換，提高管道內氣體的溫度，如果溫度沒有達到理想的溫度就通過控溫器加熱到目標溫度。汽輪機5用於將高壓氣體輸入汽輪機中膨脹做功輸出動力。發電機6的作用是將其他形式的能源轉換成電能輸出。氣體儲氣室7的作用是儲存氣體，使氣體不受外界的影響、不影響氣體的純度而循環運行。氣體膨脹液化設備8的作用是通過制冷機循環把天然氣或純氣體（如氧、氮、氫、氖和氦等）分別冷卻和冷凝成液態。氣體的液化是根據氣體的特性﹑冷凝溫度和使用要求通過相應的液化循環實現的，典型的循環有節流液化循環﹑帶膨脹機的液化循環﹑氣體制冷機循環和復疊式製冷循環等。被液化的氣體經過壓縮機壓縮和膨脹機膨脹來製冷。膨脹機是利用壓縮氣體膨脹降壓時向外輸出機械功使氣體溫度降低的原理以獲得能量，利用壓縮氣體膨脹降壓時向外輸出機械功使氣體溫度降低的原理以獲得冷量的機械。膨脹機常用於深低溫設備中。制氮及分離提純設備9的作用是以空氣為原料，利用物理的方法將空氣中的氧和氮分離提純而獲得氮氣，得到的氮氣進入氣體膨脹液化設備8，變成液氮循環使用。

以上設備均為市售產品，直接在市場上購買成品進行安裝。

工作原理：首先，通過制氮及分離提純設備9將空氣中的氮氣與氧氣分離提純，得到氮氣，然後送入氣體儲氣室7儲存，再通過氣體膨脹液化設備8將氮氣進行液化，得到液氮，液氮再通過低溫液體管路11輸送至低溫液體儲罐1儲存。當然，液氮也可以直接外購成品。發電時，將低溫液體（液氮）通過低溫液體管路11輸送至低溫液體高壓泵2中進行增壓，然後通過低溫液體管路11泵入空溫式低溫液體汽化器3中將低溫液體汽化成常溫高壓氣體，該常溫高壓氣體通過常溫高壓管路13輸送至熱交換器及控溫器4中，通過熱交換器提高管道內氣體的溫度，然後通過常溫高壓管路13輸送至汽輪機5中膨脹做工轉化為機械能，驅動發電機6運轉產生電能輸出；進入汽輪機5膨脹做工後的氣體通過排氣管道10進入氣體儲氣室7儲存，然後通過氣體膨脹液化設備8將氣體儲氣室7的氣體抽出進行液化，液化後的低溫液體通過低溫液體管路11輸送至低溫液體儲罐1，低溫液體儲罐1中的低溫液體再通過低溫液體管路11輸送至低溫液體高壓泵2中進行增壓，然後泵入空溫式低溫液體汽化器3中汽化成常溫高壓氣體，常溫高壓氣體再通過常溫高壓管路13輸送至熱交換器及控溫器4中通過熱交換器提高管道內氣體的溫度，然後通過常溫高壓管路13輸送至汽輪機5中膨脹做工轉化為機械能，驅動發電機6運轉產生電能輸出，如此形成全封閉循環，產生源源不斷的電能。低溫液體是一種非常易汽化的液體，在常溫常壓下以氣態的形式存在並通過加壓和降溫使其變成液體的形式。常見的低溫液體包括液氧、液氫、液氮、液氬、液體二氧化碳以及液空（液化的空氣，低溫下的氧、氮、氬混合物）等，本例中選用液氮為介質。