[发明专利]基于超临界空气的能源综合利用方法

权利要求书

1.一种基于超临界空气的能源综合利用方法，所述方法适用于一种基于超临界空气的能源综合利用系统，所述系统包括：空气液化子系统、空气分离子系统、气体膨胀发电子系统；其特征在于，所述方法包括如下步骤：

所述空气液化子系统对空气进行液化；

所述空气分离子系统对液化后的空气进行分离以得到氮气和氧气，将所述氮气通过管道输送给所述气体膨胀发电子系统，并将所述氧气储存和/或输出到外部设备；

所述气体膨胀发电子系统利用所述空气分离子系统提供的氮气进行发电。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空气液化子系统包括空气压缩机组、蓄冷换热器和储液罐；所述空气分离子系统包括氧氮分离器、换热器；所述气体膨胀发电子系统包括通过传动轴联接的由至少一台低压膨胀机、至少一台高压膨胀机构成的膨胀机组和发电机；所述空气液化子系统、所述空气分离子系统、所述气体膨胀发电子系统中任何两者之间设置有至少一条管道；所述空气压缩机组与所述低压膨胀机之间设置有带阀门的管道，该管道用于由所述空气压缩机组向所述低压膨胀机输入压缩空气；所述气体膨胀发电子系统与所述蓄冷换热器之间设置有管道，该管道用于由所述气体膨胀发电子系统向所述蓄冷换热器输送低温气体。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述空气液化子系统对空气进行液化包括：

通过空气压缩机组的第一输出口与所述低压膨胀机之间设置的带有阀门的第一管道，将部分压缩空气输入所述气体膨胀发电子系统的低压膨胀机进行膨胀，并产生低温气体；

通过所述低压膨胀机与所述蓄冷换热器之间设置的第二管道，由所述低压膨胀机向所述蓄冷换热器输送所述低温气体；

利用所述蓄冷换热器基于所述低温气体对从所述空气压缩机组的第二输出口输出的压缩空气进行液化。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述空气分离子系统对液化后的空气进行分离以得到氮气和氧气，将所述氮气通过管道输送给所述气体膨胀发电子系统，包括：

通过设置在从所述空气分离子系统的低温氮气输出口连接到所述气体膨胀发电子系统的高压膨胀机的输入口的管道，由所述空气分离子系统向所述气体膨胀发电子系统输送高压低温氮气。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过所述储液罐到所述蓄冷换热器之间设置的管道，由所述储液罐向所述蓄冷换热器输送低温气体。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过所述空气分离子系统与所述空气液化子系统的蓄冷换热器之间设置的管道，由所述空气分离子系统向所述蓄冷换热器输送低温气体。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述空气液化子系统还包括空气净化和纯化设备，所述压缩机组采用共轴串联或分轴并联与驱动源联接。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述膨胀机组采用共轴串联或分轴并联与发电机轴联接。

9.如权利要求到2所述的方法，其特征在于：

所述空气压缩机组中的压缩机为活塞式、轴流式、向心式、螺杆式或混合式；

所述膨胀机为活塞式、轴流式、向心式、螺杆式或混合式。

10.如权利要求到2所述的方法，其特征在于：

所述蓄冷换热器为管式、板式、管翅式和板翅式换热器的一种或多种的组合。

11.如权利要求到2所述的方法，其特征在于：

各连接管道上均设置有阀门；

所述储液罐与所述空气分离子系统之间的管道上还设置有至少一台低温泵。

12.如权利要求到11所述的方法，其特征在于：

所述低温泵为往复式、离心式或混合式低温泵。

13.如权利要求到2所述的方法，其特征在于：

所述空气分离子系统中的换热器为管式、板式、管翅式和板翅式换热器的一种或组合。