[发明专利]温差-涡轮联合循环液氮发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及储能发电的技术领域，也涉及工业废热回收利用的领域，还涉及一种液化空气辅助废热回收装置(参见专利申请号201510014085.3)，同时也涉及一种程控开关式温差发动机(参见专利申请号201410058639.5)、一种多缸式温差发动机(参见专利申请号201410712134.6)、一种转子式温差发动机(参见专利申请号201410679583.5)、一种采用正时系统控制的温差发动机(参见专利申请号201410740508.5)。

背景技术

储能是新能源发展中不可缺少的环节。由于风电、太阳能发电的不稳定性，必须有储能电站与之配合才能保证电力的稳定供应。常见的储能方式有蓄水储能、电池储能、压缩空气储能等等。水库蓄水储能有环境条件要求严酷，符合条件的地点少且偏远的问题；电池储能有使用寿命、电池价格高昂、容量不高等问题；压缩空气储能则有如何寻找可存储大量压缩空气的储存空间的问题。

液化空气储能还没有出现在储能方式的候选名单中，但它确实是一种有显著优点的储能方式。利用低谷电力生产液化空气就是储能的过程，而利用液化空气发电则是储能复电的过程。与其它储能发式相比，液化空气储能有很多优点，在此不深入讨论。

2015年1月28日递交的一项发明专利申请“液化空气辅助储能发电装置” (参见专利申请号201510043220.7)提出了一种将液化空气重新转变为电力的技术方案，该方案以温差发动机为核心，利用储热罐中的热能，和液化空气的低温之间的温差，产生动力输出，进而带动发电机产生电力输出。但该方案中，液化空气进行一次冷却后即排入大气，其中含有的内能未能得到充分利用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种温差-涡轮联合循环液氮发电系统的技术方案。本发明的技术方案是：一种温差-涡轮联合循环液氮发电系统，包括温差发动机、液氮储存罐、发电机，还包括涡轮发动机、动力合成装置。

所述的温差发动机的加热器封闭在一个箱体内，箱体至少有一个入口和一个出口。工业生产中产生的高温废气经管道通过箱体的入口进入箱体，对箱体内的温差发动机的加热器进行加热，然后再从出口离开箱体，最后通过烟囱排入大气。

所述的温差发动机的冷却器封闭在一个箱体内，箱体至少有一个入口供液氮进入，至少有一个出口供气化后的氮气离开。在箱体的出口和涡轮发动机之间有管道连接。

由液氮储存罐过来的液氮以液态形式通过入口进入箱体，对温差发动机的冷却器进行冷却，同时吸收温差发动机的热能气化膨胀，膨胀后的气体经出口离开箱体。所述的温差发动机的冷却器同时充当了液氮的蒸发器。

所述的温差发动机的冷却器和液氮储存罐之间设置有节流阀，节流阀用于对液氮的流量进行调节，由温差发动机的ECU控制。温差发动机的ECU可通过对流量的调节实现对输出功率的调节。

所述的涡轮发动机由气化后的高压氮气驱动，将氮气的气压转化为机械转动。

所述的温差发动机通过利用高温废气和液化空气之间的温差产生动力输出，实现对废热的回收利用。

其包含有动力合成装置，温差发动机的动力输出与涡轮发动机的动力输出通过动力合成装置集成后对外输出，可以直接利用其动力，也可以通过带动发电机产生电力输出，以电力的方式加以利用。

所述的涡轮发动机也可用螺杆膨胀动力机代替。

所述的液氮，也可以替换成液氧，或其它在常温常压下呈气体的液化气体。

本发明的有益效果

本发明提出了一种温差-涡轮联合循环液氮发电系统，该发明提供了一条新的技术路径，可以将液氮转化为电力的过程效率更高。本发明可为液化空气储能发电业务的开展提供更好地技术支持。液化空气储能是一种潜在的储能方式，与其它储能发式相比，液化空气储能有如下优点：1、不需要选址，几乎任何地点都可以建设液化空气储能装置；2、液化空气技术成熟，有大量现成的空分设备生产商，即买即用，方便快捷；3、液化空气储能发电的整个过程不会产生二次污染，是清洁程度最高的一种储能方式；4、生产液化空气的空分设备已经在钢铁和化工企业等领域大量装备，可将这些空分设备直接加以利用，开展储能发电业务；5、液化空气储能建设周期短，见效快，可降低投资风险。本发明提出的技术方案，可促进储能发电业务的发展，进而对发展新能源、保护环境作出贡献，为绿色工业文明的发展提供坚实的基础。

附图说明

图1为该温差-涡轮联合循环液氮发电系统的系统结构示意图；