[发明专利]一种基于高压液体的冷热电联供的电能替代系统和方法

说明书

本发明提供一种基于高压液体的冷热电联供的电能替代系统和方法，所述系统包括制备液态空气的子系统、利用所述液态空气的发电子系统、利用其中的热能的制冷子系统和制热子系统；所述制备液态空气的子系统包括空气压缩机、空气循环压缩机和液态空气储存器，所述空气压缩机和所述循环空气压缩机分别设有级间换热器。本发明仅通过两次压缩就达到所要求的高压，节省了深冷泵加压的过程，也就节省深冷泵加压过程所消耗的能量，设备加工和维修费用；本发明提供的技术方案空气压缩、存储和膨胀过程中的降温、加热过程使用的换热介质实现了能量的循环利用，方便快捷，节省了能量和人力；实现了冷热电联供，大大避免了能量和资源的浪费。

技术领域

本发明涉及一种电能替代系统，具体涉及一种基于高压液体的冷热电联供的电能替代系统和方法。

背景技术

二次工业革命至今的电气时代，人类经历了近一个世纪，随着用电设备逐渐丰富，从工业生产到日常生活，人类在享受电能带来的便利的同时，也随之产生了一种对于电能不可替代的依赖性。因此发电技术对人类文明的重要性是不言而喻的，绝大部分电能目前仍是火力发电，火力发电燃烧过程产生的废物对环境不可避免会造成影响，且面对火力发电所依靠的煤等燃料的有限性和日趋增长的需求性两者之间的矛盾日益凸显。利用高压空气膨胀为发电设备提供能量是目前替代火力发电的方法之一，但是目前对于空气的压缩、存储技术需要通过空气压缩机、循环压缩机、深冷泵三次增压，这样的工艺先将经过空气压缩机和循环压缩机加压的高压液态空气存储于高压液体储罐中，其后再经过深冷泵加压至110～120bar左右后送入蒸发器，这种方法的高压空气膨胀发电过程中的一些中间环节浪费的能量相当惊人。

发明内容

本申请人通过对空气膨胀发电技术和高压液态空气存储技术的深入研究，得出采用两次加压，用空气压缩机和循环压缩机直接加压至112bar存储在高压液体储罐中，然后直接进入蒸发器，不需要深冷泵再次加压；且空气圧缩过程、存储过程、膨胀过程中所采用的降温、加热水能够循环利用，且能够为外界提供冷量和热量，实现了冷热电联供。

本发明是通过如下技术方案实现冷热电联供的：

本发明提供一种基于高压液体的冷热电联供电能替代系统，所述系统包括制备液态空气的子系统、利用所述液态空气的发电子系统、利用其中的热能的制冷子系统和制热子系统；

所述制备液态空气的子系统包括空气压缩机、空气循环压缩机和液态空气储存器，所述空气压缩机和所述循环空气压缩机分别设有级间换热器。

优选的，所述空气压缩机和所述空气循环压缩机间设有筛分压缩空气的分子筛，且于所述分子筛出口和所述空气循环压缩机入口相连的管路上设有与冷箱返回流管相连的支路。

优选的，所述空气循环压缩机与所述液态空气储存器间的管路上依次设有增压端、所述空气循环压缩机、换热器、所述冷箱、气液分离罐和所述液态空气储存器。

优选的，所述增压端将空气压缩至112bar，并于112bar下储存在所述液态空气储存器中。

优选的，所述空气压缩机和所述空气循环压缩机的级数分别至少为四级，所述换热器分别设于所述二三级间。

优选的，所述发电子系统包括将高压液态空气加热并气化的蒸发器、将所述气化空气加热的膨胀机前换热器、膨胀所述空气的空气膨胀机和发电机。

优选的，所述空气膨胀机的级数至少为四级，各级间换热器的数目至少为两个。

优选的，所述利用其中热能的制热子系统所利用的热能包括所述制备液态空气的子系统中的换热器中的换热介质与被其降温的空气间的热交换所获得的能量。

优选的，所述利用其中的热能的制冷子系统所利用的热能包括所述制备液态空气的子系统中的换热器中的换热介质与被其降温的空气间的热交换所获得的能量和膨胀机前换热器中的换热介质与被其加热的的空气间的热交换所取得的能量。