一种超临界高效发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超临界高效发电系统，其包括：至少一套热能输入增压装置，一液压或气压发电机；至少一套工质储存装置；至少一套冷却降压装置；以及一控制装置。本发明专利技术通过工质的增压和冷却降压回收两个环节完成了整个发电过程，并且采用了热泵、制冷机组和超临界流体技术相结合的方式，与现有技术相比本装置实现了全天候以及任何气候条件下的发电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超临界高效发电系统。
技术介绍
众所周知，目前，所谓发电主要是利用发电动力装置将石化燃料(煤、油、天然气)的热能、核能等转换为用以供应国民经济各部门与人民生活之需的电能的生产过程。然而，石化燃料能会产生大量二氧化碳，从而加剧地球温室效应；而核能则面临着原料来源及环境保护的巨大挑战。为此，本领域技术人员开始逐渐采用太阳能、风能、地热能、水能(海洋能)等清洁能源进行发电。然而，太阳能、风能受气候条件影响巨大，而地热能和海洋能同样受到苛刻的地理条件影响而无法大面积推广，而且长期开发海洋能容易造成生态灾难。因此人类急需一种能广泛采集到且廉价的能量来源，于是无处不在的空气以及湖泊、江河进入了业内人士的视线。由于地球表面一切的能量来源都来自于太阳(火山爆发的能量相对弱小，可忽略不计)，因此，太阳光线带来的能量无时不刻地加热着空气和湖泊、江河；如果能把这部分能量提取出来为人类所用那将不再有二氧化碳的排放问题，也不再有生态灾难之虑以及资源的稀缺问题，更不会再受到气候条件以及地理条件的限制。为此，业内人士逐渐开发出多种利用空气或液体发电的装置，从而利用空气或液体热能使蒸发器内液态低沸点工作介质气化，进而利用其中产生的高压蒸汽通过发电机发电。然而，目前此类装置基本上都需要通过压缩机和增压泵等实现工作介质的液化回收，由于整个过程需克服低沸点工作介质本身强大的汽化或液化潜能，压缩机的能效比被抵消。另外增压泵能耗大，效率低，用增压泵将液态工作介质重新打入到高压区需消耗大量能量，克服这两种不利因素需要更大的温差，而满足更大的温差意味着工作环境条件的苛刻限制以及更多的成本投入。从而造成装置的整体效率过低，无法大面积推广。鉴于上述情况，目前需要对上述这种发电装置进行改进，以在节约成本的基础上，提高发电效率。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术旨在提供一种常温下超临界高效发电系统，1.由于本专利技术主要针对空气和江河湖海的水源，故选用在常温下处于超临界状态的物质，科学原理上这种常温下处于超临界状态的物质自身汽化潜能和液化潜能已经消失，可避免无休止的汽化和液化过程中耗费大量的能量；2.用热泵的能效比通过加热增压的方式来实现低沸点工质所处的低压区到高压区的转换以替代原先低压打入高压的增压泵，可节省这方面的巨大能耗；3.由于没有了汽化潜能和液化潜带来的能量损耗，使得原本在汽化和液化潜能面前显得微不足道的热泵和制冷机组的能效比有了用武之地，在热能输入端配置热泵以及在制冷降压端配置制冷机组，可以人为增加温差提升发电能力且具有经济性，因此具备了全天候的能力。这三点综合形成一种全天候的高效发电机组。本专利技术所述的一种超临界高效发电系统，其包括：至少一套热能输入增压装置，其包括热泵以及第一热交换器，其中所述第一热交换器内部充满超临界态低沸点工作介质，同时第一交换器兼作热泵的冷凝器，热泵从外界的第一流体提取热能后转移至自身冷凝器即所述第一热交换器，在所述第一热交换器内与所述超临界流体态低沸点工作介质进行热交换以使所述超临界流体态低沸点工作介质增压，其中，在第一热交换器内的超临界态低沸点工作介质温度始终高于临界温度；至少一套冷却降压装置，其包括制冷机组以及第二热交换器，其中所述第二热交换器内部充满超临界态低沸点工作介质，同时第二热交换器兼作制冷机组的蒸发器，制冷机组向外界的第二流体排出热能后将液化的冷媒直接在第二交换器内蒸发制冷，通过与所述第二热交换器内的超临界流体态低沸点工作介质进行热交换以使所述超临界流体态低沸点工作介质降压，其中，所述超临界流体态低沸点工作介质的温度始终高于或等于临界温度。一液压或气压发电机；至少一套超临界流体态低沸点工作介质储存装置，其包括：第一压力容器，其通过第一阀门与所述第一热交换器连通以在所述第一阀门开启时通过第一输送泵接收所述第一热交换器输出的高压超临界流体态低沸点工作介质，通过第二阀门与所述液压或气压发电机连接以在所述第二阀门开启时向所述液压或气压发电机输送高压超临界流体态低沸点工作介质供其做功发电，通过第三阀门与所述液压或气压发电机连接以在所述第三阀门开启时接收所述液压或气压发电机输出的超临界流体态低沸点工作介质，通过第四阀门与所述第一热交换器连通以在所述第四阀门开启时向所述第一热交换器回送超临界流体态低沸点工作介质，通过第五阀门与所述第二热交换器连通以在所述第五阀门开启时通过第三输送泵接收所述第二热交换器冷却后的超临界流体态低沸点工作介质，还通过第六阀门与所述第二热交换器连通以在所述第六阀门开启时向所述第二热交换器回送超临界流体态低沸点工作介质；第二压力容器，其通过第七阀门与所述第一热交换器连通以在所述第七阀门开启时通过第二输送泵接收所述第一热交换器输出的高压超临界流体态低沸点工作介质，通过第八阀门与所述液压或气压发电机连接以在所述第八阀门开启时向所述液压或气压发电机输送高压超临界流体态低沸点工作介质供其做功发电，通过第九阀门与所述液压或气压发电机连接以在所述第九阀门开启时接收所述液压或气压发电机输出的超临界流体态低沸点工作介质，通过第十阀门与所述第一热交换器连通以在所述第十阀门开启时向所述第一热交换器回送超临界流体态低沸点工作介质，通过第十一阀门与所述第二热交换器连通以在所述第十一阀门开启时通过第四输送泵接收所述第二热交换器冷却后的超临界流体态低沸点工作介质，还通过第十二阀门与所述第二热交换器连通以在所述第十二阀门开启时向所述第二热交换器回送超临界流体态低沸点工作介质；以及两个分别设置在所述第一压力容器以及第二压力容器底部的压力传感器，其检测所述第一压力容器以及第二压力容器中超临界流体态低沸点工作介质的压力，并输出压力数值信号；一控制装置，其控制所述热泵、第一热交换器、制冷机组、第二热交换器以及第一至第四输送泵的启停，并控制所述第一至第十二阀门的启闭以使其中所述第一、第四阀门的启闭与第一输送泵的启停状态相同，所述第五、第六阀门的启闭与第三输送泵的启停状态相同，所述第七、第十阀门的启闭与第二输送泵的启停状态相同，所述第十一、第十二阀门的启闭与第四输送泵的启停状态相同，所述第二、第九阀门的启闭状态相同，所述第三、第八阀门的启闭状态相同，且所述第一、第四阀门的启闭以及第一输送泵的启停状态与所述第五、第六阀门的启闭以及第三输送泵的启停状态相反，所述第七、第十阀门的启闭以及第二输送泵的启停状态与所述第十一、第十二阀门的启闭以及第四输送泵的启停状态相反，所述第二、第九阀门的启闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超临界高效发电系统，其特征在于，所述系统包括： 至少一套热能输入增压装置，其包括热泵以及第一热交换器，其中所述第一热交换器内部充满超临界态低沸点工作介质，同时第一交换器兼作热泵的冷凝器，热泵从外界的第一流体提取热能后转移至自身冷凝器即所述第一热交换器，在所述第一热交换器内与所述超临界流体态低沸点工作介质进行热交换以使所述超临界流体态低沸点工作介质增压，其中，在第一热交换器内的超临界态低沸点工作介质温度始终高于临界温度； 至少一套冷却降压装置，其包括制冷机组以及第二热交换器，其中所述第二热交换器内部充满超临界态低沸点工作介质，同时第二热交换器兼作制冷机组的蒸发器，制冷机组向外界的第二流体排出热能后将液化的冷媒直接在第二交换器内蒸发制冷，通过与所述第二热交换器内的超临界流体态低沸点工作介质进行热交换以使所述超临界流体态低沸点工作介质降压，其中，所述超临界流体态低沸点工作介质的温度始终高于或等于临界温度。 一液压或气压发电机； 至少一套超临界流体态低沸点工作介质储存装置，其包括： 第一压力容器，其通过第一阀门与所述第一热交换器连通以在所述第一阀门开启时通过第一输送泵接收所述第一热交换器输出的高压超临界流体态低沸点工作介质，通过第二阀门与所述液压或气压发电机连接以在所述第二阀门开启时向所述液压或气压发电机输送高压超临界流体态低沸点工作介质供其做功发电，通过第三阀门与所述液压或气压发电机连接以在所述第三阀门开启时接收所述液压或气压发电机输出的超临界流体态低沸点工作介质，通过第四阀门与所述第一热交换器连通以在所述第四阀门开启时向所述第一热交换器回送超临界流体态低沸点工作介质，通过第五阀门与所述第二热交换器连通以在所述第五阀门开启时通过第三输送泵接收所述第二热交换器冷却后的超临界流体态低沸点工作介质，还通过第六阀门与所述第二热交换器连通以在所述第六阀门开启时向所述第二热交换器回送超临界流体态低沸点工作介质； 第二压力容器，其通过第七阀门与所述第一热交换器连通以在所述第七阀门开启时通过第二输送泵接收所述第一热交换器输出的高压超临界流体态低沸点工作介质，通过第八阀门与所述液压或气压发电机连接以在所述第八阀门开启时向所述液压或气压发电机输送高压超临界流体态低沸点工作介质供其做功发电，通过第九阀门与所述液压或气压发电机连接以在所述第九阀门开启时接收所述液压或气压发电机输出的超临界流体态低沸点工作介质，通过第十阀门与所述第一热交换器连通以在所述第十阀门开启时向所述第一热交换器回送超临界流体态低沸点工作介质，通过第十一阀门与所述第二热交换器连通以在所述第十一阀门开启时通过第四输送泵接收所述第二热交换器冷却后的超临界流体态低沸点工作介质，还通过第十二阀门与所述第二热交换器连通以在所述第十二阀门开启时向所述第二热交换器回送超临界流体态低沸点工作介质；以及 两个分别设置在所述第一压力容器以及第二压力容器底部的压力传感器，其检测所述第一压力容器以及第二压力容器中超临界流体态低沸点工作介质的压力，并输出压力数值信号； 一控制装置，其控制所述热泵、第一热交换器、制冷机组、第二热交换器以及第一至第四输送泵的启停，并控制所述第一至第十二阀门的启闭以使其中所述第一、第四阀门的启闭与第一输送泵的启停状态相同，所述第五、第六阀门的启闭与第三输送泵的启停状态相同，所述第七、第十阀门的启闭与第二输送泵的启停状态相同，所述第十一、第十二阀门的启闭与第四输送泵的启停状态相同，所述第二、第九阀门的启闭状态相同，所述第三、第八阀门的启闭状态相同，且所述第一、第四阀门的启闭以及第一输送泵的启停状态与所述第五、第六阀门的启闭以及第三输送泵的启停状态相反，所述第七、第十阀门的启闭以及第二输送泵的启停状态与所述第十一、第十二阀门的启闭以及第四输送泵的启停状态相反，所述第二、第九阀门的启闭状态与所述第三、第八阀门的启闭状态相反。所述控制装置还接收所述压力传感器输出的压力数值信号，并将其与预设阈值比较，当所述超临界流体态低沸点工作介质的压力数值达到预设阈值时切换所述第一至第十二阀门以及第一至第四输送泵的启闭状态； 其中，所述第一压力容器和第二压力容器在初始状态下内部容置有超临界流体态低沸点 工作介质，该超临界流体态低沸点工作介质可以为临界温度以下时的气液混合态，也可以直接为超临界流体态，且所述控制装置在该初始状态下控制所述热泵、第一热交换器、制冷机组、第二热交换器、第一、第四、第七、第十阀门以及第一、第二输送泵开启。...

【技术特征摘要】
1.一种超临界高效发电系统，其特征在于，所述系统包括：
至少一套热能输入增压装置，其包括热泵以及第一热交换器，其中所述第一热交换器内部充满超临界态低沸点工作介质，同时第一交换器兼作热泵的冷凝器，热泵从外界的第一流体提取热能后转移至自身冷凝器即所述第一热交换器，在所述第一热交换器内与所述超临界流体态低沸点工作介质进行热交换以使所述超临界流体态低沸点工作介质增压，其中，在第一热交换器内的超临界态低沸点工作介质温度始终高于临界温度；
至少一套冷却降压装置，其包括制冷机组以及第二热交换器，其中所述第二热交换器内部充满超临界态低沸点工作介质，同时第二热交换器兼作制冷机组的蒸发器，制冷机组向外界的第二流体排出热能后将液化的冷媒直接在第二交换器内蒸发制冷，通过与所述第二热交换器内的超临界流体态低沸点工作介质进行热交换以使所述超临界流体态低沸点工作介质降压，其中，所述超临界流体态低沸点工作介质的温度始终高于或等于临界温度。
一液压或气压发电机；
至少一套超临界流体态低沸点工作介质储存装置，其包括：
第一压力容器，其通过第一阀门与所述第一热交换器连通以在所述第一阀门开启时通过第一输送泵接收所述第一热交换器输出的高压超临界流体态低沸点工作介质，通过第二阀门与所述液压或气压发电机连接以在所述第二阀门开启时向所述液压或气压发电机输送高压超临界流体态低沸点工作介质供其做功发电，通过第三阀门与所述液压或气压发电机连接以在所述第三阀门开启时接收所述液压或气压发电机输出的超临界流体态低沸点工作介质，通过第四阀门与所述第一热交换器连通以在所述第四阀门开启时向所述第一热交换器回送超临界流体态低沸点工作介质，通过第五阀门与所述第二热交换器连通以在所述第五阀门开启时通过第三输送泵接收所述第二热交换器冷却后的超临界流体态低沸点工作介质，还通过第六阀门与所述第二热交换器连通以在所述第六阀门开启时向所述第二热交换器回送超临界流体态低沸点工作介质；
第二压力容器，其通过第七阀门与所述第一热交换器连通以在所述第七阀门开启时通过第二输送泵接收所述第一热交换器输出的高压超临界流体态低沸点工作介质，通过第八阀门与所述液压或气压发电机连接以在所述第八阀门开启时向所述液压或气压发电机输送高压超临界流体态低沸点工作介质供其做功发电，通过第九阀门与所述液压或气压发电机连接以在所述第九阀门开启时接收所述液压或气压发电机输出的超临界流体态低沸点工作介质，通过第十阀门与所述第一热交换器连通以在所述第十阀门开启时向所述第一热交换器回送超临界流体态低沸点工作介质，通过第十一阀门与所述第二热交换器连通以在所述第十一阀门开启时通过第四输送泵接收所述第二热交换器冷却后的超临界流体态低沸点工作介质，还通过第十二阀门与所述第二热交换器连通以在所述第十二阀门开启时向所述第二热交换器回送超临界流体态低沸点工作介质；以及
两个分别设置在所述第一压力容器以及第二压力容器底部的压力传感器，其检测所述第一压力容器以及第二压力容器中超临界流体态低沸点工作介质的压力，并输出压力数值信号；
一控制装置，其控制所述热泵、第一热交换器、制冷机组、第二热交换器以及第一至第四输送泵的启停，并控制所述第一至第十二阀门的启闭以使其中所述第一、第四阀门的启闭与第一输送泵的启停状态相同，所述第五、第六阀门的启闭与第三输送泵的启停状态相同，所述第七、第十阀门的启闭与第二输送泵的启停状态相同，所述第十一、第十二阀门的启闭与第四输送泵的启停状态相同，所述第二、第九阀门的启闭状态相同，所述第三、第八阀门的启闭状态相同，且所述第一、第四阀门的启闭以及第一输送泵的启停状态与所述第五、第六阀门的启闭以及第三输送泵的启停状态相反，所述第七、第十阀门的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭颂玮，
申请(专利权)人：郭颂玮，
类型：发明
国别省市：上海;31