一种低温液体汽化发电方法及发电设备与流程

本发明涉及一种发电方法及发电设备，特别是一种利用低温液体汽化进行发电的方法及发电设备，属于低温液体工程及发电技术领域。

背景技术：

随着经济的不断发展，对电力能源的需求也越来越大。现有的发电系统主要分为火力发电、水力发电和风力发电三大系统，水力发电由于受到水源和地理环境等诸多自然条件的限制，建设比较困难。火力发电虽然对地理环境要求低，但污染大，能源消耗高，可持续发展前景暗淡。而风力发电虽然无污染，可再生但不是随时随地都有合适的风，太大了不行，太小了不行，而且建设风力电场的成本也很高，难以大规模应用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种低温液体汽化发电方法及低温液体汽化发电设备，该技术对环境无污染，能耗低而且不受地理环境的限制，建设成本低，可以实现大规模应用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种低温液体汽化发电方法，该方法是将低温液体通过低温液体管路输送至低温液体高压泵中进行增压，然后泵入空温式低温液体汽化器中将低温液体汽化成常温高压气体，该常温高压气体通过常温高压管路输送至热交换器中通过热交换器提高管道内气体的温度，然后通过常温高压管路输送至汽轮机中膨胀做工转化为机械能，驱动发电机运转产生电能输出；进入汽轮机膨胀做工后的气体通过排气管道进入气体储气室储存，然后通过气体膨胀液化设备将气体储气室的气体抽出进行液化，液化后的低温液体通过低温液体管路输送至低温液体储罐，低温液体储罐中的低温液体再通过低温液体管路输送至低温液体高压泵中进行增压，然后泵入空温式低温液体汽化器中汽化成常温高压气体，该常温高压气体再通过常温高压管路输送至热交换器中通过热交换器提高管道内气体的温度，然后通过常温高压管路输送至汽轮机中膨胀做工转化为机械能，驱动发电机运转产生电能输出，形成全封闭循环发电。

上述的低温液体汽化发电方法中，所述的低温液体包括液氮、液氩、液氧、液氢、液空或液体二氧化碳。

上述的低温液体汽化发电方法中，所述的低温液体优选为液氮，该液氮是采用制氮及分离提纯设备将空气中的氮气与氧气分离提纯，得到氮气，然后再通过气体膨胀液化设备将氮气进行液化得到。

一种低温液体汽化发电设备，该发电设备包括低温液体储罐、低温液体高压泵、空温式低温液体汽化器、热交换器及控温器、汽轮机、发电机、气体储气室、气体膨胀液化设备、制氮及分离提纯设备，所述的低温液体储罐连接至低温液体高压泵，低温液体高压泵连接空温式低温液体汽化器，空温式低温液体汽化器连接热交换器及控温器，热交换器及控温器连接汽轮机，汽轮机连接发电机和气体储气室，气体储气室连接至气体膨胀液化设备和制氮及分离提纯设备，气体膨胀液化设备连接低温液体储罐。

上述的低温液体汽化发电设备中，还包括排气管道、低温液体管路、低压常温管道和常温高压管路，所述的低温液体储罐是通过低温液体管路连接至低温液体高压泵，低温液体高压泵是通过低温液体管路连接空温式低温液体汽化器，空温式低温液体汽化器是通过常温高压管路连接热交换器及控温器，热交换器及控温器是通过常温高压管路连接汽轮机，汽轮机是通过排气管道连接至气体储气室，气体储气室是通过低压常温管道连接至气体膨胀液化设备和制氮及分离提纯设备，气体膨胀液化设备是通过低温液体管路连接低温液体储罐。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明利用低温液体（液氮）作为能源进行发电，属于新型环保发电技术，对环境无污染，能耗低，减少了对传统能源的消耗，而且不受地理环境的限制，建设成本低，原料来源广，可持续发展性好，可以进行大规模推广和应用。附图说明

图1是本发明的生产工艺流程图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，包括低温液体储罐1、低温液体高压泵2、空温式低温液体汽化器3、热交换器及控温器4、汽轮机5、发电机6、气体储气室7、气体膨胀液化设备8、制氮及分离提纯设备9、排气管道10、低温液体管路11、低压常温管道12和常温高压管路13，低温液体储罐1通过低温液体管路11连接至低温液体高压泵2，低温液体高压泵2通过低温液体管路11连接空温式低温液体汽化器3，空温式低温液体汽化器3通过常温高压管路13连接热交换器及控温器4，热交换器及控温器4通过常温高压管路13连接汽轮机5，汽轮机5连接发电机6并通过排气管道10连接至气体储气室7，气体储气室7通过低压常温管道12分别连接至气体膨胀液化设备8和制氮及分离提纯设备9，气体膨胀液化设备8通过低温液体管路11连接低温液体储罐1。本发明中的 1低温液体储罐1是一种用于专门储存和供应低温液化气体的夹套式真空粉末绝热压力容器。低温液体高压泵2是利用叶轮旋转产生的离心力使液体的压力升高而达到输送的目的，由于低温液体高压泵2输送的介质为低温液体，在输送介质过程中应保持低温，所以本发明采用低温液体管路11进行输送，如果一旦从低温液体高压泵2周围吸收了较多的热量，则低温液体高压泵2内低温液体会大量汽化产生气体，从而影响低温液体高压泵2的工作。汽化器是一种工业和民用的节能设备，其作用是把液态的气体转化为气态的气体。其中涉及到的气体很多，比如说：液氧、液氮、液氩等等，而汽化器也分为很多种，有浸没燃烧汽化器、固体导热式汽化器、空温式汽化器、强制通风式汽化器、循环热水水浴式汽化器、蒸汽加热水浴式汽化器、电加热水浴式汽化器等，本发明采用的空温式低温液体汽化器3是用带翅片的铝管制作的，当“冰冷”的液态气体流入空温式低温液体汽化器3时，空温式低温液体汽化器3周围的空气跟翅片铝管内的冰冷液态气体产生热交换，温度降低，从而造成空气的流动，有新的“相对较热”的空气涌到空温式低温液体汽化器3周围继续发生新的热交换。本发明中的热交换器及控温器4是通过热交换器把空气热量与管道内的气体热量交换，提高管道内气体的温度，如果温度没有达到理想的温度就通过控温器加热到目标温度。汽轮机5用于将高压气体输入汽轮机中膨胀做功输出动力。发电机6的作用是将其他形式的能源转换成电能输出。气体储气室7的作用是储存气体，使气体不受外界的影响、不影响气体的纯度而循环运行。气体膨胀液化设备8的作用是通过制冷机循环把天然气或纯气体（如氧、氮、氢、氖和氦等）分别冷却和冷凝成液态。气体的液化是根据气体的特性﹑冷凝温度和使用要求通过相应的液化循环实现的，典型的循环有节流液化循环﹑带膨胀机的液化循环﹑气体制冷机循环和复叠式制冷循环等。被液化的气体经过压缩机压缩和膨胀机膨胀来制冷。膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得能量，利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得冷量的机械。膨胀机常用于深低温设备中。制氮及分离提纯设备9的作用是以空气为原料，利用物理的方法将空气中的氧和氮分离提纯而获得氮气，得到的氮气进入气体膨胀液化设备8，变成液氮循环使用。

以上设备均为市售产品，直接在市场上购买成品进行安装。

工作原理：首先，通过制氮及分离提纯设备9将空气中的氮气与氧气分离提纯，得到氮气，然后送入气体储气室7储存，再通过气体膨胀液化设备8将氮气进行液化，得到液氮，液氮再通过低温液体管路11输送至低温液体储罐1储存。当然，液氮也可以直接外购成品。发电时，将低温液体（液氮）通过低温液体管路11输送至低温液体高压泵2中进行增压，然后通过低温液体管路11泵入空温式低温液体汽化器3中将低温液体汽化成常温高压气体，该常温高压气体通过常温高压管路13输送至热交换器及控温器4中，通过热交换器提高管道内气体的温度，然后通过常温高压管路13输送至汽轮机5中膨胀做工转化为机械能，驱动发电机6运转产生电能输出；进入汽轮机5膨胀做工后的气体通过排气管道10进入气体储气室7储存，然后通过气体膨胀液化设备8将气体储气室7的气体抽出进行液化，液化后的低温液体通过低温液体管路11输送至低温液体储罐1，低温液体储罐1中的低温液体再通过低温液体管路11输送至低温液体高压泵2中进行增压，然后泵入空温式低温液体汽化器3中汽化成常温高压气体，常温高压气体再通过常温高压管路13输送至热交换器及控温器4中通过热交换器提高管道内气体的温度，然后通过常温高压管路13输送至汽轮机5中膨胀做工转化为机械能，驱动发电机6运转产生电能输出，如此形成全封闭循环，产生源源不断的电能。低温液体是一种非常易汽化的液体，在常温常压下以气态的形式存在并通过加压和降温使其变成液体的形式。常见的低温液体包括液氧、液氢、液氮、液氩、液体二氧化碳以及液空（液化的空气，低温下的氧、氮、氩混合物）等，本例中选用液氮为介质。