利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低温冷能利用系统，特别涉及一种利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统。
【背景技术】
[0002]随着全球经济的发展，传统能源越显紧缺，加之人们对环保越来越重视，传统的发电的系统存在许多问题。现有的发电系统，一般为火力发电系统和水力发电系统，火力系统由于其使用燃料，不够环保。水力发电需考虑地理位置及水源问题。环保能源开发利用是发展的趋势。
【发明内容】
[0003]本发明是针对现在发电系统存在的污染的问题，提出了一种利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统，采用低温膨胀机和斯特林发电机联合系统，充分利用了液氮的低温冷能，将膨胀机和斯特林发电机有效结合发电，同时可为需要空调的房间制冷和冷库提供低温环境，减少了对传统能源的消耗并减少了对大气的污染以及温室气体的排放。
[0004]本发明的技术方案为:一种利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统，包括液氮系统、斯特林发电机、膨胀机发电系统、乙二醇溶液循环系统，斯特林发电机上有冷端换热器和热端换热器，冷端换热器和热端换热器之间的温差驱使斯特林发电机工作，液氮系统输出高压液氮送入斯特林发电机冷端换热器，高压液氮在斯特林发电机冷端换热器汽化后输出进入换热器，与乙二醇溶液循环系统进行冷热交换后，高压低温氮气进入膨胀机发电系统中的膨胀机，驱动膨胀机做功，带动膨胀机发电系统中发电机发电，膨胀机膨胀降温后的低温氮气输出到冷库；乙二醇溶液系统中，乙二醇溶液箱内的乙二醇溶液进入换热器，吸收氮气里的冷量降温，降温后的乙二醇溶液进入空调换热器进行冷热交换，高温乙二醇溶液进入斯特林热端换热器，斯特林发电机热端换热器输出的乙二醇溶液经乙二醇溶液栗后回到乙二醇溶液箱。
[0005]所述斯特林发电机使用的内部工质为氦气或氢气，液氮系统输出的高压液氮作为斯特林发电机的冷端工质，使其对斯特林发电机内部工质进行冷却，高温乙二醇溶液作为斯特林发电机的热端工质，对斯特林发电机的内部工质进行加热，低温液氮与乙二醇溶液的温差驱使斯特林发电机工作。
[0006]所述斯特林发电机的输出端与用电设备相连。
[0007]所述斯特林发电机冷端换热器汽化后的高压低温氮气经过换热器，冷却乙二醇溶液循环系统中乙二醇溶液，冷却乙二醇溶液进入空调换热器作为室内空调制冷用。
[0008]所述液氮系统包括液氮罐、低温阀、液氮栗，液氮罐内的液氮通过液氮管道经低温阀后，通过液氮栗升压后进入斯特林冷端换热器。
[0009]本发明的有益效果在于:本发明利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统，利用低温液氮冷却斯特林发电机的冷端和利用乙二醇溶液加热斯特林发电机热端，使斯特林发电机冷热两端产生很大的温差从而使斯特林发电机发电，充分利用了液氮冷量；高压的氮气在膨胀机内膨胀做功，带动发电机工作，对外输出电量；从斯特林发电机冷端输出的氮气经过换热器冷却乙二醇溶液可以作为室内空调制冷用；从低温膨胀机输出的氮气还可为低温冷库供冷；充分利用了液氮的能量，减少了对传统能源的消耗，削减了温室气体及有害气体的排放，减少了对大气污染。
【附图说明】
[0010]图1为本发明利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]液氮作为能源的供冷系统，利用液氮低温冷量的斯特林发电机和高压氮气的膨胀机联合工作发电，同时保证供冷。
[0012]如图1所示利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统结构示意图，液氮罐I通过液氮管道经低温阀2和液氮栗3与斯特林发电机冷端换热器4相连，斯特林发电机的冷端换热器4的输出端经液氮连接管道与换热器8的氮气输入端相连，换热器8氮气输出端通过氮气管道与低温膨胀机9相连，低温膨胀机9的动力输出与发电机10相连，低温膨胀机9低温氮气输出端与冷库11相连，斯特林发电机的输出端7与用电设备相连，斯特林发电机的热端换热器5输出端与乙二醇溶液栗13相连，乙二醇溶液栗13输出端通过乙二醇溶液管道与乙二醇溶液箱14相连，乙二醇溶液箱14通过乙二醇溶液管道与换热器8相连，换热器8通过管道与房间空调换热器12相连，房间空调换热器12的乙二醇溶液输出端与斯特林发电机的热端换热器5的乙二醇溶液输入端相连。
[0013]液氮罐I内的液氮通过液氮管道经低温阀2后，通过液氮栗3升压后进入斯特林冷端换热器4，在斯特林冷端换热器4中汽化，为斯特林发电机提供冷源，从斯特林冷端换热器4出来的高压低温氮气，经管道进入换热器8将冷量传递给乙二醇溶液后高压的氮气经管道进入膨胀机9驱动膨胀机做功，并带动发电机10实现发电，氮气在膨胀机9中实现降压降温，从膨胀机输出的低温氮气进入冷库11，对冷库11内产品降温；在乙二醇溶液系统中，乙二醇溶液箱14内的乙二醇溶液通过乙二醇溶液管道进入换热器8，吸收氮气里的冷量降温，温度降低后的乙二醇溶液进入空调换热器12，温度升高后进入斯特林热端换热器5，加热斯特林发电机的内部高压气体工质(氦气或氢气)，从斯特林发电机热端换热器5输出的乙二醇溶液经乙二醇溶液栗13后回到乙二醇溶液箱14，完成乙二醇溶液的循环；对于斯特林发电机6，冷端和热端换热器的巨大温差使斯特林发电机6工作，输出电能。
[0014]—方面液氮汽化后的高压氮气作为膨胀机9的动力来源，带动发电机工作，从液氮储液罐I里输出的液氮作为斯特林发电机6的冷端工质，使其对斯特林发电机6内部工质进行冷却，将乙二醇溶液作为斯特林发电机6的热端工质，对斯特林发电机6的内部工质进行加热，低温液氮与乙二醇溶液的温差驱使斯特林发电机6工作，斯特林发电机6使用的工质为氦气或氢气。另一方面，通过斯特林发电机冷端换热器4汽化后的高压低温氮气经过换热器8，利用它的冷量通过换热器8冷却乙二醇溶液，冷却乙二醇溶液可以作为室内空调制冷用，冷却乙二醇溶液之后高压的氮气进入膨胀机9驱使膨胀机做功，从膨胀机输出的氮气降压后温度降低，对冷库里的产品降温保鲜，通过斯特林发电机热端换热器5后的乙二醇溶液经过乙二醇溶液栗13和乙二醇溶液储液箱14进入换热器，被换热器内的氮气冷却后经过乙二醇溶液管道进入空调换热器12，经过空调换热器12的乙二醇溶液回到斯特林发电机热端换热器5，完成乙二醇溶液的循环。
【主权项】
1.一种利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统，其特征在于，包括液氮系统、斯特林发电机、膨胀机发电系统、乙二醇溶液循环系统，斯特林发电机上有冷端换热器和热端换热器，冷端换热器和热端换热器之间的温差驱使斯特林发电机工作，液氮系统输出高压液氮送入斯特林发电机冷端换热器，高压液氮在斯特林发电机冷端换热器汽化后输出进入换热器，与乙二醇溶液循环系统进行冷热交换后，高压低温氮气进入膨胀机发电系统中的膨胀机，驱动膨胀机做功，带动膨胀机发电系统中发电机发电，膨胀机膨胀降温后的低温氮气输出到冷库；乙二醇溶液系统中，乙二醇溶液箱内的乙二醇溶液进入换热器，吸收氮气里的冷量降温，降温后的乙二醇溶液进入空调换热器进行冷热交换，高温乙二醇溶液进入斯特林热端换热器，斯特林发电机热端换热器输出的乙二醇溶液经乙二醇溶液栗后回到乙二醇溶液箱。2.根据权利要求1所述利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统，其特征在于，所述斯特林发电机使用的内部工质为氦气或氢气，液氮系统输出的尚压液氮作为斯特林发电机的冷端工质，使其对斯特林发电机内部工质进行冷却，高温乙二醇溶液作为斯特林发电机的热端工质，对斯特林发电机的内部工质进行加热，低温液氮与乙二醇溶液的温差驱使斯特林发电机工作。3.根据权利要求1或2所述利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统，其特征在于，所述斯特林发电机的输出端与用电设备相连。4.根据权利要求1或2所述利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统，其特征在于，所述斯特林发电机冷端换热器汽化后的高压低温氮气经过换热器，冷却乙二醇溶液循环系统中乙二醇溶液，冷却乙二醇溶液进入空调换热器作为室内空调制冷用。5.根据权利要求4所述利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统，其特征在于，所述液氮系统包括液氮罐、低温阀、液氮栗，液氮罐内的液氮通过液氮管道经低温阀后，通过液氮栗升压后进入斯特林冷端换热器。
【专利摘要】本发明涉及一种利用供冷系统的液氮作为能源的发电系统，利用低温液氮冷却斯特林发电机的冷端和利用乙二醇溶液加热斯特林发电机热端，使斯特林发电机冷热两端产生很大的温差从而使斯特林发电机发电，充分利用了液氮冷量；高压的氮气在膨胀机内膨胀做功，带动发电机工作，对外输出电量；从斯特林发电机冷端输出的氮气经过换热器冷却乙二醇溶液可以作为室内空调制冷用；从低温膨胀机输出的氮气还可为低温冷库供冷；充分利用了液氮的能量，减少了对传统能源的消耗，削减了温室气体及有害气体的排放，减少了对大气污染。
【IPC分类】F02G1/043, F01K25/00, F25D3/00
【公开号】CN105134406
【申请号】CN201510521163
【发明人】陈曦, 马文统, 张华 , 曹广亮, 李廷宇, 武飞
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月24日