液氮辅助废热回收储能发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业废热回收的技术领域，也涉及发电的技术领域，还涉及一种废热回收储能装置(参见专利申请号201510584920.7)。
【背景技术】
[0002]目前，工业废热的利用，一般都是将热能直接加以利用，将热能转化为动力或电力输出。这些方法回收的能量，必须要马上用掉，无法储存，如果正好处在对能源需要较小的时间段，则回收这些能量毫无意义。另外，现在也有废热回收发电的技术，但受卡诺循环效率定律限制，效率较低，一般只能回收10%到15%的废热能量。这使得废热回收利用的商业价值不高，影响了废热回收发电这种节能技术的推广。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提出了一种液氮辅助废热回收储能发电系统。本发明的技术方案是:一种液氮辅助废热回收储能发电系统，包括膨胀器、冷凝器、热交换器、压缩机、膨胀阀、水栗、低温储热罐、高温储热罐、发电机、温差发动机、液氮储存罐。
[0004]所述的压缩机、冷凝器、膨胀阀、膨胀器经由管道连接成一个吸热环路。
[0005]所述的吸热环路内包含有气体工质，在压缩机驱动下沿着管道在压缩机、冷凝器、膨胀阀、膨胀器之间循环流动，将从废气管道中吸收的热能转移到热交换器中释放。
[0006]所述的低温储热罐、水栗、热交换器、高温储热罐组成一个储热/放热循环中的储热环节。
[0007]在储热环节中，所使用的传热工质为液体工质，在水栗驱动下，在热交换器中吸收热量，然后流动到高温储热罐进行储存。
[0008]所述的低温储热罐、高温储热罐、发电机、温差发动机、液氮储存罐组成一个液氮冷却的储能发电站，为储热/放热循环中的放热做功环节。
[0009]在液氮冷却的储能发电站工作时，所使用的工质为导热油，用于为温差发动机提供热能，其流动方向是从高温储热罐流出，流经温差发动机的加热器，进入低温储热罐。
[0010]液氮冷却的储能发电站工作时，液氮从液氮储存罐流出，经过温差发动机的冷却器，对其进行冷却后气化，最后以废气形式通过烟囱排出。
[0011]在液氮冷却的储能发电站工作时，由温差发动机带动电动机产生电力输出，并通过配电房统一输送到电网。
[0012]在液氮储存罐和温差发动机的冷却器之间装置有调节阀，受温差发动机中的ECU控制，温差发动机通过调节液氮的流量来调节自身的输出功率。
[0013]本发明的有益效果
[0014]本发明提出的液氮辅助废热回收储能发电系统，可以将工业废热进行回收后以高温热能形式加以储存，等到有较高能源需求的时候，再以温差发动机为核心，利用储存在高温储热罐的高温工质和液氮储存罐中的液氮之间的温差转化为动力，再将动力转化为电力输出。由于液氮的温度低至零下196°C，根据卡诺循环效率定律，可大幅度提高工业废热利用的卡诺循环效率。本发明为工业废热利用开辟了一条新的技术路径，可广泛应用在高耗能行业，可对节能减排、保护环境将作出贡献，为绿色工业文明的发展提供坚实的基础。
【附图说明】
[0015]图1为该热回收储能装置系统结构示意图；
[0016]图中1.废气通道、2.膨胀阀、3.压缩机、4、热交换器、5.冷凝器、6.高温储热罐、7.烟囱、8.液氮储存罐、9.温差发动机的冷却器、10.电网、11.配电站、12.发动机、13.温差发动机缸体、14.温差发动机的加热器、15.低温储热罐、16、水栗、17、膨胀器。
[0017]实施方式
[0018]实施例一:参见图1，一种液氮辅助废热回收储能发电系统，包括膨胀器、冷凝器、热交换器、压缩机、膨胀阀、水栗、低温储热罐、高温储热罐、发电机、温差发动机、液氮储存罐。
[0019]所述的压缩机、冷凝器、膨胀阀、膨胀器经由管道连接成一个吸热环路。
[0020]所述的吸热环路内包含有气体工质，在压缩机驱动下沿着管道在压缩机、冷凝器、膨胀阀、膨胀器之间循环流动，将从废气管道中吸收的热能转移到热交换器中释放。
[0021]所述的低温储热罐、水栗、热交换器、高温储热罐组成一个储热/放热循环中的储热环节。
[0022]在储热环节中，所使用的传热工质为液体工质，在水栗驱动下，在热交换器中吸收热量，然后流动到高温储热罐进行储存。
[0023]所述的低温储热罐、高温储热罐、发电机、温差发动机、液氮储存罐组成一个液氮冷却的储能发电站，为储热/放热循环中的放热做功环节。
[0024]在液氮冷却的储能发电站工作时，所使用的工质为导热油，用于为温差发动机提供热能，其流动方向是从高温储热罐流出，流经温差发动机的加热器，进入低温储热罐。
[0025]液氮冷却的储能发电站工作时，液氮从液氮储存罐流出，经过温差发动机的冷却器，对其进行冷却后气化，最后以废气形式通过烟囱排出。
[0026]在液氮冷却的储能发电站工作时，由温差发动机带动电动机产生电力输出，并通过配电房统一输送到电网。
[0027]在液氮储存罐和温差发动机的冷却器之间装置有调节阀，受温差发动机中的ECU控制，温差发动机通过调节液氮的流量来调节自身的输出功率。
[0028]本发明提出了一种利用废热的新的技术方案，依据该方案，可对工业废热进行回收后加以储存，然后在最需要能源的时候，利用温差发动机将储热转化为电力输出。同时，通过利用液氮对温差发动机的冷却器进行冷却，提高了卡诺循环效率。本方案可提高废热利用的效率，同时有更稳定的功率输出。
[0029]本方案包括膨胀器、冷凝器、热交换器、压缩机、膨胀阀、水栗、低温储热罐、高温储热罐、发电机、温差发动机、液氮储存罐。
[0030]整个系统由吸热、储热、发电三部分组成。
[0031]吸热环路由压缩机、冷凝器、膨胀阀、膨胀器组成，上述四个部件通过管道连接成一体，就组成了一个吸热环路。热源为来自废气管道的工业废气，通过内部的气体工质，在压缩机驱动下沿着管道在压缩机、冷凝器、膨胀阀、膨胀器之间循环流动，将从废气管道中吸收的热能转移到热交换器中释放。
[0032]前面所述的低温储热罐、水栗、热交换器、高温储热罐组成一个储热/放热循环中的储热环节。在储热环节中，所使用的传热工质为液体工质。在水栗驱动下，液体工质从低温储热罐流出，经过热交换器吸收热量，然后流动到高温储热罐进行储存。
[0033]发电环节由低温储热罐、高温储热罐、发电机、温差发动机、液氮储存罐组成。发电环节是一个液氮冷却的储能发电站，构成储热/放热循环中的放热做功环节。
[0034]在液氮冷却的储能发电站工作时，来自高温储热罐的液体工质用于为温差发动机提供热能，其流动方向是从高温储热罐流出，流经温差发动机的加热器，释放热能冷却后，回流到低温储热罐。同时，液氮从液氮储存罐流出，经过温差发动机的冷却器，对其进行冷却后气化，最后以废气形式通过烟囱排出。
[0035]液氮用于提高温差发动机的卡诺循环效率。由于液氮可以在晚间用电低谷时使用空分设备生产，因此液氮可以看做是对富裕电力的储能。同时，由于生产液氮不增加额外的燃料效率，可以认为液氮的碳排放量为零。
[0036]在液氮冷却的储能发电站工作时，温差发动机利用来自高温储热罐的热能的高温和液氮的低温之间的温差产生动力，并带动电动机产生电力输出，最后通过配电房统一输送到电网。
[0037]在液氮储存罐和温差发动机的冷却器之间装置有调节阀，受温差发动机中的ECU
控制，温差发动机通过调节液氮的流量来调节自身的输出功率-----当液氮流量大时，温差发动机的输出功率大；液氮流量小时，温差发动机的输出功率也小。这样，整个系统的输出功率，就可以通过调节液氮的使用量，而进行精确的调节，从而实现稳定高效的电力供应。
【主权项】
1.一种液氮辅助废热回收储能发电系统，包括膨胀器、冷凝器、热交换器、压缩机、膨胀阀、水栗、低温储热罐、高温储热罐、发电机、温差发动机、液氮储存罐。2.根据权利要求1所述的液氮辅助废热回收储能发电系统，其特征是:所述的压缩机、冷凝器、膨胀阀、膨胀器经由管道连接成一个吸热环路。3.根据权利要求1、2所述的液氮辅助废热回收储能发电系统，其特征是:所述的吸热环路内包含有气体工质，在压缩机驱动下沿着管道在压缩机、冷凝器、膨胀阀、膨胀器之间循环流动，将从废气管道中吸收的热能转移到热交换器中释放。4.根据权利要求1所述的液氮辅助废热回收储能发电系统，其特征是:所述的低温储热罐、水栗、热交换器、高温储热罐组成一个储热/放热循环中的储热环节。5.根据权利要求1、4所述的液氮辅助废热回收储能发电系统，其特征是:在储热环节中，所使用的传热工质为液体工质，在水栗驱动下，在热交换器中吸收热量，然后流动到高温储热罐进行储存。6.根据权利要求1所述的液氮辅助废热回收储能发电系统，其特征是:所述的低温储热罐、高温储热罐、发电机、温差发动机、液氮储存罐组成一个液氮冷却的储能发电站，为储热/放热循环中的放热做功环节。7.根据权利要求6所述的液氮辅助废热回收储能发电系统，其特征是:在液氮冷却的储能发电站工作时，所使用的工质为导热油，用于为温差发动机提供热能，其流动方向是从高温储热罐流出，流经温差发动机的加热器，进入低温储热罐。8.根据权利要求6所述的液氮辅助废热回收储能发电系统，其特征是:液氮冷却的储能发电站工作时，液氮从液氮储存罐流出，经过温差发动机的冷却器，对其进行冷却后气化，最后以废气形式通过烟囱排出。9.根据权利要求6所述的液氮辅助废热回收储能发电系统，其特征是:在液氮冷却的储能发电站工作时，由温差发动机带动电动机产生电力输出，并通过配电房统一输送到电网。10.根据权利要求1所述的液氮辅助废热回收储能发电系统，其特征是:在液氮储存罐和温差发动机的冷却器之间装置有调节阀，受温差发动机中的ECU控制，温差发动机通过调节液氮的流量来调节自身的输出功率。
【专利摘要】一种液氮辅助废热回收储能发电系统，包括废气管道、膨胀器、冷凝器、热交换器、压缩机、膨胀阀、水泵、低温储热罐、高温储热罐、发电机、温差发动机、液氮储存罐。所述的压缩机、冷凝器、膨胀阀、膨胀器经由管道连接成一个吸热环路。所述的低温储热罐、水泵、热交换器、高温储热罐组成一个储热/放热循环中的储热环节。所述的低温储热罐、高温储热罐、发电机、温差发动机、液氮储存罐组成一个液氮冷却的储能发电站。该发明可对工业废热进行储存，并在使用价值最高的时段将其转化为电力输出，以电力的方式对工业废热进行高效且高价值地进行利用。
【IPC分类】F01K27/00, F01K25/10
【公开号】CN105221194
【申请号】CN201510744277
【发明人】虞一扬
【申请人】上海领势新能源科技有限公司, 虞一扬
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年11月5日