[实用新型]一种空气能发电系统

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种能源发电系统，特别是涉及一种空气能发电系统。

背景技术

随着经济的发展，资源环境问题日益突出。近年来“节能减排”、“大气污染治理”工作已经成为国家政府的工作重点，低碳环保将是城镇发展的必须坚持的原则，在发展经济的同时大力发展清洁能源和可再生能源、调整能源结构将是我国今后相当长一段时间内的主要任务。

空气能热泵就是利用空气中的能量来产生热能，其超高的能效比受到人们的青睐，空气能热泵技术现今已在我国得到广泛应用，并不断的与风电、光伏电技术相融合，目前正向更大型化、更高的能效比和更低的环境使用温度等方向上发展。

空气能热泵技术是目前比较先进的新能源技术，其原理是利用电能带动气体压缩机工作，来驱动冷媒进行逆卡诺循环，通过蒸发器将空气中大量的低品位热能（空气中的热量）通过压缩机和冷媒，转变为高品位的热能，其能效比至少达到1:4以上，从可查询的资料上来看，采用二氧化碳做冷媒介质的空气能热泵可在零下-30摄氏度工作，热能输出的介质温度可以达到100摄氏度以上，其能效比最高达到1:4.5以上，具有显著的节能效果。但从目前市场上空气能热泵的产品来看，其应用范围还仅限于作为热源应用于家庭住宅或小型建筑物的供暖，家庭或旅馆用热水，作为采用风电或光伏电进行加热的辅助热源等领域。

因目前空气能热泵技术及相关产品只是简单的将其作为热源使用，极大地限制了其技术的应用领域和应用范围。

低温余热回收技术是目前我国正在蓬勃发展的又一项新节能技术，特别是低温余热发电技术多数采用的就是郎肯循环低温发电系统技术，在冶炼、工业炉窑的尾气回收、化工行业的余热回收、生物质发电等领域已经得到实际应用。其工作过程如下:工作介质泵将工作介质输送到发生器，工作介质在发生器内被加热汽化，产生的介质蒸汽进入到膨胀动力机中膨胀做功，驱动膨胀机旋转带动发电机发电，做功后的低压蒸汽进入冷凝器凝结，然后再回到工作介质泵中，在进入下一个循环。郎肯循环的低温发电技术在我国已经是成熟技术，如西藏的羊八井电站、辽宁熊岳的100千瓦试验电站、河北怀来200千瓦试验电站等等均已得到实际运行并成功发电。

郎肯循环发电中的关键因数是膨胀动力机和工作介质。

适合使用膨胀动力机有涡旋膨胀机、单螺杆膨胀机、双螺杆膨胀机等，目前在低温发电领域比较公认的采用双螺杆膨胀机发电效果最好，在我国已有生产。根据江西华电电力有限公司公开的产品数据计算，其“螺杆膨胀发电机”的热电转换效率至少达到65%以上。

目前郎肯低温发电系统中采用的工作介质有很多种，在150摄氏度以上至350摄氏度的低温发电领域中无机介质水是常用的工作介质，而在海洋温差发电和较低温领域如20-150摄氏度时多采用有机工作介质。我国的一些机构和学者如天津大学、昆明理工大学、王光辉、王华在郎肯循环低温发电系统工作介质方面已做过很多研究，其中许多工作介质我国都有生产。

发明内容

本实用新型提出一种由空气能热泵循环系统和郎肯循环低温发电系统构成的空气能发电系统，其目的是利用空气能热泵技术1:4以上的高能效比，将其产生的热能经郎肯循环低温发电系统转换成电能输出，以实现在更广阔的应用领域节约电能、更大的范围内应用空气能热泵技术和郎肯低温发电技术的目的。

本实用新型的技术方案是通过以下技术方案实现的：

一种空气能发电系统，该系统由空气能热泵循环系统和郎肯循环低温发电系统两个部分构成，空气能热泵循环系统通过换热装置与郎肯循环低温发电系统连接；换热装置采用双介质流道结构，一条为空气能热泵循环系统的冷媒介质流道，另一条为郎肯循环系统的工作介质流道，换热装置既是空气能热泵循环系统的冷凝器又是郎肯循环系统的发生器，这两个循环系统通过换热装置连接；空气能热泵循环系统由风机、蒸发器、压缩机、换热装置和膨胀阀、冷媒介质构成；蒸发器连接压缩机，压缩机连接换热装置的冷媒介质流道的入口端，换热装置的冷媒介质流道的出口端连接膨胀阀，膨胀阀连接蒸发器。

所述的空气能发电系统，郎肯循环低温发电系统由换热装置、膨胀动力机、回热器、冷却器、工作介质泵、发电机及工作介质构成。

所述的空气能发电系统，换热装置的工作介质流道出口端连接膨胀动力机，膨胀动力机连接回热器和发电机，回热器连接冷却器，冷却器连接工作介质泵，工作介质泵连接回热器，回热器连接换热装置工作介质流道的入口端。