液態(tài)空氣介質(zhì)環(huán)境熱發(fā)電儲(chǔ)能項(xiàng)目計(jì)劃書課件

1、液態(tài)空氣介質(zhì)環(huán)境熱發(fā)電儲(chǔ)能項(xiàng)目計(jì)劃書新項(xiàng)目方案特點(diǎn)2在火電廠幾十年來一成不變的基本“朗肯循環(huán)”的工藝流程中，選用的介質(zhì)是水，其特點(diǎn)是環(huán)保、容易獲取、循環(huán)使用，沸點(diǎn)高、臨界溫度高、汽化熱高；冷凝散熱比例大；目前火電廠能利用的熱源有限，必須高于100C，幾乎都是新增能源消耗。針對(duì)現(xiàn)在火電、核電發(fā)電環(huán)節(jié)中工作溫度過高，熱電轉(zhuǎn)換效率較低的問題，選擇液氮、液態(tài)空氣為介質(zhì)，降低工作溫度，實(shí)現(xiàn)利用環(huán)境已有熱能、回收再利用的余熱等低溫?zé)嵩窗l(fā)電。再進(jìn)一步改進(jìn)工作流程，減少工質(zhì)的冷凝、再蒸發(fā)量，大大提高發(fā)電效率?；痣姀S機(jī)組工作原理示意圖3郎肯循環(huán)示意圖4原理分析5如上圖“朗肯循環(huán)”的工藝流程中，核心思想是工質(zhì)受熱

2、升溫、汽化膨脹、壓力增大，熱能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能；勢(shì)能在膨脹機(jī)內(nèi)釋放勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，熱量釋放，溫度、壓力降低。冷凝環(huán)節(jié)放熱凝結(jié)，體積縮小到1/1000左右，由高壓工質(zhì)泵高效率壓入下一個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)循環(huán)。這里可以看出，理論上沒有限定必須是高溫工作，沒有限定必須是水做工作介質(zhì)！只要工作溫段和工作介質(zhì)配合，就應(yīng)該在不同溫度段落都能應(yīng)用朗肯循環(huán)！國(guó)外行業(yè)進(jìn)展6該原理在國(guó)外早已獲得認(rèn)可，并主要用于低溫儲(chǔ)能領(lǐng)域：國(guó)內(nèi)行業(yè)進(jìn)展7該原理在最早1996年就有低溫能源發(fā)電的裝置專利出現(xiàn)，還有CN94105093、CN00125473A等專利，其中明確提到利用液態(tài)氮?dú)饫玫蜏責(zé)崃哭D(zhuǎn)換電力的方法。國(guó)內(nèi)同行近年來已經(jīng)研究采用多級(jí)膨

3、脹放能的方法，充分利用低溫?zé)崮?。英?guó)HighView公司的液態(tài)空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)是目前世界上唯一中試的2.5MW級(jí)的液態(tài)空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)中科院葉完成了10MW超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，1.5MW級(jí)超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)完成了168小時(shí)運(yùn)行試驗(yàn)，指標(biāo)達(dá)到或超過課題考核指標(biāo)要求。89推廣應(yīng)用難點(diǎn)分析10為什么這項(xiàng)技術(shù)幾十年來得到認(rèn)可但沒有推廣應(yīng)用？普遍認(rèn)為存在以下問題：熱量轉(zhuǎn)換電能效率太低，只有3040%為什么幾乎沒有人用于環(huán)境熱能發(fā)電，而不約而同用于儲(chǔ)能再釋放過程？其中主要原因就是只有利用電網(wǎng)中毫無(wú)作用的“垃圾電”制造液態(tài)空氣、液態(tài)氮?dú)?，然后回?040%的電能，才有可能較為經(jīng)濟(jì)！且遠(yuǎn)低

4、于蓄水儲(chǔ)能發(fā)電，幾乎沒有應(yīng)用價(jià)值。如果完全依靠環(huán)境熱能發(fā)電，效率低于50%的情況下，連制造介質(zhì)的電力、動(dòng)力都難以滿足，冷凝環(huán)節(jié)難以低成本實(shí)現(xiàn)，無(wú)法完成作業(yè)循環(huán)！分析朗肯循環(huán)效率11提高郎肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換效率一個(gè)思路12火電廠基本工作流程幾十年來沒有變化，而近年來機(jī)械加工、材料科學(xué)、自動(dòng)控制技術(shù)、流體力學(xué)等都有長(zhǎng)足的發(fā)展進(jìn)步，特別是流體力學(xué)、熱力學(xué)的某些應(yīng)用技術(shù)更加成熟，如射流、熱泵應(yīng)用，應(yīng)該給這樣一個(gè)關(guān)鍵能源產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵工藝流程帶來一些變革；利用流體力學(xué)的射流技術(shù)、科恩達(dá)效應(yīng)，將大部分乏汽（氣）直接增壓利用，大部分介質(zhì)不需要通過“冷凝再汽化”這一循環(huán)，避免冷端損失，全過程不消耗動(dòng)力、不浪費(fèi)熱量，必

5、然可以提高熱電轉(zhuǎn)換效率，減少熱排放，大幅度提高熱電轉(zhuǎn)換效率，理論值從現(xiàn)在35%提高到90%以上或更高。背景技術(shù)13射流技術(shù)：高速高壓的流體，能帶動(dòng)周圍介質(zhì)一并運(yùn)動(dòng)；即高壓冷凝水射流可以吸收帶動(dòng)部分乏氣直接再進(jìn)入水浴氣化換熱器；而以某種形式噴射的氣流，可以帶動(dòng)比該氣流量大10100倍的氣體一起運(yùn)動(dòng)；高壓氣化氣體可以帶動(dòng)大量乏氣進(jìn)入下一工作循環(huán)；流體熱力學(xué)：流動(dòng)的氣體可以在運(yùn)動(dòng)中升溫補(bǔ)熵，同一空間不同階段的壓力可以不同；氣化氣體可以在流動(dòng)過程中逐漸補(bǔ)熵升溫、增壓；射流技術(shù)射流 jet從管口、孔口、狹縫射出，或靠機(jī)械推動(dòng)，并同周圍流體摻混的一股流體流動(dòng)。經(jīng)常遇到的大雷諾數(shù)射流一般是無(wú)固壁約束的自由湍

6、流。這種湍性射流通過邊界上活躍的湍流混合將周圍流體卷吸進(jìn)來而不斷擴(kuò)大，并流向下游。射流在水泵、蒸汽泵、通風(fēng)機(jī)、化工設(shè)備和噴氣式飛機(jī)等許多技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。流體的動(dòng)壓、靜壓、全壓靜壓由于空氣分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而撞擊于管壁上產(chǎn)生的壓力稱為靜壓。氣體量一定的情況下，簡(jiǎn)單的理解靜壓和溫度有關(guān)；動(dòng)壓指空氣流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力，只要風(fēng)管內(nèi)空氣流動(dòng)就具有一定的動(dòng)壓，其值永遠(yuǎn)是正的。簡(jiǎn)單的理解動(dòng)壓和氣流速度有關(guān)；全壓全壓是靜壓和動(dòng)壓的代數(shù)和，氣體所具有的總能量。簡(jiǎn)單理解就是流體最終的總壓力。射流泵原理圖16氣體放大器17沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)高效液態(tài)空氣發(fā)電基本流程附圖說明：1為液態(tài)空氣儲(chǔ)罐、2為高壓超低溫液體泵、3為射

7、流引流器、4為高壓超低溫氣液管路、5為高壓低溫?fù)Q熱器、6為高壓氣體管路、7為氣體混合引流器、8為中壓工作管路、9為氣輪機(jī)、10為發(fā)電機(jī)、11為乏氣管路、12為空氣液化器、13為液態(tài)空氣管路、14為液態(tài)空氣泵、15為低溫?zé)嵩摧斎牍苈贰?6為氣體擴(kuò)張段、17為氣體換熱器、18為氣體收縮段、19為冷媒高壓管路、20為冷凝換熱器、21為熱泵壓縮機(jī)、22為膨脹節(jié)流閥、23為射流回氣管路、24為熱源輸入（出）管路、25為常溫?zé)嵩磁懦龉苈贰?6為補(bǔ)氣管路、27為調(diào)壓排氣裝置及28為冷媒低壓管路。方案經(jīng)濟(jì)性分析211、基本方案：大部分氣化氣體直接通過射流器、氣體混合引流器直接再利用，空氣液化器凝氣量減少為原來

8、的十分之一或更少，凝氣器散熱量下降到原來的十分之一或更低；冷卻水循環(huán)動(dòng)力、冷卻塔、空冷器的整體運(yùn)行能耗均大幅下降，發(fā)電效率可以提高45%以上，整體達(dá)到80%左右；高效環(huán)境熱全熱利用流程方案經(jīng)濟(jì)性分析232、全熱回收方案：從節(jié)能減排角度出發(fā)，盡可能利用熱能，徹底取消冷卻水循環(huán)，采用熱泵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)保留的少量冷凝水冷凝熱回收再利用。全系統(tǒng)沒有散熱環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)理論的100%。但是由于熱泵系統(tǒng)的能效比只有36倍，因此回收再利用冷凝熱熱能時(shí)會(huì)損耗一部分機(jī)械能或電能，全系統(tǒng)整體效率能達(dá)到90%以上，但系統(tǒng)輸出總功率將下降12%該項(xiàng)目的市場(chǎng)空間特點(diǎn)24國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)空白，發(fā)展空間大；單個(gè)項(xiàng)目金額大，系統(tǒng)實(shí)施簡(jiǎn)單；符

9、合國(guó)家能源政策，容易獲得融資和補(bǔ)貼；設(shè)備技術(shù)成熟，系統(tǒng)可靠性高、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)?。还?jié)約能耗效果明顯，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益突出。項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)施要點(diǎn)251、首先將購(gòu)置加工成本較低的高壓水浴氣化換熱器、射流泵、氣體混合引流器組合，驗(yàn)證全系統(tǒng)循環(huán)過程，必要時(shí)改進(jìn)調(diào)整，降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，避免損失；2、核心創(chuàng)新點(diǎn)得到實(shí)驗(yàn)確認(rèn)后，采購(gòu)氣輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，構(gòu)成全部應(yīng)用系統(tǒng)，確保系統(tǒng)熱電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到80%以上；3、利用熱泵系統(tǒng)，回收再利用空氣液化器的凝結(jié)熱，實(shí)現(xiàn)理論上的全熱利用，熱點(diǎn)轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高35%。項(xiàng)目實(shí)施步驟26第一階段：前期高效增壓補(bǔ)熵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)參考汽輪發(fā)電機(jī)組的常用指標(biāo)，每發(fā)一度電需用汽1525公斤計(jì)算，以未來推動(dòng)100

10、KW發(fā)電機(jī)組計(jì)算，總循環(huán)氣量每小時(shí)約2000公斤；根據(jù)我們新工藝設(shè)計(jì)達(dá)到1/10以下的凝氣量，每小時(shí)用液態(tài)空氣量約200公斤，每公斤液態(tài)空氣耗電0.28度，液化裝置功率（內(nèi)耗）將達(dá)到60千瓦；系統(tǒng)理論凈輸出40千瓦電力。每小時(shí)吸收環(huán)境熱能34400Kcal，熱量折合標(biāo)準(zhǔn)煤5.7公斤，按國(guó)家發(fā)改委標(biāo)準(zhǔn)，折合發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤13.12公斤。項(xiàng)目實(shí)施步驟27第二階段：原理樣機(jī)研發(fā)實(shí)現(xiàn)定做一套每小時(shí)汽化量200公斤液態(tài)空氣，輸出壓力10MPa以上的水浴氣化器，定做射流引流器、氣體混合引流器，采購(gòu)必要的管線、閥門、測(cè)量設(shè)備，合計(jì)預(yù)算30萬(wàn)元，進(jìn)行高效增壓補(bǔ)熵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；如前述系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期，進(jìn)而采購(gòu)一臺(tái)100

11、千瓦氣輪機(jī)發(fā)電機(jī)組約20萬(wàn)；定制一套小型撬裝空氣液化裝置約100萬(wàn)；訂購(gòu)20千瓦以下的成品離心式壓縮機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，單臺(tái)壓縮機(jī)費(fèi)用5萬(wàn)；其它輔助配件器材15萬(wàn)。尋求有經(jīng)驗(yàn)、積極配合、有相應(yīng)能力的合作研發(fā)團(tuán)隊(duì)外包委托開發(fā)或者合作開發(fā)，保證進(jìn)度、效率，保證資金的使用效率，控制風(fēng)險(xiǎn)；完成專家成果評(píng)審。總投資約300萬(wàn)。項(xiàng)目實(shí)施步驟28第三階段：小型示范工程計(jì)劃設(shè)計(jì)一個(gè)10MW全新機(jī)組，在原理樣機(jī)成果基礎(chǔ)上，委托專業(yè)設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)，委托國(guó)內(nèi)外知名制冷機(jī)廠家根據(jù)設(shè)計(jì)容量要求定制熱泵機(jī)組；根據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)文件面向社會(huì)進(jìn)行施工安裝工程招標(biāo)；熱電轉(zhuǎn)換效率80%；項(xiàng)目完成后，組織專家評(píng)審。第四階段：推廣應(yīng)用在示范

12、工程成功后，各相關(guān)企業(yè)根據(jù)自身投資、節(jié)能增效目標(biāo)，整合社會(huì)資源，采用不同融資合作模式，開展節(jié)能增效發(fā)電技術(shù)應(yīng)用推廣。儲(chǔ)能行業(yè)應(yīng)用前景29能技術(shù)主要分為儲(chǔ)電與儲(chǔ)熱，它的好處主要是移峰填谷意義重大，在發(fā)電廠角度能使發(fā)電更平順和利用低峰發(fā)電能力，充分發(fā)揮發(fā)電機(jī)組作用，可以做到大幅度節(jié)能。目前儲(chǔ)能方式主要分為三類：機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能。本項(xiàng)目已經(jīng)超越儲(chǔ)能-再釋放的概念，在“儲(chǔ)能”以后，還主要“撬動(dòng)”環(huán)境熱能參與“釋放能量”過程，是儲(chǔ)能手段的“終極”解決方案！只要加大本項(xiàng)目中的液態(tài)空氣儲(chǔ)罐容量，錯(cuò)峰進(jìn)行空氣液化，就可以實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰儲(chǔ)能的目的。項(xiàng)目規(guī)?？纱罂尚?，制備的液態(tài)空氣可以管路輸送或運(yùn)輸，非常

13、方便，便于推廣應(yīng)用。財(cái)務(wù)預(yù)測(cè)分析目前啟動(dòng)項(xiàng)目，總投資不大，一旦前期樣機(jī)完成研發(fā)，專利技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)10倍以上增值，投資回報(bào)容易實(shí)現(xiàn)。問題的關(guān)鍵僅僅在于項(xiàng)目是否能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)可行性，財(cái)務(wù)投資容易預(yù)測(cè)和分析。投入資金回收預(yù)期半年內(nèi)通過樣機(jī)完成技術(shù)鑒定，確認(rèn)市場(chǎng)地位和價(jià)值，1年內(nèi)技術(shù)股權(quán)溢價(jià)轉(zhuǎn)讓初步獲利，3年左右逐步開始實(shí)現(xiàn)綜合收益直接技術(shù)轉(zhuǎn)讓回報(bào)一次性或階段分步技術(shù)轉(zhuǎn)讓、產(chǎn)品生產(chǎn)和專利使用授權(quán)、政府扶植、社會(huì)資金參與實(shí)現(xiàn)技術(shù)專利溢價(jià)增值未來投資回報(bào)預(yù)期工程技術(shù)授權(quán)的專利技術(shù)提成獲利，技術(shù)參股后所持股權(quán)資本運(yùn)營(yíng)升值政府扶植資金申報(bào)有原理樣機(jī)做基礎(chǔ)，具備條件申報(bào)政府扶持資金、實(shí)現(xiàn)資源升值融資金額及使用計(jì)劃作為一個(gè)天使投資合作項(xiàng)目，考慮到未來項(xiàng)目進(jìn)一步發(fā)展的需要，以及項(xiàng)目第一階段務(wù)實(shí)的資金需求，也綜合業(yè)界慣例，做出如下計(jì)劃：項(xiàng)目股權(quán)出讓出