[00081546]最新发电技术---气压式水轮发电装罝

国家专利

压力能发电技术

《气压式水轮发电装置》

项

目

简

介

专利号；2013105810725

新能源环保产业类、高效、节能、发电技术

　　1项目名称：天燃气压力能发电站，

　　2项目概况：

　　气压式水轮发电装置，是利用压力容器，将空气和水这两种密度不同的做功介质进行同体积转换后再做功，目的是要提高做功介质的密度，从而提高能量转换效率。目前已经成功开发了常温6干瓦气压式水轮发电机样机，适用于压缩空气储能和天燃气压力能转换成电能的发电技术已成熟，可以在天燃气减压站建设天燃气压力能发电站的工业化样板工程项目。

　　3 目前， 拟建设－座装机容量1兆瓦的天燃气压力能发电站，作为样板示范工程，占地面积1亩，该项目总投资263.5万，预计建成后，每年可输出清洁电能864万度。

　　现阶段。计划开发的领域包括：天然气1压36力23能发电50和储能。余47热，余压60利用。

　　4 合作方式、合资，合作，

　　天燃气压力能发电站

　　5兆瓦的天燃气压力能发电站，项目总投资约960万元

　　乛、项目经济效益浅析

　　5兆瓦天燃气压力能发电站，投资概算

　　1投资概算：本着合理、必需、节约的原则。

　　① 需办公场所及相应办公配套设施。

　　② 厂房约500平米。30万元。

　　③ 库房约20平米。2万元。

　　二、5兆瓦天燃气压力能发电站，投资费用大项：

　　①工程图设计绘制。委托有资质设计部门，约1个月时间包括主体、分体结构、及主要驱动装置零部件剖面图、平面图，费用15万元。

　　②主要设备的釆购。包括水斗式水轮发电机组，管材，管件，电磁阀，配电设施，约758万元。

　　③ 辅助材料。包括工装设备、仪表等工具。约5万元。

　　④人工成本费用。包括差旅费、聘专业技术人员负责材料应用、机件组装等协助性工作，约50万元。

　　⑤耐压储水构筑物100万元。

　　三，5兆瓦天燃气压力能发电机组

　　投资960万元/台套 5兆瓦机组年收益 1528.8万 元

　　a、发电收入0.40元/度*120000万度＊*360天=1728万元

　　b、碳交易收入0.015元/度120000度*360天=64.8万元

　　c 人员工资支出4000元/月*12月*5人=24万元

　　d设备折旧10%年=96万元

　　e 设备维护5%=48万元

　　f 银行利息10%=96万元

　　g 税收（属于清洁能源发电前三年免征）

　　5兆瓦机组年收益 1528.8万元

　　投资回收期：Pt＝960万元 ∕1528.8万元=0.62年

　　s预计设备制造工期在6个月左右。

余热，余压发电站

　　5兆瓦余热，余压发电站，项目总投资约1060万元

　　一、项目经济效益浅析

　　5兆瓦余热，余压发电站，投资概算

　　1投资概算：本着合理、必需、节约的原则。

　　① 需办公场所及相应办公配套设施。

　　② 厂房约500平米。30万元。

　　③ 库房约20平米。2万元。

　　二、5兆瓦余热，余压发电站，投资费用大项：

　　①工程图设计绘制。委托有资质设计部门，约1个月时间包括主体、分体结构、及主要驱动装置零部件剖面图、平面图，费用15万元。

　　②主要设备的釆购。包括水斗式水轮发电机组，管材，管件，电磁阀，配电设施，约858万元。

　　③ 辅助材料。包括工装设备、仪表等工具。约5万元。

　　④人工成本费用。包括差旅费、聘专业技术人员负责材料应用、机件组装等协助性工作，约50万元。

　　⑤耐压储水构筑物100万元。

　　三，5兆瓦余热，余压发电机组

　　投资1060万元/台套 5兆瓦机组年收益 1528.8万 元

　　a、发电收入0.20元/度*120000万度＊*300天=720万元

　　b、碳交易收入0.015元/度120000度*300天=54万元

　　c 人员工资支出4000元/月*12月*5人=24万元

　　d设备折旧10%年=106万元

　　e 设备维护5%=53万元

　　f 银行利息10%=106万元

　　g 税收（属于清洁能源发电前三年免征）

　　5兆瓦机组年收益 485万元

　　投资回收期：Pt＝1060万元 ∕485万元=2.1年

　　s预计设备制造工期在6个月左右。

压缩空气储能发电站

　　5兆瓦储能发电站，投资概算 项目总投资约3000万元

　　一，投资概算：本着合理、必需、节约的原则。

　　① 需办公场所及相应办公配套设施。

　　② 厂房约500平米。30万元。

　　③ 库房约20平米。2万元。

　　二、5兆瓦储能发电站，投资费用大项：

　　①工程图设计绘制。委托有资质设计部门，约1个月时间包括主体、分体结构、及主要驱动装置零部件剖面图、平面图，费用15万元。

　　②主要设备的釆购。包括水斗式水轮发电机组，管材，管件，电磁阀，配电设施，约758万元。

　　③ 辅助材料。包括工装设备、仪表等工具。约5万元。

　　④人工成本费用。包括差旅费、聘专业技术人员负责材料应用、机件组装等协助性工作，约50万元。

　　⑤耐压储水构筑物100万元。

　　⑥山洞、报废矿井和过期的油气井2000万元

　　三，5兆瓦储能发电机组

　　投资3000万元 5兆瓦机组年收益 1152万 元

　　a、发电收入0.70元/度*120000万度＊*200天=1680万元

　　b、碳交易收入0.015元/度120000度*200天=36万元

　　c 人员工资支出4000元/月*12月*5人=24万元

　　d设备折旧15%年=144万元

　　e 设备维护10%=96万元

　　f 银行利息10%=300万元

　　g 税收（属于清洁能源发电前三年免征）

　　5兆瓦机组年收益 1152万元

　　投资回收期：Pt＝3000万元 ∕1152万元=2.6年

　　s预计设备制造工期在6个月左右。

气压式水轮发电装置

　　一、项目简介

　　1、《气压式水轮发电装置》专利技术的概念

　　《气压式水轮发电装置》是国家授权的发明专利技术，是利用蒸汽或有压气体作为动力，通过耐压容器给水加压，使水产生压能和动能，依靠特殊导水机构，引出具有动能的高速射流，冲击水轮机发电机旋转产生电能。为什么不直接用气作功、而是给水加压呢？因为二者的密度不同，水的密度远大于空气的密度，所以在同等压力下，水动机械的能量转换效率要高于气动机械的能量转换效率，在火电领域。汽轮发电机组蒸汽温度500度以上。压力25兆帕以上。但同等级气压式水轮发电机组，只需蒸汽温度180度左右。压力2兆帕，便可运行，而且气压式水轮发电机组，主要部件是水轮发电机组，同等级水轮发电机组造价只有汽轮发电机组造价的三分之一。结构简当，维护费用小。兆瓦级机组每千瓦投资约2000元。

　　2、《气压式水轮发电装置》的开发领域

　　⑴ 余压，余热利用

　　⑵、压缩空气储能

　　⑶ 火力发电厂的冷凝热损失利用

　　⑷ 火力发电企业的改造，升级

　　⑸ 天燃气压力能减压发电

　　⑹ 高层建筑自来水二次加压，

　　⑺ 新型气动发动机------- 《气压式水轮发动机》

　　①、余压，余热利用发电

　　余压，余热利用来源主要包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种类型，广泛存在于工业生产的各个行业，比如水泥、玻璃、钢铁、有色、化工等。

　　前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国余热发电行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》数据显示，2013年中国能源消费总量37.5亿吨标准煤，比上年增长5.9%。根据可回收利用余热资源占燃料消耗总量的占比测算，我国每年可回收利用的余热资源高达3.315～13.065亿吨标准煤,利用低压蒸汽推动水轮机作功发电，可生产清洁电力10万亿干瓦时.节能潜力巨大。

　　②、压缩空气储能

　　压缩空气储能作为能源领域里一种新的赢利模式正在受到关注，利用这样的储能方式在夜间电网负荷低谷期将富余电力（电价0.1-0.2元）用于驱动空气压缩机将空气高压密封在山洞、报废矿井和过期的油气井中，在电网负荷高峰期（电价1.0-1.2元）释放压缩空气，而气压式水轮发电装置可以高效的将常温有压气体转换成电能，具有效率高、寿命长、响应速度快等特点。

　　③： 火力发电厂的冷凝热损失利用

　　火力发电厂的冷凝热损失是电厂热力系统的最大能量损失，超过52％余热余压通过不同的冷却设备排放至大气中。汽轮机冷凝热损失对于火力发电厂来说是废热排放，但对于需要低品位热能的《气压式水轮发电装置》技术而言，则是巨大的可利用资源如能将汽轮机冷凝余热回收用于《气压式水轮发电装置》技术转换电能，相当于在不增加电厂容量，不增加大气污染物排放，耗煤量不变的情况下，增加了1倍发电量，提高了电厂的综合能源利用效率，同时，由于减少了冷却系统的蒸发耗散损失，还可以减少电厂循环冷却水系统补水量，节约水资源。

　　④ 火力发电企业的改造，升级

　　用于目前火力发电企业的改造，升级。用《气压式水轮发电装置》技术代替《汽轮发电机组》，可节省投资50%以上。

　　⑤天燃气压力能减压发电

　　天燃气输气管网内蕴含着大量的压力能，25度的天燃气由10兆帕降为0.4兆帕时，可回收压力能约为805kJ／kg, 而实际过程却很少回收利用.在西气东输的管道长达3856公里，年输气量达到1200亿立方，压力高达10兆帕。而用户使用的压力只需要0.4兆帕, 有9.6兆帕的压差可以利用, 利用《气压式水轮发电装置》技术发电, 可生产1200亿千瓦时的清洁电能, 忠武线, 年输气量达到300亿立方，压力高达6.4兆帕。可利用压力能达到300亿千瓦时, 陕呼线, 年输气量达到9.5亿立方，压力高达6.4兆帕。可利用压力能达到9.5亿千瓦时, 陕京线年输气量达到13.2亿立方，压力高达6.4兆帕。可利用压力能达到13.2亿千瓦时, 涩宁线年输气量达到200亿立方，压力高达6.4兆帕。可利用压力能达到200亿千瓦时, 川东线 年输气量达到1200亿立方，压力高达10兆帕。可利用压力能达到1200亿干瓦时, 各个输气线路总压力能. 每年能够生产清洁电能3000亿千瓦时, 每千瓦时0.5元, 在利用天然气压力能局部市场. 每年将会有1500亿的潜在市场

　　⑥自来水二次加压，

　　自来水二次加压，高层建筑供水常见的问题

　　在高层建筑日常供水过程中，经常会遇到以下问题，这些问题不解决，将直接影响高层建筑的正常供水。

　　（一）水泵及水泵房

　　1．水泵采用盘根密封，经常漏水。泵房遍地是水，很不干净。

　　2．水泵几乎24小时运转。水泵不转，则高层无水。不但不节能，而且水泵因长时间运转，磨损严重，经常出问题，加大了检修成本。

　　3．水泵房靠人工控制，专人看管，做不到完全自动，费力费钱。

　　4．因供水方式及操作程序不当，经常受到高层供水水锤的影响，水泵、阀门及管路的使用寿命将大大降低。

　　5．水泵在室内噪音很大，影响办公环境。

　　（二）水池及水箱

　　1．吸水池水位靠人工控制，太麻烦，人工成本也高；靠浮球控制，不可靠，经常因为浮球失灵，造成水池溢流。

　　2．屋顶水箱水位控制装置不可靠，经常溢流或水箱见底无水，供水很被动，住户意见大。

　　3．水池、水箱的二次污染问题，没有得到很好的解决。

　　（三）无负压吸水

　　1．无负压吸水经常受到市政管网水压波动的影响，可靠性差。

　　2．无负压吸水在很多地方被限制使用。

　　3．无负压吸水没有缓冲水量，市政管网一旦停水，整个系统马上就没水了。

　　（四）供水系统

　　整个系统不能实现自动控制，经常中断供水，既影响建筑用水，又加大了管理成本。如能使用气压式自动供水系统，那么上述问题均可迎刃而解。

　　⑦新型气动发动机------- 《气压式水轮发动机》

　　随着我国汽车产业的不断提高和国民生活水平的不断改善，汽车已成为家庭生活的必需。预计到2020年全球汽车保有量将达12亿辆，但同时汽车所消耗的石油将达每年55亿吨[1]。人均汽车拥有量仅为世界平均水平的三分之一，但其年耗油量却已接近全国成品油总量的60%，巨大的汽车市场需求与严峻的能源环境之间的矛盾日益凸显。为了保证可持续发展，世界各国相继出台了有关政策法规，一方面严格限制发动机燃油消耗和有害物质的排放，另一方面不断鼓励清洁燃料汽车的研究与开发。由此人们纷纷投入到气动发动机的研发中。气动发动机作为一种新型发动机，研究主要结构参数对其性能影响，从而提高气动发动机的动力性与经济性。发展气动发动机汽车，对实现能源转型与产业振兴具有重大意义。

　　1.2 气动发动机《气压式水轮发动机》的特点

　　气动发动机《气压式水轮发动机》是以压缩空气储能，并以纯粹的压缩空气作为动力源，直接利用压缩空气作为动力，通过密封耐压容器给水加压，使水产生压能和动能，依靠特殊导水机构，引出具有动能的高速射流，冲击水轮机旋转产生机械能。水轮机做为－种拖动设备用纯净的压缩空气作为动力输出机械能作为气动汽车的原动机，可以大幅提高压缩空气的能量转换效率，

　　该发动机排出气体无污染、无辐射、符合“绿色”、“零污染”、“低碳”要求。其结构合理，部件配合紧密，并运用高科技材料，无燃油燃气发动机的爆炸声，故运行时噪音低。空气在压缩成高压气体时要经过过滤和干燥，并且要去除空气中的灰尘和湿气，因此气动发动机《气压式水轮发动机》的使用有利于空气的净化，其结构简单，制造成本也较低。同时，可以利用现有已经较成熟的气动技术，使发动机的制造、使用和维修成本下降，自身具有的特点将有利于气动发动机《气压式水轮发动机》的推广和应用[2]。通过对气动发动机的初步了解，可以看出其最大的特点就在于它完全无燃烧，无污染，是真正的绿色发动机。

　　1.3 气动发动机《气压式水轮发动机》主要结构参数

　　水轮机： 叶轮直径= 30厘米

　　叶片数 = 16片

　　工作形式= 封闭式

　　喷嘴 = 1只

　　发电机： 功率 = 6千瓦

　　转速 = 1500转

　　电压 = 220伏

　　电流 = 15安

　　气 泵： 功率 = 7千瓦

　　产气量 =1方/分

　　转速 = 1500转

　　储气室： 容量 = 1方

　　耐压 = 0.8兆帕

　　阀 门： 数量 = 16只

　　操作方式= 自动

　　1.4 气动发动机国外研究现状

　　气动发动机的概念早在19世纪便已有人提出，最早在1880年，早期的气动汽车就开始在巴西、美国等地开始出现。但之后西方国家经济的飞速发展，较于内燃机，气动发动机处在一个被遗忘的角落。直到能源危机的出现使得气动发动机再一次进入人们的视野。

　　说到气动发动机，人们都会想起法国著名工程师Guy Negre和他的MDI公司，并且法国的气动汽车研究工作主要集中在法国工程师Guy Negre领导的研究小组。Guy Negre为气动发动机的研究做出了巨大的贡献。Guy Negre于1991年获得了法国气动发动机的专利，并组建了法国MDI汽车公司专门研制气动汽车，时隔7年后，在1998年，他制造出了第一辆气动汽车样车，到2004年底，已经设计制造出各种型号的气动汽车:Family, Van,Taxi,Pick Up,Mini Cat's，在巴塞罗那、圣保罗、墨西哥城等地区投入商业使用[4]。据报道，MDI的气动汽车续驶里程可达200～300km/(300L，300bar压缩空气)，车身总重700公斤，车高1.74m、车宽1.71m、车长3.81m，其最高速度可以达到110km/h。可接电自充气时间在4个小时左右，而在加气站充气时间只需3分钟。