[00081546]最新發電技術---氣壓式水輪發電裝罝

國家專利

壓力能發電技術

《氣壓式水輪發電裝置》

項

目

簡

介

專利號；2013105810725

新能源環保產業類、高效、節能、發電技術

　　1項目名稱：天燃氣壓力能發電站，

　　2項目概況：

　　氣壓式水輪發電裝置，是利用壓力容器，將空氣和水這兩種密度不同的做功介質進行同體積轉換后再做功，目的是要提高做功介質的密度，從而提高能量轉換效率。目前已經成功開發了常溫6干瓦氣壓式水輪發電機樣機，適用于壓縮空氣儲能和天燃氣壓力能轉換成電能的發電技術已成熟，可以在天燃氣減壓站建設天燃氣壓力能發電站的工業化樣板工程項目。

　　3 目前， 擬建設－座裝機容量1兆瓦的天燃氣壓力能發電站，作為樣板示范工程，占地面積1畝，該項目總投資263.5萬，預計建成后，每年可輸出清潔電能864萬度。

　　現階段。計劃開發的領域包括：天然氣1壓36力23能發電50和儲能。余47熱，余壓60利用。

　　4 合作方式、合資，合作，

　　天燃氣壓力能發電站

　　5兆瓦的天燃氣壓力能發電站，項目總投資約960萬元

　　乛、項目經濟效益淺析

　　5兆瓦天燃氣壓力能發電站，投資概算

　　1投資概算：本著合理、必需、節約的原則。

　?、? 需辦公場所及相應辦公配套設施。

　?、? 廠房約500平米。30萬元。

　?、? 庫房約20平米。2萬元。

　　二、5兆瓦天燃氣壓力能發電站，投資費用大項：

　?、俟こ虉D設計繪制。委托有資質設計部門，約1個月時間包括主體、分體結構、及主要驅動裝置零部件剖面圖、平面圖，費用15萬元。

　?、谥饕O備的釆購。包括水斗式水輪發電機組，管材，管件，電磁閥，配電設施，約758萬元。

　?、? 輔助材料。包括工裝設備、儀表等工具。約5萬元。

　?、苋斯こ杀举M用。包括差旅費、聘專業技術人員負責材料應用、機件組裝等協助性工作，約50萬元。

　?、菽蛪簝λ畼嬛?00萬元。

　　三，5兆瓦天燃氣壓力能發電機組

　　投資960萬元/臺套 5兆瓦機組年收益 1528.8萬 元

　　a、發電收入0.40元/度*120000萬度＊*360天=1728萬元

　　b、碳交易收入0.015元/度120000度*360天=64.8萬元

　　c 人員工資支出4000元/月*12月*5人=24萬元

　　d設備折舊10%年=96萬元

　　e 設備維護5%=48萬元

　　f 銀行利息10%=96萬元

　　g 稅收（屬于清潔能源發電前三年免征）

　　5兆瓦機組年收益 1528.8萬元

　　投資回收期：Pt＝960萬元 ∕1528.8萬元=0.62年

　　s預計設備制造工期在6個月左右。

余熱，余壓發電站

　　5兆瓦余熱，余壓發電站，項目總投資約1060萬元

　　一、項目經濟效益淺析

　　5兆瓦余熱，余壓發電站，投資概算

　　1投資概算：本著合理、必需、節約的原則。

　　① 需辦公場所及相應辦公配套設施。

　　② 廠房約500平米。30萬元。

　?、? 庫房約20平米。2萬元。

　　二、5兆瓦余熱，余壓發電站，投資費用大項：

　?、俟こ虉D設計繪制。委托有資質設計部門，約1個月時間包括主體、分體結構、及主要驅動裝置零部件剖面圖、平面圖，費用15萬元。

　　②主要設備的釆購。包括水斗式水輪發電機組，管材，管件，電磁閥，配電設施，約858萬元。

　　③ 輔助材料。包括工裝設備、儀表等工具。約5萬元。

　　④人工成本費用。包括差旅費、聘專業技術人員負責材料應用、機件組裝等協助性工作，約50萬元。

　　⑤耐壓儲水構筑物100萬元。

　　三，5兆瓦余熱，余壓發電機組

　　投資1060萬元/臺套 5兆瓦機組年收益 1528.8萬 元

　　a、發電收入0.20元/度*120000萬度＊*300天=720萬元

　　b、碳交易收入0.015元/度120000度*300天=54萬元

　　c 人員工資支出4000元/月*12月*5人=24萬元

　　d設備折舊10%年=106萬元

　　e 設備維護5%=53萬元

　　f 銀行利息10%=106萬元

　　g 稅收（屬于清潔能源發電前三年免征）

　　5兆瓦機組年收益 485萬元

　　投資回收期：Pt＝1060萬元 ∕485萬元=2.1年

　　s預計設備制造工期在6個月左右。

壓縮空氣儲能發電站

　　5兆瓦儲能發電站，投資概算 項目總投資約3000萬元

　　一，投資概算：本著合理、必需、節約的原則。

　　① 需辦公場所及相應辦公配套設施。

　?、? 廠房約500平米。30萬元。

　　③ 庫房約20平米。2萬元。

　　二、5兆瓦儲能發電站，投資費用大項：

　?、俟こ虉D設計繪制。委托有資質設計部門，約1個月時間包括主體、分體結構、及主要驅動裝置零部件剖面圖、平面圖，費用15萬元。

　?、谥饕O備的釆購。包括水斗式水輪發電機組，管材，管件，電磁閥，配電設施，約758萬元。

　　③ 輔助材料。包括工裝設備、儀表等工具。約5萬元。

　?、苋斯こ杀举M用。包括差旅費、聘專業技術人員負責材料應用、機件組裝等協助性工作，約50萬元。

　?、菽蛪簝λ畼嬛?00萬元。

　?、奚蕉础髲U礦井和過期的油氣井2000萬元

　　三，5兆瓦儲能發電機組

　　投資3000萬元 5兆瓦機組年收益 1152萬 元

　　a、發電收入0.70元/度*120000萬度＊*200天=1680萬元

　　b、碳交易收入0.015元/度120000度*200天=36萬元

　　c 人員工資支出4000元/月*12月*5人=24萬元

　　d設備折舊15%年=144萬元

　　e 設備維護10%=96萬元

　　f 銀行利息10%=300萬元

　　g 稅收（屬于清潔能源發電前三年免征）

　　5兆瓦機組年收益 1152萬元

　　投資回收期：Pt＝3000萬元 ∕1152萬元=2.6年

　　s預計設備制造工期在6個月左右。

氣壓式水輪發電裝置

　　一、項目簡介

　　1、《氣壓式水輪發電裝置》專利技術的概念

　　《氣壓式水輪發電裝置》是國家授權的發明專利技術，是利用蒸汽或有壓氣體作為動力，通過耐壓容器給水加壓，使水產生壓能和動能，依靠特殊導水機構，引出具有動能的高速射流，沖擊水輪機發電機旋轉產生電能。為什么不直接用氣作功、而是給水加壓呢？因為二者的密度不同，水的密度遠大于空氣的密度，所以在同等壓力下，水動機械的能量轉換效率要高于氣動機械的能量轉換效率，在火電領域。汽輪發電機組蒸汽溫度500度以上。壓力25兆帕以上。但同等級氣壓式水輪發電機組，只需蒸汽溫度180度左右。壓力2兆帕，便可運行，而且氣壓式水輪發電機組，主要部件是水輪發電機組，同等級水輪發電機組造價只有汽輪發電機組造價的三分之一。結構簡當，維護費用小。兆瓦級機組每千瓦投資約2000元。

　　2、《氣壓式水輪發電裝置》的開發領域

　?、? 余壓，余熱利用

　?、?、壓縮空氣儲能

　?、? 火力發電廠的冷凝熱損失利用

　?、? 火力發電企業的改造，升級

　?、? 天燃氣壓力能減壓發電

　　⑹ 高層建筑自來水二次加壓，

　?、? 新型氣動發動機------- 《氣壓式水輪發動機》

　?、?、余壓，余熱利用發電

　　余壓，余熱利用來源主要包括高溫廢氣余熱、冷卻介質余熱、廢汽廢水余熱、高溫產品和爐渣余熱、化學反應余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種類型，廣泛存在于工業生產的各個行業，比如水泥、玻璃、鋼鐵、有色、化工等。

　　前瞻產業研究院發布的《2014-2018年中國余熱發電行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》數據顯示，2013年中國能源消費總量37.5億噸標準煤，比上年增長5.9%。根據可回收利用余熱資源占燃料消耗總量的占比測算，我國每年可回收利用的余熱資源高達3.315～13.065億噸標準煤,利用低壓蒸汽推動水輪機作功發電，可生產清潔電力10萬億干瓦時.節能潛力巨大。

　?、凇嚎s空氣儲能

　　壓縮空氣儲能作為能源領域里一種新的贏利模式正在受到關注，利用這樣的儲能方式在夜間電網負荷低谷期將富余電力（電價0.1-0.2元）用于驅動空氣壓縮機將空氣高壓密封在山洞、報廢礦井和過期的油氣井中，在電網負荷高峰期（電價1.0-1.2元）釋放壓縮空氣，而氣壓式水輪發電裝置可以高效的將常溫有壓氣體轉換成電能，具有效率高、壽命長、響應速度快等特點。

　　③： 火力發電廠的冷凝熱損失利用

　　火力發電廠的冷凝熱損失是電廠熱力系統的最大能量損失，超過52％余熱余壓通過不同的冷卻設備排放至大氣中。汽輪機冷凝熱損失對于火力發電廠來說是廢熱排放，但對于需要低品位熱能的《氣壓式水輪發電裝置》技術而言，則是巨大的可利用資源如能將汽輪機冷凝余熱回收用于《氣壓式水輪發電裝置》技術轉換電能，相當于在不增加電廠容量，不增加大氣污染物排放，耗煤量不變的情況下，增加了1倍發電量，提高了電廠的綜合能源利用效率，同時，由于減少了冷卻系統的蒸發耗散損失，還可以減少電廠循環冷卻水系統補水量，節約水資源。

　?、? 火力發電企業的改造，升級

　　用于目前火力發電企業的改造，升級。用《氣壓式水輪發電裝置》技術代替《汽輪發電機組》，可節省投資50%以上。

　?、萏烊細鈮毫δ軠p壓發電

　　天燃氣輸氣管網內蘊含著大量的壓力能，25度的天燃氣由10兆帕降為0.4兆帕時，可回收壓力能約為805kJ／kg, 而實際過程卻很少回收利用.在西氣東輸的管道長達3856公里，年輸氣量達到1200億立方，壓力高達10兆帕。而用戶使用的壓力只需要0.4兆帕, 有9.6兆帕的壓差可以利用, 利用《氣壓式水輪發電裝置》技術發電, 可生產1200億千瓦時的清潔電能, 忠武線, 年輸氣量達到300億立方，壓力高達6.4兆帕?？衫脡毫δ苓_到300億千瓦時, 陜呼線, 年輸氣量達到9.5億立方，壓力高達6.4兆帕?？衫脡毫δ苓_到9.5億千瓦時, 陜京線年輸氣量達到13.2億立方，壓力高達6.4兆帕?？衫脡毫δ苓_到13.2億千瓦時, 澀寧線年輸氣量達到200億立方，壓力高達6.4兆帕?？衫脡毫δ苓_到200億千瓦時, 川東線 年輸氣量達到1200億立方，壓力高達10兆帕。可利用壓力能達到1200億干瓦時, 各個輸氣線路總壓力能. 每年能夠生產清潔電能3000億千瓦時, 每千瓦時0.5元, 在利用天然氣壓力能局部市場. 每年將會有1500億的潛在市場

　?、拮詠硭渭訅?，

　　自來水二次加壓，高層建筑供水常見的問題

　　在高層建筑日常供水過程中，經常會遇到以下問題，這些問題不解決，將直接影響高層建筑的正常供水。

　?。ㄒ唬┧眉八梅?br/>
　　1．水泵采用盤根密封，經常漏水。泵房遍地是水，很不干凈。

　　2．水泵幾乎24小時運轉。水泵不轉，則高層無水。不但不節能，而且水泵因長時間運轉，磨損嚴重，經常出問題，加大了檢修成本。

　　3．水泵房靠人工控制，專人看管，做不到完全自動，費力費錢。

　　4．因供水方式及操作程序不當，經常受到高層供水水錘的影響，水泵、閥門及管路的使用壽命將大大降低。

　　5．水泵在室內噪音很大，影響辦公環境。

　　（二）水池及水箱

　　1．吸水池水位靠人工控制，太麻煩，人工成本也高；靠浮球控制，不可靠，經常因為浮球失靈，造成水池溢流。

　　2．屋頂水箱水位控制裝置不可靠，經常溢流或水箱見底無水，供水很被動，住戶意見大。

　　3．水池、水箱的二次污染問題，沒有得到很好的解決。

　　（三）無負壓吸水

　　1．無負壓吸水經常受到市政管網水壓波動的影響，可靠性差。

　　2．無負壓吸水在很多地方被限制使用。

　　3．無負壓吸水沒有緩沖水量，市政管網一旦停水，整個系統馬上就沒水了。

　?。ㄋ模┕┧到y

　　整個系統不能實現自動控制，經常中斷供水，既影響建筑用水，又加大了管理成本。如能使用氣壓式自動供水系統，那么上述問題均可迎刃而解。

　?、咝滦蜌鈩影l動機------- 《氣壓式水輪發動機》

　　隨著我國汽車產業的不斷提高和國民生活水平的不斷改善，汽車已成為家庭生活的必需。預計到2020年全球汽車保有量將達12億輛，但同時汽車所消耗的石油將達每年55億噸[1]。人均汽車擁有量僅為世界平均水平的三分之一，但其年耗油量卻已接近全國成品油總量的60%，巨大的汽車市場需求與嚴峻的能源環境之間的矛盾日益凸顯。為了保證可持續發展，世界各國相繼出臺了有關政策法規，一方面嚴格限制發動機燃油消耗和有害物質的排放，另一方面不斷鼓勵清潔燃料汽車的研究與開發。由此人們紛紛投入到氣動發動機的研發中。氣動發動機作為一種新型發動機，研究主要結構參數對其性能影響，從而提高氣動發動機的動力性與經濟性。發展氣動發動機汽車，對實現能源轉型與產業振興具有重大意義。

　　1.2 氣動發動機《氣壓式水輪發動機》的特點

　　氣動發動機《氣壓式水輪發動機》是以壓縮空氣儲能，并以純粹的壓縮空氣作為動力源，直接利用壓縮空氣作為動力，通過密封耐壓容器給水加壓，使水產生壓能和動能，依靠特殊導水機構，引出具有動能的高速射流，沖擊水輪機旋轉產生機械能。水輪機做為－種拖動設備用純凈的壓縮空氣作為動力輸出機械能作為氣動汽車的原動機，可以大幅提高壓縮空氣的能量轉換效率，

　　該發動機排出氣體無污染、無輻射、符合“綠色”、“零污染”、“低碳”要求。其結構合理，部件配合緊密，并運用高科技材料，無燃油燃氣發動機的爆炸聲，故運行時噪音低?？諝庠趬嚎s成高壓氣體時要經過過濾和干燥，并且要去除空氣中的灰塵和濕氣，因此氣動發動機《氣壓式水輪發動機》的使用有利于空氣的凈化，其結構簡單，制造成本也較低。同時，可以利用現有已經較成熟的氣動技術，使發動機的制造、使用和維修成本下降，自身具有的特點將有利于氣動發動機《氣壓式水輪發動機》的推廣和應用[2]。通過對氣動發動機的初步了解，可以看出其最大的特點就在于它完全無燃燒，無污染，是真正的綠色發動機。

　　1.3 氣動發動機《氣壓式水輪發動機》主要結構參數

　　水輪機： 葉輪直徑= 30厘米

　　葉片數 = 16片

　　工作形式= 封閉式

　　噴嘴 = 1只

　　發電機： 功率 = 6千瓦

　　轉速 = 1500轉

　　電壓 = 220伏

　　電流 = 15安

　　氣 泵： 功率 = 7千瓦

　　產氣量 =1方/分

　　轉速 = 1500轉

　　儲氣室： 容量 = 1方

　　耐壓 = 0.8兆帕

　　閥 門： 數量 = 16只

　　操作方式= 自動

　　1.4 氣動發動機國外研究現狀

　　氣動發動機的概念早在19世紀便已有人提出，最早在1880年，早期的氣動汽車就開始在巴西、美國等地開始出現。但之后西方國家經濟的飛速發展，較于內燃機，氣動發動機處在一個被遺忘的角落。直到能源危機的出現使得氣動發動機再一次進入人們的視野。

　　說到氣動發動機，人們都會想起法國著名工程師Guy Negre和他的MDI公司，并且法國的氣動汽車研究工作主要集中在法國工程師Guy Negre領導的研究小組。Guy Negre為氣動發動機的研究做出了巨大的貢獻。Guy Negre于1991年獲得了法國氣動發動機的專利，并組建了法國MDI汽車公司專門研制氣動汽車，時隔7年后，在1998年，他制造出了第一輛氣動汽車樣車，到2004年底，已經設計制造出各種型號的氣動汽車:Family, Van,Taxi,Pick Up,Mini Cat's，在巴塞羅那、圣保羅、墨西哥城等地區投入商業使用[4]。據報道，MDI的氣動汽車續駛里程可達200～300km/(300L，300bar壓縮空氣)，車身總重700公斤，車高1.74m、車寬1.71m、車長3.81m，其最高速度可以達到110km/h?？山与娮猿錃鈺r間在4個小時左右，而在加氣站充氣時間只需3分鐘。