一种压力能分级发电协同制冰系统的制作方法

1.本发明属于中高压气体压力能回收领域，具体涉及一种压力能分级发电协同制冰系统。


背景技术：

2.中高压气体需要降压使用的工况有许多，以天然气为例，截至2019年末，中国已投产天然气输气管道长度达76.79万公里，同比增长10％。预计我国2030年用气规模为5000亿立方米，蕴含压力能发电量每年600亿kwh。但目前我国压力能并没有得到很好的利用，主要还是以调压阀进行调压为主，造成压力能的大量浪费，同时压力能膨胀发电后低温气体的复热也是一大问题，阻碍着压力能发电项目的发展。
3.因此，需要一种既能实现压力能发电又能对低温气体进行复热的系统，同时还需要具备较好的经济效益，实现对压力能的回收。
4.一种利用管网天然气压力能发电与制冰的方法与装置(cn102563958b)，天然气通过膨胀机膨胀发电后，与冷媒进行换热，冷媒分两路，一路液化后进制冰机，一路进入压缩机进行压缩制冷，实现了压力能发电及制冰的有效结合。但该发明仅适用于膨胀发电及压缩机同时开启的工况，两个系统不能独立运行，很多站点受气量波动影响，项目很难实施获得有益效果。同时该发明采用水对冷媒进行复热后进入制冰机，当制冰机加满水时，水不能再用于复热冷媒，从而使冷媒温度可能低于-10℃甚至带液，不能有效复热天然气，导致天然气出口温度低于0℃，同时带液冷媒亦不能进入压缩机进行压缩制冷。
5.一种天然气管网压力能回收综合利用系统(cn105041395b)，天然气通过加热后进入膨胀机分级膨胀发电，将膨胀后低温天然气冷能用于制冰机冷凝器冷却，同时采用热泵对载冷剂进行加热，使载冷剂可以复热膨胀后的低温天然气。该发明虽创新性引用了热泵技术用于压力能发电系统，但膨胀后低温天然气蕴含的冷能仅用于制冰机冷凝器的冷却，同时采用热泵加热载冷剂用于复热低温天然气，两者均会造成低温天然气冷能的大量浪费，仅回收了冷凝器用于冷凝的少量冷能，且采用热泵进行加热相当于又将电能转化为热能，降低系统的发电量，经济效益较差。
6.一种天然气压力能制冷系统(cn110375454b)，天然气通过膨胀发电后与低温气态冷媒进行换热，之后再与常温液态冷媒换热升温，而膨胀机连轴带动压缩机进行制冷，将冷能用于供给冷冻水系统。该专利可有效提升制冰系统制冷效率，同时通过膨胀机带动压缩机可提高系统的能量利用率。但该系统由于膨胀机与压缩机连轴，故系统无法独立运作，仅适用于稳定供气场站，使用场景受限；同时低温气态冷媒与膨胀后低温天然气换热再进入压缩机，会将低温天然气的冷能带到压缩机中被抵消浪费，而液化后的常温冷媒与低温天然气换热，可回收的冷能也很少，仅有冷媒显热而没有潜热，冷能回收利用率不高。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于针对上面提出的目前已有的天然气压力能发电装置及其冷能
回收过程存在的不足，提供一种压力能分级发电协同制冰系统，实现冷能更大限度的回收及提高整个系统经济效益，拓宽系统使用场景。
8.本发明至少通过如下技术方案之一实现。
9.一种压力能分级发电协同制冰系统，包括膨胀发电系统、制冷循环系统以及水循环系统；
10.所述膨胀发电系统包括依次相连的流量调节阀、第一膨胀机、第一换热器、第二膨胀机、第三换热器、第四换热器、复热器、调压阀；还包括第二换热器、第五换热器，第二换热器与第一换热器并联于第一膨胀机和第二膨胀机之间，第五换热器与第四换热器并联于第三换热器的输出端；
11.所述制冷循环系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀；所述压缩机、冷凝器、膨胀阀依次连接；
12.所述水循环系统主要有蓄水池用于水的循环，蓄水池出口分两路，一路与蒸发器连接用于加水，一路与第四换热器、第一换热器依次连接再返回蓄水池中完成循环。
13.进一步地，所述制冷循环系统还包括储罐，储罐上出口分两路，分别连接第三换热器和压缩机，第三换热器出口与储罐上入口相连；压缩机出口分两路，一路与冷凝器、膨胀阀依次连接，另一路与第五换热器、第二换热器、膨胀阀依次连接，膨胀阀出口与储罐连接；储罐下出口与蒸发器入口相连，蒸发器出口与储罐相连；
14.所述储罐的上出口通过第五电磁阀、第六电磁阀分别与第三换热器、压缩机输入口连接；冷凝器的输出端通过第七电磁阀与膨胀阀连接；第二换热器的输出端通过第九电磁阀与膨胀阀连接；所述压缩机通过第八电磁阀与第五换热器连接。
15.进一步地，所述制冷循环系统还包括第六换热器；所述蒸发器的出口分两路分别连接第三换热器和第六换热器，同时第三换热器出口、第六换热器出口与蒸发器入口相连；所述压缩机出口分两路，一路与冷凝器、膨胀阀依次连接，另一路与第五换热器、第二换热器、膨胀阀依次连接，膨胀阀出口与第六换热器入口连接；
16.所述蒸发器的出口通过第五电磁阀、第六电磁阀分别与第三换热器、第六换热器输入口连接；冷凝器的输出端通过第七电磁阀与膨胀阀连接；第二换热器的输出端通过第九电磁阀与膨胀阀连接；第六换热器的输出端与压缩机输入口连接；所述压缩机通过第八电磁阀与第五换热器连接。
17.进一步地，所述第一膨胀机适用于中高压气体，入口压力在1.6～8.0mpa，出口在0.8～4mpa，压比在1.5～2之间，第二膨胀机出口压力在0.4mpa～1.6mpa，压比在2～3之间。
18.进一步地，所述第一膨胀机出口气体温度为0～-20℃，第二膨胀机入口气体温度在0～15℃，出口气体温度为-25～-40℃，第三换热器出口气体温度为0～-20℃。
19.进一步地，所述复热器采用空温式气化器、水浴式气化器、电加热换热器或热泵；复热器仅在单独采用膨胀发电系统不采用压缩机制冰时开启。
20.进一步地，所述储罐共有三个入口和两个出口，三个入口分别为膨胀阀后气液态冷媒入口、第三换热器出来的液态冷媒入口、蒸发器出来的气液项或气相冷媒入口，两个出口为连接蒸发器的液态冷媒出口、连接第三换热器和压缩机的气相冷媒出口。
21.进一步地，所述第一膨胀机、第二膨胀机发出来的电供压缩机用电，可以做到无需外部电源进行制冰，多余电能用于并网上网。
22.进一步地，所述蒸发器采用制冰池冰格或制冰机蒸发器。
23.进一步地，所述冷媒包括r507、r410a、r407c、r22各类r类制冷剂，乙烷、丙烷各类轻烃类冷媒及其混合物，以及co2、nh3各类可用于电压缩制冷的冷媒。
24.本发明与现有技术和现有技术相比，具有以下的有益效果：
25.1、能量利用率大幅提高，该套系统采用水及冷媒分别与低温天然气进行换热，最大限度回收低温天然气中的冷能。
26.2、操作弹性大，本系统不管是膨胀发电系统还是制冷循环系统均可独立运行亦可同时运行，实际制冰量的弹性范围可达到设计制冰量的2.5倍。
27.3、设备实施成本低且安全系数高，系统采用分级膨胀并复热，可有效降低设备加工难度及材料耐低温性能，以及避免由于一次膨胀气体温度过低导致设备热胀冷缩而可能产生的安全生产问题。
28.4、适用范围广，本系统可适用于各种形式的制冰机以及制冰池，适用冷媒广，可满足任何工况下的制冰机进行制冰。
附图说明
29.图1为一种压力能分级发电协同制冰系统图；
30.图2为一种压力能分级发电协同制冰系统图的另一种实施方式；
31.图3为实施例的制冰流程图；
32.图中：1-第一调压阀、2-流量调节阀、3-第一膨胀机、4-第一电磁阀、5-第二调压阀、6-第一换热器、7-第二换热器、8-第二膨胀机、9-第三换热器、10-第三电磁阀、11-第四电磁阀、12-第四换热器、13-第五换热器、14-复热器、15-第二调压阀、16-蒸发器、17-第五电磁阀、18-第六电磁阀、19-压缩机、20-冷凝器、21-第七电磁阀、22-膨胀阀、23第八电磁阀、24-第九电磁阀、25-储罐、26-蓄水池、27-第六换热器。
具体实施方式
33.为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
34.实施例一
35.一种压力能分级发电协同制冰系统，包括膨胀发电系统、制冷循环系统以及水循环系统；
36.所述膨胀发电系统包括依次相连的流量调节阀2、第一膨胀机3、第一换热器6、第二膨胀机8、第三换热器9、第四换热器12、复热器14、第二调压阀15，还包括第二换热器7与第一换热器6并联于第一膨胀机3和第二膨胀机8之间，第五换热器13与第四换热器12并联于第三换热器9后面；
37.所述第一膨胀机3的输出端分别通过第一电磁阀4、第二调压阀5与第一换热器6、第二换热器7的输入端连接，第一换热器6、第二换热器7的输出端均与第二膨胀机8连接；所述第二膨胀机8的输出端、第三换热器9、第四换热器12、复热器14依次连接；复热器14通过第二调压阀15与下游管网连接。
38.所述第一膨胀机3的输入端通过流量调节阀2与上游气源连接。
39.所述第三换热器9的输出端分别通过第三电磁阀10、第四电磁阀11与第四换热器12、第五换热器13连接；
40.如图1所示，所述制冷循环系统包括储罐25、蒸发器16、压缩机19、冷凝器20、膨胀阀22；所述储罐25的上出口分两路分别连接第三换热器9和压缩机19，同时第三换热器9出口与储罐25上入口相连；所述压缩机19出口分两路，一路与冷凝器20、膨胀阀22依次连接，另一路与第五换热器13、第二换热器7、膨胀阀22依次连接，膨胀阀22出口与储罐25连接。储罐25下出口与蒸发器16入口相连，蒸发器16出口与储罐25相连。
41.所述储罐25的上出口通过第五电磁阀17、第六电磁阀18分别与第三换热器9、压缩机19输入口连接；冷凝器20的输出端通过第七电磁阀21与膨胀阀22连接；第二换热器7的输出端通过第九电磁阀24与膨胀阀22连接；所述压缩机19通过第八电磁阀23与第五换热器13连接；
42.所述水循环系统主要有蓄水池26用于水的循环，蓄水池26出口分两路，一路与蒸发器16连接用于加水，一路与第四换热器12、第一换热器6依次连接再返回蓄水池26中完成循环。
43.所述的一种压力能分级发电协同制冰系统的控制方法，包括以下步骤：
44.①
当系统仅用气体膨胀后冷能制冰不开启压缩机19时，中高压气体经过第一膨胀机3后，
45.开启电磁阀(4、10、17)，关闭电磁阀(5、11)，让气体进入第一换热器6与水换热，之后经第二膨胀机8膨胀发电后进入第三换热器9与冷媒换热，再进入第四换热器12与水换热后经复热器14复热、调压阀15调压后进入下游。从储罐25出来的气态冷媒与第三换热器9中低温气体换热降温液化后经储罐25进入蒸发器16中制冰。
46.②
当系统采用气体膨胀后冷能及开启压缩机19制冰时，中高压气体经过第一膨胀机3后，开启电磁阀(4、10、17、18、21)，关闭电磁阀(5、11、23、24)，让气体先进入第一换热器6中与水换热，之后经第二膨胀机8膨胀发电后进入第三换热器9与冷媒换热，再进入第四换热器12与水换热后经复热器14复热、调压阀15调压后进入下游。而从储罐25出来的冷媒分两路，一路进入第三换热器9中换热，另一路经压缩机19、冷凝器20、膨胀阀22后变为低温气液混合冷媒进入储罐25。当水温降至2～3℃时，关闭电磁阀(4、10、21)，开启电磁阀(5、11、23、24)，让压缩机19出来的高温高压气体冷媒进入第五换热器13、第二换热器7中与低温气体换热液化，之后经膨胀阀22变为低温气液混合冷媒进入储罐25。
47.③
当系统仅开启压缩机19制冰时，关闭电磁阀(17、23、24)，开启电磁阀(18、21)，系统进行简单电压缩制冷循环进行制冰。
48.所述系统相比常规压力能发电系统，可以提高制冰效率15～25％，同时节省制冷循环系统26％～32％的用电量。
49.所述高压气体包括天然气、乙烷、乙烯、丙烷、氮气、co2、烟气各类中高压气体工况。
50.所述的一种压力能分级发电协同制冰系统的另一种实施方式，包括膨胀发电系统、制冷循环系统以及水循环系统；
51.所述膨胀发电系统包括依次相连的流量调节阀2、第一膨胀机3、第一换热器6、第二膨胀机8、第三换热器9、第四换热器12、复热器14、第二调压阀15，还包括第二换热器7与
第一换热器6并联于第一膨胀机3和第二膨胀机8之间，第五换热器13与第四换热器12并联于第三换热器9后面；
52.所述第一膨胀机3的输出端分别通过第一电磁阀4、第二调压阀5与第一换热器6、第二换热器7的输入端连接，第一换热器6、第二换热器7的输出端均与第二膨胀机8连接；所述第二膨胀机8的输出端、第三换热器9、第四换热器12、复热器14依次连接；复热器14通过第二调压阀15与下游管网连接。
53.所述第一膨胀机3的输入端通过流量调节阀2与上游气源连接。
54.所述第三换热器9的输出端分别通过第三电磁阀10、第四电磁阀11与第四换热器12、第五换热器13连接；
55.所述水循环系统主要有蓄水池26用于水的循环，蓄水池26出口分两路，一路与蒸发器16连接用于加水，一路与第四换热器12、第一换热器6依次连接再返回蓄水池26中完成循环。
56.作为另一种实施例，如图2所示，所述制冷循环系统包括蒸发器16、压缩机19、冷凝器20、膨胀阀22、第六换热器27；所述蒸发器16的出口分两路分别连接第三换热器9和第六换热器27，同时第三换热器9出口、第六换热器27出口与蒸发器16入口相连；所述压缩机19出口分两路，一路与冷凝器20、膨胀阀22依次连接，另一路与第五换热器13、第二换热器7、膨胀阀22依次连接，膨胀阀22出口与第六换热器27入口连接。
57.所述蒸发器16的出口通过第五电磁阀17、第六电磁阀18分别与第三换热器9、第六换热器27输入口连接；冷凝器20的输出端通过第七电磁阀21与膨胀阀22连接；第二换热器7的输出端通过第九电磁阀24与膨胀阀22连接；第六换热器27的输出端与压缩机19输入口连接；所述压缩机19通过第八电磁阀23与第五换热器13连接；
58.所述制冷循环系统不仅适用于制冰机也适用于制冰池制冰，当采用制冰池制冰时，盐水分两路，一路通过第三换热器9与低温气体换热，另一路通过第六换热器27与冷媒换热。
59.所述盐水包括各类浓度的氯化钙水溶液、氯化钠水溶液、乙二醇水溶液、乙醇水溶液等。
60.所述冷媒包括r507、r410a、r407c、r22各类r类制冷剂，乙烷、丙烷各类轻烃类冷媒及其混合物，以及co2、nh3各类可用于电压缩制冷的冷媒。
61.如图3所示，图3的a流程适用于制冰机制冰，图3的b流程适用于制冰池制冰。采用制冰机制冰时，储罐25的上出口分两路分别连接第三换热器9和压缩机19，同时第三换热器9输出端与储罐25上入口相连。储罐25下出口与蒸发器16入口相连，蒸发器16出口与储罐25相连。采用制冰池制冰时，蒸发器16的出口通过第五电磁阀17、第六电磁阀18分别与第三换热器9、第六换热器27入口连接，同时第三换热器9、第六换热器27出口与蒸发器16入口相连。
62.实施例二(采用制冰机制冰)：
63.以某天然气调压站为例，该管道内天然气流量为10000nm3/h，压力为6mpa，温度为15～20℃。
64.①
当仅开启膨胀发电系统，未开启电压缩制冷循环系统时：天然气经过流量调节阀控制进入第一膨胀机3中进行膨胀发电，压力降低至3mpa，温度降低至-17～-24℃，发电
功率约为115kw，经第一换热器6换热至5～10℃后进入第二膨胀机8进行膨胀发电，压力降低至1.3mpa，温度降低至-30～-36℃，发电功率约为140kw。膨胀后天然气经第三换热器9升温至-15～5℃后经第四换热器12及复热器14继续换热使天然气出口温度≥5℃，之后经调压阀15稳压后进入下游。从储罐25出来的0.34mpa，-15～5℃的气态r507进入第三换热器9中与-30～-36℃的低温天然气换热液化，温度降低至-20℃返回储罐25，之后液态r507进入蒸发器16中换热气化，温度升高至-15～5℃后返回储罐完成循环。
65.②
当膨胀发电系统与电压缩制冷循环系统同时开启时：天然气经过流量调节阀控制进入第一膨胀机3中进行膨胀发电，压力降低至3mpa，温度降低至-17～-24℃，发电功率约为115kw，先经第一换热器6换热，待蓄水池26温度降低至2～3℃时切换至第二换热器7换热升温至5～10℃后进入第二膨胀机8进行膨胀发电，压力降低至1.3mpa，温度降低至-30～-36℃，发电功率约为140kw。膨胀后天然气经第三换热器9升温至-15～5℃后同样先经第四换热器12换热直到蓄水池26温度降低至2～3℃时切换至第五换热器13升温至0～5℃，之后经复热器14、调压阀15稳压后进入下游。从储罐25出来的0.34mpa，-15～5℃的气态r507分两路，一路进入第三换热器9中与-30～-36℃的低温天然气换热液化，温度降低至-20℃返回储罐25，之后液态r507进入蒸发器16中换热气化，温度升高至-15～5℃后返回储罐完成循环；另一路经压缩机19压缩至1.4mpa，温度为45～70℃的高温高压气态r507，在蓄水池温度高于3℃时，r507进入冷凝器20换热液化成25～28℃的液体后经膨胀阀22膨胀为0.34mpa，-19～-20℃的气液态r507，之后进入储罐25完成循环。当蓄水池26温度低于2℃时，从压缩机19出来的高温高压气态r507进入第五换热器13及第二换热器7中与低温天然气换热液化为5～25℃液态r507，之后经膨胀阀22后进入储罐25完成循环。
66.实施例三(采用制冰池制冰)：
67.以某天然气调压站为例，该管道内天然气流量为10000nm3/h，压力为6mpa，温度为15～20℃。
68.①
当仅开启膨胀发电系统，未开启电压缩制冷循环系统时：天然气经过流量调节阀控制进入第一膨胀机3中进行膨胀发电，压力降低至3mpa，温度降低至-17～-24℃，发电功率约为115kw，经第一换热器6换热至5～10℃后进入第二膨胀机8进行膨胀发电，压力降低至1.3mpa，温度降低至-30～-36℃，发电功率约为140kw。膨胀后天然气经第三换热器9升温至-15～5℃后经第四换热器12及复热器14继续换热使天然气出口温度≥5℃，之后经调压阀15稳压后进入下游。从蒸发器16出来的常压-15～5℃的30％cacl2水溶液进入第三换热器9中与-30～-36℃的低温天然气换热，温度降低至-20～-22℃返回蒸发器16中换热完成循环。
69.②
当膨胀发电系统与电压缩制冷循环系统同时开启时：天然气经过流量调节阀控制进入第一膨胀机3中进行膨胀发电，压力降低至3mpa，温度降低至-17～-24℃，发电功率约为115kw，先经第一换热器6换热，待蓄水池26温度降低至2～3℃时切换至第二换热器7换热升温至5～10℃后进入第二膨胀机8进行膨胀发电，压力降低至1.3mpa，温度降低至-30～-36℃，发电功率约为140kw。膨胀后天然气经第三换热器9升温至-15～5℃后同样先经第四换热器12换热直到蓄水池26温度降低至2～3℃时切换至第五换热器13升温至0～5℃，之后经复热器14、调压阀15稳压后进入下游。从蒸发器16出来的常压-15～5℃的30％cacl2水溶液分两路，一路进入第三换热器9中与-30～-36℃的低温天然气换热，温度降低至-20℃
返回蒸发器16中完成循环；另一路进入第六换热器27中与r507换热，温度降低至-20℃返回蒸发器16中完成循环。0.25mpa，-20～-24℃的气态r507经压缩机19压缩至1.4mpa，温度为52～76℃的高温高压气态冷媒，在蓄水池温度高于3℃时，冷媒进入冷凝器20换热液化成25～28℃的液体后经膨胀阀22膨胀为0.25mpa，-26～-27℃的气液态冷媒，之后进入第六换热器27完成循环。当蓄水池26温度低于2℃时，从压缩机19出来的高温高压气态r507进入第五换热器13及第二换热器7中与低温天然气换热液化为5～25℃液态冷媒，之后经膨胀阀22后进入第六换热器27中完成循环。
70.本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种压力能分级发电协同制冰系统，其特征在于：包括膨胀发电系统、制冷循环系统以及水循环系统；所述膨胀发电系统包括依次相连的流量调节阀(2)、第一膨胀机(3)、第一换热器(6)、第二膨胀机(8)、第三换热器(9)、第四换热器(12)、复热器(14)、调压阀(15)；还包括第二换热器(7)、第五换热器(13)，第二换热器(7)与第一换热器(6)并联于第一膨胀机(3)和第二膨胀机(8)之间，第五换热器(13)与第四换热器(12)并联于第三换热器(9)的输出端；所述制冷循环系统包括蒸发器(16)、压缩机(19)、冷凝器(20)、膨胀阀(22)；所述压缩机(19)、冷凝器(20)、膨胀阀(22)依次连接；所述水循环系统主要有蓄水池(26)用于水的循环，蓄水池(26)出口分两路，一路与蒸发器(16)连接用于加水，一路与第四换热器(12)、第一换热器(6)依次连接再返回蓄水池(26)中完成循环。2.根据权利要求1所述的一种压力能分级发电协同制冰系统，其特征在于：所述制冷循环系统还包括储罐(25)，储罐(25)上出口分两路，分别连接第三换热器(9)和压缩机(19)，第三换热器(9)出口与储罐(25)上入口相连；压缩机(19)出口分两路，一路与冷凝器(20)、膨胀阀(22)依次连接，另一路与第五换热器(13)、第二换热器(7)、膨胀阀(22)依次连接，膨胀阀(22)出口与储罐(25)连接；储罐(25)下出口与蒸发器(16)入口相连，蒸发器(16)出口与储罐(25)相连；所述储罐(25)的上出口通过第五电磁阀(17)、第六电磁阀(18)分别与第三换热器(9)、压缩机(19)输入口连接；冷凝器(20)的输出端通过第七电磁阀(21)与膨胀阀(22)连接；第二换热器(7)的输出端通过第九电磁阀(24)与膨胀阀(22)连接；所述压缩机(19)通过第八电磁阀(23)与第五换热器(13)连接。3.根据权利要求1所述的一种压力能分级发电协同制冰系统，其特征在于：所述制冷循环系统还包括第六换热器(27)；所述蒸发器(16)的出口分两路分别连接第三换热器(9)和第六换热器(27)，同时第三换热器(9)出口、第六换热器(27)出口与蒸发器(16)入口相连；所述压缩机(19)出口分两路，一路与冷凝器(20)、膨胀阀(22)依次连接，另一路与第五换热器(13)、第二换热器(7)、膨胀阀(22)依次连接，膨胀阀(22)出口与第六换热器(27)入口连接；所述蒸发器(16)的出口通过第五电磁阀(17)、第六电磁阀(18)分别与第三换热器(9)、第六换热器(27)输入口连接；冷凝器(20)的输出端通过第七电磁阀(21)与膨胀阀(22)连接；第二换热器(7)的输出端通过第九电磁阀(24)与膨胀阀(22)连接；第六换热器(27)的输出端与压缩机(19)输入口连接；所述压缩机(19)通过第八电磁阀(23)与第五换热器(13)连接。4.根据权利要求1所述的一种压力能分级发电协同制冰系统，其特征在于：所述第一膨胀机(3)适用于中高压气体，入口压力在1.6～8.0mpa，出口在0.8～4mpa，压比在1.5～2之间，第二膨胀机(8)出口压力在0.4mpa～1.6mpa，压比在2～3之间。5.根据权利要求1所述的一种压力能分级发电协同制冰系统，其特征在于：所述第一膨胀机(3)出口气体温度为0～-20℃，第二膨胀机(8)入口气体温度在0～15℃，出口气体温度为-25～-40℃，第三换热器(9)出口气体温度为0～-20℃。
6.根据权利要求1所述的一种压力能分级发电协同制冰系统，其特征在于：所述复热器(14)采用空温式气化器、水浴式气化器、电加热换热器或热泵；复热器仅在单独采用膨胀发电系统不采用压缩机制冰时开启。7.根据权利要求2所述的一种压力能分级发电协同制冰系统，其特征在于：所述储罐(25)共有三个入口和两个出口，三个入口分别为膨胀阀(22)后气液态冷媒入口、第三换热器(9)出来的液态冷媒入口、蒸发器(16)出来的气液项或气相冷媒入口，两个出口为连接蒸发器(16)的液态冷媒出口、连接第三换热器(9)和压缩机(19)的气相冷媒出口。8.根据权利要求1所述的一种压力能分级发电协同制冰系统，其特征在于：所述第一膨胀机(3)、第二膨胀机(8)发出来的电供压缩机(19)用电，可以做到无需外部电源进行制冰，多余电能用于并网上网。9.根据权利要求1所述的一种压力能分级发电协同制冰系统，其特征在于：所述蒸发器(16)采用制冰池冰格或制冰机蒸发器。10.根据权利要求7所述的一种压力能分级发电协同制冰系统，其特征在于：所述冷媒包括r507、r410a、r407c、r22各类r类制冷剂，乙烷、丙烷各类轻烃类冷媒及其混合物，以及co2、nh3各类可用于电压缩制冷的冷媒。

技术总结
本发明公开了一种压力能分级发电协同制冰系统，包括膨胀发电系统、制冷循环系统以及水循环系统；所述膨胀发电系统包括流量调节阀、膨胀机、换热器、复热器、调压阀等，所述制冷循环系统包括储罐、蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀等，所述水循环系统主要有蓄水池用于水的循环。本发明利用高中压气体进行分级膨胀发电，每次膨胀后均进行复热，可有效提高发电功率同时防止温度过低对系统造成损害，降低设备制造成本。通过利用制冷循环系统中储罐出口气体冷媒、冷凝器出口液体冷媒分别与膨胀后不同温度的低温气体换热，以及将换热降温后蓄水池中的水用于制冰机制冰，最大限度回收低温气体中的冷能，提高系统制冰量的同时提高系统操作弹性。弹性。弹性。


技术研发人员：徐文东 车雪茵 彭光辉 蔡振培 丁际昭 刘刚 吴晓敏
受保护的技术使用者：广东广大新能源科技有限公司
技术研发日：2022.11.11
技术公布日：2023/6/28