本發(fā)明涉及氣體液化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氣體轉(zhuǎn)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

液化氣體是將氣體轉(zhuǎn)化為液態(tài)的物理過程，液化氣體存在很大的商業(yè)、醫(yī)療等價值，是重要的儲能載體。近年來，氣體液化產(chǎn)業(yè)得到了蓬勃發(fā)展。

但是，氣體液化需要消耗大量的能量，限制了液態(tài)氣體的應(yīng)用，不利于液化產(chǎn)業(yè)的持續(xù)經(jīng)濟性發(fā)展。

因此，如何設(shè)計一種氣體轉(zhuǎn)化方法及系統(tǒng)，以便在提高液化經(jīng)濟性的同時提高液化和能源轉(zhuǎn)化的效率，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員目前亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種氣體轉(zhuǎn)化方法及系統(tǒng)，能夠存儲和轉(zhuǎn)化清潔能源，提高液化效益。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，包括液氣儲存裝置和液化設(shè)備，所述液化設(shè)備具有空氣進(jìn)口和液氣出口，所述液氣出口與所述液氣儲存裝置連通，還包括：

能源收集裝置，用于選取特定范圍內(nèi)的至少一個不連續(xù)能源點，并將所述不連續(xù)能源點所產(chǎn)生的能源集中到作業(yè)區(qū)域，進(jìn)行技術(shù)處理后，形成轉(zhuǎn)化過程中的特定推動能源；

冷卻裝置，與空氣源連通，利用所述特定推動能源對空氣進(jìn)行壓縮和梯級冷卻，以形成低溫空氣，并設(shè)有低溫空氣出口，所述低溫空氣出口與所述空氣進(jìn)口連通，所述液化設(shè)備利用所述推動能源對所述低溫空氣進(jìn)行液化，并通過所述液氣出口將制得的液氣輸出；

氣化設(shè)備，包括升溫加壓設(shè)備，與所述液氣儲存裝置連通，用于氣化液氣；

發(fā)電機，由所述氣化設(shè)備產(chǎn)生的高壓干燥氣體驅(qū)動發(fā)電機/組發(fā)電，利用所述特定推動能源增溫加壓，提高氣體驅(qū)動力，發(fā)出的電經(jīng)過技術(shù)處理后向電網(wǎng)供電；

所述液化設(shè)備、所述液氣儲存裝置、所述氣化設(shè)備依次連通，以便在可選的時間和空間內(nèi)，所述能源裝置向所述液化設(shè)備、所述液氣儲存裝置和所述氣化設(shè)備中至少一者提供能量，所述液化設(shè)備將制得的液氣輸送至所述液氣儲存裝置進(jìn)行儲存，所述液氣儲存裝置將儲存的液氣輸送至所述氣化設(shè)備進(jìn)行氣化發(fā)電，形成一個可控的能量流動轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。

本發(fā)明的氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，通過能源收集裝置將能源收集起來，作為特定推動能源，解決了液化所需能耗過大的問題，提高了能源利用率；并且，采用冷卻裝置對空氣進(jìn)行冷卻，以形成低溫空氣，再將低溫空氣作為液化的氣源，有效提高了液化效率；尤其是，對低溫空氣進(jìn)行整體液化，相對于現(xiàn)有技術(shù)，不再對空氣進(jìn)行分級別的液化，在較大程度上提高了空氣的整體液化效率，簡化了空氣液化的工序，節(jié)約了成本。

尤其是，所述液化設(shè)備、所述液氣儲存裝置、所述氣化設(shè)備依次連通，并可以與本系統(tǒng)的其他裝置均布置在便于系統(tǒng)穩(wěn)定運行并發(fā)揮整體效益的時空范圍內(nèi)，即使得在可選的時間和空間內(nèi)，所述液化設(shè)備將制得的液氣輸送至所述液氣儲存裝置進(jìn)行儲存，所述液氣儲存裝置將儲存的液氣輸送至所述氣化設(shè)備進(jìn)行氣化發(fā)電，而不受時間和空間間隔的限制；具體可以將本系統(tǒng)的各設(shè)備或裝置設(shè)置在一個相對集中和接近的地理空間內(nèi)，也可以使得各設(shè)備或裝置的使用存在一定的時空間隔。

更為重要的是，所述冷卻裝置和所述液化設(shè)備可設(shè)置在所述作業(yè)區(qū)域，能夠與所述能源收集裝置協(xié)同作業(yè)，一方面，能源收集裝置將不連續(xù)的能源集中至作業(yè)區(qū)域，便于進(jìn)行穩(wěn)壓處理，能夠供給冷卻裝置和液化設(shè)備使用，實現(xiàn)了能源的回收再利用，將不穩(wěn)定的能源轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定且易于存儲的能源—液氣；另一方面，冷卻裝置和液化設(shè)備相互配合，利用從所述能源收集裝置獲取的能源，對空氣進(jìn)行壓縮和梯級冷卻后，進(jìn)一步液化提高了液化效率。

優(yōu)選地，分離裝置，與所述液氣出口或所述液氣儲存裝置連通，用于分離出液氮和液氧及其他設(shè)定氣體的液化氣，設(shè)有液氧出口和液氮出口及其他設(shè)定氣體的液化氣出口；所述能源收集裝置向所述分離裝置供給能源；

液氧儲存裝置，與所述液氧出口連通；

液氮儲存裝置，與所述液氮出口連通。

優(yōu)選地，所述分離裝置為精餾裝置，以通過精餾分離出液氧和液氮以及其他設(shè)定氣體的液化氣；

所述液化設(shè)備為深冷裝置，所述分離裝置集成于所述深冷裝置，以便在對所述低溫空氣進(jìn)行液化的同時分離出液氧和液氮及其他設(shè)定氣體的液化氣，所述推動能源向所述深冷裝置供給能源。

優(yōu)選地，還包括與所述低溫空氣出口連通的分流裝置，所述分流裝置連通有第一分流管和第二分流管，所述第一分流管與所述液化設(shè)備的所述空氣進(jìn)口連通，所述第二分流管連通有對所述低溫空氣進(jìn)行再冷卻的再冷卻裝置，其中，第一分流管與第二分流管的順序按照現(xiàn)場生產(chǎn)需要排序并存在一定的高程差，所述再冷卻裝置設(shè)有再冷卻空氣出口，所述再冷卻空氣出口與所述空氣進(jìn)口連通，所述再冷卻裝置集成于所述深冷裝置，以便促進(jìn)液化過程。

優(yōu)選地，所述再冷卻裝置包括相互連通的再冷卻壓縮機和膨脹機，所述膨脹機的出口與所述空氣進(jìn)口連通；

所述膨脹機和所述再冷卻壓縮機之間設(shè)有循環(huán)氣道，以循環(huán)對所述低溫空氣進(jìn)行再冷卻；

所述分流裝置還包括相互連接的壓縮機和冷卻器，以便在壓縮的過程中進(jìn)行冷卻；

優(yōu)選地，還包括過濾裝置，用于過濾空氣中的雜質(zhì)，以形成潔凈空氣，具有與所述冷卻裝置的進(jìn)氣口連通的潔凈空氣出口。

優(yōu)選地，所述氣化設(shè)備在氣化過程中所產(chǎn)生的冷能，回收至所述冷卻裝置和所述液化設(shè)備。

優(yōu)選地，所述過濾裝置在過濾空氣和氮氧分離時使用分子篩或多層過濾膜；

所述液化設(shè)備為液化能力符合實際的液化器，以便利用所述不連續(xù)能源點的能源進(jìn)行間歇或連續(xù)液化作業(yè)。

本發(fā)明還提供一種氣體轉(zhuǎn)化方法，包括以下步驟：

1)選取特定范圍內(nèi)的至少一個不連續(xù)能源點，并將所述不連續(xù)能源點所產(chǎn)生的能源集中到作業(yè)區(qū)域，進(jìn)行技術(shù)處理后，形成推動能源；

2)利用所述推動能源對空氣進(jìn)行壓縮和梯級冷卻，以形成低溫空氣；

3)利用所述推動能源對所述低溫空氣進(jìn)行液化；

4)對液氣進(jìn)行氣化，利用氣化產(chǎn)生的高壓干燥氣體驅(qū)動發(fā)電，利用所述特定推動能源增溫加壓，提高氣體驅(qū)動力，發(fā)出的電經(jīng)技術(shù)處理后供給電網(wǎng)和/或生產(chǎn)單位，或者利用氣化產(chǎn)生的高壓氣體對外做功。

優(yōu)選地，所述步驟1)中，收集能源為利用風(fēng)能、太陽能和潮汐能進(jìn)行發(fā)電所產(chǎn)生的電能，或者采用火電、水電作為輔助。

優(yōu)選地，所述步驟3)和所述步驟4)之間包括步驟31)：通過精餾分離出液氧和液氮及其他設(shè)定氣體的液態(tài)氣；

所述步驟3)中，對所述低溫空氣進(jìn)行液化的同時，通過精餾，分別制得液氧和液氮。

優(yōu)選地，所述步驟2)和所述步驟3)之間還包括步驟21)：對所述低溫氣體進(jìn)行分流，以形成第一分流體和第二分流體，利用所述推動能源對所述第二分流體進(jìn)行再冷卻，以形成再冷卻空氣，其中，第一分流體與第二分流體的順序按照現(xiàn)場生產(chǎn)需要排序并存在一定的高程差；

所述步驟3)中，利用所述推動能源對所述第一分流體和所述再冷卻空氣進(jìn)行液化。

優(yōu)選地，所述步驟1)和所述步驟2)之間還包括步驟11)：過濾空氣中的雜質(zhì)，以形成潔凈空氣；

所述步驟2)中，對所述潔凈空氣進(jìn)行冷卻；

在所述步驟4)中，氣化產(chǎn)生的冷能回收至所述步驟2)和/或所述步驟3)，以輔助冷卻和/或液化；

所述步驟3)中，利用所述不連續(xù)能源點收集能源作為所述特定推動能源，而進(jìn)行間歇或連續(xù)液化作業(yè)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)在實施例1中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所提供氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)在實施例2中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所提供氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)在實施例3中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明所提供氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)在實施例4中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明所提供氣體轉(zhuǎn)化方法在一種具體實施方式中的流程示意圖。

圖1-5中：

液氣儲存裝置101、液化設(shè)備102、能源收集裝置103、冷卻裝置104、分離裝置105、液氧儲存裝置106、液氮儲存裝置107、分流裝置108、第一分流管108a、第二分流管108b、再冷卻裝置109、再冷卻壓縮機109a、膨脹機109b、循環(huán)氣道109c、再冷卻液氧儲存裝置201、再冷卻液氮儲存裝置202、再冷卻氣化設(shè)備203、過濾裝置204、氣化設(shè)備205、發(fā)電機206。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種氣體轉(zhuǎn)化方法及系統(tǒng)，能夠儲存和轉(zhuǎn)化清潔能源，提高液化效益。

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行具體介紹，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員準(zhǔn)確理解本發(fā)明的技術(shù)方案。

本發(fā)明提供了一種氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，包括能源收集裝置103、冷卻裝置104、液氣儲存裝置101和液化設(shè)備102，能源收集裝置103用于收集能源作為液化過程中的特定推動能源；冷卻裝置104與空氣源連通，利用能源收集裝置103所收集的特定推動能源對空氣進(jìn)行梯級冷卻，以形成低溫空氣，該冷卻裝置104還具有低溫空氣出口，以向外輸出低溫空氣；液化設(shè)備102具有與低溫空氣出口連通的空氣進(jìn)口，以便將低溫空氣引入液化設(shè)備102內(nèi)，并利用特定推動能源對低溫空氣進(jìn)行液化，該液化設(shè)備102具有液氣出口；液氣儲存裝置101用于儲存制得的液氣，與液化設(shè)備102的液氣出口連通。

能源收集裝置103，用于選取特定范圍內(nèi)的至少一個不連續(xù)能源點，并將所述不連續(xù)能源點所產(chǎn)生的能源集中到作業(yè)區(qū)域，進(jìn)行技術(shù)處理后，形成液化過程中的特定推動能源。該能源收集裝置103可以設(shè)在能源產(chǎn)生的區(qū)域中來集中能源，作為后續(xù)液化的動力和能源。由于風(fēng)能、太陽能、潮汐能的不連續(xù)，產(chǎn)生的電力能源可能不連續(xù)，可以采取在較大范圍內(nèi)動態(tài)選取若干不連續(xù)能源點，然后將這些不連續(xù)能源點所產(chǎn)生的不連續(xù)的能源通過輸電線路集中到作業(yè)區(qū)域，便于進(jìn)行穩(wěn)壓、變頻等技術(shù)處理。

為便于氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運行，在本發(fā)明中整個系統(tǒng)啟動時，可以借助穩(wěn)定能源，比如水電、火電等能源促進(jìn)系統(tǒng)運行，提高啟動便捷性，實現(xiàn)系統(tǒng)的快速啟動。

此時，冷卻裝置104和液化設(shè)備102可設(shè)置在該作業(yè)區(qū)域，以便與能源收集裝置103協(xié)同作業(yè)，從能源收集裝置103獲取能源后，將空氣冷卻并液化。

本發(fā)明的氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，通過能源收集裝置將可能棄置的清潔能源收集起來，作為特定推動能源，解決了液化所需常規(guī)能源能耗過大的問題，提高了能源利用率；并且，采用冷卻裝置104對空氣進(jìn)行冷卻，以形成低溫空氣，再將低溫空氣作為液化的氣源，通過液化設(shè)備102對低溫空氣進(jìn)行液化，有效提高了液化效率。

需要指出的是，圖1-4中，采用虛線表示能源收集裝置103對氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的各個裝置或設(shè)備提供能源，即虛線表示能源的流動路徑；而且，對于需要能源的裝置均可以由能源收集裝置103獲取，此處不再一一列舉。

【實施例1】

如圖1所示，在第一種實施例中，本發(fā)明的氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)還可以包括分離裝置105，該分離裝置105可以與液化設(shè)備102的液氣出口連通，出口與液氣儲存裝置101連通，進(jìn)而將待分離的物質(zhì)引入該分離裝置105，從其中分離出液氮和液氧；同時，分離裝置105還設(shè)有液氧出口和液氮出口，用于輸出液氮和液氧。

為實現(xiàn)液氮和液氧的分別存儲，還可以設(shè)置液氧儲存裝置106和液氮儲存裝置107，其中，液氧儲存裝置106與分離裝置105的液氧出口連通，液氮儲存裝置107與分離裝置105的液氮出口連通，進(jìn)而將分離出液氧和液氮分別存儲。

本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以直接將液化設(shè)備102液化出的物質(zhì)輸送給液氣儲存裝置101，通過液氣儲存裝置101進(jìn)行儲存，并在需要進(jìn)行分離時將液氣儲存裝置101與分離裝置105連通，將液化空氣引入分離裝置105進(jìn)行分離，以形成液氮和液氧，并分別輸出至液氮儲存裝置107和液氧儲存裝置106中進(jìn)行儲存。

該分離裝置105也可以使用能源收集裝置103所收集能源，即能源收集裝置103也可以向該分離裝置105供給能源，以節(jié)約成本。

其中，所述收集能源可以為利用風(fēng)能、太陽能和潮汐能等進(jìn)行發(fā)電所產(chǎn)生的電能，也可以輔助使用火電和水電等常規(guī)能源。在風(fēng)電場和光伏電場中，由于風(fēng)能、太陽能等清潔能源的不穩(wěn)定性，不能夠保證穩(wěn)定地向外輸出額定的電能，因此，需要把不穩(wěn)定能源液化轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定能源，再氣化發(fā)電。

所述能源收集裝置103可以設(shè)在風(fēng)場、光伏電場發(fā)電的裝置，還可以根據(jù)需要直接引入冷卻裝置104、液化設(shè)備102、分離裝置105等，供給這些設(shè)備使用。

詳細(xì)地，分離裝置105可以為精餾裝置，通過精餾分離出液氧和液氮。

典型的精餾裝置是連續(xù)精餾設(shè)備，包括精餾塔、再沸器、冷凝器等。在整個精餾塔中，汽液兩相逆流接觸，進(jìn)行相際傳質(zhì)。液相中的易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相，汽相中的難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相。由于液氧和液氮的沸點不同，經(jīng)過精餾，液氮與液氧分層并分離。

本發(fā)明還可以設(shè)置過濾裝置204，用于過濾空氣中的水分、二氧化碳、乙炔及沙塵等雜質(zhì)，以形成潔凈空氣，并將該潔凈空氣作為空氣源輸送至冷卻裝置104，即該過濾裝置204設(shè)有與冷卻裝置104的進(jìn)氣口連通的潔凈空氣出口，使得冷卻裝置104以該潔凈空氣作為空氣源，進(jìn)行預(yù)冷卻后輸送至液化設(shè)備102進(jìn)行液化。

在液化設(shè)備102和分離裝置105中可以使用分子篩或者多層過濾膜等，以有效的促進(jìn)空氣分離和液化。

此外，本實施例中，冷卻裝置104具體可以為相互連接的壓縮機和冷卻器，進(jìn)而在對氣體進(jìn)行壓縮膨脹的過程中進(jìn)行冷卻。此時，壓縮機和冷卻器相互配合，在壓縮的過程中不斷地冷卻，盡可能地釋放空氣的熱能，降低壓縮空氣的溫度。

【實施例2】

如圖2所示，在第二種實施例中，液化設(shè)備102為深冷裝置，具體還可以將分離裝置105集成于深冷裝置，以便在對低溫空氣進(jìn)行液化的同時分離出液氧和液氮，即此時的液化設(shè)備102為具有分離功能的深冷裝置，直接可以液化分離出液氧和液氮。

相對于實施例1，本實施例可以直接在液化的同時分離出液氧和液氮，進(jìn)行提高了效率，也無需設(shè)置液氣儲存裝置101，降低了成本，節(jié)約了儲存空間。

具體可以控制深冷裝置的溫度，以實現(xiàn)對空氣的液化，在液化的過程中，可以利用氧氣和氮氣的液化溫度不同，實現(xiàn)液氧和液氮的分離，并分別輸出液氧和液氮。

本實施例中，還可以包括與冷卻裝置104的低溫空氣出口相連通的分流裝置108，對低溫空氣進(jìn)行分流，以形成第一分流體和第二分流體；該分流裝置108連通有第一分流管108a和第二分流管108b，第一分流管108a與液化設(shè)備102的空氣進(jìn)口連通，將第一分流體直接輸送至液化設(shè)備102；第二分流管108b與再冷卻裝置109連通，通過再冷卻裝置109對第二分流體進(jìn)行再冷卻處理，以形成溫度更低的再冷卻空氣，該再冷卻裝置109設(shè)有與液化設(shè)備102的空氣進(jìn)口連通的再冷卻空氣出口，以便對再冷卻空氣進(jìn)行液化。其中，第一分流管與第二分流管的順序按照現(xiàn)場生產(chǎn)需要排序并存在一定的高程差。

該冷卻裝置和再冷卻裝置可以包括相互連通的再冷卻壓縮機和膨脹機，在不斷的壓縮膨脹過程中消耗低溫空氣的內(nèi)能，以便對低溫空氣進(jìn)行制冷處理，然后，可以將膨脹降溫后的冷卻空氣輸送至液化設(shè)備102進(jìn)行液化。分流和分離裝置中可以使用分子篩等吸附劑和/或薄膜蒸發(fā)等技術(shù)。

【實施例3】

如圖3所示，在第三種實施例中，可以在膨脹機109b和再冷卻壓縮機109a之間設(shè)置循環(huán)氣道109c，對低溫空氣循環(huán)進(jìn)行再冷卻，在不斷冷卻的過程中制得部分液氧和部分液氮；該再冷卻裝置109可以分別設(shè)有用于輸出液氧的輸出口和用于輸出液氮的輸出口，然后通過輸送管路將再冷卻制得的液氧和液氮分別輸送至再冷卻液氧儲存裝置201和再冷卻液氮儲存裝置202。

同時，本發(fā)明還可以包括與再冷卻液氧儲存裝置201和再冷卻液氮儲存裝置202中的至少一者連通的再冷卻氣化設(shè)備203，用于對再冷卻制得的液氧和/或液氮進(jìn)行氣化，在氣化過程中形成冷能供給液化設(shè)備102。由于液氧或液氮氣化過程中會吸收熱量，相應(yīng)地會釋放冷能，該冷能可以供給液化設(shè)備102，對液化設(shè)備102中的低溫空氣進(jìn)行冷卻，進(jìn)而使得低溫空氣進(jìn)一步降溫，促進(jìn)最終制得液氧和液氮。

或者，再冷卻制得的液氧和/或液氮可以連接氣化發(fā)電設(shè)備，通過氣化發(fā)電產(chǎn)生能量，供給液化設(shè)備102使用。尤其是，當(dāng)能源收集裝置收集的能源不足以維持整個氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)運行時，可以將再冷卻制得的液氧和液氮作為能源使用，以維持系統(tǒng)的正常運行。

當(dāng)不需要通過再冷卻制得的液氧和液氮氣化發(fā)電時，也可以直接將再冷卻制得的液氧和液氮分別儲存在上述的液氧儲存裝置106和液氮儲存裝置107，而無需單獨設(shè)置再冷卻液氧儲存裝置201和再冷卻液氮儲存裝置202。

另外，為表達(dá)的便利，本實施例的附圖3中沒有示出分離裝置105以及液氧儲存裝置106和液氮儲存裝置107，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，本實施例也可以根據(jù)需要參照實施例1和實施例2設(shè)置上述分離裝置105以及相關(guān)的儲存裝置。

上述的液氣儲存裝置101、液氧儲存裝置106、液氮儲存裝置107、再冷卻液氧儲存裝置201和再冷卻液氮儲存裝置202均可以為液態(tài)氣體的儲存罐，其個數(shù)以及規(guī)格、材質(zhì)等均可以根據(jù)實際需要設(shè)置，例如，可以為鋼鐵儲存罐、或者澆筑而成的儲存罐，至于地表或地下等，具體可以參照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)置，還可以設(shè)置專用的儲存庫，用于放置上述儲存裝置等，不再贅述。

【實施例4】

如圖4所示，在第四種實施例中，本發(fā)明還可以設(shè)置氣化設(shè)備205和發(fā)電機206，氣化設(shè)備205與液氣儲存裝置101、液氧儲存裝置106和液氮儲存裝置107中的至少一者連通，用于氣化液氣儲存裝置101中儲存的物質(zhì)和/或液氧和/或液氮；發(fā)電機206與氣化設(shè)備205相連，由氣化設(shè)備205產(chǎn)生的氣體驅(qū)動，進(jìn)而在高壓干燥氣體驅(qū)動下發(fā)電，并將所發(fā)的電能供給電網(wǎng)。當(dāng)電網(wǎng)的供電能力不足時，可以將氣化設(shè)備205與上述至少一個儲存裝置連通，氣化液態(tài)氣體，進(jìn)而驅(qū)動發(fā)電機206向電網(wǎng)供電，與電網(wǎng)并網(wǎng)，或者供給生產(chǎn)單位；氣化設(shè)備205也可以直接利用氣化產(chǎn)生的高壓氣體對外做功。

氣化設(shè)備205在對液態(tài)氣體進(jìn)行氣化的過程中會產(chǎn)生大量的冷能，此時，可以通過輸送管路將產(chǎn)生的冷能輸送至冷卻裝置104和/或液化設(shè)備102進(jìn)行回收，與冷卻裝置104和/或液化設(shè)備102產(chǎn)生的大量熱能進(jìn)行熱交換，以降低整體能耗和成本。反之冷卻裝置104和液化設(shè)備102中產(chǎn)生的熱能可以輸送用于輔助氣化設(shè)備205的液汽氣化，以便節(jié)省能耗。其中，冷能和熱能回收用的輸送管路采用圖4中不帶箭頭的實線表示，但分屬兩個管道。

在液化空氣進(jìn)行氣化時，利用搜集能源對氣化氣體進(jìn)行增溫和加壓，便于形成適宜發(fā)電機的高壓氣體，可以利用高壓氣體沖力或氣體壓差進(jìn)行發(fā)電，即氣化設(shè)備205與發(fā)電機206相連，即可輸送高壓氣體至發(fā)電機206，進(jìn)行發(fā)電，高壓氣體出氣口與發(fā)電機轉(zhuǎn)子對應(yīng)，多點噴射，高速高壓氣流推動轉(zhuǎn)子運動，進(jìn)行發(fā)電。該發(fā)電機206可以設(shè)在作業(yè)區(qū)域，與本發(fā)明的氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)相融合，也可以單獨設(shè)置。

再者，由于風(fēng)能、太陽能等能源不穩(wěn)定，對于本發(fā)明的氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)可能會有一定干擾，需要配置靈活的調(diào)節(jié)機制，可以考慮液化部分的小型化和快速化，比如可以將液化設(shè)備102設(shè)置為液化能力符合實際的大型液化器或者中型液化器，還可以為多個小型液化器，該小型液化器具有快速、靈活的特點，能源收集裝置103收集部分不穩(wěn)定電力至作業(yè)區(qū)域后，該小型液化器快速液化相應(yīng)量的空氣，并將液氣儲存起來，按照這種處理方式，通過積少成多，最終形成大存儲量的液氣儲存裝置101，可以用于氣化發(fā)電。

此時，根據(jù)需要，可以設(shè)置分離裝置105或者不設(shè)置分離裝置105，而直接形成混合液化空氣，然后將液體空氣進(jìn)行氣化發(fā)電。

其中，本系統(tǒng)除了液化氧氣和氮氣，同樣可以液化其他需要的特殊氣體，并可以氣化發(fā)電，本申請的每個實施例均可以相互參照，不再對各部分詳細(xì)說明。

需要說明的是，再冷卻裝置109的結(jié)構(gòu)形式多樣，不限于再冷卻壓縮機109a和膨脹機109b的具體形式；在每個實施例中，也可以不設(shè)置分離裝置105，直接形成液體空氣，而不再對液氧和液氮進(jìn)行分離，但是，應(yīng)該理解，液氧和液氮分離后可以進(jìn)行分別存儲和使用，經(jīng)濟效益更高，可靠性和穩(wěn)定性更強，尤其便于根據(jù)需要選用。

請結(jié)合圖5，本發(fā)明還提供了一種氣體轉(zhuǎn)化方法，具體可以包括以下步驟：

S10：收集能源作為特定推動能源，該能源可以為風(fēng)能、太陽能或潮汐能等產(chǎn)生的電能，也可以是水電火電等常規(guī)能源輔助；

S20：過濾自然空氣，以去除空氣中的雜質(zhì)，形成潔凈空氣，如采用空氣過濾器等部件對自然空氣進(jìn)行過濾，以去除水分、二氧化碳、乙炔及沙塵等雜質(zhì)，進(jìn)而提高空氣的純度，便于制得純度較高的潔凈空氣；

S30：對潔凈空氣進(jìn)行梯級冷卻，以形成低溫空氣，采用梯級冷卻的方式能夠提高冷卻效率，還可以提高冷卻的均勻性，更為重要的是，梯級冷卻還可以盡可能地去除空氣中的水分，形成較為干燥的空氣，避免水分干擾氣體液化；

S40：對低溫空氣進(jìn)行分流，形成第一分流體和第二分流體，第一分流體與第二分流體的順序按照現(xiàn)場生產(chǎn)需要排序并存在一定的高程差；

S50：將第二分流體進(jìn)行再冷卻，形成再冷卻空氣，再冷卻空氣的溫度更低，能夠提高液化效率，同時，當(dāng)?shù)谝环至黧w與再冷卻空氣混合時，可以組合形成溫度低于低溫空氣的空氣源，進(jìn)而從整體上加速液化進(jìn)程，提高液化效率；

S60：將第一分流體和再冷卻空氣送入液化設(shè)備102進(jìn)行液化，可以分別送入也可以混合后送入，均可以提高單位實現(xiàn)內(nèi)液化的產(chǎn)量；

S70：由液化形成的混合液化空氣中分離出液氧和液氮及其他設(shè)定氣體的液化氣，如可以采用精餾等工藝進(jìn)行分離；

S80：將分離出的液氧存入液氧儲存裝置106，分離出的液氮存入液氮儲存裝置107，儲存的液氧和液氮可以直接銷售，也可以作為能源儲存；

S90：對液氧和/或液氮進(jìn)行氣化，同時增溫加壓，以通過氣化發(fā)電，供給電網(wǎng)，具體可以利用氣化產(chǎn)生的高壓干燥氣體驅(qū)動發(fā)電，利用所述特定推動能源增溫加壓，提高氣體驅(qū)動力，發(fā)出的電經(jīng)技術(shù)處理后供給電網(wǎng)和/或生產(chǎn)單位，或者利用氣化產(chǎn)生的高壓干燥氣體對外做功；當(dāng)電網(wǎng)供電不足時，可以將部分液氧或液氮進(jìn)行氣化，以提供電網(wǎng)所需的能量，高壓氣體出氣口與發(fā)電機轉(zhuǎn)子對應(yīng)，多點噴射，高速高壓氣流推動轉(zhuǎn)子運動，進(jìn)行發(fā)電。

如此，清潔能源被有效利用，并儲存至液化氣體中，不僅實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保，還便于在需要時反饋給電網(wǎng)，輔助提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

在上述步驟S10中，收集能源方式很多，包括直接使用風(fēng)場、光伏電場發(fā)電，也可以將能源存儲在儲能設(shè)備中。選取特定范圍內(nèi)的至少一個不連續(xù)能源點，并將所述不連續(xù)能源點所產(chǎn)生的能源集中到作業(yè)區(qū)域，進(jìn)行穩(wěn)壓處理后，形成特定推動能源。由于風(fēng)能、太陽能、潮汐能的不連續(xù)，會使產(chǎn)生的電力能源可能不連續(xù)，需要穩(wěn)壓使其形成比較平穩(wěn)連續(xù)的能源，可以采取在較大范圍內(nèi)動態(tài)選取若干不連續(xù)能源點，然后將這些不連續(xù)能源點所產(chǎn)生的不連續(xù)的能源通過輸電線路集中到作業(yè)區(qū)域，經(jīng)過穩(wěn)壓、變頻等技術(shù)處理后形成特定推動能源，然后再轉(zhuǎn)化形成相對穩(wěn)定的特定推動能源。

此時，步驟S30的冷卻步驟和S60對液化步驟可以與步驟S10的能源收集步驟相協(xié)同，以便于獲取所述特定推動能源，并協(xié)同作業(yè)，將空氣冷卻并液化而形成含有液氣的混合液化空氣。

在步驟S30中，所述梯級冷卻是指冷卻溫度進(jìn)行梯級變化，以制得低溫空氣；該低溫空氣的溫度值可以進(jìn)行設(shè)置，以使得空氣冷卻至適宜的溫度和壓力，以利于液化。

在步驟S40中，分流的形式多樣，如可以采用分流管，具體可以為三通管等結(jié)構(gòu)形式，也可以利用沸點和重力差異，然后對低溫空氣進(jìn)行分流；還可以設(shè)置分流閥等部件，以控制第一分流體和第二分流體的比例。

在步驟S50之后，還可以執(zhí)行以下步驟：

S501：循環(huán)地對低溫空氣進(jìn)行再冷卻，使得低溫空氣的溫度不斷降低，制得液氧和液氮；

S502：將再冷卻制得液氧輸送至再冷卻液氧儲存裝置201進(jìn)行儲存，再冷卻制得的液氮輸送至再冷卻液氮裝置進(jìn)行儲存，或者可以直接輸送至液氧儲存裝置106或液氮儲存裝置107；

S503：對再冷卻液氧儲存裝置201中的液氧和/或再冷卻液氮儲存裝置202中的液氮進(jìn)行氣化；

S504：將步驟S503中氣化時產(chǎn)生的冷能供給步驟S60，輔助提供液化所需的冷能。

也就是說，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以按照步驟S501～S504對再冷卻步驟進(jìn)行處理，而形成輔助液化的冷能，進(jìn)而加快液化進(jìn)行，提高液化效率，促使更多的氧氣和氮氣朝向液態(tài)轉(zhuǎn)化，提高轉(zhuǎn)化效率。

需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選擇液化所需的產(chǎn)品，如果只需要制得混合液化空氣，則可以省略分離對應(yīng)的步驟以及氣化發(fā)電的步驟，即省略步驟S70～S90，將制得的混合液化空氣直接儲存至液氣儲存裝置101中；當(dāng)僅需要制得液氧和液氮時，可以省去氣化發(fā)電的步驟S90；而且，上述步驟S501～S504是一種輔助液化的方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選擇，當(dāng)特定推動能源足夠時，不需要采用這種方式輔助液化。

步驟S90中，氣化產(chǎn)生的冷能可以回收至步驟S30和/或步驟S60，以輔助冷卻和/或液化。

步驟S60中，由于利用不連續(xù)能源點的能源作為特定推動能源，此時可以采用中/小型液化器作為液化設(shè)備102，以便進(jìn)行間歇或連續(xù)液化作業(yè)，具體參見上文中關(guān)于氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的描述。

此外，步驟S10～S90的執(zhí)行順序不限于上述方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要設(shè)置，具體可以調(diào)節(jié)步驟的布置順序，也可以根據(jù)需要增設(shè)步驟。

本發(fā)明的氣體轉(zhuǎn)化方法可以采用上述的氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)執(zhí)行，上述步驟的不詳之處均可以參照上述的氣體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，此處不再贅述。

根據(jù)本專利技術(shù)方法，在海洋和河湖等水面上同樣可以實施氣體轉(zhuǎn)化和系統(tǒng)，其中集中到特定區(qū)域進(jìn)行能源采集和轉(zhuǎn)化，可以理解為在島嶼或人工平臺等進(jìn)行集中作業(yè)和氣體轉(zhuǎn)化。落入本專利保護范圍。能源收集裝置、液化設(shè)備、液氣儲存裝置、氣化設(shè)備等按順序至少一者以上后者使用前者轉(zhuǎn)化的能源，這可以理解為能源收集裝置、液化設(shè)備、液氣存儲裝置和氣化設(shè)備及本系統(tǒng)其他裝置均布局在便于系統(tǒng)穩(wěn)定運行，發(fā)揮整體效益的時空范圍內(nèi)，而不管時間與空間間隔，比如長距離輸電線和隔年使用等，可以是一個相對集中和接近的地理空間內(nèi)，也可以有一定時空間隔。

以上對本發(fā)明所提供氣體轉(zhuǎn)化方法及系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，如普通技術(shù)人員知道整個過程需要使用到水循環(huán)，液化和氣化需要用到熱交換和熱交換設(shè)備，儲氣裝置和氣化設(shè)備等個數(shù)至少一個，深冷時的溫壓關(guān)系，發(fā)電機組采用汽/氣輪機或適合高壓干燥氣體的發(fā)電機，整個系統(tǒng)的安全和密封及自動減壓報警等等，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。