一种适用于农业机械的液态二氧化碳发电系统的制作方法

1.本发明涉及液态二氧化碳运输技术领域，尤其涉及一种适用于农业机械的液态二氧化碳发电系统。


背景技术：

2.液态二氧化碳指的是高压低温下将二氧化碳气体液化为液体状态。液态的二氧化碳是一种制冷剂，可以用来保藏食品，也可用于人工降雨，另外还能用做与农业气肥。一般厂家通过煅烧菱镁矿等方式可大量生产二氧化碳气体，随后经过降温高压进行液化处理存于大罐中进行集中存储，待根据客户需要，再从大罐将液态二氧化碳导出进行分装加工。
3.煅烧矿石的工厂一般建在远离市区的野外，而且为了降低成本，还会直接建在矿区周边。矿区所在位置均是处于深山之中，地势高低错落，如果大罐和分装系统之间具有高度差，不加以利用的话则会损失一些势能。此外矿区周边的农业生产较为落后，现代化的农业设备较难使用工业用电，而使用民电对于当地农民来说成本较高，限制了农业发展。
4.因此，针对以上不足，需要提供一种适用于农业机械的液态二氧化碳发电系统。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.本发明要解决的技术问题是如何充分利用液态二氧化碳在流动过程的势能的问题。
7.(二)技术方案
8.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于农业机械的液态二氧化碳发电系统，包括球形罐、发电站、发电机和流道筒，球形罐内装有液态二氧化碳，球形罐出口端与发电站相连，发电机架设在发电站上，流道筒架设在发电站内以使液态二氧化碳成螺旋式向下流动，发电机输出端连接有桨叶，桨叶位于流道筒内，发电站内充有压强介于0.9mpa～1.7mpa的二氧化碳气体，发电站输出端连接变电站和农业机械，发电站流出的液态二氧化碳用于制作农业气肥或干冰。
9.作为对本发明的进一步说明，优选地，球形罐出口端与发电站高度差不低于12m。
10.作为对本发明的进一步说明，优选地，发电站内壁含有珠光砂，发电站外设有泄压阀和均压阀。
11.作为对本发明的进一步说明，优选地，发电站埋于地下且在发电站顶端面铺设多块水泥板，水泥板之间具有间隙。
12.作为对本发明的进一步说明，优选地，流道筒采用钢板焊接制成，流道筒中部设有螺旋道，螺旋道向下螺旋且螺旋圈数小于一圈半；流道筒中部设有圆形孔道，桨叶位于圆形孔道内，桨叶外径等于圆形孔道孔径。
13.作为对本发明的进一步说明，优选地，桨叶中部固连有转轴，转轴轴线方向竖直，转轴顶端伸入发电站顶部空腔内，转轴顶端固连有隔温块，隔温块顶部固连有机轴，机轴与
发电机输入端固连。
14.作为对本发明的进一步说明，优选地，隔温块采用木板制成的圆形盘，机轴与转轴靠近隔温块一端固连有连接法兰，连接法兰外径大于机轴与转轴外径，隔温块外径大于连接法兰外径。
15.作为对本发明的进一步说明，优选地，隔温块与连接法兰之间通过螺栓螺母连接，螺栓螺母数量不超过6个。
16.作为对本发明的进一步说明，优选地，发电站顶部位于连接法兰下方固连有隔温板，隔温板外径大于发电站顶部空腔外径，转轴穿过隔温板中部。
17.作为对本发明的进一步说明，优选地，隔温板采用上下两层钢板中部为珠光砂的板状结构，隔温板通过螺栓或焊接的方式与发电站顶端面相连。
18.(三)有益效果
19.本发明的上述技术方案具有如下优点：
20.本发明通过在液态二氧化碳流动过程中加装发电站，利用液态二氧化碳的势能变化转化为电能，实现能量的充分利用。此外，根据液态二氧化碳的特性，设计特殊结构的发电站，既能避免液态二氧化碳挥发损失，又能保证液态二氧化碳的纯净度，还能维持发电机的正常运转，实用性强。并且将发电站所发的电应用到各类农机上，配合后期将液态二氧化碳制作的二氧化碳气肥，可以进一步减少农民的劳动量，并且无需电力公司专门来架塔通电，极大地降低野外用电成本，为未来进一步扩大种植规模提供更低成本的方案。
附图说明
21.图1是本发明的总装效果图；
22.图2是本发明的侧视图；
23.图3是本发明的球形管结构图；
24.图4是本发明的发电站截面图；
25.图5是本发明的流道筒位置图；
26.图6是本发明的桨叶结构图；
27.图7是本发明的螺旋道结构图；
28.图8是图7中a的放大图。
29.图中：1、球形罐；11、锥管；12、中继管；2、发电站；21、进管；22、出管；3、发电机；31、桨叶；32、转轴；33、机轴；34、连接法兰；35、隔温块；36、隔温板；4、流道筒；41、螺旋道；42、锥流道。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.一种适用于农业机械的液态二氧化碳发电系统，结合图1、图4，包括球形罐1、发电站2、发电机3和流道筒4，球形罐内1装有液态二氧化碳，球形罐1出口端与发电站2相连，发
电机3架设在发电站2上，流道筒4架设在发电站2内。
32.结合图2、图3，球形罐1为球形罐体，球形罐1数量大于等于1，球形罐1内壁中设有珠光砂可使球形罐1内保持高压低温，以实现液态二氧化碳的存放。球形罐1出口端与发电站2高度差不低于12m，以使液态二氧化碳和发电机3之间具有足够的势能差用于驱动发电机3转动。为避免抬高球形罐1而使用过多的钢材和水泥等材料，可将球形罐以及用于制备二氧化碳的回转窑等设备架设在矿区或山区地势较高的区域，利于当地的地形优势减少额外支撑结构的使用。球形罐1底部固连有锥管11，锥管11口径较大一端与球形罐1相连，锥管11口径较小一端连接有中继管12，中继管12与发电站2相连，中继管12内设有隔温材料，设置锥管11用于增大液态二氧化碳的流速，设置中继管12用于将液态二氧化碳导向发电站2。其中中继管12可埋设在地面下，既能减少与外界的热交换，又能避免陆上动物啃咬。此外，埋于地下前需要对中继管12外进行金属网包覆保护，避免地下昆虫的啃咬和化学腐蚀。
33.结合图4、图5，发电站2为方形或球形壳体，发电站2内壳由钢板制成，发电站2外部使用水泥浇筑，发电站2一侧设有进管21，进管21一端与中继管12相连，进管21另一端伸入流道筒4内，发电站2底部连接有出管22，出管22一端与流道筒4相连，出管22另一端连接与地势更低的储罐相连。发电站2埋于地下且在发电站2顶端面铺设多块水泥板，水泥板之间具有间隙。既能起到方便固定发电机3，又能在发电站2发生气爆时使气体能够从间隙析出，避免爆破威力过强造成厂区过多破坏的问题。发电站2的水泥层与钢板层之间填充有珠光砂，用于保持发电站2内温度保持在-40℃左右。发电站2内充有压强介于0.9mpa～1.7mpa的二氧化碳气体，使发电站2内气压也能维持在使液态二氧化碳保持在液体状态，此外充入二氧化碳气体既能稳定气压，又能在低温环境下进行液化，相比充入空气进行稳压，还能保证液态二氧化碳的纯净度。为提高发电站2的安全性，发电站2外还需设有泄压阀和均压阀。
34.将发电站2置于地面之下，既能利用地下的低温环境进一步降低热交换量，而且即使因设备老化等导致发电站2产生泄漏，埋于地下既能防爆，即使二氧化碳泄漏至地面内也不会污染土壤，相比外置的发电站，还可避免大量二氧化碳气体外泄造成周围氧气含量降低的风险，安全性和实用性高。
35.结合图5、图6，发电机3可选用常见的水力发电机，发电机3输出端连接有桨叶31，流道筒4采用钢板焊接制成，流道筒4中部设有螺旋道41，螺旋道41向下螺旋且螺旋圈数小于一圈半，进管21出口端位于螺旋道41的顶部，且进管21长度方向为螺旋道41切线方向，以使液态二氧化碳成螺旋式向下流动；流道筒4中部设有圆形孔道，桨叶31位于圆形孔道内，桨叶31外径等于或略小于圆形孔道孔径。设置螺旋道41用于进一步提升液体二氧化碳的线速度，使其能够更好地推动桨叶31旋转，进而使发电机3产生电力。螺旋道41下方固连有锥流道42，锥流道42与出管22相通，推动桨叶31旋转后的液态二氧化碳通过圆形孔道流入锥流道42内，锥流道42可将液态二氧化碳导出至出管22内。
36.结合图7、图8，桨叶31中部固连有转轴32，转轴32轴线方向竖直，转轴32顶端伸入发电站2顶部空腔内，转轴32顶端固连有隔温块35，隔温块35采用木板制成的圆形盘，隔温块35顶部固连有机轴33，机轴33与发电机3输入端固连。其中机轴33与转轴32靠近隔温块35一端固连有连接法兰34，连接法兰34外径大于机轴33与转轴32外径，隔温块35外径大于连接法兰34外径，隔温块35与连接法兰34之间通过螺栓螺母连接，螺栓螺母数量不超过6个且尽量远离转轴32旋转轴线。设置隔温块35可避免桨叶31和转轴32的低温通过直接接触的方
式传递到发电机3内，避免发电机3受到低温影响而降低发电效率。此外限制螺栓螺母数量，可减少由螺栓传递的低温，而且还能输出扭矩。
37.结合图7、图8，发电站2顶部位于连接法兰34下方固连有隔温板36，隔温板36外径大于发电站2顶部空腔外径，转轴32穿过隔温板36中部。隔温板36采用上下两层钢板中部为珠光砂的板状结构，隔温板36通过螺栓或焊接的方式与发电站2顶端面相连。以避免发电站2内低温高压环境通过发电站2顶部空腔传输至发电机3，起到进一步保护发电机3的作用。而且结合转轴32与隔温板36之间的密封结构，还能使发电站2顶部封闭，避免加压空气外泄。
38.发电站2产生的电力直接输送到变电站，然后输送到农机设备处，例如电动播种机、自动施肥器和大棚覆膜机等，只要维持工厂生产，则发电站产生的电量可维持上述农业设备的使用。配合后期将液态二氧化碳制作的二氧化碳气肥，可以进一步减少农民的劳动量，并且无需电力公司专门来架塔通电，极大地降低野外用电成本，为未来进一步扩大种植规模提供更低成本的方案。
39.综上所述，本发明通过将二氧化碳的制造和存储设备放置在矿区地势较高的区域，既能减少原料运输成本，而且远离人群密集的区域，土地使用成本低，而且即使发生事故，结合合理的设备布局可使事故造成的损失最小化。而且充分利用地理环境将液态二氧化碳的运输进行发电，还能减少工厂的部分用电成本，不仅安全性高，而且从长远看，将为工厂节省较大成本，为企业后期创造较大利润创造良好的生产环境。
40.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。