液氮冷量的梯级利用系统及其控制方法
技术领域
本公开属于节能设备技术领域，具体提供了一种液氮冷量的梯级利用系统及其控制方法。
背景技术
电子洁净厂房通常会用到氮气和干燥的空气。其中，氮气可用于液体扩散源的载气、气体扩散源的稀释气和高温扩散炉内器件的保护气。为了方便氮气的运输和存储，通常情况下氮气都是以液氮(温度约为-190℃)的方式存储至液氮罐中。使用时，先将液氮罐运输到厂区的气站，然后再使液氮通入汽化器中吸收环境中的热量后变为气态，以供电子洁净厂房内的各个工艺使用。由于，液氮在气化的过程中，吸收的都是环境中的热量，导致液氮气化过程中的冷量都被浪费掉。
干燥的空气供给芯片制造设备以及厂务系统的各项自控设备，防止空气中的水分腐蚀或损坏芯片制造设备以及厂务系统的各项自控设备。在干燥空气制备的过程中，一般都是先通过空压机将空气压缩后再进行除湿，进而产生干燥的压缩空气。空压机在压缩空气过程会产生大量的热量，该热量被冷却水带走。冷却水在水泵的作用下被送至冷却塔降温冷却之后再回到空压机。之后，压缩空气再通过干燥器进行干燥。现有的干燥器一般都是采用吸附的方式干燥空气，并且吸附了水分的干燥器一般都是通过电加热的方式进行除湿的。由于，空压机进口的温度和湿度都比较高，所以，空压机的功耗也相对较高。
因此，电子洁净厂房中存在明显的冷量浪费和空压机功耗较大的问题。
另外，在炎热的夏季，为了保证电子洁净厂房的室温，通常需要开启空调，空调系统的运行不仅会浪费大量的电能，但是，目前尚没有一种冷却设备能够替代现有的空调系统。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决液氮气化过程中浪费冷量的问题，本公开提供了一种液氮冷量的梯级利用系统，该梯级利用系统包括：
液氮气化系统，其包括串联的一级换热器和二级换热器；
汽轮机发电系统，其包括依次首尾相接的前述一级换热器、汽轮机、循环泵和蒸发器；
空气除湿系统，其包括并联的干燥空气路径和再生空气路径，前述干燥空气路径包括依次串联的前述二级换热器、轮转除湿机、空压机和高温换热器，前述再生空气路径包括依次串联的前述高温换热器、第一风机和前述轮转除湿机；
其中，前述液氮气化系统通过前述一级换热器与前述汽轮机发电系统并联，前述液氮气化系统通过前述二级换热器与前述干燥空气路径并联。
可选地，前述一级换热器包括并联的第一低温通路和第一高温通路，前述第一低温通路串联到前述液氮气化系统中，前述第一高温通路串联到前述汽轮机发电系统中；前述二级换热器包括并联的第二低温通路和第二高温通路；前述第二低温通路串联到前述液氮气化系统中，前述第二高温通路串联到前述干燥空气路径中；前述梯级利用系统还包括第一三通阀，前述第一三通阀的第一阀口与前述第一低温通路的进口端连通，前述第一三通阀的第二阀口与前述第一低温通路的出口端连通，前述第一三通阀的第三阀口与前述第二低温通路的出口端连通；前述第一三通阀设置成使前述第一阀口、前述第二阀口和前述第三阀口能够被彼此阻断，以及设置成使前述第一阀口、前述第二阀口和前述第三阀口中的至少两个能够彼此连通。
可选地，前述梯级利用系统还包括设置在前述第一阀口与前述第一低温通路的进口端之间的第一节流阀；并且/或者，前述梯级利用系统还包括设置在前述第二阀口与前述第二低温通路的进口端之间的第二节流阀；并且/或者，前述梯级利用系统还包括设置在前述第三阀口与前述第二低温通路的出口端之间的第三节流阀。
可选地，前述梯级利用系统还包括控制器、第一温度传感器和第二温度传感器，前述第一温度传感器用于检测前述第一高温通路内介质的温度，前述第二温度传感器用于检测前述第二高温通路内介质的温度，前述控制器设置成能够根据前述第一温度传感器和前述第二温度传感器检测的结果选择性地控制前述第一节流阀、前述第二节流阀和前述第三节流阀的开启量。
可选地，前述梯级利用系统还包括空压机房通风系统，前述蒸发器包括串联到前述汽轮机发电系统中的蒸发器低温通路和串联到前述空压机房通风系统中的蒸发器高温通路；并且/或者，前述再生空气路径还包括串联在前述高温换热器与第一风机之间的加热器；前述干燥空气路径还包括串联在前述轮转除湿机与前述空压机之间的第二三通阀以及与前述轮转除湿机和前述三通阀串联并且与前述空压机并联的第二风机。
此外，本公开还提供了一种液氮冷量的梯级利用系统的控制方法该梯级利用系统是前述的梯级利用系统，该空气除湿系统能够在除湿模式、制冷模式和制冷除湿模式下运行；该控制方法包括：
获取前述空气除湿系统运行模式的控制指令；
根据获取的前述控制指令，使前述控制器控制前述空气除湿系统的工作状态。
可选地，前述“根据获取的前述控制指令，使前述控制器控制前述空气除湿系统的工作状态”的步骤进一步包括：
当获取的前述控制指令是制冷模式时，前述控制器使前述空压机、前述第一风机和前述加热器停止工作，使前述第二风机工作，使前述第二三通阀切断前述轮转除湿机与前述空压机之间的连通，并使前述第二三通阀将前述轮转除湿机与前述第二风机连通；并且/或者，
当获取的前述控制指令是制冷除湿模式时，前述控制器使前述空压机停止工作，使前述第一风机、前述加热器和前述第二风机工作，使前述第二三通阀切断前述轮转除湿机与前述空压机之间的连通，并使前述第二三通阀将前述轮转除湿机与前述第二风机连通；并且/或者，
当获取的前述控制指令是除湿模式时，前述控制器使前述第二风机和前述加热器停止工作，使前述第一风机和前述空压机工作，使前述第二三通阀切断前述轮转除湿机与前述第二风机之间的连通，并使前述第二三通阀将前述轮转除湿机与前述空压机连通。
可选地，前述控制方法还包括：
使前述控制器实时获取前述第二温度传感器检测的温度值；
使前述控制器根据前述温度值选择性地调整前述第二节流阀。
可选地，前述“使前述控制器根据前述温度值选择性地调整前述第二节流阀”的步骤进一步包括：
当前述温度值超过了预设温度时，使前述控制器调大前述第二节流阀的开启量；并且/或者，
当前述温度值没有达到预设温度时，使前述控制器调小前述第二节流阀的开启量。
可选地，在前述第二节流阀的开启量调到最大，前述温度值仍然超过预设温度时，前述控制方法还包括：
使前述第一节流阀和/或前述第三节流阀的开启量调到最小或关闭，使前述第一三通阀的前述第一阀口与前述第二阀口导通。
基于前文的描述，本领域技术人员能够理解的是，在本公开前述的技术方案中，通过一级换热器将液氮气化系统和汽轮机发电系统并联到一起，使得汽轮机发电系统能够吸收液氮气化系统中液氮气化时产生的冷量，并借助该冷量进行发电；通过二级换热器将液氮气化系统和空气除湿系统并联到一起，使得空气除湿系统能够吸收液氮气化系统中液氮气化时产生的冷量，并因此使空气中的水分液化成水滴。因此，本公开的梯级利用系统能够对液氮气化系统产生的冷量进行梯级利用，有效地减少了液氮气化过程中冷量的浪费。
进一步，空气除湿系统包括并联的干燥空气路径和再生空气路径，该干燥空气路径包括依次串联的二级换热器、轮转除湿机、空压机和高温换热器，该再生空气路径包括依次串联的该高温换热器、第一风机和该轮转除湿机。因此，干燥空气路径中的空气能够被二级换热器冷却，使空气中的水蒸气被液化，进而被初步干燥，并因此降低了空压机入口处空气的温度和湿度，从而降低了空压机的功耗。并且由于高温换热器将干燥空气路径和再生空气路径并联到一起，使得干燥空气路径中被空压机压缩、加热之后的空气能够通过高温换热器将热量传递给再生空气路径中的空气，有效地利用了干燥空气路径产生的废热，并因此降低了整个空气除湿系统的功耗。
进一步，通过使第一三通阀的第一阀口与第一低温通路的进口端连通，使第一三通阀的第二阀口与第一低温通路的出口端连通，使第一三通阀的第三阀口与第二低温通路的出口端连通，使得液氮气化系统可以与汽轮机发电系统和空气除湿系统同时并联到一起，也可以与汽轮机发电系统和空气除湿系统中的任意一个并联到一起，既保证了液氮气化系统的正常运行，也避免了液氮气化系统中冷量的浪费。
更进一步，通过设置第一节流阀和第一温度传感器，不仅保证了汽轮机发电系统能够从液氮气化系统中获得足够的冷量，而又不会过冷。通过设置第二节流阀和第二温度传感器，不仅保证了干燥空气路径能够从液氮气化系统中获得足够的冷量，而又不会过冷出现结霜的现象。
再进一步，本公开通过在高温换热器与第一风机之间设置加热器，在轮转除湿机与空压机之间的第二三通阀，并使第二三通阀的另一阀口连接有第二风机，使得空气除湿系统能够在除湿模式、制冷模式和制冷除湿模式下运行。具体地，在制冷模式下，空压机、第一风机和加热器停止工作，第二风机工作，第二三通阀切断轮转除湿机与空压机之间的连通，第二三通阀将轮转除湿机与第二风机连通；在制冷除湿模式下，空压机停止工作，第一风机、加热器和第二风机工作，第二三通阀切断轮转除湿机与空压机之间的连通，第二三通阀将轮转除湿机与第二风机连通；在除湿模式下，第二风机停止工作，第一风机、加热器和空压机工作，第二三通阀切断轮转除湿机与第二风机之间的连通，第二三通阀将轮转除湿机与空压机连通。
因此，本公开的梯级利用系统能够通过空气除湿系统对电子洁净厂房进行除湿、制冷或者除湿的同时制冷，减少或避免了利用现有空调系统制冷电子洁净厂房的情形，节约了电能。
本领域技术人员能够理解的是，由于液氮气化系统中液氮的流量是根据氮气的实际需求量而设定的，所以本公开的梯级利用系统并不是在所有的情形下都能够同时为空气除湿系统和汽轮机发电系统提供冷量。因此，在制冷模式或者制冷除湿模式下，如果空气除湿系统始终无法将电子洁净厂房内的温度降低到实际需要的温度，还可以通过第一三通阀将汽轮机发电系统短路，通过第一节流阀关闭汽轮机发电系统，从而使液氮气化过程中产生的冷量都供给给空气除湿系统。
附图说明
下面参照附图来描述本公开的优选实施例，附图中：
图1是本公开的液氮冷量的梯级利用系统的原理示意图。
附图标记列表：
1、循环泵；2、蒸发器；201、蒸发器低温通路；202、蒸发器高温通路；3、汽轮机；4、冷凝器；401、第一低温通路；402、第一高温通路；5、低温换热器；501、第二低温通路；502、第二高温通路；6、转轮除湿机；7、空压机；8、高温换热器；801、第三低温通路；802、第三高温通路；9、第一风机；10、第一三通阀；11、第一节流阀；12、第二节流阀；13、第三节流阀；14、第一温度传感器；15、第二温度传感器；16、第三温度传感器；17、第四温度传感器；18、加热器；19、第二三通阀；20、第二风机。
具体实施方式
本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本公开的优选实施例，并不表示本公所要保护的技术方案仅能通过这一个实施例实现，该优选实施例旨在用于解释本公开的技术原理，并非用于限制本公开的保护范围。基于本公开提供的优选实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本公开的保护范围之内。
需要说明的是，在本公开的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“顶部”“底部”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
在本公开的优选实施例中，液氮冷量的梯级利用系统包括液氮气化系统、汽轮机发电系统、空气除湿系统和空压机房通风系统。其中，液氮气化系统与汽轮机发电系统和空气除湿系统分别并联，以便液氮气化系统能够吸收汽轮机发电系统和空气除湿系统产生的热量，换句话说，汽轮机发电系统和空气除湿系统都能够吸收液氮气化系统中的冷量。空压机房通风系统仅与汽轮机发电系统并联，以使汽轮机发电系统能够吸收空压机房通风系统的热量。
其中，液氮气化系统用于将液态的氮转换成气态的氮；汽轮机发电系统用于发电；空气除湿系统用于干燥空气，除去空气中的水分；空压机房通风系统用于为空压机房通风，将空压机房内产生的热风排出到室外，将室外的冷风引入到空压机房中，以保证空压机(指代的并不是图1中所示的空压机7)的正常工作。
进一步，液氮冷量的梯级利用系统还包括控制器，该控制器用于控制液氮气化系统、汽轮机发电系统、空气除湿系统和空压机房通风系统的工作状态。本领域技术人员能够理解的是，在能够控制控制液氮气化系统、汽轮机发电系统、空气除湿系统和空压机房通风系统的工作状态的前提下，该控制器可以是一个，可以是多个，本领域技术人员可以根据需要，将该控制器设置为任意数量，例如为上述的每一个系统分别配置一个子控制器，然后再将该四个子控制器与一个总控制器通信连接，以使该总控制器能够通过控制每一个自控制器，为相应的系统下发控制控制指令。
如图1所示，汽轮机发电系统包括依次首尾相接的循环泵1、蒸发器2、汽轮机3和作为一级换热器的冷凝器4；液氮气化系统包括串联的冷凝器4和作为二级换热器的低温换热器5；空气除湿系统包括并联的干燥空气路径(图中未标示)和再生空气路径(图中未标示)，再生空气路径包括依次串联的高温换热器8、加热器18、第一风机9和轮转除湿机6，干燥空气路径包括依次串联的低温换热器5、轮转除湿机6、第二三通阀19、空压机7和高温换热器8，以及包括与第二三通阀19的另一个阀口连通的第二风机20；空压机房通风系统包括蒸发器2。
从图1中不难看出，液氮气化系统通过冷凝器4与汽轮机发电系统并联到一起，具体地，冷凝器4包括并联的第一低温通路401和第一高温通路402，第一低温通路401串联到液氮气化系统中，第一高温通路402串联到汽轮机发电系统中。液氮气化系统通过低温换热器5与空气除湿系统并联到一起，具体地，低温换热器5包括并联的第二低温通路501和第二高温通路502；第二低温通路501串联到液氮气化系统中，第二高温通路502串联到干燥空气路径中。汽轮机发电系统通过蒸发器2与空压机房通风系统并联到一起，具体地，蒸发器2包括并联的蒸发器低温通路201和蒸发器高温通路202，蒸发器低温通路201串联到空压机房通风系统中，蒸发器高温通路202串联到汽轮机发电系统。
下面结合图1来对液氮气化系统、汽轮机发电系统、空气除湿系统和空压机房通风系统的工作原理进行简单说明。
液氮气化系统：第一低温通路401远离第二低温通路501的一端用于接存储有液氮的设备或装置(例如液氮罐)，第二低温通路501远离第一低温通路401的一端用于接氮气使用设备(例如电子洁净厂房中的氮气使用设备)。如图1中箭头所示，在连接了存储有液氮的设备或装置之后，液氮会依次流经第一低温通路401和第二低温通路501，并在第二低温通路501的出口端变成气态氮。本领域技术人员能够理解的是，液氮在流经第一低温通路401时，会通过冷凝器4从第一高温通路402中吸收汽轮机发电系统的热量，并因此使液氮中的至少一部分气化。液氮在流经第二低温通路501时，会通过低温换热器5从第二高温通路502中吸收空气除湿系统的热量，并因此使液氮完全气化。
汽轮机发电系统：如图1中箭头所示，汽轮机发电系统中的介质会在循环泵1、蒸发器2的蒸发器低温通路201、汽轮机3和冷凝器4的第一高温通路402中依次循环。沿着图1中箭头所示的方向，循环泵1与蒸发器2之间的介质为低温高压液态，蒸发器2与汽轮机3之间的介质为高温高压气态(温度在60℃左右)，汽轮机3与冷凝器4的介质为高温低压气态，冷凝器4与循环泵1之间的介质为低温低压液态(温度在-150℃左右)。换句话说，汽轮机发电系统中的介质在循环泵1的驱动作用下从低温低压液态变成低温高压液态，低温高压液态的介质在蒸发器2处接收来自空压机房通风系统的热量变成高温高压气态，高温高压气态的介质在汽轮机3处驱动汽轮机3转动并因此变成高温低压气态，高温低压气态的介质在冷凝器4吸收来自液氮冷气化系统的冷量变成温低压液态。
需要说明的是，前段所说温度的高低和压力的高低，指的是循环泵1、蒸发器2、汽轮机3和冷凝器4中每一个零件下游介质的温度和压力相对于该零件上游介质的温度和压力而言，是相对的高低，而不是绝对的高低。
还需要说明的是，由于实现汽轮机发电系统的介质属于本领域的公知常识(例如CO2)，所以此处不再做过多说明。
空压机房通风系统：其设置在空压机房内和/或外，用于将空压机房内的高温空气输送至室外，然后将外界的低温空气引入到空压机房内，防止空压机房内温度过高影响空压机的工作效率和寿命。本领域技术人员能够理解的是，空压机房内的高温是由于空压机工作时产生的。进一步，虽然图中并未示出，但是空压机房通风系统至少还包括第一风机，该第一风机与蒸发器2上的蒸发器高温通路202串联到一起，并驱动空压机房内的高温空气流向蒸发器高温通路202，并因此加热蒸发器低温通路201中的介质。
空气除湿系统：其能够在除湿模式、制冷模式和制冷除湿模式下运行。
在除湿模式下：第二风机20和加热器18停止工作，使第一风机9和空压机7工作，使第二三通阀19切断轮转除湿机6与第二风机20之间的连通，并使第二三通阀19将轮转除湿机6与空压机7连通。(1)在干燥空气路径中，空气依次流经第二高温通路502、轮转除湿机6、第二三通阀19、空压机7和高温换热器8。在此过程中，空气在第二高温通路502处被液氮气化系统冷却，并使得空气中的部分水蒸气液化成水滴，进而实现空气的初步干燥，变成低温低湿的空气。空气在轮转除湿机6处，被轮转除湿机6将水蒸气吸附，从而使空气被干燥成符合要求的低温干燥空气。低温干燥的空气被空压机7压缩之后变成高温干燥的空气，并在高温换热器8处将热量传递给高温换热器8，并因此加热高温换热器8。(2)在再生空气路径中，空气依次流经高温换热器8、加热器18、第一风机9和轮转除湿机6。在此过程中，常温的空气被高温换热器8加热，并在第一风机9的驱动下，进入轮转除湿机6中，将轮转除湿机6从干燥空气路径中吸附的水分烘干。
在制冷模式下：空压机7、第一风机9和加热器8停止工作，第二风机20工作，第二三通阀19切断轮转除湿机6与空压机7之间的连通，第二三通阀19将轮转除湿机6与第二风机20连通。(1)在干燥空气路径中，空气依次流经第二高温通路502、轮转除湿机6、第二三通阀19和第二风机20。在此过程中，空气在第二高温通路502处被液氮气化系统冷却，变成低温的空气。低温的空气在第二风机20的作用下进入电子洁净厂房中，对电子洁净厂房进行制冷。(2)在再生空气路径中，由于第一风机9不工作，所以没有空气流转。
在制冷除湿模式下：空压机停止工作，第一风机9、加热器18和第二风机20工作，第二三通阀19切断轮转除湿机6与空压机7之间的连通，第二三通阀19将轮转除湿机6与第二风机20连通。(1)在干燥空气路径中，空气依次流经第二高温通路502、轮转除湿机6、第二三通阀19和第二风机20。在此过程中，空气在第二高温通路502处被液氮气化系统冷却，并使得空气中的部分水蒸气液化成水滴，进而实现空气的初步干燥，变成低温低湿的空气。空气在轮转除湿机6处，被轮转除湿机6将水蒸气吸附，从而使空气被干燥成符合要求的低温干燥空气。低温干燥的空气在第二风机20的驱动下进入电子洁净厂房中，对电子洁净厂房进行制冷。(2)在再生空气路径中，空气依次流经高温换热器8、加热器18、第一风机9和轮转除湿机6。在此过程中，常温的空气被加热器18加热，并在第一风机9的驱动下，进入轮转除湿机6中，将轮转除湿机6从干燥空气路径中吸附的水分烘干。
本领域技术人员能够理解的是，在制冷模式下轮转除湿机6可以不工作，但是在除湿模式下和制冷除湿模式下轮转除湿机6工作。
继续参阅图1，本实施例的液氮冷量的梯级利用系统还包括与控制器分别控制连接的第一三通阀10、第一节流阀11、第二节流阀12、第三节流阀13、第一温度传感器14、第二温度传感器15、第三温度传感器16和第四温度传感器17。
继续参阅图1，第一三通阀10包括第一端口a、第二端口b和第三端口c，其中，第一阀口a与第一低温通路401的进口端连通，第二阀口b与第一低温通路401的出口端和第二低温通路501都连通，第三阀口c与第二低温通路501的出口端连通。进一步，第一三通阀10能够使第一端口a、第二端口b和第三端口c中的任意两个连通，使第一端口a、第二端口b和第三端口c中的三个都连通，还能够使第一端口a、第二端口b和第三端口c彼此断开。当只有第一端口a和第二端口b连通时，第一低温通路401能够被短路，此时汽轮机发电系统可以不工作。当只有第二端口b和第三端口c连通时，第二低温通路501能够被短路，此时空气除湿系统可以不工作。当只有第一端口a和第三端口c连通时，第一低温通路401和第二低温通路501都能够被短路，汽轮机发电系统和空气除湿系统都可以不工作。当第一端口a、第二端口b和第三端口c都断开时，第一低温通路401和第二低温通路501串联，汽轮机发电系统和空气除湿系统可以正常工作。当第一端口a、第二端口b和第三端口c都接通时，可以对流过第一低温通路401和第二低温通路501的液氮起到分流作用。
继续参阅图1，第一节流阀11设置在第一阀口a与第一低温通路401的进口端之间，并且第一节流阀11与第一三通阀10并联，第一节流阀11用于调节进入第一低温通路401的液氮的流量。第二节流阀12设置在第二阀口b与第二低温通路501的进口端之间，用于调节进入第二低温通路501的液氮和/或气氮的流量。第三节流阀13设置在第三阀口c与第二低温通路501的出口端之间，在第三端口c与第一端口a或第二端口b连通时起到调节从第三端口c流出的液氮和/或气氮的流量。
继续参阅图1，第一温度传感器14设置在冷凝器4上，具体可以是设置在第一高温通路402的出口端，第一温度传感器14用于检测第一高温通路402内介质的温度。以便控制器能够根据第一温度传感器14检测的结果控制第一节流阀11的开启量，并因此控制流经第一节流阀11的液氮的流量。具体地，当第一温度传感器14检测到第一高温通路402内介质的温度高于第一预设温度时，控制器使第一节流阀11的开度调大，增加液氮的流量；当第一温度传感器14检测到第一高温通路402内介质的温度低于第一预设温度时，控制器使第一节流阀11的开度调小，减小液氮的流量。本领域技术人员能够理解的是，第一预设温度可以是一个具体的温度值，也可以是一个温度范围，例如-150℃、[-155℃，-145℃]、[-150℃，-145℃]等。
继续参阅图1，第二温度传感器15设置在低温换热器5上，具体可以是设置在第二高温通路502的出口端，第二温度传感器15用于检测第二高温通路502内空气的温度。以便控制器能够根据第二温度传感器15检测的结果控制第二节流阀12的开启量，并因此控制流经第二节流阀12的液态氮和/或气态氮的流量；并且/或者，能够根据第二温度传感器15检测的结果控制空压机7的功率，并因此控制第二高温通路502内空气的流量。具体地，当第二温度传感器15检测检测到第二高温通路502内空气的温度大于第二预设温度时，控制器使第二节流阀12的开度调大，增加液态氮和/或气态氮的流量；当第二温度传感器15检测检测到第二高温通路502内空气的温度小于第二预设温度时，控制器使第二节流阀12的开度调小，减小液态氮和/或气态氮的流量。或者，当第二温度传感器15检测检测到第二高温通路502内空气的温度大于第二预设温度时，控制器使空压机7降低功率，从而减小第二高温通路502内空气的流量；当第二温度传感器15检测检测到第二高温通路502内空气的温度小于第二预设温度时，控制器使空压机7提高功率，从而增加第二高温通路502内空气的流量。本领域技术人员能够理解的是，第二预设温度可以是一个具体的温度值，也可以是一个温度范围，例如0℃、[-5℃，5℃]、[-1℃，2℃]等。
继续参阅图1，第三温度传感器16设置在高温换热器8上，用于检测高温换热器8的温度。以便控制器能够根据第三温度传感器16检测的结果控制所述空压机7的功率，并因此控制空压机7压缩空气时产生的热量。具体地，当第三温度传感器16检测的温度大于第三预设温度时，控制器使空压机7降低工作功率或者停止工作；当第三温度传感器16检测的温度小于第三预设温度时，控制器使空压机7增加工作功率或者保持当前工作功率。本领域技术人员能够理解的是，第三预设温度可以是一个具体的温度值，也可以是一个温度范围，例如80℃、60℃、[55℃，65℃]、[65℃，80℃]等。
继续参阅图1，第四温度传感器17设置在高温换热器8上或者设置在高温换热器8的下游，具体可以是设置在第三高温通路802的出口端，第四温度传感器17用于检测再生空气路径中被高温换热器8加热的空气的温度。以使控制器能够根据第四温度传感器17检测的结果控制空压机7的功率；并且/或者，能够根据第四温度传感器17检测的结果控制第一风机9的转速。具体地，当第四温度传感器17检测的温度大于第四预设温度时，控制器使空压机7降低工作功率；当第四温度传感器17检测的温度小于第四预设温度时，控制器使空压机7提高工作功率。或者，当第四温度传感器17检测的温度大于第四预设温度时，控制器使第一风机9提高工作功率；当第四温度传感器17检测的温度小于第四预设温度时，控制器使第一风机9降低工作功率。本领域技术人员能够理解的是，第四预设温度可以是一个具体的温度值，也可以是一个温度范围，例如80℃、60℃、[55℃，65℃]、[65℃，80℃]等。
基于前文的描述，本领域技术人员能够理解的是，在本公开的优选实施例中，通过冷凝器4能够使汽轮机发电系统吸收液氮气化系统产生的冷量，通过低温换热器5能够使空气除湿系统吸收液氮气化系统产生的冷量，对液氮气化过程中产生的冷量进行了梯级利用，减少了冷量的浪费。进一步，通过蒸发器2能够使汽轮机发电系统吸收空压机房通风系统产生的热量，从而借助该热量和从液氮气化系统中吸收的冷量来进行发电，降低了汽轮机发电系统的能耗。更进一步，通过高温换热器8将干燥空气路径和再生空气路径并联到一起，使得干燥空气路径中被空压机7压缩、加热之后的空气能够通过高温换热器8将热量传递给再生空气路径中的空气，有效地利用了干燥空气路径产生的废热，并因此降低了整个空气除湿系统的功耗。
进一步，本公开还提供了前述梯级利用系统的控制方法，该控制方法包括：
步骤S100，获取空气除湿系统运行模式的控制指令；
其中，运行模式包括除湿模式、制冷模式和制冷除湿模式，控制指令包括前述各模式的选择指令和控制各模式的运行参数的指令。
步骤S200，根据获取的控制指令，使控制器控制空气除湿系统的工作状态；具体地包括：
步骤S210，当获取的控制指令是制冷模式时，控制器使空压机7、第一风机9和加热器18停止工作，使第二风机20工作，使第二三通阀19切断轮转除湿机6与空压机7之间的连通，并使第二三通阀将轮转除湿机6与第二风机20连通。以及使轮转除湿机6停止转动。
步骤S220，当获取的控制指令是制冷除湿模式时，控制器使空压机7停止工作，使第一风机9、加热器18和第二风机20工作，使第二三通阀19切断轮转除湿机6与空压机7之间的连通，并使第二三通阀19将轮转除湿机6与第二风机20连通。以及使轮转除湿机6转动。
步骤S220，当获取的控制指令是除湿模式时，控制器使第二风机20和加热器18停止工作，使第一风机9和空压机7工作，使第二三通阀19切断轮转除湿机6与第二风机20之间的连通，并使第二三通阀将19轮转除湿机6与空压机7连通。以及使轮转除湿机6转动。
步骤S300，使控制器实时获取第二温度传感器15检测的温度值；
其中，第二温度传感器15用于检测第二高温通路502的出口端的温度，即，第二温度传感器15用于检测干燥空气路径前段的空气的温度。
步骤S400，使控制器根据前述温度值选择性地调整第二节流阀12；具体地：
步骤S410，当温度值超过了预设温度时，使控制器调大第二节流阀12的开启量；
步骤S420，当温度值没有达到预设温度时，使控制器调小第二节流阀12的开启量。
进一步，在第二节流阀12的开启量调到最大，第二温度传感器15检测到的温度值仍然超过预设温度时，控制方法还包括：
步骤S500，使第一节流阀11和/或第三节流阀13的开启量调到最小或关闭，使第一三通阀10的第一阀口a与第二阀口b导通。
本领域技术人员能够理解的是，由于液氮气化系统中液氮的流量是根据氮气的实际需求量而设定的，所以梯级利用系统并不是在所有的情形下都能够同时为空气除湿系统和汽轮机发电系统提供冷量。换句话说，在梯级利用系统中，液氮气化系统、空气除湿系统和汽轮机发电系统的优先级依次降低。
作为示例一，在第二节流阀12的开启量调到最大，第二温度传感器15检测到的温度值仍然超过预设温度时，使第一节流阀11和第三节流阀13的开启量调到最小或关闭，使第一三通阀10的第一阀口a与第二阀口b导通，以使液氮气化系统中产生的冷量能够全部供给给空气除湿系统中的干燥空气回路。
作为示例二，在第二节流阀12的开启量调到最大，第二温度传感器15检测到的温度值仍然超过预设温度时，使第一节流阀11的开启量调到最小或关闭，使第一三通阀10的第一阀口a与第二阀口b导通，然后根据第二温度传感器15检测到的温度值调整第三节流阀13的开启量，以使第三节流阀13能够对第二低温通路501中的液氮进行分流，既保证了第二低温通路501对空气除湿系统中的干燥空气回路冷量的供给，又避免了干燥空气回路中的空气过冷的情形。
至此，已经结合前文的多个实施例描述了本公开的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本公开的保护范围并不仅限于这些具体实施例。在不偏离本公开技术原理的前提下，本领域技术人员可以对上述各个实施例中的技术方案进行拆分和组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，凡在本公开的技术构思和/或技术原理之内所做的任何更改、等同替换、改进等都将落入本公开的保护范围之内。
需要说明的是，本公开所说的“低温”和“高温”，指的并不是绝对的高温和低温，而是某一换热器内并联的两个通路内介质温度的高低，或者某一系统中同一介质在不同环节或不同状态时温度的相对高低。
