本發(fā)明涉及天然氣能源，具體來說涉及一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、集中壓縮空氣綜合供應(yīng)系統(tǒng)是利用熱電廠或天然氣分布式能源站內(nèi)的蒸汽或電力驅(qū)動壓縮空氣機(jī)組，通過共享壓縮空氣資源的方式，對現(xiàn)有資源優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)資源的帕累托改進(jìn)，助力用氣企業(yè)減污降碳協(xié)同增效、加快綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展。與小型分散空壓機(jī)站房相比，集中壓縮空氣綜合供應(yīng)系統(tǒng)具有單位氣體制取成本更低、空壓機(jī)站房占地更少、能源消耗更少的特點(diǎn)。對于大型工業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)集團(tuán)來講，建設(shè)集中供壓縮空氣工程代替分散式空壓站建設(shè)是必然的行業(yè)發(fā)展趨勢。然而目前集中壓縮空氣綜合供應(yīng)的系統(tǒng)效率以及汽氣聯(lián)供的可調(diào)性有待進(jìn)一步提高。

2、結(jié)合公開號cn113217899a，公開日2021-08-06，公開了一種主動調(diào)控蒸汽管網(wǎng)負(fù)荷的綜合能源站及運(yùn)行調(diào)度方法，包括蒸汽管道、蒸汽空壓機(jī)、壓空儲罐、熱水儲罐和控制系統(tǒng)；所述蒸汽管道通過第一管道與蒸汽空壓機(jī)的入口連通，所述第一管道上設(shè)置有第一電動閥；所述壓空儲罐的入口通過蒸汽管道與蒸汽空壓機(jī)的出口連通，用于接收來自蒸汽空壓機(jī)的壓縮空氣；所述壓空儲罐的出口通過第二管道連接到壓空用戶，所述第二管道上設(shè)置有第二電動閥。

3、但是包括上述技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)，主要通過單一的蒸汽驅(qū)動空壓機(jī)，或是電力驅(qū)動空壓機(jī)，在對壓縮空氣需求不穩(wěn)定的情況下，波動的空壓機(jī)需求功率會使得單一驅(qū)動源出現(xiàn)動力不足或過剩的問題，不夠靈活。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)及方法，用于解決上述問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)及方法，包括燃?xì)廨啓C(jī)，其連通有余熱鍋爐以產(chǎn)生蒸汽；

3、蓄熱器，其用于儲存多余的蒸汽；

4、分汽缸，其用于接收并均勻分配余熱鍋爐輸出的蒸汽，且分汽缸連通有供熱端；

5、背壓機(jī)，其受蒸汽驅(qū)動；

6、第二空壓機(jī)，其受背壓機(jī)驅(qū)動并連通有供氣端；

7、第一空壓機(jī)，其受燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動并連通有供氣端；

8、電動發(fā)電機(jī)，其通過離合器與背壓機(jī)傳動連接，產(chǎn)生的多余電量供給供電端或者背壓機(jī)不足時由電網(wǎng)補(bǔ)充電能聯(lián)合驅(qū)動第二空壓機(jī)；

9、其中，所述背壓機(jī)的蒸汽排出口與分汽缸連通。

10、作為優(yōu)選的，還包括：

11、連通于余熱鍋爐和分汽缸之間的第一管路；

12、連通于余熱鍋爐和蓄熱器之間的第二管路；

13、連通于蓄熱器和背壓機(jī)之間和第三管路；

14、連通于余熱鍋爐和背壓機(jī)之間的第四管路；

15、其中，所述第一管路、第二管路、第三管路上分別設(shè)置有第一閥門、第二閥門和第三閥門。

16、作為優(yōu)選的，還包括設(shè)置于供熱端、并用于檢測供熱波動的供熱監(jiān)測與控制單元，其與第一閥門、第二閥門和第三閥門均通過信號連接。

17、作為優(yōu)選的，所述離合器為根據(jù)電動發(fā)電機(jī)及背壓機(jī)之間功率差進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)的離合齒輪箱。

18、作為優(yōu)選的，所述背壓機(jī)為背壓式汽輪機(jī)。

19、作為優(yōu)選的，所述第二空壓機(jī)為汽電雙驅(qū)空壓機(jī)。

20、作為優(yōu)選的，還包括設(shè)置于供氣端、并用于檢測壓縮空氣管網(wǎng)壓力的供氣監(jiān)測與控制單元，其與第二空壓機(jī)通過信號連接。

21、作為優(yōu)選的，所述余熱鍋爐為雙壓余熱鍋爐。

22、作為優(yōu)選的，所述余熱鍋爐上設(shè)置有汽壓檢測單元。

23、一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣方法，用于上述的可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)，包括以下步驟：

24、步驟一、燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的天然氣與壓縮空氣混合燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體膨脹做功來驅(qū)動第一空壓機(jī)，第一空壓機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的壓縮空氣直接供給供氣端；

25、步驟二、余熱鍋爐將燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的高溫高壓氣體轉(zhuǎn)化為高壓和低壓蒸汽，并將低壓蒸汽直接輸送至分汽缸內(nèi)；

26、步驟三、余熱鍋爐中的高壓蒸汽再分為兩路，第一路進(jìn)入背壓機(jī)被梯級利用驅(qū)動第二空壓機(jī)做功，離合器對背壓機(jī)和電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測反饋并自動嚙合和脫開，實(shí)現(xiàn)第二空壓機(jī)汽驅(qū)動力充足下，通過離合器驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)發(fā)電，并將多余電量輸入供電端，而第二空壓機(jī)的汽驅(qū)動力不足時，通過電動發(fā)電機(jī)與背壓機(jī)聯(lián)合驅(qū)動第二空壓機(jī)；第二路進(jìn)入蓄熱器儲存多余的熱量；

27、步驟四、背壓機(jī)對余熱鍋爐內(nèi)的蒸汽進(jìn)行梯級利用，使得蒸汽轉(zhuǎn)化為低壓蒸汽并輸入分汽缸內(nèi)；

28、步驟五、分汽缸將低壓蒸汽輸送給供熱端；

29、步驟六、第二空壓機(jī)將空氣壓縮后輸送給供氣端。

30、在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)及方法，具備以下有益效果：其一，燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動第一空壓機(jī)，相比較于與電動空壓機(jī)（燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電后，再通過電動機(jī)驅(qū)動空壓機(jī)）兩次能源轉(zhuǎn)換，只有一次能源轉(zhuǎn)換，效率高；其二，相比較于全部蒸汽先拖動發(fā)電機(jī)發(fā)電，并網(wǎng)到廠用電，再通過電機(jī)拖動空壓機(jī)的常規(guī)技術(shù)手段，汽電雙驅(qū)空壓機(jī)方案優(yōu)先采用蒸汽拖動空壓機(jī)，只有汽驅(qū)功率大于空壓機(jī)所需的功率的情況，才存在多余蒸汽用于發(fā)電的狀態(tài)，只有少量多余蒸汽才存在兩次能量轉(zhuǎn)換，大部分是通過汽驅(qū)直接拖動空壓機(jī)，由此，省去了該部分能量轉(zhuǎn)換的中間損失；第三、第二空壓機(jī)功率的調(diào)整以及背壓機(jī)進(jìn)汽量的變化，會帶來四種工況，依托離合器和電動發(fā)電機(jī)自動調(diào)節(jié)匹配四種工況的下兩者的功率差，因此整個系統(tǒng)靈活可調(diào)節(jié)。

技術(shù)特征：

1.一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置于供熱端、并用于檢測供熱波動的供熱監(jiān)測與控制單元，其與第一閥門（10）、第二閥門（11）和第三閥門（12）均通過信號連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)，其特征在于，所述離合器（8）為根據(jù)電動發(fā)電機(jī)（9）及背壓機(jī)（5）之間功率差進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)的離合齒輪箱。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓機(jī)（5）為背壓式汽輪機(jī)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)，其特征在于，所述第二空壓機(jī)（7）為汽電雙驅(qū)空壓機(jī)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置于供氣端、并用于檢測壓縮空氣管網(wǎng)壓力的供氣監(jiān)測與控制單元，其與第二空壓機(jī)（7）通過信號連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)，其特征在于，所述余熱鍋爐（2）為雙壓余熱鍋爐。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)，其特征在于，所述余熱鍋爐（2）上設(shè)置有汽壓檢測單元。

10.一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣方法，其特征在于，用于1-9任一項(xiàng)所述的可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)及方法，涉及天然氣能源技術(shù)領(lǐng)域，包括燃?xì)廨啓C(jī)；蓄熱器；分汽缸；背壓機(jī)；第二空壓機(jī)；第一空壓機(jī)；電動發(fā)電機(jī)。該可調(diào)節(jié)高效的集中供壓縮空氣系統(tǒng)及方法通過燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動第一空壓機(jī)和汽電雙驅(qū)空壓機(jī)方案，相比較于電動空壓機(jī)的常規(guī)技術(shù)手段，盡可能減少能量轉(zhuǎn)換次數(shù)和損失，有效提高系統(tǒng)效率，第二空壓機(jī)功率的調(diào)整以及背壓機(jī)進(jìn)汽量的變化，會帶來四種工況，依托離合器和電動發(fā)電機(jī)自動調(diào)節(jié)匹配四種工況的下兩者的功率差，因此整個系統(tǒng)靈活可調(diào)節(jié)。

技術(shù)研發(fā)人員：林玲,周林城,費(fèi)洲華,李國凱,吳亞錕,游駿杰,王哲升,呂佳芮,張淦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江城建煤氣熱電設(shè)計(jì)院股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10