一種循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)中，通過級間加熱器對膨脹機組7進行加熱后，會產(chǎn)生較多的余熱，一般來說余熱的儲存和利用存在著嚴重的浪費，本實施中通過利用該余熱加熱氣化裝置5出口處的氣態(tài)空氣，從而提高所述氣態(tài)空氣的內(nèi)能，以提高膨脹機組7的做功效率，有效的利用了余熱。
【專利說明】
一種循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及深冷液化空氣的儲能技術領域，具體涉及循環(huán)用熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]深冷液化空氣儲能技術是指在電網(wǎng)負荷低谷期將電能用于壓縮空氣，將空氣高壓密封在報廢礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中，在電網(wǎng)負荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發(fā)電的儲能方式，液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)具有儲能容量較大、儲能周期長、占地小不依賴于地理條件等優(yōu)點。儲能時，電能將空氣壓縮、冷卻并液化，同時存儲該過程中釋放的熱能，用于釋能時加熱空氣;釋能時，液態(tài)空氣被加壓、氣化，推動膨脹發(fā)電機組發(fā)電，同時存儲該過程的冷能，用于儲能時冷卻空氣。
[0003]但現(xiàn)有的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)還存在以下缺陷:深冷液化空氣儲能系統(tǒng)容易受到環(huán)境、設備、以及能量損失等多方面因素的影響導致其循環(huán)儲能效率較低，運行成本較尚，因此有必要提供一種尚效能、低成本的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術中深冷液化空氣的儲能系統(tǒng)中存在的循環(huán)儲能效率較低，運行成本較高的技術缺陷。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)，包括:
[0006]空氣壓縮機組，包括若干級空氣壓縮機，使低溫低壓空氣壓縮為高溫高壓的氣態(tài)空氣；
[0007]空氣液化裝置，將所述高溫高壓的氣態(tài)空氣液化為液態(tài)空氣；
[0008]熱能回收裝置，對空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱能進行收集；
[0009]液態(tài)空氣儲罐，儲存所述高溫高壓的液態(tài)空氣；
[0010]氣化裝置，使所述高溫高壓的液態(tài)空氣氣化為高溫高壓的氣態(tài)空氣，并接收所述熱能回收裝置中儲存的熱能；
[0011]冷能回收裝置，對液態(tài)空氣氣化為氣態(tài)空氣過程中產(chǎn)生的冷能進行收集，并將冷能釋放至氣態(tài)空氣壓縮為液態(tài)空氣的過程中；
[0012]膨脹機組，經(jīng)液態(tài)空氣氣化得到的所述氣態(tài)空氣進入所述膨脹機組中驅(qū)動所述膨脹機組做工，所述膨脹機組中輸出的氣態(tài)空氣回收輸入至所述空氣壓縮機組；
[0013]級間加熱器，對所述膨脹機組中的若干個膨脹機進行多級加熱；
[0014]還包括:余熱循環(huán)利用系統(tǒng)，所述余熱循環(huán)利用系統(tǒng)收集所述級間加熱器加熱所述膨脹機組后剩余的熱能，并使用所述剩余的熱能加熱所述氣化裝置出口處的氣態(tài)空氣，從而提尚所述氣態(tài)空氣的內(nèi)能。
[0015]上述的循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)中，所述余熱循環(huán)利用系統(tǒng)包括余熱管道和設置在所述余熱管道上的余熱換熱器，所述余熱管道連通所述級間加熱器和所述熱能回收裝置，所述余熱換熱器用于使所述余熱管道內(nèi)的熱能和所述氣化裝置出口處的氣態(tài)空氣交換熱能。
[0016]上述的循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)中，所述能量輸入裝置為電動機，其將電能轉化為機械能并帶動所述第一空氣壓縮裝置和第二空氣壓縮裝置和液化裝置做功。
[0017]上述的循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)中，所述膨脹機組至少為兩級膨脹機組，其中每個膨脹機之間的壓力值相同或不同。
[0018]上述的循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)中，所述熱能回收裝置為至少一個儲熱罐。
[0019]上述的循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)中，所述余熱換熱器為氣-氣換熱器。
[0020]本發(fā)明技術方案，具有如下優(yōu)點:
[0021]1、本發(fā)明提供的循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)中，通過級間加熱器對膨脹機組7進行加熱后，會產(chǎn)生較多的余熱，一般來說余熱的儲存和利用存在著嚴重的浪費，本實施中通過利用該余熱加熱氣化裝置5出口處的氣態(tài)空氣，從而提高所述氣態(tài)空氣的內(nèi)能，以提高膨脹機組7的做功效率，有效的利用了余熱。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對【具體實施方式】或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發(fā)明實施例1中的循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)的原理示意圖。
[0024]附圖標記說明:
[0025]3-熱能回收裝置;4-液態(tài)空氣儲罐;5-氣化裝置;7-膨脹機組。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0027]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0029]此外，下面所描述的本發(fā)明不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。
[0030]實施例1
[0031]本實施例提供一種循環(huán)用熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)，以下結合圖1對本實施例的儲能系統(tǒng)進行詳細的說明，其包括:
[0032]空氣壓縮機組，包括若干級空氣壓縮機，使低溫低壓空氣壓縮為高溫高壓的氣態(tài)空氣；
[0033]熱能回收裝置3，對空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱能進行收集；
[0034]液態(tài)空氣儲罐4，儲存所述高溫高壓的液態(tài)空氣；
[0035]氣化裝置5，使所述高溫高壓的液態(tài)空氣氣化為高溫高壓的氣態(tài)空氣，并接收所述熱能回收裝置3中儲存的熱能；
[0036]冷能回收裝置，對液態(tài)空氣氣化為氣態(tài)空氣過程中產(chǎn)生的冷能進行收集，并將冷能釋放至氣態(tài)空氣壓縮為液態(tài)空氣的過程中；
[0037]膨脹機組7，經(jīng)液態(tài)空氣氣化得到的所述氣態(tài)空氣進入所述膨脹機組7中驅(qū)動所述膨脹機組7做工，所述膨脹機組7中輸出的氣態(tài)空氣回收輸入至所述空氣壓縮機組；
[0038]還包括對余熱循環(huán)利用系統(tǒng)，所述余熱循環(huán)利用系統(tǒng)收集所述級間加熱器加熱所述膨脹機組7后剩余的熱能，并使用所述剩余的熱能加熱所述氣化裝置5出口處的氣態(tài)空氣，從而提尚所述氣態(tài)空氣的內(nèi)能。
[0039]上述實施方式是本實施例的核心技術方案，通過級間加熱器對膨脹機組7進行加熱后，會產(chǎn)生較多的余熱，一般來說余熱的儲存和利用存在著嚴重的浪費，本實施中通過利用該余熱加熱氣化裝置5出口處的氣態(tài)空氣，從而提高所述氣態(tài)空氣的內(nèi)能，以提高膨脹機組7的做功效率，有效的利用了余熱。
[0040]進一步，余熱加熱過所述氣化裝置5出口處的氣態(tài)空氣后仍具備一定熱能，本實施例中所述余熱循環(huán)利用系統(tǒng)包括余熱管道和設置在所述余熱管道上的余熱換熱器，所述余熱管道連通所述級間加熱器和所述熱能回收裝置3，所述余熱換熱器用于使所述余熱管道內(nèi)的熱能和所述氣化裝置5出口處的氣態(tài)空氣交換熱能。
[0041 ]具體而言，所述余熱換熱器為氣-氣換熱器。
[0042]本實施例的儲罐增壓型的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)中，能量輸入裝置，即電動機，其將電能轉化為機械能并帶動第一空氣壓縮裝置和第二空氣壓縮裝置做功，其中第一空氣壓縮裝置為低壓壓縮機;第二空氣壓縮裝4為高壓壓縮機。具體地，第一空氣壓縮裝置對受能量輸入裝置驅(qū)動將氣態(tài)空氣進行一級壓縮，此時經(jīng)過一級壓縮的空氣仍為氣態(tài)，而后被一級壓縮后的氣體通過空氣凈化裝置凈化后再進行二級壓縮，第二空氣壓縮裝置和液化裝置將經(jīng)過凈化后的空氣在低溫高壓的環(huán)境下壓縮成液態(tài)空氣，并將液態(tài)空氣收集，儲存至液態(tài)空氣儲罐4中。在二級壓縮過程進行的同時，熱能回收裝置對二級壓縮過程中產(chǎn)生的熱能進行收集儲存。能量輸入裝置所消耗的機械能，轉化為了液態(tài)空氣的內(nèi)能，由此完成了能量的儲存過程。
[0043]能量的釋放過程為:
[0044]液態(tài)空氣儲存在液化空氣儲罐4中，液態(tài)空氣通過深冷栗等設備輸出至氣化裝置5中，所述氣化裝置5包括蒸發(fā)器等。氣化裝置5能夠?qū)σ簯B(tài)空氣加壓，從而促使液態(tài)空氣發(fā)生氣化膨脹，將儲能過程中收集的熱能交換給液態(tài)空氣，，從而促進液態(tài)空氣氣化速率的提升，并提高氣態(tài)空氣的焓值，提高所述氣態(tài)空氣的做功效率和動態(tài)響應速度，在液態(tài)空氣氣化的同時，冷能回收裝置對液態(tài)空氣氣化所產(chǎn)生的冷能進行收集，冷能回收裝置中收集到的冷能能夠用于儲能過程中，第一空氣壓縮裝置和第二空氣壓縮裝置內(nèi)。進一步，液態(tài)空氣氣化成氣態(tài)以后，能夠驅(qū)動膨脹機組7膨脹做功，從而完成了釋能過程。
[0045]需要說明的是，在實際工作過程中，液態(tài)空氣是通過多次膨脹過程完成氣化的，例如，本實施例中使用的膨脹機組7還可以是為蒸汽輪機、燃氣輪機或斯特林機中的一種或任意兩種或三種。
[0046]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)，包括: 空氣壓縮機組，包括若干級空氣壓縮機，使低溫低壓空氣壓縮為高溫高壓的氣態(tài)空氣； 空氣液化裝置(2)，將所述高溫高壓的氣態(tài)空氣液化為液態(tài)空氣； 熱能回收裝置(3)，對空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱能進行收集； 液態(tài)空氣儲罐(4)，儲存所述高溫高壓的液態(tài)空氣； 氣化裝置(5)，使所述高溫高壓的液態(tài)空氣氣化為高溫高壓的氣態(tài)空氣，并接收所述熱能回收裝置(3)中儲存的熱能； 冷能回收裝置，對液態(tài)空氣氣化為氣態(tài)空氣過程中產(chǎn)生的冷能進行收集，并將冷能釋放至氣態(tài)空氣壓縮為液態(tài)空氣的過程中； 膨脹機組(7)，經(jīng)液態(tài)空氣氣化得到的所述氣態(tài)空氣進入所述膨脹機組(7)中驅(qū)動所述膨脹機組(7)做工，所述膨脹機組(7)中輸出的氣態(tài)空氣回收輸入至所述空氣壓縮機組； 級間加熱器，對所述膨脹機組(7)中的若干個膨脹機進行多級加熱； 其特征在于: 還包括:余熱循環(huán)利用系統(tǒng)，所述余熱循環(huán)利用系統(tǒng)收集所述級間加熱器加熱所述膨脹機組(7)后剩余的熱能，并使用所述剩余的熱能加熱所述氣化裝置(5)出口處的氣態(tài)空氣，從而提尚所述氣態(tài)空氣的內(nèi)能。2.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于: 所述余熱循環(huán)利用系統(tǒng)包括余熱管道和設置在所述余熱管道上的余熱換熱器，所述余熱管道連通所述級間加熱器和所述熱能回收裝置(3)，所述余熱換熱器用于使所述余熱管道內(nèi)的熱能和所述氣化裝置(5)出口處的氣態(tài)空氣交換熱能。3.根據(jù)權利要求2所述的循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于: 所述能量輸入裝置為電動機，其將電能轉化為機械能并帶動所述第一空氣壓縮裝置和第二空氣壓縮裝置和液化裝置做功。4.根據(jù)權利要求2所述的循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于: 所述膨脹機組(7)至少為兩級膨脹機組，其中每個膨脹機之間的壓力值相同或不同。5.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于: 所述熱能回收裝置(3)為至少一個儲熱罐。6.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)利用余熱的深冷液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于: 所述余熱換熱器為氣-氣換熱器。
【文檔編號】F04B39/06GK105937414SQ201610423558
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】趙波, 鄧占鋒, 徐桂芝, 楊岑玉, 王樂, 宋潔, 金翼, 宋鵬翔, 胡曉, 李志遠, 梁立曉
【申請人】全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院, 國家電網(wǎng)公司