一種余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其利用深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中再熱后導(dǎo)熱油中的低品位熱(一般約為122℃，53.082kg/s，導(dǎo)熱油)和膨脹機(jī)組7在膨脹發(fā)電做功過程中排氣攜帶的低品位熱(一般約為120℃，23.888kg/s，干空氣)帶動(dòng)次級(jí)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)發(fā)電，從而使得深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中的余熱能夠得到充分利用，避免了浪費(fèi)，提高了發(fā)電效率。
【專利說明】
一種余熱増壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及深冷液化空氣的儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]深冷液化空氣儲(chǔ)能技術(shù)是指在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期將電能用于壓縮空氣，將空氣高壓密封在報(bào)廢礦井、沉降的海底儲(chǔ)氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲(chǔ)氣井中，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期釋放壓縮空氣推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電的儲(chǔ)能方式，液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)具有儲(chǔ)能容量較大、儲(chǔ)能周期長(zhǎng)、占地小不依賴于地理?xiàng)l件等優(yōu)點(diǎn)。儲(chǔ)能時(shí)，電能將空氣壓縮、冷卻并液化，同時(shí)存儲(chǔ)該過程中釋放的熱能，用于釋能時(shí)加熱空氣;釋能時(shí)，液態(tài)空氣被加壓、氣化，推動(dòng)膨脹發(fā)電機(jī)組發(fā)電，同時(shí)存儲(chǔ)該過程的冷能，用于儲(chǔ)能時(shí)冷卻空氣。
[0003]但現(xiàn)有的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)還存在以下缺陷:深冷液化空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)容易受到環(huán)境、設(shè)備、以及能量損失等多方面因素的影響導(dǎo)致其循環(huán)儲(chǔ)能效率較低，運(yùn)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(chǔ)能系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中深冷液化空氣的儲(chǔ)能系統(tǒng)中存在的循環(huán)儲(chǔ)能效率較低，運(yùn)行成本較高的技術(shù)缺陷。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括:
[0006]空氣壓縮機(jī)組，包括若干級(jí)空氣壓縮機(jī)，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(duì)空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱能進(jìn)行收集；
[0009]液態(tài)空氣儲(chǔ)罐，儲(chǔ)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(chǔ)存的熱能；
[0011]冷能回收裝置，對(duì)液態(tài)空氣氣化為氣態(tài)空氣過程中產(chǎn)生的冷能進(jìn)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(jī)組，經(jīng)液態(tài)空氣氣化得到的所述氣態(tài)空氣進(jìn)入所述膨脹機(jī)組中驅(qū)動(dòng)所述膨脹機(jī)組做工，所述膨脹機(jī)組中輸出的氣態(tài)空氣回收輸入至所述空氣壓縮機(jī)組；
[0013]還包括:次級(jí)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，所述次級(jí)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)利用所述熱能回收裝置中儲(chǔ)存的熱能以及所述膨脹機(jī)組做功過程中產(chǎn)生的熱能作為能量輸入。
[0014]上述的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，所述空氣壓縮機(jī)組和所述膨脹機(jī)組之間設(shè)置有熱能循環(huán)管路，由所述空氣壓縮機(jī)組流向所述膨脹機(jī)組的循環(huán)管路上設(shè)置有第一換熱器；由所述膨脹機(jī)組流向所述空氣壓縮機(jī)組的循環(huán)管路上設(shè)置有第二換熱器，所述次級(jí)朗肯循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置在所述循環(huán)管路上。
[0015]上述的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，所述次級(jí)朗肯循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置在所述膨脹機(jī)組流向所述空氣壓縮機(jī)組的循環(huán)管路上。
[0016]上述的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，在所述次級(jí)朗肯循環(huán)系統(tǒng)與所述循環(huán)管路連通的輸入口和輸出口之間還設(shè)置由增壓裝置。
[0017]上述的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，所述增壓裝置為節(jié)流閥。
[0018]上述的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，所述所述能量輸入裝置為電動(dòng)機(jī)，其將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并帶動(dòng)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。
[0019]上述的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，所述膨脹機(jī)組至少為兩級(jí)膨脹機(jī)組，其中每個(gè)膨脹機(jī)之間的壓力值相同或不同。
[0020]本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、本發(fā)明提供的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，其利用深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中再熱后導(dǎo)熱油中的低品位熱(一般約為122°C，53.082kg/s，導(dǎo)熱油)和膨脹機(jī)組7在膨脹發(fā)電做功過程中排氣攜帶的低品位熱(一般約為120°(:，23.8881^/8，干空氣)帶動(dòng)次級(jí)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)發(fā)電，從而使得深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中的余熱能夠得到充分利用，避免了浪費(fèi)，提高了發(fā)電效率。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)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(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)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(shí)施例2中的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的原理示意圖。
[0024]附圖標(biāo)記說明:
[0025]1-空氣壓縮機(jī)組;3-熱能回收裝置;4-液態(tài)空氣儲(chǔ)罐;5-氣化裝置;6-冷能回收裝置;7-膨脹機(jī)組。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)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(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“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(duì)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(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)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(jī)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(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)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(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。
[0030]實(shí)施例1
[0031]本實(shí)施例提供一種循環(huán)用熱的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，以下結(jié)合圖1對(duì)本實(shí)施例的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的說明，其包括:
[0032]空氣壓縮機(jī)組I，包括若干級(jí)空氣壓縮機(jī)，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(duì)空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱能進(jìn)行收集；
[0034]液態(tài)空氣儲(chǔ)罐4，儲(chǔ)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(chǔ)存的熱能；
[0036]冷能回收裝置6，對(duì)液態(tài)空氣氣化為氣態(tài)空氣過程中產(chǎn)生的冷能進(jìn)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(jī)組7，經(jīng)液態(tài)空氣氣化得到的所述氣態(tài)空氣進(jìn)入所述膨脹機(jī)組7中驅(qū)動(dòng)所述膨脹機(jī)組7做工，所述膨脹機(jī)組7中輸出的氣態(tài)空氣回收輸入至所述空氣壓縮機(jī)組I;
[0038]還包括次級(jí)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，所述次級(jí)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)利用所述熱能回收裝置3中儲(chǔ)存的熱能以及所述膨脹機(jī)組7做功過程中產(chǎn)生的熱能作為能量輸入。
[0039]上述實(shí)施方式是本實(shí)施例的核心技術(shù)方案，其利用深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中再熱后導(dǎo)熱油中的低品位熱(一般約為122°C，53.082kg/s，導(dǎo)熱油)和膨脹機(jī)組7在膨脹發(fā)電做功過程中排氣攜帶的低品位熱(一般約為120°C，23.888kg/s，干空氣)帶動(dòng)次級(jí)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)發(fā)電，從而使得深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中的余熱能夠得到充分利用，避免了浪費(fèi)，提高了發(fā)電效率。
[0040]具體而言，所述空氣壓縮機(jī)組I和所述膨脹機(jī)組7之間設(shè)置有熱能循環(huán)管路，由所述空氣壓縮機(jī)組I流向所述膨脹機(jī)組7的循環(huán)管路上設(shè)置有第一換熱器；由所述膨脹機(jī)組7流向所述空氣壓縮機(jī)組I的循環(huán)管路上設(shè)置有第二換熱器，所述次級(jí)朗肯循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置在所述循環(huán)管路上。其中第一換熱器為熱油換熱氣，其內(nèi)導(dǎo)熱油的溫度相對(duì)較高;第二換熱器為冷油換熱氣，其內(nèi)導(dǎo)熱油的溫度相對(duì)較低。
[0041]具體地，所述次級(jí)朗肯循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置在所述膨脹機(jī)組7流向所述空氣壓縮機(jī)組I的循環(huán)管路上，在所述次級(jí)朗肯循環(huán)系統(tǒng)與所述循環(huán)管路連通的輸入口和輸出口之間還設(shè)置由增壓裝置。更進(jìn)一步，所述增壓裝置為節(jié)流閥。
[0042]本實(shí)施例的儲(chǔ)罐增壓型的深冷液化空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，能量輸入裝置，即電動(dòng)機(jī)，其將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并帶動(dòng)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(jī);第二空氣壓縮裝4為高壓壓縮機(jī)。具體地，第一空氣壓縮裝置對(duì)受能量輸入裝置驅(qū)動(dòng)將氣態(tài)空氣進(jìn)行一級(jí)壓縮，此時(shí)經(jīng)過一級(jí)壓縮的空氣仍為氣態(tài)，而后被一級(jí)壓縮后的氣體通過空氣凈化裝置凈化后再進(jìn)行二級(jí)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(chǔ)存至液態(tài)空氣儲(chǔ)罐4中。在二級(jí)壓縮過程進(jìn)行的同時(shí)，熱能回收裝置對(duì)二級(jí)壓縮過程中產(chǎn)生的熱能進(jìn)行收集儲(chǔ)存。能量輸入裝置所消耗的機(jī)械能，轉(zhuǎn)化為了液態(tài)空氣的內(nèi)能，由此完成了能量的儲(chǔ)存過程。
[0043]能量的釋放過程為:
[0044]液態(tài)空氣儲(chǔ)存在液化空氣儲(chǔ)罐4中，液態(tài)空氣通過深冷栗等設(shè)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(chǔ)能過程中收集的熱能交換給液態(tài)空氣，，從而促進(jìn)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(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，在液態(tài)空氣氣化的同時(shí)，冷能回收裝置6對(duì)液態(tài)空氣氣化所產(chǎn)生的冷能進(jìn)行收集，冷能回收裝置6中收集到的冷能能夠用于儲(chǔ)能過程中，第一空氣壓縮裝置和第二空氣壓縮裝置內(nèi)。進(jìn)一步，液態(tài)空氣氣化成氣態(tài)以后，能夠驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)組7膨脹做功，從而完成了釋能過程。
[0045]需要說明的是，在實(shí)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(shí)施例中使用的膨脹機(jī)組7還可以是為蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)或斯特林機(jī)中的一種或任意兩種或三種。
[0046]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)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(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括: 空氣壓縮機(jī)組(I)，包括若干級(jí)空氣壓縮機(jī)，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(duì)空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱能進(jìn)行收集； 液態(tài)空氣儲(chǔ)罐(4)，儲(chǔ)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(chǔ)存的熱能； 冷能回收裝置(6)，對(duì)液態(tài)空氣氣化為氣態(tài)空氣過程中產(chǎn)生的冷能進(jìn)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(jī)組(7)，經(jīng)液態(tài)空氣氣化得到的所述氣態(tài)空氣進(jìn)入所述膨脹機(jī)組(7)中驅(qū)動(dòng)所述膨脹機(jī)組(7)做工，所述膨脹機(jī)組(7)中輸出的氣態(tài)空氣回收輸入至所述空氣壓縮機(jī)組(I);其特征在于: 還包括:次級(jí)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，所述次級(jí)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)利用所述熱能回收裝置(3)中儲(chǔ)存的熱能以及所述膨脹機(jī)組(7)做功過程中產(chǎn)生的熱能作為能量輸入。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)， 所述空氣壓縮機(jī)組(I)和所述膨脹機(jī)組(7)之間設(shè)置有熱能循環(huán)管路，由所述空氣壓縮機(jī)組(I)流向所述膨脹機(jī)組(7)的循環(huán)管路上設(shè)置有第一換熱器；由所述膨脹機(jī)組(7)流向所述空氣壓縮機(jī)組(I)的循環(huán)管路上設(shè)置有第二換熱器，所述次級(jí)朗肯循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置在所述循環(huán)管路上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于: 所述次級(jí)朗肯循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置在所述膨脹機(jī)組(7)流向所述空氣壓縮機(jī)組(I)的循環(huán)管路上O4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于: 在所述次級(jí)朗肯循環(huán)系統(tǒng)與所述循環(huán)管路連通的輸入口和輸出口之間還設(shè)置由增壓目.ο5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于: 所述增壓裝置為節(jié)流閥。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于: 所述所述能量輸入裝置為電動(dòng)機(jī)，其將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并帶動(dòng)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。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述余熱增壓型的深冷液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于: 所述膨脹機(jī)組(7)至少為兩級(jí)膨脹機(jī)組，其中每個(gè)膨脹機(jī)之間的壓力值相同或不同。
【文檔編號(hào)】F04B39/06GK105952504SQ201610423622
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】宋潔, 宋鵬翔, 胡曉, 王樂, 金翼, 趙波, 徐桂芝, 鄧占鋒, 楊岑玉, 湯廣福, 李志遠(yuǎn), 梁立曉
【申請(qǐng)人】全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司