CN107559179A - 一种压缩空气储能余压综合利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能源设备领域，公开了一种压缩空气储能余压综合利用系统，其包括压缩空气储能单元和引射单元；其中所述压缩空气储能单元通过将空气压缩成高压空气，存储并利用所述高压空气膨胀发电；所述引射单元包括引射器，所述引射器包括混合室以及与所述混合室连接的喷嘴、扩压管，所述喷嘴与所述压缩空气储能单元连接，以将所述压缩空气储能单元在高压空气膨胀发电时排出的尾气喷射到所述引射器内，所述引射器还包括用于与储水腔连通的引射入口，所述尾气与经所述引射入口引入的水进行混合并经所述引射器的扩压管喷出。该压缩空气储能余压综合利用系统能够对压缩空气储能系统的余压尾气进行有效利用，且结构简单、操作方便。

Description

一种压缩空气储能余压综合利用系统
技术领域
本发明涉及能源设备领域，尤其涉及一种压缩空气储能余压综合利用系统。
背景技术
压缩空气储能技术是一种大规模储能技术，利用空气作为工质进行电力的存储，能够满足移峰填谷、旋转备用、调压调相和新能源消纳等多种电网调节需求。储能时，压缩空气储能系统生产高压空气，发电时，利用储存的高压空气进行膨胀做功。然而，由于空气透平膨胀机的排气存在三到四倍的大气压力，直接排放显然是一种浪费。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种结构简单、操作方便的压缩空气储能余压综合利用系统，对压缩空气储能系统的余压尾气进行有效利用。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种压缩空气储能余压综合利用系统，其包括压缩空气储能单元和引射单元；其中所述压缩空气储能单元通过将空气压缩成高压空气，存储并利用所述高压空气膨胀发电；所述引射单元包括引射器，所述引射器包括混合室以及与所述混合室连接的喷嘴、扩压管，所述喷嘴与所述压缩空气储能单元连接，以将所述压缩空气储能单元在高压空气膨胀发电时排出的尾气喷射到所述引射器内，所述引射器还包括用于与储水腔连通的引射入口，所述尾气与经所述引射入口引入的水进行混合并经所述引射器的扩压管喷出。
其中，所述压缩空气储能单元包括用于对空气进行压缩的空气压缩机、与所述空气压缩机连接用于对所述高压空气进行存储的储气室、与所述储气室连接用于将所述存储的高压空气膨胀的透平膨胀机以及由所述透平膨胀机驱动发电的发电机，所述引射器的喷嘴与所述透平膨胀机连接。
其中，所述空气压缩机消耗电网低谷电力或可再生能源电力生产高压空气。
其中，所述透平膨胀机在有用电需求时利用所述高压空气膨胀做功驱动所述发电机进行发电。
其中，所述空气压缩机和所述储气室之间设置有第一控制阀，所述储气室和所述透平发电机之间设置有第二控制阀。
其中，所述透平膨胀机尾气的压力为0.2～0.5MPa。
其中，还包括制冷单元，所述制冷单元包括用作所述储水腔的蒸发器和换热器，所述蒸发器和换热器形成循环管路，在所述循环管路上还设置有泵。
其中，所述蒸发器还设置有补水管路。
(三)有益效果
本发明所提供的压缩空气储能余压综合利用系统，利用引射技术充分应用压缩空气储能系统的尾气余压，可达到造雾加湿的目的，提高了系统的能源综合利用率，具有系统简单、操作方便的优点。
进一步地，该压缩空气储能余压综合利用系统还包括与引射器连接的蒸发器和换热器，以利用蒸发器中的水通过换热器进行供冷。
附图说明
图1为根据本发明的一种压缩空气储能余压综合利用系统的流程示意图；
图2为根据本发明的一种压缩空气储能余压综合利用系统的引射器的结构示意图。
图中，1：空气压缩机；2：储气室；3：透平膨胀机；4：引射器；4A：喷嘴；4B：混合室；4C：扩压管；4D：引射入口；5：蒸发器；6：泵；7：换热器；8：补水管路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1示出了根据本发明的一种压缩空气储能余压综合利用系统的一个优选实施例。如图所示，该压缩空气储能余压综合利用系统包括压缩空气储能单元和引射单元；其中压缩空气储能单元用于将空气压缩成高压空气，储存并利用该高压空气膨胀发电；引射单元包括引射器4，该引射器4包括混合室4B以及与混合室4B连接的喷嘴4A、扩压管4C，喷嘴4A与压缩空气储能单元连接(如图2所示)，以将压缩空气储能单元在高压空气膨胀发电时排出的尾气喷射到引射器4的混合室4B内，引射器4还包括用于与储水腔连通的引射入口4D，尾气与经引射入口4D引入的水进行混合并经引射器4的扩压管4C喷出雾化的小液滴，从而实现雾化加湿的功能。
具体地，压缩空气储能单元包括用于对空气进行压缩的空气压缩机1、与空气压缩机1连接用于对高压空气进行存储的储气室2，与储气室2连接用于将存储的高压空气膨胀的透平膨胀机3以及由该透平膨胀机3驱动发电的发电机，引射器4的喷嘴与透平膨胀机3连接。在储能过程中高压空气进入储气室2中存储，储气室2在发电过程中释放所储高压空气在透平膨胀机3中膨胀做功并推动发电机输出电力，在高压空气膨胀做功后排出尾气，优选透平膨胀机3排出尾气的压力为0.2MPa-0.3MPa。
此外，该压缩空气储能余压综合利用系统还包括控制器，该控制器与空气压缩机1和透平膨胀机3连接，以便在控制器的控制下分别启动和关闭空气压缩机1和透平膨胀机3。进一步地，在空气压缩机1和储气室2之间还设置有第一控制阀，在储气室2和透平膨胀机3之间也设置有第二控制阀，优选第一控制阀和第二控制阀与控制器连接，以便在控制器的控制下开启和关闭，从而控制整个压缩空气储能单元的运作。
优选地，空气压缩机1消耗电网低谷电力或可再生能源电力生产高压空气。并优选透平膨胀机3在有用电需求时利用高压空气膨胀做功并带动发电机发电，以实现电网调峰或可再生能源消纳。
进一步地，该压缩空气储能余压综合利用系统还包括制冷单元，该制冷单元包括用作储水腔的蒸发器5和换热器7，蒸发器5和换热器7形成循环管路，在循环管路上还设置有泵6，蒸发器5内容纳有水，并与引射器4的引射入口4D连通。蒸发器5由于蒸汽被抽出导致气压降低，蒸发器5中水开始蒸发保持压力的动态平衡，由于水的蒸发吸热，水温降低，低温的水在泵6的驱动下进入换热器7吸热，对外提供冷量，从而实现制冷的目的。
优选地，蒸发器5还设置有补水管路8，以便当蒸发器5中液位低于预设位置时进行补水，从而保证该压缩空气储能余压综合利用系统的连续运行。优选地，在蒸发器内设置有液位检测计，用于对蒸发器5内的液位进行检测。进一步地，该液位检测计与控制器连接，以便在控制器的控制下自动对蒸发器5进行补水。
使用时，压缩空气储能单元在利用所储存的高压空气膨胀发电时排出的尾气通过引射器4的喷嘴4A喷射到引射器4内，并在引射器4的混合室4B内形成负压，蒸发器5内的饱和水蒸汽在负压作用下进入混合室4B，两股流体混合后进入扩压管4C进一步扩压加速，以雾化液滴排出，以实现造雾的目的。因此，本发明所提供的压缩空气储能余压综合利用系统，利用引射技术充分应用压缩空气储能系统的尾气余压，达到造雾加湿的目的。该压缩空气储能余压综合利用系统通过与引射器4连接的蒸发器5和换热器7，即，蒸发器与引射器4的引射入口连接，由于蒸发器5中的水持续蒸发吸热，可以利用蒸发器5中的水通过换热器7进行供冷。该压缩空气储能余压综合利用系统通过引射造雾和供冷，提高了系统的能源综合利用率，具有系统简单、操作方便的优点。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种压缩空气储能余压综合利用系统，其特征在于，包括压缩空气储能单元和引射单元；其中所述压缩空气储能单元通过将空气压缩成高压空气，存储并利用所述高压空气膨胀发电；所述引射单元包括引射器，所述引射器包括混合室以及与所述混合室连接的喷嘴、扩压管，所述喷嘴与所述压缩空气储能单元连接，以将所述压缩空气储能单元在高压空气膨胀发电时排出的尾气喷射到所述引射器内，所述引射器还包括用于与储水腔连通的引射入口，所述尾气与经所述引射入口引入的水进行混合并经所述引射器的扩压管喷出。
2.根据权利要求1所述的压缩空气储能余压综合利用系统，其特征在于，所述压缩空气储能单元包括用于对空气进行压缩的空气压缩机、与所述空气压缩机连接用于对所述高压空气进行存储的储气室、与所述储气室连接用于将所述存储的高压空气膨胀的透平膨胀机以及由所述透平膨胀机驱动发电的发电机，所述引射器的喷嘴与所述透平膨胀机连接。
3.根据权利要求2所述的压缩空气储能余压综合利用系统，其特征在于，所述空气压缩机消耗电网低谷电力或可再生能源电力生产高压空气。
4.根据权利要求2所述的压缩空气储能余压综合利用系统，其特征在于，所述透平膨胀机在有用电需求时利用所述高压空气膨胀做功驱动所述发电机进行发电。
5.根据权利要求2所述的压缩空气储能余压综合利用系统，其特征在于，所述空气压缩机和所述储气室之间设置有第一控制阀，所述储气室和所述透平发电机之间设置有第二控制阀。
6.根据权利要求2所述的压缩空气储能余压综合利用系统，其特征在于，所述透平膨胀机尾气的压力为0.2～0.5MPa。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的压缩空气储能余压综合利用系统，其特征在于，还包括制冷单元，所述制冷单元包括用作所述储水腔的蒸发器和换热器，所述蒸发器和换热器形成循环管路，在所述循环管路上还设置有泵。
8.根据权利要求7所述的压缩空气储能余压综合利用系统，其特征在于，所述蒸发器还设置有补水管路。
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