CN107741172A - 压缩空气冷量回收装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压缩空气储能技术领域，提供了一种压缩空气冷量回收装置及其使用方法。该装置包括套管、端盖和节流单元，套管套设在用于连通储气装置与透平机的压缩空气运输管上，套管的两端均盖设有端盖，每个端盖上均设有用于穿设压缩空气运输管的安装孔，节流单元设置在压缩空气运输管上、并位于储气装置与套管之间，套管的外壁的两端分别设有蓄冷工质进口和蓄冷工质出口。本发明不仅实现了压缩空气节流后冷量的有效回收，而且避免了压缩空气运输管结霜，提高了透平机的进气温度。另外，由于本发明并未改变压缩空气运输管内部的流道，因此不会增加压缩空气运输管的沿程阻力，从而避免了压缩空气运输时产生额外的压力损失。

Description

压缩空气冷量回收装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及压缩空气储能技术领域，具体涉及一种压缩空气冷量回收装置。

背景技术

在压缩空气储能系统中，储气装置内的压缩空气需通过压缩空气运输管运送至透平机，通常在压缩空气进入透平机之前还需要经过节流稳压。但是节流后，压缩气体不仅流速会显著增大，而且温度也会明显降低即发生节流致冷效应。目前，压缩空气节流后产生的冷量，不仅被直接释放到周围环境中，造成能量的浪费，而且这部分冷量极易导致压缩空气运输管表面结霜，对于压缩空气储能系统的安全运行也造成一定的隐患，同时，由于节流后的空气温度过低，使透平机进气温度降低，需要消耗额外的热量才能达到设计进气温度，导致系统效率降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种压缩空气冷量回收装置及其使用方法，以实现压缩空气节流后冷量的有效回收、提高透平机的进气温度、保证压缩空气储能系统的运行效率和安全。

为实现上述目的，本发明提供了一种压缩空气冷量回收装置，所述压缩空气冷量回收装置设于储气装置和透平机之间，该装置包括套管、端盖和节流单元，所述套管套设在用于连通所述储气装置与所述透平机的压缩空气运输管上，所述套管的两端均盖设有端盖，每个所述端盖上均设有用于穿设所述压缩空气运输管的安装孔，所述节流单元设置在所述压缩空气运输管上、并位于所述储气装置与所述套管之间，所述套管的外壁的两端分别设有蓄冷工质进口和蓄冷工质出口。

其中，所述套管的外壁、所述端盖的外壁以及所述压缩空气运输管位于所述节流单元与所述套管之间的外壁上均包设有保温层。

其中，所述保温层为聚氨酯泡沫层。

其中，所述套管与所述压缩空气运输管同轴。

其中，所述蓄冷工质出口设于所述套管临近所述节流单元的一端，所述蓄冷工质进口设于所述套管远离所述节流单元的一端。

其中，所述蓄冷工质出口设于所述套管的上部，所述蓄冷工质进口设于所述套管的下部。

其中，所述节流单元为节流阀。

其中，还包括控制单元、温度传感器和电磁阀，所述温度传感器插设在所述压缩空气运输管上、并位于所述套管与所述透平机之间，所述电磁阀设置在所述蓄冷工质进口上，所述温度传感器和所述电磁阀分别与所述控制单元电连接。

为实现上述目的，本发明还提供了一种上述所述的压缩空气冷量回收装置的使用方法，该方法包括以下步骤：

向套管、端盖和压缩空气运输管共同围设形成的蓄冷腔中充入蓄冷工质；

将蓄冷工质进口和蓄冷工质出口分别与外部储冷设备的出口和进口连通；

检测压缩空气运输管中压缩空气的温度，判断所述压缩空气的温度是否小于设定值，若是则增大电磁阀开度。

其中，所述蓄冷工质为盐水。

本发明结构简单、造价低廉，通过利用套管内的蓄冷工质与压缩空气运输管中的压缩空气进行热交换，不仅实现了压缩空气节流后冷量的有效回收，而且避免了压缩空气运输管结霜，提高了透平机的进气温度，保证了压缩空气储能系统的运行效率和安全。另外，由于本发明并未改变压缩空气运输管内部的流道，因此不会增加压缩空气运输管的沿程阻力，从而避免了压缩空气运输时产生额外的压力损失。

附图说明

图1是本发明实施例1中的一种压缩空气冷量回收装置的结构示意图。

附图标记：

1、压缩空气运输管；2、套管；2-1、蓄冷工质进口；

2-2、蓄冷工质出口；2-3、端盖；3、节流单元。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”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系统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。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种压缩空气冷量回收装置，该装置设于储气装置和透平机之间，该装置包括套管2、端盖2-3和节流单元3，套管2套设在用于连通储气装置与透平机的压缩空气运输管1上，套管2的两端均盖设有端盖2-3，每个端盖2-3上均设有用于穿设压缩空气运输管1的安装孔，节流单元3设置在压缩空气运输管1上、并位于储气装置与套管2之间，套管2的外壁的两端分别设有蓄冷工质进口2-1和蓄冷工质出口2-2。其中，套管2的长度和直径可根据实际需求设置。

安装时：首先，向套管2、端盖2-3和压缩空气运输管1共同围设形成的蓄冷腔中充入蓄冷工质；然后，将蓄冷工质进口2-1和蓄冷工质出口2-2分别与外部储冷设备的出口和进口连通。该外部储冷设备可以但不限于是设置在室内的换热器或管道，当外部储冷设备为换热器时，蓄冷工质进口2-1和蓄冷工质出口2-2分别与换热器的冷端出口和进口连通。

由此，当储气装置中的压缩空气通过节流单元3节流后，压缩空气的温度会显著降低，由于此时压缩空气的温度远低于蓄冷腔中蓄冷工质的温度，因此当压缩空气流经压缩空气管道位于套管2中的管段时，蓄冷腔中的蓄冷工质就会不断与压缩空气进行换热，也就是说，压缩空气会不断通过导热、对流的方式从蓄冷工质吸收热量，与此同时，蓄冷工质也会不断向压缩空气释放热量，冷却后的蓄冷工质又会通过蓄冷工质出口2-2流入外部储冷设备。

可见，本发明通过在压缩空气运输管1上套设套管2，利用套管2内的蓄冷工质与压缩空气运输管1中的压缩空气进行热交换，不仅实现了压缩空气节流后冷量的有效回收，而且避免了压缩空气运输管1结霜，提高了透平机的进气温度，保证了压缩空气储能系统的运行效率和安全。另外，由于本发明并未改变压缩空气运输管1内部的流道，也就是说，压缩空气运输管1的原有设计无需更改，因此整个过程中压缩空气运输管1的沿程阻力不变，从而避免了压缩空气运输时产生额外的压力损失。

优选地，套管2的外壁、端盖2-3的外壁以及压缩空气运输管1位于节流单元3与套管2之间的外壁上均包设有保温层、以避免蓄冷工质与环境空气换热。更优选地，保温层为聚氨酯泡沫层。

优选地，套管2与压缩空气运输管1同轴。

优选地，蓄冷工质出口2-2设于套管2临近节流单元3的一端，蓄冷工质进口2-1设于套管2远离节流单元3的一端。这样设置的好处在于：一方面、通过逆流换热可增大压缩空气与蓄冷工质之间的传热温差，使蓄冷工质和压缩空气进出口温度均不变的情况下，套管2的长度可进一步减小，进而节约成本；另一方面、还可进一步降低蓄冷工质从蓄冷工质出口2-2流出时的温度。

优选地，蓄冷工质出口2-2设于套管2的上部，蓄冷工质进口2-1设于套管2的下部。

优选地，节流单元3为节流阀。

另外，该装置还包括控制单元、温度传感器和电磁阀，温度传感器插设在压缩空气运输管1上、并位于套管2与透平机之间，电磁阀设置在蓄冷工质进口2-1上，温度传感器和电磁阀分别与控制单元电连接。由于温度传感器位于套管2和透平机之间，因此温度传感器检测的是与蓄冷工质换热后的压缩空气的温度。因此，当温度传感器的检测结果即压缩空气的温度小于设定值时，说明压缩空气未与蓄冷工质充分换热，则此时需增大电磁阀的开度，以增大流入蓄冷腔的蓄冷工质的流量，进而增大压缩空气与蓄冷工质之间的总换热量。

实施例2

本发明还提供了一种压缩空气冷量回收装置的使用方法，该方法包括以下步骤：

向套管2、端盖2-3和压缩空气运输管1共同围设形成的蓄冷腔中充入蓄冷工质；

将蓄冷工质进口2-1和蓄冷工质出口2-2分别与外部储冷设备的出口和进口连通；

检测压缩空气运输管1中压缩空气的温度，判断压缩空气的温度是否小于设定值，若是则增大电磁阀开度。

优选地，蓄冷工质为盐水。由于盐水的凝固点低于0℃，因此通过采用盐水作为蓄冷工质，可大大增加蓄冷工质的蓄冷能力，避免压缩空气节流降温过低时，蓄冷工质结冰。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种压缩空气冷量回收装置，所述压缩空气冷量回收装置设于储气装置和透平机之间，其特征在于，包括套管、端盖和节流单元，所述套管套设在用于连通所述储气装置与所述透平机的压缩空气运输管上，所述套管的两端均盖设有端盖，每个所述端盖上均设有用于穿设所述压缩空气运输管的安装孔，所述节流单元设置在所述压缩空气运输管上、并位于所述储气装置与所述套管之间，所述套管的外壁的两端分别设有蓄冷工质进口和蓄冷工质出口。

2.根据权利要求1所述的压缩空气冷量回收装置，其特征在于，所述套管的外壁、所述端盖的外壁以及所述压缩空气运输管位于所述节流单元与所述套管之间的外壁上均包设有保温层。

3.根据权利要求2所述的压缩空气冷量回收装置，其特征在于，所述保温层为聚氨酯泡沫层。

4.根据权利要求1所述的压缩空气冷量回收装置，其特征在于，所述套管与所述压缩空气运输管同轴。

5.根据权利要求1所述的压缩空气冷量回收装置，其特征在于，所述蓄冷工质出口设于所述套管临近所述节流单元的一端，所述蓄冷工质进口设于所述套管远离所述节流单元的一端。

6.根据权利要求5所述的压缩空气冷量回收装置，其特征在于，所述蓄冷工质出口设于所述套管的上部，所述蓄冷工质进口设于所述套管的下部。

7.根据权利要求1所述的压缩空气冷量回收装置，其特征在于，所述节流单元为节流阀。

8.根据权利要求1至7任一项所述的压缩空气冷量回收装置，其特征在于，还包括控制单元、温度传感器和电磁阀，所述温度传感器插设在所述压缩空气运输管上、并位于所述套管与所述透平机之间，所述电磁阀设置在所述蓄冷工质进口上，所述温度传感器和所述电磁阀分别与所述控制单元电连接。

9.一种根据权利要求8所述的压缩空气冷量回收装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

向套管、端盖和压缩空气运输管共同围设形成的蓄冷腔中充入蓄冷工质；

将蓄冷工质进口和蓄冷工质出口分别与外部储冷设备的出口和进口连通；

检测压缩空气运输管中压缩空气的温度，判断所述压缩空气的温度是否小于设定值，若是则增大电磁阀开度。

10.根据权利要求9所述的压缩空气冷量回收装置的使用方法，其特征在于，所述蓄冷工质为盐水。