CN107795846A - 以调节储气温度提高储气效率的高压储气装置及调节方法 - Google Patents

以调节储气温度提高储气效率的高压储气装置及调节方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107795846A
CN107795846A CN201711044058.6A CN201711044058A CN107795846A CN 107795846 A CN107795846 A CN 107795846A CN 201711044058 A CN201711044058 A CN 201711044058A CN 107795846 A CN107795846 A CN 107795846A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
storage chamber
working medium
pressure
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711044058.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107795846B (zh
Inventor
梅生伟
薛小代
陈来军
卢强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201711044058.6A priority Critical patent/CN107795846B/zh
Publication of CN107795846A publication Critical patent/CN107795846A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107795846B publication Critical patent/CN107795846B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/002—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels for vessels under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F17C13/021—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the height as the parameter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F17C13/025—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the pressure as the parameter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F17C13/026—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the temperature as the parameter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0341—Heat exchange with the fluid by cooling using another fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0367—Localisation of heat exchange
    • F17C2227/0369—Localisation of heat exchange in or on a vessel
    • F17C2227/0372—Localisation of heat exchange in or on a vessel in the gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/04—Methods for emptying or filling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/043—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0439—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/06—Controlling or regulating of parameters as output values
    • F17C2250/0605—Parameters
    • F17C2250/0678—Position or presence
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/07—Actions triggered by measured parameters
    • F17C2250/072—Action when predefined value is reached

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本发明涉及气体压缩及储能技术领域，特别涉及提高储气效率的储气装置及节方法。储气装置包括：储气室及增压换热系统；储气室设置充放气口，充放气口供气体出入；增压换热系统的换热器处于储气室内，增压换热工质管路处于储气室外，换热器的第一工质流动端与增压换热工质管路连接，二者形成的连接管道密封式穿过储气室壳体，换热器的第二工质流动端为开放式排液口；增压换热工质管路包括：液体类换热工质源和一个以上的支路，液体类换热工质源通过支路与第一工质流动端连接。本发明设置增压换热工质管路，据储气室内气体温度和压力向储气室内输送或输出液体类换热工质，液体类换热工质与气体进行换热，基本维持气体温度不变，压力不低于供气压力。

Description

以调节储气温度提高储气效率的高压储气装置及调节方法
技术领域
本发明涉及气体压缩及储能技术领域，特别是涉及提高储气效率的储气装置及节方法。
背景技术
高压气体在工业生产和日常生活中应用广泛，尤其在大型工业生产应用中，需要对大容量的高压气体储罐进行频繁的充放气。同时，一种新兴的储能技术，即压缩空气储能技术，已经开始在全球推广应用。该技术采用空气作为储能介质，空气压缩为储能过程，空气膨胀为释能过程；压缩空气储能系统一般为日循环工作模式，因此在压缩空气储能系统中需要对储气装置进行频繁的充放气循环。
在压缩空气储能系统中，由于透平膨胀机对进气压力有一定的要求，储气室从最高储气压力放气到透平膨胀机最低进气压力时，放气过程结束，因而充气过程也是由该压力开始。记储气室最高和最低储气压力分别为ph和pl，并定义储气室储气效率为储气室在压力ph至压力pl范围内放气量与储气量之比，即η＝mout/min。
充气过程中，由于进气温度较高，加之充气过程中储气室产生的压缩热效应，充气结束时储气室内的温度Th将高于充气开始时的温度(环境温度)T0，根据理想气体状态方程p*Mmol＝ρ*R*T，储气室的充气量min为：
min＝(ρh-ρ0)*V＝(ph/Th-p0/T0)*V
储气过程中，储气室内气体通过壁面与环境换热，由于储气过程较长，储气室内最终温度降低至环境温度T0，同时储气室内压力降低至p0’，但储气量不变，也即储气密度不变。
放气过程中，由于储气室内压力持续降低，产生膨胀制冷效应，放气结束时储气室内的温度Tl将低于放气开始时的温度T0，根据理想气体状态方程p*Mmol＝ρ*R*T，储气室的充气量mout为：
mout＝(ρ0-ρl)*V＝(p0/T0-pl/Tl)*V
放气结束后，储气室以低压状态静置长时间后再重新充气，此过程中储气室内气体通过壁面与环境换热，储气室内最终温度升高至环境温度T0，同时储气室内压力升高至p0，充放气循环完成。
则储气室的储气效率为：
η＝mout/min＝[T0/Th*(ph/p0)-1]/[1-T0/Tl*(pl/p0)]
对于某一压缩空气储能系统，T0*ph/p0和T0*pl/p0为常数，分别记为C1和C2，则储气室储气效率为：
η＝(C1/Th-1)/(1-C2/Tl)
显然，储气效率η在随最高温度Th降低而增大，且随最低温度Tl升高而增大。
此外，对于某一确定容积V的储气室，最高储气压力为ph，供气压力为p0，当放气结束时储气室内仍有大量气体未放出，导致储气室容积效率低下。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供提高储气效率的储气装置及方法，解决高压气体充放气过程中因温度和压力变化，导致储气效率低下的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提一种提高储气效率的储气装置，其特征在于，包括：储气室和增压换热系统；所述储气室设置充放气口，所述充放气口供气体出入；所述增压换热系统包括：换热器和增压换热工质管路，所述换热器处于所述储气室内，所述增压换热工质管路处于所述储气室外，所述换热器的第一工质流动端与所述增压换热工质管路连接，二者形成的连接管道，且密封式穿过所述储气室壳体，所述换热器的第二工质流动端为开放式排液口；
所述增压换热工质管路包括：液体类换热工质源和一个以上的支路，所述液体类换热工质源通过所述支路与所述第一工质流动端连接。
在一些实施例中，优选为，所述支路包括：增压支路；所述增压支路上设置增压泵和控制阀门；所述增压泵的出口压力高于所述储气室的供气压力。
在一些实施例中，优选为，所述支路还包括：非增压支路，所述非增压支路设置控制阀门。
在一些实施例中，优选为，所述液体类换热工质源内设置液体类换热工质的储存腔，所述液体类换热工质为不溶所述储气室内储存的气体。
在一些实施例中，优选为，当储气室内储存空气时，所述液体类换热工质源内存储水。
在一些实施例中，优选为，所述开放式排液口的口边缘贴近所述储气室的底壁。
在一些实施例中，优选为，所述储气室为卧式压力容器，所述卧式压力容器的内部在所述充放气口处设置挡液板，以阻挡液体类换热工质流入所述充放气口。
在一些实施例中，优选为，所述充放气口设置于横向的某一端。
在一些实施例中，优选为，所述储气室为立式压力容器，所述充放气口设置于顶部。
在一些实施例中，优选为，所述储气室内设置有压力传感器、温度传感器和液位传感器。
在一些实施例中，优选为，所述压力传感器、温度传感器和液位传感器通过控制器与所述增压泵电连接。
本发明还提供了一种所述的提高储气效率的储气装置的方法，其包括：
启动储气室放气；
开启增压换热工质管路增压泵及控制阀门向所述储气室输送增压液体类换热工质，利用液体类换热工质相对气体更高的热容与储气室的气体进行换热；
s1.液位传感器检测储气室内液位，不高于液位高限值则转向s2、s5，高于液位高限值则转向s6；
s2.温度传感器检测储气室内温度，低于温度低限值则转向s3，不低于温度低限值则转向s5；
s3.压力传感器检测储气室内压力，不高于压力低限值则转向s4，高于压力低限值则转向s5；
s4.同时满足s1、s2、s3，增压泵流量增大；
s5.满足s1，同时满足s2、s3或其中一项，增压泵流量减小；
s6.增压泵关闭，该支路控制阀门关闭；
启动储气室充气；
开启增压换热工质管路的非增压支路控制阀门，将储气室内的液体类换热工质通过开放式排液口返回所述液体类换热工质源。
ss1.液位传感器检测储气室内液位，不低于液位低限值则转向ss2、ss4，低于液位低限值则转向ss5；
ss2.温度传感器检测储气室内温度，高于温度高限值则转向ss3，不高于温度高限值则转向ss4；
ss3.同时满足s1、s2，截止阀流量增大；
ss4.同时满足s1、s2，截止阀流量减小；
ss5.非增压支路的控制阀门关闭。
在一些实施例中，优选为，所述液位低限值为排液口；所述储气室为卧式压力容器时，所述液位高限值为接近挡液板的上端；当所述储气室为立式压力容器时，所述液位高限值为接近充放气口。
(三)有益效果
本发明提供的技术方案，设置增压换热工质管路，根据储气室内的气体温度、气体压力来向储气室内输送或输出液体类换热工质，利用液体比气体热容高，采用少量液体换热工质与气体进行换热，即可基本维持充放气过程中储气室内的气体温度不变，有助于提高储气装置的循环效率。能使剩余气体压力持续高于供气压力，储气室内的气体能够全部排出用于供气，储气室的容积效率得到最大化。显然，在储气装置充放气过程中使气腔内的温度保持在稳定范围内，并将所储气体全部或大部分的以供气压力排出，能够显著提高储气装置的循环效率和容积效率，节省储气空间并提高压缩气体的利用率，从而影响提升压缩空气储能系统的储能效率和经济效益。
附图说明
图1为本发明一个实施例中提高储气效率的储气装置的结构示意图；
图2为本发明另一个实施例中提高储气效率的储气装置的结构示意图。
注：A：立式压力容器；B：换热器；C：排液口；D：增压泵；E：增压支路；F：非增压支路；G：液体工质源；H:挡液板。
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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。“第一”“第二”“第三”“第四”不代表任何的序列关系，仅是为了方便描述进行的区分。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本发明中的具体含义。“当前”在执行某动作之时的时刻，文中出现多个当前，均为随时间流逝中实时记录。
对于充放气循环中温度变化导致储气装置容积效率下降，以及高压气体放气过程中无法将储气装置内的全部或大部分气体以供气压力排出的问题，本发明给出提高储气效率的储气装置及方法。
下面将通过基础设计、扩展设计及替换设计对产品、方法等进行详细描述。
一种提高储气效率的储气装置，其主要包括：储气室和增压换热系统；储气室设置充放气口，充放气口供气体出入；增压换热系统包括：换热器和增压换热工质管路，换热器处于储气室内，增压换热工质管路处于储气室外，换热器的第一工质流动端与增压换热工质管路连接，二者形成的连接管道，且密封式穿过储气室壳体，换热器的第二工质流动端为开放式排液口；增压换热工质管路包括：液体类换热工质源和一个以上的支路，液体类换热工质源通过支路与第一工质流动端连接。
储气室是压力容器，可以是立式，也可以为卧式，以运行环境而定即可。充放气口仅用于在充放气中，储气室内的气体出入，需要避免液体类换热工质从充放气口流出，一旦流出则造成成分的混杂。本技术采用换热的方式控制气体的温度，因此在储气室内设置换热器，开放式排液口指的是液体类换热工质可从该口流出换热器进入储气室内，也可以从储气室内流入换热器，因此该开放式排液口优选贴近储气室的底壁。
另外换热器另一端与增压换热工质管路相连，但二者一个在储气室内，一个在储气室外，因此，二者形成的连接通道需要穿过储气室壳体，此处需要强调这种穿出不能降低储气室壳体密封性。
需要说明的是，增压换热工质管路上设置了开关阀门，此文多处提到连通，指的是在阀门打开时二者连通，但是当阀门关闭时，二者只保持物理意义上的连接。
在储气室放气时需要将一定压力的液体类换热工质压入储气室，因此，支路首先包括增压支路；增压支路上设置增压泵和控制阀门；增压泵的出口压力高于储气室的供气压力。通过控制阀门的开闭可以打开或关闭相应支路，同时通过调节控制阀门的开度，还可以控制液体的流量。
考虑到储气室充气时，气体压力增大，液体类换热工质需要从储气室进入换热器最终进入液体类换热工质源，因此，在流动中通常不再使用增压，因此，支路还包括：非增压支路，非增压支路设置控制阀门。通过控制阀门的开闭可以打开或关闭相应支路，同时通过调节控制阀门的开度，还可以控制液体的流量。
需要考虑，液体类换热工质进入储气室内后不能对气体进行大量溶解，避免影响储气室内的气体量，液体类换热工质源内设置液体类换热工质的储存腔，液体类换热工质不溶储气室内储存的气体，不会吸收气体而降低储气量。在一些情况下，当储气室内储存空气时，液体类换热工质源内优选存储水，水即为液体类换热工质。
储气室可以为卧式也可以为立式，当储气室为卧式压力容器，卧式压力容器的内部在充放气口处设置挡液板H，以阻挡液体类换热工质流入充放气口，充放气口设置于横向的某一端。储气室为立式压力容器，充放气口设置于顶部。
另外，储气室内设置有压力传感器、温度传感器和液位传感器。压力传感器、温度传感器和液位传感器通过控制器与增压泵电连接。
本发明还提供了一种提高储气效率的储气装置的方法，其包括：
启动储气室放气；
开启增压换热工质管路增压泵及控制阀门向储气室输送增压液体类换热工质，利用液体类换热工质相对气体更高的热容与储气室的气体进行换热；
s1.液位传感器检测储气室内液位，不高于液位高限值则转向s2、s5，高于液位高限值则转向s6；
s2.温度传感器检测储气室内温度，低于温度低限值则转向s3，不低于温度低限值则转向s5；
s3.压力传感器检测储气室内压力，不高于压力低限值则转向s4，高于压力低限值则转向s5；
s4.同时满足s1、s2、s3，增压泵流量增大；
s5.满足s1，同时满足s2、s3或其中一项，增压泵流量减小；
s6.增压泵关闭，该支路控制阀门关闭；
启动储气室充气；
开启增压换热工质管路的非增压支路控制阀门，将储气室内的液体类换热工质通过开放式排液口返回液体类换热工质源。
ss1.液位传感器检测储气室内液位，不低于液位低限值则转向ss2、ss4，低于液位低限值则转向ss5；
ss2.温度传感器检测储气室内温度，高于温度高限值则转向ss3，不高于温度高限值则转向ss4；
ss3.同时满足s1、s2，截止阀流量增大；
ss4.同时满足s1、s2，截止阀流量减小；
ss5.非增压支路的控制阀门关闭。
下面基于储气室的两种呈现形式，即卧式压力容器、立式压力容器给出两个实施例：
实施例(一)
如图1所示，本发明实施例提供一种卧式储气装置，包括卧式压力容器A、换热器盘管B和液体增压系统。
进一步，卧式压力容器A排气口处设有挡液板H。
换热器盘管B固定安装于卧式压力容器A气腔中。
同时，换热器盘管B一端透过卧式压力容器A壁面与外部相接，一端为开放式排液口C。
进一步，排液口C设于卧式压力容器A气腔底部。
液体增压系统包括液体增压泵D、管路阀门E、液体回流旁路阀门F、液体工质源G和控制模块。
进一步，液体增压系统安装于卧式压力容器A气腔外部。
同时，液体增压系统一端为液体工质源G，一端透过卧式压力容器A壁面与内部相接。
进一步，液体增压泵D设在液体工质源G与卧式压力容器A相连的压力管路上；液体增压泵B出口与卧式压力容器A相接，入口与液体工质源G相接。
同时，液体增压系统在液体工质源G和卧式压力容器A之间的管路上设有液体回流旁路，即阀门F所在支路。
换热器盘管B与液体增压系统通过卧式压力容器A壁面用压力管道密封相接，液体增压系统通过换热器盘管B对卧式压力容器A气腔进行增压。
进一步，液体增压系统采用不能或微量溶解卧式压力容器A所储存气体的不可压缩液体工质。
同时，液体增压系统中液体增压泵D所能达到的出口压力应不低于卧式压力容器A的对外供气压力。
进一步，卧式压力容器A储气为空气时，液体工质优选为水。
卧式压力容器A在放气过程中，由于其腔内压力降低导致气温下降，此时开启液体增压泵D并打开支路阀门E，液体工质由液体工质源G经液体增压泵D和换热器盘管B进入卧式压力容器A气腔，并在换热器盘管B中与气腔内气体换热，由于液体工质比热容远大于气体工质，通入液体工质后卧式压力容器A气腔内的气体温度仅在小范围内波动；当气腔内气压降至略高于对外供气压力时，液体增压泵B流量增大，开始利用液体工质源G中的液体工质向卧式压力容器A内充液打压，在稳定气体温度的同时维持卧式压力容器A内气压稍高于对外供气压力；当卧式压力容器A中液面接近挡液板H上端时，关闭液体增压泵D及阀门F，增压结束。
同时，卧式压力容器A在放气过程中，液体回流旁路阀门F关闭。
卧式压力容器A在充气过程中，由于其腔内压力上升导致气温上升，液体回流旁路阀门F打开，卧式压力容器A的气腔内的液体工质在压力的驱动下，由排液口C进入换热器盘管B回流入液体工质源G，同时在换热器盘管B中与气体换热，由于液体工质比热容远大于气体工质，液体工质回流过程中卧式压力容器A气腔内的气体温度仅在小范围内波动，液体工质回流速度可通过调节液体回流支路阀门F开度进行调节。
同时，卧式压力容器A在充气过程中，若卧式压力容器A气腔内液位较高，液体增压泵D及所在管路阀门E关闭；当卧式压力容器A内液位极低且未充气完成时，可开启液体增压泵D及阀门E，以小流量对换热器盘管B供液，以保证换热需求。
实施例(二)
如图2所示，本发明实施例提供一种立式储气装置，包括储气室和液体增压系统。
储气室为立式压力容器A。
换热系统为换热器盘管B。
进一步，换热器盘管B固定安装于立式压力容器A气腔中。
同时，换热器盘管B一端透过立式压力容器A壁面与外部相接，一端为开放式排液口C。
进一步，排液口C设于立式压力容器A气腔底部。
液体增压系统包括液体增压泵D、管路阀门E、液体回流旁路阀门F、液体工质源G和控制模块。
进一步，液体增压系统安装于立式压力容器A气腔外部。
同时，液体增压系统一端为液体工质源G，一端透过立式压力容器A壁面与内部相接。
进一步，液体增压泵D设在液体工质源G与立式压力容器A相连的压力管路上；液体增压泵B出口与立式压力容器A相接，入口与液体工质源G相接。
同时，液体增压系统在液体工质源G和立式压力容器A之间的管路上设有液体回流旁路，即阀门F所在支路。
换热器盘管B与液体增压系统通过立式压力容器A壁面用压力管道密封相接，液体增压系统通过换热器盘管B对立式压力容器A气腔进行增压。
进一步，液体增压系统采用不能或微量溶解立式压力容器A所储存气体的不可压缩液体工质。
同时，液体增压系统中液体增压泵D所能达到的出口压力应不低于立式压力容器A的对外供气压力。
进一步，立式压力容器A储气为空气时，液体工质优选为水。
立式压力容器A在放气过程中，由于其腔内压力降低导致气温下降，此时开启液体增压泵D并打开支路阀门E，液体工质由液体工质源G经液体增压泵D和换热器盘管B进入立式压力容器A气腔，并在换热器盘管B中与气腔内气体换热，由于液体工质比热容远大于气体工质，通入液体工质后立式压力容器A气腔内的气体温度仅在小范围内波动；当气腔内气压降至略高于对外供气压力时，液体增压泵B流量增大，开始利用液体工质源G中的液体工质向立式压力容器A内充液打压，在稳定气体温度的同时维持卧式压力容器A内气压稍高于对外供气压力；当立式压力容器A中液面接近排气口时，关闭液体增压泵D及阀门F，增压结束。
同时，立式压力容器A在放气过程中，液体回流旁路阀门F关闭。
立式压力容器A在充气过程中，由于其腔内压力上升导致气温上升，液体回流旁路阀门F打开，立式压力容器A的气腔内的液体工质在压力的驱动下，由排液口C进入换热器盘管B回流入液体工质源G，同时在换热器盘管B中与气体换热，由于液体工质比热容远大于气体工质，液体工质回流过程中立式压力容器A气腔内的气体温度仅在小范围内波动，液体工质回流速度可通过调节液体回流支路阀门F开度进行调节。
同时，立式压力容器A在充气过程中，若立式压力容器A气腔内液位较高，液体增压泵D及所在管路阀门E关闭；当立式压力容器A内液位极低且未充气完成时，可开启液体增压泵D及阀门E，以小流量对换热器盘管B供液，以保证换热需求。
总起来说，本发明提供的一种提高储气效率的储气装置，采用技术成熟的压力容器技术、管式换热技术和液体增压技术，将储气系统、换热系统和液体增压系统组成储气装置，便于加工和应用；通过监测气体参数对换热器内液体工质流量进行控制，实现高压气体充放气循环过程中对气温波动的平稳控制，有助于提高储气装置的循环效率；通过监测气体参数对增压泵出口压头进行控制，实现高压气体放气过程中对储气装置输出压力的平稳控制1将储气装置内的全部或大部分气体以供气压力排出，有助于提高单位储气空间储气效率；利用液体增压泵效率显著高于气体压缩机效率的特点，消耗较少的电力使低压气体得到有效利用，具有较好的经济性和实用性。通过控制充放气过程中储气装置内气温的变化和放气过程中储气装置内气体的压力，提高单位储气空间循环量，即提高储气装置的储气效率，从而能够显著提高工业应用及压缩空气储能系统中的全厂效率，最终促进经济效益的改善。
以上所述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 (11)

1.一种提高储气效率的储气装置，其特征在于，包括：储气室和增压换热系统；所述储气室设置充放气口，所述充放气口供气体出入；所述增压换热系统包括：换热器和增压换热工质管路，所述换热器处于所述储气室内，所述增压换热工质管路处于所述储气室外，所述换热器的第一工质流动端与所述增压换热工质管路连接，二者形成的连接管道，且密封式穿过所述储气室壳体，所述换热器的第二工质流动端为开放式排液口；
所述增压换热工质管路包括：液体类换热工质源和一个以上的支路，所述液体类换热工质源通过所述支路与所述第一工质流动端连接。
2.如权利要求1所述的提高储气效率的储气装置，其特征在于，所述支路包括：增压支路；所述增压支路上设置增压泵和控制阀门；所述增压泵的出口压力高于所述储气室的供气压力。
3.如权利要求2所述的提高储气效率的储气装置，其特征在于，所述支路还包括：非增压支路，所述非增压支路设置控制阀门。
4.如权利要求1所述的提高储气效率的储气装置，其特征在于，所述液体类换热工质源内设置液体类换热工质的储存腔，所述液体类换热工质为不溶所述储气室内储存的气体；
和/或，当储气室内储存空气时，所述液体类换热工质源内存储水。
5.如权利要求4所述的提高储气效率的储气装置，其特征在于，所述开放式排液口的口边缘贴近所述储气室的底壁。
6.如权利要求1所述的提高储气效率的储气装置，其特征在于，所述储气室内设置有压力传感器、温度传感器和液位传感器。
7.如权利要求6所述的提高储气效率的储气装置，其特征在于，所述压力传感器、温度传感器和液位传感器通过控制器与所述增压泵电连接。
8.如权利要求1-7任一项所述的提高储气效率的储气装置，其特征在于，所述储气室为卧式压力容器，所述卧式压力容器的内部在所述充放气口处设置挡液板，以阻挡液体类换热工质流入所述充放气口。
9.如权利要求8所述的提高储气效率的储气装置，其特征在于，所述充放气口设置于横向的某一端。
10.如权利要求1-7任一项所述的提高储气效率的储气装置，其特征在于，所述储气室为立式压力容器，所述充放气口设置于顶部。
11.一种权利要求1-10任一项所述的提高储气效率的储气装置的调节方法，其特征在于，包括：
启动储气室放气；
开启增压换热工质管路增压泵及控制阀门，向所述储气室输送增压液体类换热工质，利用液体类换热工质相对气体更高的热容与储气室的气体进行换热；
s1.液位传感器检测储气室内液位，不高于液位高限值则转向s2、s5，高于液位高限值则转向s6；
s2.温度传感器检测储气室内温度，低于温度低限值则转向s3，不低于温度低限值则转向s5；
s3.压力传感器检测储气室内压力，不高于压力低限值则转向s4，高于压力低限值则转向s5；
s4.同时满足s1、s2、s3，增压泵流量增大；
s5.满足s1，同时满足s2、s3或其中一项，增压泵流量减小；
s6.增压泵关闭，增压支路控制阀门关闭；
启动储气室充气；
开启增压换热工质管路的非增压支路控制阀门，将储气室内的液体类换热工质通过开放式排液口返回所述液体类换热工质源，
ss1.液位传感器检测储气室内液位，不低于液位低限值则转向ss2、ss4，低于液位低限值则转向ss5；
ss2.温度传感器检测储气室内温度，高于温度高限值则转向ss3，不高于温度高限值则转向ss4；
ss3.同时满足s1、s2，截止阀流量增大；
ss4.同时满足s1、s2，截止阀流量减小；
ss5.非增压支路的控制阀门关闭。
CN201711044058.6A 2017-10-31 2017-10-31 提高储气效率的储气装置及其调节方法 Active CN107795846B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711044058.6A CN107795846B (zh) 2017-10-31 2017-10-31 提高储气效率的储气装置及其调节方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711044058.6A CN107795846B (zh) 2017-10-31 2017-10-31 提高储气效率的储气装置及其调节方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107795846A true CN107795846A (zh) 2018-03-13
CN107795846B CN107795846B (zh) 2018-10-30

Family

ID=61548640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711044058.6A Active CN107795846B (zh) 2017-10-31 2017-10-31 提高储气效率的储气装置及其调节方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107795846B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112814876A (zh) * 2021-01-05 2021-05-18 清华四川能源互联网研究院 一种自均温储气的压缩空气储能系统及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2538664A (en) * 1946-05-24 1951-01-16 Phillips Petroleum Co Method and apparatus for shipping and storing liquefied gases
US5415001A (en) * 1994-03-25 1995-05-16 Gas Research Institute Liquefied natural gas transfer
DE102006005885A1 (de) * 2006-02-09 2007-08-16 Messer Group Gmbh Vorrichtung zum Kühlen von flüssigen oder gasförmigen Medien
CN203717158U (zh) * 2014-01-29 2014-07-16 华北电力大学（保定） 一种绝热压缩空气蓄能发电系统
CN104094041A (zh) * 2012-02-07 2014-10-08 岩谷产业株式会社 气体供给装置
CN204254241U (zh) * 2014-11-25 2015-04-08 杰瑞石油天然气工程有限公司 加气站及其储罐
CN105299463A (zh) * 2015-12-01 2016-02-03 刘印同 低温容器的增压方法及装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2538664A (en) * 1946-05-24 1951-01-16 Phillips Petroleum Co Method and apparatus for shipping and storing liquefied gases
US5415001A (en) * 1994-03-25 1995-05-16 Gas Research Institute Liquefied natural gas transfer
DE102006005885A1 (de) * 2006-02-09 2007-08-16 Messer Group Gmbh Vorrichtung zum Kühlen von flüssigen oder gasförmigen Medien
CN104094041A (zh) * 2012-02-07 2014-10-08 岩谷产业株式会社 气体供给装置
CN203717158U (zh) * 2014-01-29 2014-07-16 华北电力大学（保定） 一种绝热压缩空气蓄能发电系统
CN204254241U (zh) * 2014-11-25 2015-04-08 杰瑞石油天然气工程有限公司 加气站及其储罐
CN105299463A (zh) * 2015-12-01 2016-02-03 刘印同 低温容器的增压方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112814876A (zh) * 2021-01-05 2021-05-18 清华四川能源互联网研究院 一种自均温储气的压缩空气储能系统及方法
CN112814876B (zh) * 2021-01-05 2022-03-01 清华四川能源互联网研究院 一种自均温储气的压缩空气储能系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107795846B (zh) 2018-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101726103B (zh) 双水箱热泵热水器及其加热方法
CN103452612A (zh) 一种以二氧化碳为工质的压缩气体储能系统
CN103061384B (zh) 用于二次加压的节能高层供水系统及其节能供水方法
CN104848540A (zh) 一种一次加热式热泵热水机及其控制方法
CN110500778A (zh) 一种热泵热水器及其控制方法
CN107542711A (zh) 一种增压系统
CN113476929A (zh) 用于滤芯的反冲装置及反冲方法
CN107795846B (zh) 提高储气效率的储气装置及其调节方法
CN201502074U (zh) 数字化管网叠压供水设备
CN114405105A (zh) 一种带有反冲装置的反应浓缩系统
CN104879925A (zh) 一次加热式热泵热水机控制装置及其控制方法
CN110442160B (zh) 一种用于密闭式循环冷却系统的空气稳压装置
CN203420754U (zh) 一种以二氧化碳为工质的压缩气体储能系统
CN208000208U (zh) 一种余压能量回收存储实验装置
CN201935395U (zh) 热泵热水器水加热系统
CN107795847A (zh) 以调节储气温度提高储气效率的高压储气装置及调节方法
CN108318271A (zh) 一种余压能量回收及压缩空气储能的实验装置
CN101737362A (zh) 自控流体喷射引流提升泵
CN204678683U (zh) 一种一次加热式热泵热水机
CN206830401U (zh) 一种智能高压柱塞泵
CN210216561U (zh) 一种循环水系统二次加压供水装置
CN107816632A (zh) 储气系统及其使用方法
CN204511993U (zh) 一种节能环保的锅炉房给水泵冷却水循环利用装置
CN203476661U (zh) 气动气囊循环式泵及气动气囊储能循环式泵水系统
CN203476840U (zh) 气动循环式泵及风力谷电储能气动循环式泵水系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant