一种压缩空气储能发电冷热能源循环处理系统
技术领域
本发明涉及压缩空气储能发电技术领域,尤其涉及的是一种压缩空气储能发电冷热能源循环处理系统。
背景技术
压缩空气储能发点技术是目前储能技术的热点之一。水下压缩空气储能利用水压特性实现压缩空气的等压存储,具有效率高、受地形限制小、储能规模灵活可变的特点。尤其适合于海上风能,太阳能,潮汐和波浪能等可再生能源的规模化存储;也可以依据需求将存储的高压压缩空气释放做功发电,实现能源转化。
但是,压缩空气储能发电在空压机压缩空气时会产生大量的热能,而压缩空气发电机的做功过程则会产生大量的冷量。如果不能有效的处理这些热能和冷量,将会严重影响压缩空气储能发点设备的效率,导致压缩空气发电设备组件工作温度过高和过低,造成压缩空气储能发电设备高温保护或管路结冰的故障,使压缩空气储能发电设备无法正常工作。
因此,现有技术存在缺陷,有待改进与发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术中的上述缺陷,提供了一种压缩空气储能发电设备及其冷热能源循环处理设备,旨在解决现有技术中压缩空气储能发电时冷热能源干扰系统正常运行的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:一种压缩空气储能发电冷热能源循环处理系统,其包括:压缩空气储能发电设备和冷热能源循环处理设备;所述压缩空气储能发电设备包括导气管,以及通过所述导气管连接的空压机、压缩空气储罐和压缩空气发电机;所述冷热能源处理系统包括导液管,以及通过导液管连通的第一冷热交换装置和第二冷热交换装置;所述第一冷热交换装置用于和空压机进行冷热交换,并将高温液体通过导液管输送至第二冷热交换装置;所述第二冷热交换装置用于和压缩空气储罐释放的气体及导气管进行冷热交换,并低温液体输送至第一冷热交换装置。
进一步的,所述第一冷热交换装置包括冷却器,及设置于冷却器上的液冷部件;所述冷却器连通所述导气管和空压机,所述液冷部件连通导液管;所述第一冷热交换装置用于吸收空压机压缩空气释放的热量。
进一步的,所述第二冷热交换装置包括高温保温箱,以及设置于所述高温保温箱中的热交换管,所述高温保温箱通过所述导液管连通第一冷热交换装置,并与存储来自所述第一冷热交换装置的高温液体;所述热交换管通过导气管连通所述压缩空气储气罐;所述第二冷热交换装置用于加热压缩空气储罐释放的气体及导气管。
进一步的,所述热交换管设置为直管或折弯管。
进一步的,所述压缩空气储罐与所述压缩空气发电机之间的导气管上设置有减压阀,所述热交换管一端连接减压阀,另一端连接所述压缩空气发电机。
进一步的,所述空压机设置有多个,多个空压机之间通过导气管串联连接;所述第一冷热交换机包括多个,多个第一冷热交换机之间通过导液管并联连接。
进一步的,所述冷热能源循环处理设备还设置有低温保温箱,所述低温保温箱通过导液管串接于所述第一冷热交换装置和第二冷热交换装置之间,所述低温保温箱用于存储来自于第二冷热交换装置的低温液体,并向所述第一冷热交换装置提供低温液体。
进一步的,所述冷热能源循环处理设备还设置有第一液泵和第二液泵,所述第一液泵设置于低温保温箱与第一冷热交换装置之间的导液管上;所述第二液泵设置于低温保温箱与第二冷热交换装置之间的导液管上。
进一步的,所述冷热能源循环处理设备还设置有温度检测装置,所述温度检测装置设置于所述第一冷热交换装置与第二冷热交换装置之间的导液管上,所述温度检测装置用于检测第一冷热交换装置流向第二冷热交换装置的高温液体温度。
进一步的,所述冷热能源循环处理设备还设置有第一分流管和第二分流管;第一分流管和第二分流管设置于第一冷热交换装置和第二冷热交换装置之间的导液管上,所述第一分流管用于导出第一冷热交换装置流向第二冷热交换装置的高温液体,所述第二分流管用于导出第二冷热交换装置流向第一冷热交换装置的低温液体。
与现有技术相比,本发明公开了一种压缩空气储能发电冷热能源循环处理系统,其包括:压缩空气储能发电设备和冷热能源循环处理设备;所述压缩空气储能发电设备包括导气管,以及通过所述导气管连接的空压机、压缩空气储罐和压缩空气发电机;所述冷热能源处理系统包括导液管,以及通过导液管连通的第一冷热交换装置和第二冷热交换装置;所述第一冷热交换装置用于和空压机进行冷热交换,并将高温液体通过导液管输送至第二冷热交换装置;所述第二冷热交换装置用于和压缩空气储罐释放的气体及导气管进行冷热交换,并低温液体输送至第一冷热交换装置。进而实现了压缩空气储能发电作业,同时,也有效的避免了压缩空气储能发电时,冷热能源干扰系统正常运行,且实现了冷热能源循环利用。
附图说明
图1是本发明中的压缩空气储能发电设备的示意图。
图2是本发明中的压缩空气储能发电设备冷热能源循环处理设备示意图。
图3是本发明中的压缩空气储能发电设备及其冷热能源循环处理设备配合关系示意图。
附图标记说明:
90、压缩空气储能发电冷热能源循环处理系统;10、压缩空气储能发电设备;11、空压机;12、压缩空气储罐;13、压缩空气发电机;14、导气管;15、空气过滤器;16、减压阀;17、第一电磁阀;18、第二电磁阀;20、冷热能源循环处理设备;21、第一冷热交换装置;211、冷却器;212、液冷部件;22、第二冷热交换装置;23、导液管;221、高温保温箱;222、热交换管;24、低温保温箱;25、第一液泵;26、第二液泵;27、温度检测装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1、图2和图3,本发明的第一实施例中提供了一种压缩空气储能发电冷热能源循环处理系统90,所述压缩空气储能发电冷热能源循环处理系统90用于将空气压缩为高压压缩空气,并通过所述压缩空气进行发电,且循环处理在压缩空气和通过压缩空气发电时产生的冷热能源。所述压缩空气储能发电冷热能源循环处理系统90包括压缩空气储能发电设备10和冷热能源循环处理设备20;所述压缩空气储能发电设备10用于将空气压缩为高压压缩空气,并通过所述压缩空气进行发电;或者,用于将空气压缩为高压压缩空气,并将所述压缩空气暂时存储,且在需要的时间将所述压缩空气释放,然后利用压缩空气进行发电。
需要说明的是,在所述压缩空气储能发电设备10上的空压机11在压缩空气时,被压缩的空气会在空压机11处释放出大量的热能;而在所述压缩空气储能发电设备10进行发电时,所述压缩空气储罐12释放处的高压压缩空气会在减压时,因为体积膨胀而吸收大量的热量,造成高压压缩空气减压处的管道冷冻结冰,低温空气冻伤损坏压缩空气发电机13,进而损坏压缩空气发电机13结构;同时,低温空气也会造成导气管14结冰,还会造成气路阻塞。所述压缩空气储能发电冷热能源循环处理系统90的冷热能源循环处理设备20,用于循环处理压缩空气储能发电设备10的冷热能源,进而实现空气压缩和发电时的热能和冷能的循环利用,保证了压缩空气储能发电设备10的平稳运行。
在一实施例中,所述压缩空气储能发电设备10包括:空压机11、压缩空气储罐12和压缩空气发电机13,以及用于连接所述空压机11、压缩空气储罐12和压缩空气发电机13的导气管14;进一步的,所述空压机11用于将所述空气压缩为压缩空气;所述压缩空气储罐12用于暂时存储压缩空气,所述压缩空气发电机13用于通过所述压缩空气进行发电。
进一步的,所述压缩空气储罐12可以设置于水体中,并水体连通,进而可以利用水压进行等压存储高压压缩空气;进而降低所述压缩空气储罐12材料强度的要求,有效的降低了压缩空气储罐12的制造成本。需要说明的是,所述压缩空气储罐12设置为刚性气室;可以理解,通过将所述压缩空气储罐12设置为刚性气室,进而有效强化了压缩空气储罐12的强度和安全性,有效的提升了压缩空气储罐12的储气能力。
优选的,所述压缩空气储罐12设置为可扩展气室;可以理解,通过将所述压缩空气储罐12设置为可扩展气室,进而显著提升了压缩空气储罐12的储气能力,相对于刚性气室,利用等水压的特性,可以在更低廉的材料制备压缩空气储罐12成本;并且,可以依据存储压缩空气的体积自动调节压缩空气储罐12自身的大小;显著提升了压缩空气储能发电设备10的适用性和生产成本。
在一些实施例中,所述压缩空气储能发电设备10设置有多组空压机11,多组空压机11之间通过导气管14串联连接;也就是说,所述压缩空气储能发电设备10在对空气进行压缩储能,是通过多组空压机11逐级压缩,进而相对于单组空压机11,有效提升了压缩空气储能发电设备10的压缩空气的效率和提升了空气压缩的程度。
进一步的,所述空压机11的及其入口处设置有空气过滤器15;进而有效的避免空气灰尘进入压缩空气储能发电设备10中,有效保护了压缩空气储能发电设备10,延长了压缩空气储能发电设备10的使用寿命。
在一些实施例中,所述压缩空气发电机13与所述压缩空气储罐12之间的导气管14上设置减压阀16;进而实现对压缩空气的减压释放,保证了压缩空气发电机13的结构安全,延长了压缩空气发电机13的使用寿命。
进一步的,所述压缩空气储罐12与所述空压机11之间的导气管14之间设置有第一电磁阀17;通过所述第一电磁阀17进而有效的控制压缩空气储罐12与所述空压机11之间的压缩空气的流量,进而实现了对所述空压机11压缩空气储能的控制;同时,所述压缩空气储罐12与所述减压阀16之间的导气管14上设置有第二电磁阀18,进而通过设置第二电磁阀18,有效的实现了对压缩空气储罐12中压缩空气释放流量大小的控制,进而控制压缩空气发电机13的发电效率。
所述压缩空气储能发电冷热能源循环处理系统90的冷热能源循环处理设备20包括第一冷热交换装置21、第二冷热交换装置22和导液管23,所述第一冷热交换装置21用于对空压机11进行冷热交换,所述第二冷热交换装置22用于对压缩空气储罐12释放的气体及导气管14进行冷热交换。也就是说,所述第一冷热交换装置21用于对空压机11进行降温,所述第二冷热交换装置22用于加热减压后的压缩空气及其导气管14,所述导液管23用于连通所述第一冷热交换装置21和所述第二冷热交换装置22。可以理解,所述导液管23中流动有冷却液,低温冷却液通过导液管23流经第一冷热交换装置21,吸收所述空压机11压缩空气时,空气释放的热量,进而有效的降低了空压机11的工作温度,保障空压机11的正常运行;同时,所述冷却液流经所述空压机11后吸收热量,变为高温液体,所述高温液体经导液管23流入第二冷热交换装置22,所述高温液体在第二冷热交换装置22处加热减压后的低温空气,有效的提升了减压后的空气温度,防止低温空气造成管路结冰,同时加热后的空气相对于低温空气,也增加了空气的体积和推力,提高做功的效率。
进一步的,所述第一冷热交换装置21包括冷却器211,及设置于冷却器上的液冷部件212;所述冷却器211连通所述导气管14和空压机11,所述液冷部件212连通导液管23;所述第一冷热交换装置21用于吸收空压机11压缩空气释放的热量。需要说明的是,所述第一冷热交换装置21设置于所述空压机11之上,也可以设置于两个空压机11之间;并且,所述冷却器211通过所述导气管14串联于两空压机11之间,或者所述冷却器211通过所述导气管14串联于空压机11与压缩空气储罐12之间;所述液冷部件212通过导液管23串联连接第二冷热交换装置22上。也就是说,所述冷却器211用于通过压缩空气,所述液冷部件212上用于通过低温液体,所述液冷部件212和冷却器211之间一体设置或可分离设置;且在所述第一加热交换装置21运行时,所述液冷部件212与所述冷却器211之间相互接触设置。通过设置所述第一冷热交换装置21,进而保证及时快的吸收空压机11压缩空气时,被压缩空气释放发热量,保证空压机11的正常运行。
在一较佳实施例中,所述空压机11设置有多个,多个空压机11之间通过导气管14串联连接;对应的,所述第一冷热交换装置21设置有多个,多个第一冷热交换装置21之间通过导液管23并联链接。需要说明的是,所述第一冷热交换装置21设置的数量依据空压机11的数量进行设置;多个空压机11之间串联设置,每个空压机11对应的第一冷热交换装置21之间并联设置,进而保证每个第一冷热交换装置21都能流入等同的低温液体,保证第一冷热交换装置21的冷却效率,进而保证每一个空压机11都能正常运行。
进一步的,所述第二冷热交换装置22包括高温保温箱221和设置于高温保温箱221中的热交换管222;所述高温保温箱221通过所述导液管23连通第一冷热交换装置21,并与存储来自所述第一冷热交换装置21的高温液体;所述热交换管222通过导气管23连通所述压缩空气储气罐12;所述第二冷热交换装置22用于加热压缩空气储罐12释放的气体及导气管14。具体的,所述高温保温箱221用于存储第一冷热交换装置21流出的高温液体,所述热交换管222用于通过和加热释压后的低温空气;可以理解,所述热交换管222浸润于所述高温液体中,所述低温空气流经热交换管222时,吸收所述高温液体热量,进而提升低温空气的温度,进而有效的增加空气的体积和推力,提升其做功的效率。
需要说明的是,所述热交换管222可以设置为直管或者折弯管;优选的,所述热交换管222设置为折弯管,进而有效提升空气在高温保温箱221中的的行程,提升低温空气在高温保温箱221中的停留时间,进而使低温空气吸收更多的热量,最大化提升低压空气的体积和推力,进而最大提升加热后气的做功效率。进一步的,所述热交换管222与压缩空气储罐12上延伸出的导气管14连通,且所述减压阀16设置于所述导气管14靠近所述高温加热件处;进而有效的避免高压压缩空气流经减压阀16后吸收热量造成导气管14冷冻结冰。
优选的,所述冷热能源循环处理设备20还设置有低温保温箱24,所述低温保温箱24通过导液管23串接于所述第一冷热交换装置21和第二冷热交换装置22之间,所述低温保温箱24用于存储来自于第二冷热交换装置22的低温液体,并向所述第一冷热交换装置21提供低温液体。
具体的,所述低温保温箱24设置于所述高温保温箱221与所述第一冷热交换装置21之间;低温保温箱24用于存储高温保温箱221热交换后的低温液体的低温保温箱24;可以理解,所述第一冷热交换装置21中的冷却液来自于低温保温箱24中;进一步的,所述低温保温箱24与所述高温保温箱221通过导液管23连通;可以理解,所述高温保温箱221中存储的高温液体,在对所述低温空气加热后,降温为低温液体;当所述低温液体温度降低到一阈值时,所述低温液体排出高温保温箱221,之后经所述导液管23流入低温保温箱24中;之后再经导液管23流入第一冷热交换装置21中,对所述空压机11进行降温;进而实现了压缩空气储能发电设备10的冷热能源循环利用,保障了压缩空气储能发电设备10的正常运行。
在一实施例中,所述冷热能源循环处理设备20还设置有第一液泵25和第二液泵26,所述第一液泵25设置于低温保温箱24与第一冷热交换装置21之间的导液管23上;所述第二液泵26设置于低温保温箱24与第二冷热交换装置22之间的导液管23上。具体的,所述第一液泵25设置于所述低温保温箱24与所述第一冷热交换装置21之间;所述第二液泵26设置于所述高温保温箱221与所述低温保温箱24之间;可以理解的是,所述第一液泵25用于调控所述低温保温箱24流向第一冷热交换装置21中的低温液体的流量大小;所述第二液泵26设置于所述低温保温箱24与高温保温箱221之间的导液管23上,所述第二液泵26用于将所述高温保温箱221流中热交换后的低温液体,排出至低温保温箱24中;此时,高温保温箱221中的液体排出方式为,高温液体温度降低至一阈值时才全部排出;同时,也可用于控制所述高温保温箱221流中热交换后的低温液体,流向低温保温箱24中的流量大小;此时,高温保温箱221中的液体设置为保持某一阈值,即所述高温保温箱221中实时流入高温液体,也同步流出低温液体。
在另一较佳实施例中,所述冷热能源循环处理设备20还设置有第一分流管和第二分流管;第一分流管和第二分流管设置于第一冷热交换装置21和第二冷热交换装置22之间的导液管23上,所述第一分流管用于导出第一冷热交换装21流向第二冷热交换装置22的高温液体,所述第二分流管用于导出第二冷热交换装置22流向第一冷热交换装置21的低温液体。
具体的,所述高温保温箱221与所述第一冷热交换装置21之间的导液管23上,设置有用于分流导出高温液体的第二分流管;所述第一液泵25与所述第一冷热交换装置21之间的导液管23上,设置有用于分流导出低温液体的第一分流管。需要说明的是,所述压缩空气储能发电设备10空气压缩和空气发电可以分开进行;当仅进行空气压缩时,所述冷热能源循环处理设备20对应运行第一冷热交换装置21,启动所述第一液泵25,将所述低温保温箱24中的低温液体不断输送至第一冷热交换装置21中,所述低温液体在流经所述第一冷热交换装置21后,吸收空压机11处的热量,变为高温液体,并经导液管23流入高温保温箱221中;而当所述高温保温箱221中高温液体储量达到其最大储量后,则打开第二分流管,将剩余的高温液体导出,进而保证了冷热能源循环处理设备20的正常运行;同时,排出的多余的高温液体,也可以对外进行供热,进而显著的提升了冷热能源循环处理效率。
进一步的,当所述压缩空气储能发电设备10仅进行发电作业时,所述冷热能源循环处理设备20对应运行第二冷热交换装置22,所述压缩空气储罐12释放高压空气,并经减压阀16减压,减压后的空气温度急剧下降,变化为低温空气,低温空气经浸润于高温液体中的热交换管222,进行热交换吸收大量热量,空气温度上升,体积和推力增大,最终经导气管14到达压缩空气发电机进行发电做功;而当所述高温保温箱221中的高温液体放热后变化为低温液体,当所述低温液体到达一阈值后,启动第二液泵26,将所述低温液体排出至低温保温箱24;当所述低温保温箱24中的低温液体到达最大储量时,启动所述第一分流管,将多余的低温液体排出;同时,排出的多余的低温液体,也可以对外进行供冷,进而显著的提升了冷热能源循环处理效率。需要说明的是,所述冷热能源循环处理设备20中可以设置多个高温保温箱221和低温保温箱24,进而用于存储更多的高温液体或低温液体。
在另一较佳实施例中,所述冷热能源循环处理设备20还设置有温度检测装置27,所述温度检测装置27设置于所述第一冷热交换装置21与第二冷热交换装置22之间的导液管23上,所述温度检测装置27用于检测第一冷热交换装置21流向第二冷热交换装置22的高温液体温度。
进一步的额,所述温度检测装置27用于检测所述第一冷热交换装置21流向高温保温箱221的高温液体的温度,或者检测高温保温箱221流向低温保温箱24的低温液体的温度,并依据检测的结果控制所述第一冷热交换装置21中液体流量,保证压缩空气储能发电设备10的正常运行,实现冷热冷源的循环利用。
与现有技术相比,本发明公开了一种压缩空气储能发电冷热能源循环处理系统,其包括:压缩空气储能发电设备和冷热能源循环处理设备;所述压缩空气储能发电设备包括导气管,以及通过所述导气管连接的空压机、压缩空气储罐和压缩空气发电机;所述冷热能源处理系统包括导液管,以及通过导液管连通的第一冷热交换装置和第二冷热交换装置;所述第一冷热交换装置用于和空压机进行冷热交换,并将高温液体通过导液管输送至第二冷热交换装置;所述第二冷热交换装置用于和压缩空气储罐释放的气体及导气管进行冷热交换,并低温液体输送至第一冷热交换装置。进而实现了压缩空气储能发电作业,同时,也有效的避免了压缩空气储能发电时,冷热能源干扰系统正常运行,且实现了冷热能源循环利用。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。