CN116202128B - 一种利用压缩空气储能压缩热余热供暖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用压缩空气储能压缩热余热供暖的方法，属于压缩空气储能领域，利用压缩空气储能工艺流程中产生的压缩热余热经气水换热器、高温水箱、中温水箱、低温水箱、采暖换热机组换热后向厂区供暖或直接向厂区外提供供暖热水；当中温水箱内的水量充足、水温能够满足供暖要求时，使用中温水箱中的热水作为采暖换热机组一次侧高温水，高温水经采暖换热机组换热后流向低温水箱，再回到高温水箱，实现水的再循环；在采暖换热机组的二次侧，采暖末端回水经采暖换热机组加热后流向末端，实现供暖热水的循环；当中温水箱水量不足、水温不能满足供暖要求时，通过设置另外形式的热源辅助供暖。本发明将部分压缩热余热用于供暖，以充分利用热能。

Description

一种利用压缩空气储能压缩热余热供暖的方法

技术领域

本发明涉及压缩空气储能领域，尤其是一种利用压缩空气储能压缩热余热供暖的方法。

背景技术

近年来，压缩空气储能技术快速发展。压缩空气储能以绿色、丰富、取用方便的空气作为介质，能将可再生能源发出的间歇性电力拼接起来，改善电能的质量，具有储能容量大、储能周期长、投资少的优点。

在常规的压缩空气储能项目生产流程中会产生一部分压缩热余热，但由于没有后续生产流程使用这部分热量，所以这部分压缩热余热通常直接释放掉，这样就造成了这部分热量的浪费。在我国北方供暖地区，压缩空气储能厂区的供暖通常会采用市政热源或单独设置另外热源满足供暖需求，这样也需要额外增加其他能源的消耗。

结合压缩空气储能项目中压缩余热及本厂区供暖需求，有必要研发一种利用压缩空气储能压缩热余热供暖的方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种利用压缩空气储能压缩热余热供暖的方法，将部分压缩热余热用于供暖，以充分利用热能；不仅可以实现压缩热余热的充分利用，还可以节约非可再生能源的消耗，并且如果压缩热余热产生的条件较好，如连续性好、热量大，在满足厂区供暖的同时，还可以向厂区外输送热量，能更大程度节约能源并实现经济价值。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种利用压缩空气储能压缩热余热供暖的方法，利用压缩空气储能工艺流程中产生的压缩热余热通过压缩空气储能工艺流程中的第一气水换热器换出至压缩空气热媒水系统；然后经压缩空气热媒水系统中的采暖换热机组换热后向厂区供暖或直接向厂区外提供供暖热水。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述压缩空气热媒水系统包括与第一气水换热器水侧出口相连通的高温水箱、与高温水箱相连通且与压缩空气储能工艺流程中透平机相连通的第二气水换热器、与第二气水换热器相连通的中温水箱、与中温水箱相连通的采暖换热机组、与采暖换热机组相连通的低温水箱；所述低温水箱与第一气水换热器相连通；

在压缩空气热媒水系统中，循环水经第一气水换热器换热升温后流至高温水箱，再经第二气水换热器换热后温度降低至满足供暖条件后送至中温水箱；

当中温水箱内的水量充足、水温能够满足供暖要求时，使用中温水箱中的热水作为采暖换热机组一次侧高温水，高温水经采暖换热机组换热后流向低温水箱，再经低温水箱直接回到高温水箱或经压缩机侧第一气水换热器换热后回到高温水箱，实现水的再循环；在采暖换热机组的二次侧，采暖末端回水经采暖换热机组加热后，再流向末端，实现供暖热水的循环；

当中温水箱水量不足、水温不能满足供暖要求时，通过设置另外形式的热源辅助供暖。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述采暖换热机组的具体连接方式如下：

在采暖换热机组一次侧热媒入口设置有两路管道，一路接自中温水箱，一路接至向厂区外供暖供水管，当厂区采用采暖换热机组供暖时，V2阀门开启，当厂区不采用采暖换热机组供暖时，V2阀门关闭；当厂区外有供暖需求时，V1阀门开启，当厂区外没有供暖需求时，V1阀门关闭；

在采暖换热机组一次侧热媒出口也设置有两路管道，一路接至低温水箱，一路接至厂区外供暖回水管，当厂区采用采暖换热机组供暖时，V4阀门开启，当厂区不采用采暖换热机组供暖时，V4阀门关闭；当厂区外有供暖需求时，V3阀门开启，当厂区外没有供暖需求时，V3阀门关闭；

在采暖换热机组二次侧出口处设置有两路管道，一路为厂区供暖供水管，一路为另外形式的热源供水管，当厂区使用采暖换热机组供暖时，V5阀门开启、V6阀门关闭；当厂区使用另外形式的热源供暖时，V5阀门关闭、V6阀门开启；

在采暖换热机组二次侧进口处也设置有两路管道，一路为厂区供暖回水管，一路为另外形式的热源回水管，当厂区使用采暖换热机组供暖时，V7阀门开启、V8阀门关闭；当厂区使用另外形式的热源供暖时，V7阀门关闭、V8阀门开启。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述V5阀门、所述V6阀门、所述V7阀门和所述V8阀门均为电动调节阀，能够实现另外形式的热源供暖与采暖换热机组供暖两种方式之间的自动切换和控制。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

1、本发明通过在压缩空气储能工艺流程中设置的采暖换热机组、高温水箱、中温水箱和低温水箱的综合利用，不仅可以实现压缩空气储能工艺中压缩热余热的存储及充分利用，还可以节约非可再生能源的消耗，并且如果压缩热余热产生的条件较好，如连续性好、热量充足，在满足本厂区供暖的同时，还可以向厂区外输送热量供暖，能更大程度节约能源并实现经济价值。

2、本发明通过对压缩机产生的压缩热余热的利用消耗了多余的压缩热，使得压缩空气储能工艺流程中的温度得以降低，从而提升了压缩空气储能系统的效率。

3、本发明通过在采暖换热机组的一次、二次侧设置多个电动调节阀门，在控制系统的控制下能够实现在压缩空气储能项目中采暖换热机组供暖（利用压缩空气储能压缩热余热供暖）与另外形式的热源供暖的自动切换和控制以及供暖区域的自动切换和控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明实施例中压缩空气储能工艺流程中压缩空气热媒水系统流程图；

图2是本发明实施例中利用压缩空气储能压缩热余热供暖系统流程图；

其中，1、高温水箱，2、中温水箱，3、低温水箱，4、采暖换热机组，5、第一气水换热器，6、第二气水换热器。

具体实施方式

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语 “包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

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。

本申请实施例通过提供一种利用压缩空气储能压缩热余热供暖的方法，解决了现有技术中存在的“在常规的压缩空气储能项目中生产流程中会产生一部分压缩热余热，但由于没有后续生产流程使用这部分热量，所以这部分压缩热通常会通过冷却塔直接释放掉，这样不仅需要设置大量的冷却塔，而且还造成了大量热量的浪费；以及在压缩空气储能厂区内还需要设置额外的热源为厂区供暖，增加能源的消耗。”的问题，大体思路为：利用压缩空气储能工艺流程中产生的压缩热余热经高温水箱1、中温水箱2、采暖换热机组4、低温水箱3等设备换热后向厂区供暖或直接向厂区外提供供暖热水。

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

压缩空气储能工艺流程中产生的压缩热余热，通常情况下是通过冷却塔放散掉，如图1所示，本发明提供一种利用压缩空气储能压缩热余热供暖的方法，通过在压缩机出口处即余热放散口设置高温水箱1、中温水箱2、低温水箱3（高温水箱1、中温水箱2和低温水箱3均设置有水泵与各自相连接），通过这三个水箱替代原冷却塔，压缩空气储能工艺流程中产生的压缩热余热通过气水换热器及水箱逐步降温。

具体的，利用压缩空气储能工艺流程中产生的压缩热余热通过压缩空气储能工艺流程中的第一气水换热器5换出至压缩空气热媒水系统；然后经压缩空气热媒水系统中的采暖换热机组4换热后向厂区供暖或直接向厂区外提供供暖热水。所述厂区指的是压缩空气储能工艺流程实施的单位厂区。

进一步的，所述压缩空气热媒水系统包括与第一气水换热器5水侧出口相连通的高温水箱1、与高温水箱1相连通且与压缩空气储能工艺流程中透平机（如图1中所示的，第二气水换热器6的气侧出口及气侧入口均接至压缩空气相关工艺流程）相连通的第二气水换热器6、与第二气水换热器6相连通的中温水箱2、与中温水箱2相连通的采暖换热机组4、与采暖换热机组4相连通的低温水箱3；所述低温水箱3与第一气水换热器5相连通；

在压缩空气热媒水系统中，循环水经第一气水换热器5换热升温后流至高温水箱1，再经第二气水换热器6换热后温度降低至满足供暖条件后送至中温水箱2；压缩空气热媒水系统中的高温水箱1、中温水箱2、低温水箱3能够将压缩机产生的压缩热余热进行热量的储存及热量的利用；

当中温水箱2内的水量充足、水温能够满足供暖要求时，使用中温水箱2中的热水作为采暖换热机组4一次侧高温水，高温水经采暖换热机组4换热后流向低温水箱3，再经低温水箱3直接回到高温水箱1或经压缩机侧第一气水换热器5换热后回到高温水箱1，实现水的再循环；在采暖换热机组4的二次侧，采暖末端回水经采暖换热机组4加热后，再流向末端，实现供暖热水的循环；

当中温水箱2水量不足、水温不能满足供暖要求时，通过设置另外形式的热源辅助供暖。所述另外形式的热源辅助供暖包括但不局限于市政热网、电供暖、燃气供暖等供暖措施。

进一步的，如图2所示，所述采暖换热机组4的具体连接方式如下：

在采暖换热机组4一次侧热媒入口设置有两路管道，一路接自中温水箱，一路接至向厂区外供暖供水管，当厂区采用采暖换热机组4供暖时，V2阀门开启，当厂区不采用采暖换热机组4供暖时，V2阀门关闭；当厂区外有供暖需求时，V1阀门开启，当厂区外没有供暖需求时，V1阀门关闭；

在采暖换热机组4一次侧热媒出口也设置有两路管道，一路接至低温水箱3，一路接至厂区外供暖回水管，在中温水箱2中设置有温度、水量监测装置，并与采暖换热机组4连锁，当水温、水量满足供暖需求时，向控制系统输出信号，启动采暖换热机组4供暖，V4阀门开随之启；当中温水箱2内水温、水量无法满足供暖需求时，厂区不采用采暖换热机组4供暖时，V4阀门关闭；当厂区外有供暖需求时，V3阀门开启，当厂区外没有供暖需求时，V3阀门关闭；

在采暖换热机组4二次侧出口处设置有两路管道，一路为厂区供暖供水管，一路为另外形式的热源供水管，当厂区使用采暖换热机组4供暖时，V5阀门开启、V6阀门关闭；当厂区使用另外形式的热源供暖时，V5阀门关闭、V6阀门开启；

在采暖换热机组4二次侧进口处也设置有两路管道，一路为厂区供暖回水管，一路为另外形式的热源回水管，当厂区使用采暖换热机组4供暖时，V7阀门开启、V8阀门关闭；当厂区使用另外形式的热源供暖时，V7阀门关闭、V8阀门开启。

进一步的，如图2所示，所述V5阀门、所述V6阀门、所述V7阀门和所述V8阀门均为电动调节阀，能够实现另外形式的热源供暖与采暖换热机组供暖两种方式之间的自动切换和控制。

另，本发明中采用的采暖换热机组4及其附属设备均为现有技术，各设备的具体结构本发明中不再详细介绍。

综上所述，与现有的压缩空气储能项目中厂区的供暖方式相比，本发明可充分利用压缩空气储能工艺流程中产生的压缩热余热，并且减少了非可再生能源的消耗，节能环保。与此同时，对压缩空气储能工艺过程中压缩热余热的利用还可以提升压缩空气储能工艺的效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本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，或者对其中部分或者全部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本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种利用压缩空气储能压缩热余热供暖的方法，其特征在于：利用压缩空气储能工艺流程中产生的压缩热余热通过压缩空气储能工艺流程中的第一气水换热器(5)换出至压缩空气热媒水系统；然后经压缩空气热媒水系统中的采暖换热机组(4)换热后向厂区供暖或直接向厂区外提供供暖热水；

所述压缩空气热媒水系统包括与第一气水换热器(5)水侧出口相连通的高温水箱(1)、与高温水箱(1)相连通且与压缩空气储能工艺流程中透平机相连通的第二气水换热器(6)、与第二气水换热器(6)相连通的中温水箱(2)、与中温水箱(2)相连通的采暖换热机组(4)、与采暖换热机组(4)相连通的低温水箱(3)；所述低温水箱(3)与第一气水换热器(5)相连通；

在压缩空气热媒水系统中，循环水经第一气水换热器(5)换热升温后流至高温水箱(1)，再经第二气水换热器(6)换热后温度降低至满足供暖条件后送至中温水箱(2)；

当中温水箱(2)内的水量充足、水温能够满足供暖要求时，使用中温水箱(2)中的热水作为采暖换热机组(4)一次侧高温水，高温水经采暖换热机组(4)换热后流向低温水箱(3)，再经低温水箱(3)直接回到高温水箱(1)或经压缩机侧第一气水换热器(5)换热后回到高温水箱(1)，实现水的再循环；在采暖换热机组(4)的二次侧，采暖末端回水经采暖换热机组(4)加热后，再流向末端，实现供暖热水的循环；

当中温水箱(2)水量不足、水温不能满足供暖要求时，通过设置另外形式的热源辅助供暖。

2.根据权利要求1所述的一种利用压缩空气储能压缩热余热供暖的方法，其特征在于：所述采暖换热机组(4)的具体连接方式如下：

在采暖换热机组(4)一次侧热媒入口设置有两路管道，一路接自中温水箱，一路接至向厂区外供暖供水管，当厂区采用采暖换热机组(4)供暖时，V2阀门开启，当厂区不采用采暖换热机组(4)供暖时，V2阀门关闭；当厂区外有供暖需求时，V1阀门开启，当厂区外没有供暖需求时，V1阀门关闭；

在采暖换热机组(4)一次侧热媒出口也设置有两路管道，一路接至低温水箱，一路接至厂区外供暖回水管，当厂区采用采暖换热机组(4)供暖时，V4阀门开启，当厂区不采用采暖换热机组(4)供暖时，V4阀门关闭；当厂区外有供暖需求时，V3阀门开启，当厂区外没有供暖需求时，V3阀门关闭；

在采暖换热机组(4)二次侧出口处设置有两路管道，一路为厂区供暖供水管，一路为另外形式的热源供水管，当厂区使用采暖换热机组(4)供暖时，V5阀门开启、V6阀门关闭；当厂区使用另外形式的热源供暖时，V5阀门关闭、V6阀门开启；

在采暖换热机组(4)二次侧进口处也设置有两路管道，一路为厂区供暖回水管，一路为另外形式的热源回水管，当厂区使用采暖换热机组(4)供暖时，V7阀门开启、V8阀门关闭；当厂区使用另外形式的热源供暖时，V7阀门关闭、V8阀门开启。

3.根据权利要求2所述的一种利用压缩空气储能压缩热余热供暖的方法，其特征在于：所述V5阀门、所述V6阀门、所述V7阀门和所述V8阀门均为电动调节阀，能够实现另外形式的热源供暖与采暖换热机组供暖两种方式之间的自动切换和控制。