CN203795523U - 一种压缩空气储能的供水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压缩空气储能的供水系统，包括水池、循环水泵、待冷却装置单元和冷却塔，水池的出水端与待冷却装置单元的进水端之间通过进水管道连接，待冷却装置单元的出水端通过排水管道与冷却塔的进水端连接，冷却塔的出水端与水池的进水端之间通过冷却水管道连接，水池的出水端处设置循环水泵，在排水管道外设置通风管道，通风管道与排水管道为双层套管结构，排水管道套设在通风管道内，通风管道的进风端设有风机，排风端设有开口，充分利用空气将排水管道内热水的一部分热量带走，起到对热水预冷却的作用，提高了冷却塔的工作效率，加快了冷却塔的降温速度，同时延长了排水管道的使用寿命。

Description

一种压缩空气储能的供水系统

技术领域

本实用新型属于压缩空气储能技术领域，特别涉及一种压缩空气储能的供水系统。

背景技术

目前，对于电能存储的技术有两大类，物理方法和化学方法，其中物理方法包括机械能和电磁场能储能，其中机械能储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能或飞轮储能，化学方法包括用法拉第准电容、蓄电池储能或氢储能。

不论是物理方法还是利用化学方法，在大容量的电能存储方面都存在很大困难，为了解决当今世界上电能供需矛盾问题，有的国家在抽水蓄能和压缩空气储能做了一些尝试。由于电力生产具有产、供、用同时发生并同时完成的特点，日间负荷和夜间负荷，均有一定变化规律，电网调度中心时刻监督并指挥着网上运行的各种不同机组的带负荷情况，在用电高峰时段，可能由于开机方式小，造成顶峰电量不足；而在用电低谷时段，电网中反而存在一些电量浪费，例如风力发电机组的弃风现象。如果把这部分电能存储起来，在用电高峰到来的时候，再把这部分电能拿来补充电量不足，可实现电网运行中的“削峰填谷”作用。因此迫切需要经济、稳定、可靠、高效的电力储能系统与之相配套以缓解系统负荷峰谷差过大的情况。电力储能系统也是提高风电、太阳能发电等可再生能源利用率的有效手段。此外，电力储能系统还是解决分布式能源系统容量小、负荷波动大等问题的关键技术。

压缩空气储能系统是一种公认的具有很大发展潜力的大规模电力储能技术。传统压缩空气储能系统是一种基于燃气轮机的调峰电站，利用低谷电驱动压缩机将高压气体存入储气室中，在用电高峰将高压气体从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室同燃料一起燃烧，然后驱动透平发电。其压缩空气储能系统具有储能密度较大、储能周期长、效率较高和单位投资相对较小等优点。

压缩空气储能系统中的空气压缩机、冷却器、透平膨胀机、发电机以及为各个装置的正常运行提供润滑油的润滑油系统，这些装置的冷却都需要用水，因而压缩空气储能系统还包括供水系统，供水系统则为装置的冷却提供冷水，冷水进入各装置内进行换热使得装置自身的温度降低，水的温度升高，热水流入供水系统的冷却塔内进行冷却，成为冷水，冷水再进入各个装置内进行换热冷却。供水系统中的水则按照上述“冷水-热水-冷水”的过程循环。

但是供水系统中，由装置处排出的热水进入冷却塔内进行冷却，虽然热水在管道内流通可以散发一定的热量，但是散发的热量有限，进入冷却塔内的热水的温度依然很高，主要依靠冷却塔对热水降温冷却，因而降温速度比较慢。

实用新型内容

为了克服现有技术中由装置处排出的热水主要通过冷却塔进行降温冷却，冷却塔降温速度慢的缺点，本实用新型提供一种压缩空气储能的供水系统，充分利用空气将排水管道内热水的一部分热量带走，起到对热水预冷却的作用，提高了冷却塔的工作效率，加快了冷却塔的降温速度，使热水更快的变为冷水，避免了能源的浪费，同时延长了排水管道的使用寿命，并且装置简单，易于实施，节约成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压缩空气储能的供水系统，包括储存冷水的水池、循环水泵、待冷却装置单元和对热水进行降温冷却的冷却塔，水池的出水端与待冷却装置单元的进水端之间通过进水管道连接，待冷却装置单元的出水端通过排水管道与冷却塔的进水端连接，冷却塔的出水端与水池的进水端之间通过冷却水管道连接，水池的出水端处设置循环水泵，其特征在于，在排水管道外设置通风管道，通风管道与排水管道为双层套管的结构，排水管道套设在通风管道内，通风管道的进风端设有将空气吹入通风管道内的风机，排风端设有开口。

通风管道的形状与排水管道的形状相匹配，通风管道的管径为排水管道管径的1.5倍-2.5倍。

优选的，通风管道的形状与排水管道的形状相匹配，通风管道的管径为排水管道管径的2倍。

优选的，通风管道的进风端为敞口设置，风机设置在与进风端相对的位置处。

优选的，通风管道的进风端为封闭端，在通风管道的侧壁上设有开口，在开口处设置风机。

通风管道的排风端为敞口设置或者排风端为封闭端，在靠近封闭端处的管壁上设有若干排气口，排气口围绕通风管道的管体均匀分布。

待冷却装置单元包括至少两台待冷却装置，各台待冷却装置之间为并联设置，每台待冷却装置的进水端均设置第一管道，每台待冷却装置的第一管道分别与进水管道连接，每台待冷却装置的出水端均设置第二管道，每台待冷却装置的第二管道分别与排水管道相连接，在排水管道外设置通风管道，排水管道套设在通风管道内，每条第二管道与排水管道的连接点在排水管道上间隔设置，并且在每个连接点处的通风管道上设置风机，在通风管道的侧壁上设有开口，在开口处设置风机。

待冷却装置单元包括至少两台待冷却装置，各待冷却装置之间为并联设置，每台待冷却装置的进水端均设置第一管道，每台待冷却装置的第一管道分别与一条进水中间管道连接，进水中间管道与进水管道相连接，每台待冷却装置的出水端均设置第二管道，每台待冷却装置的第二管道分别与一条排水中间管道连接，排水中间管道与排水管道相连接，在排水中间管道和排水管道外均设置通风管道，排水中间管道、排水管道均套设在通风管道内，每条第二管道与排水中间管道的连接点在排水中间管道上间隔设置，并且在每个连接点处的通风管道上设置风机，在通风管道的侧壁上设有开口，在开口处设置风机。

优选的，通风管道设置有多条，每条通风管道均设置在排水管道外，每条通风管道的进风端处设置风机，排风端设有开口，相邻两条通风管道之间具有一间距。

在水池的出水端处设置一旁路进水管道，旁路进水管道与排水管道相连接，在旁路进水管道上设有控制管道导通的截止阀和循环水泵。

本实用新型的有益效果是，充分利用空气将排水管道内热水的一部分热量带走，起到对热水预冷却的作用，提高了冷却塔的工作效率，加快了冷却塔的降温速度，使热水快速冷却，避免了能源的浪费，同时延长了排水管道的使用寿命，并且装置简单，易于实施，节约成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型所述的压缩空气储能的供水系统进行具体说明。

图1是本实用新型供水系统一种设置方式的结构示意图；

图2是本实用新型供水系统另一种设置方式的结构示意图；

图3是本实用新型通风管道排风端处设置排气孔的结构示意图。

如图所示，水池1，循环水泵2，待冷却装置单元3，冷却塔4，进水管道5，排水管道6，冷却水管道7，通风管道8，风机9，第一管道10，第二管道11，进水中间管道12，排水中间管道13，待冷却装置14，旁路进水管道15，地下水井16，补给水管道17，截止阀18，备用管道19，排气孔20。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的压缩空气储能的供水系统，包括储存冷水的水池1、为水的流动提供动力的循环水泵2、待冷却装置单元3和对热水进行降温冷却的冷却塔4。水池1内储存有冷水，水池1的出水端通过进水管道5与待冷却装置单元3的进水端连接，将水池中的冷水通过进水管道5送入待冷却装置单元3内，待冷却装置单元3通过冷水换热使自身的温度降低，冷水成为热水，由待冷却装置单元的出水端将热水排出。待冷却装置单元的出水端连接排水管道6，排水管道6的另一端连接冷却塔4的进水端。热水在排水管道6内流动，沿排水管道流入冷却塔4内，通过冷却塔对热水进行降温冷却，使之成为冷水。冷却塔4的出水端通过冷却水管道7与水池的进水端连接，由冷却塔的出水端流出的冷水通过冷却水管道7流入水池内储存，以便进入下一个供水循环。在水池的出水端处设置循环水泵2和截止阀18，循环水泵2设置在进水管道5上，将水池中的水抽出送入待冷却装置单元3内。

如图1所示，在排水管道6外设置通风管道8，通风管道8与排水管道6为双层套管的结构，排水管道6套设在通风管道8内。通风管道8的进风端设有风机9，风机9将外界的空气吹入通风管道8内，加速了空气在通风管道内流动，带走排水管道内热水的一部分热量，同时风机9还将冷空气不断吹入通风管道内，带走更多的热量。通风管道8的排风端设有开口，则在通风管道内，携带有热量的空气通过排风端的开口将这部分空气排出通风管道8，使得带有热量的空气能够定向排放，还可以将这部分热能回收利用。风机9在通风管道的进风端不断将空气吹入通风管道8内，加速空气在通风管道内的流动，带有热量的空气不断的通过排风端排出，利用空气将排水管道内热水的一部分热量带走，起到了预冷却的作用。并且空气为可循环利用的资源，取自自然界，不需要耗费成本。

如图1所示，通风管道8的形状与排水管道6的形状相匹配，在排水管道的折弯处，通风管道8也设置相同的折弯，便于空气在通风管道内将排水管道内热水的一部分热量带走。为了使通风管道内的空气顺畅流通，并且携带更多的热量，通风管道的管径为排水管道管径的1.5倍-2.5倍。这样的设计，空气随着风机不断吹入通风管道8内，不仅可在通风管道8内顺畅流通，而且可以容纳更多的空气吹入通风管道8内，带走更多的热量。优选的，通风管道的管径为排水管道管径的2倍。

如图1所示，通风管道8的进风端可以为敞口设置，风机9设置在与进风端相对的位置处，风机9正对通风管道的进风端，便于将更多地空气吹入通风管道8内。通风管道8的进风端也可以为封闭端，在通风管道的侧壁上设有开口，在开口处设置风机9。风机9将空气吹入通风管道8内，加速通风管道内空气的流动，并且不断向通风管道吹入冷空气，带走更多的热量。

如图1、3所示，通风管道8的排风端可以为敞口设置，带有热量的空气通过敞开的通风口散发出去，利于热空气尽快的排出通风管道8。通风管道8的排风端也可以为封闭端，在靠近封闭端处的管壁上设有若干排气孔20，排气孔20围绕通风管道的管体均匀分布，将带有热量的空气尽快排出通风管道。

如图1所示，待冷却装置单元3包括至少两台待冷却装置14，各待冷却装置14之间为并联设置，水池中的冷水分别通入各个待冷却装置14，在待冷却装置14内进行换热。每台待冷却装置14的进水端均设置第一管道10，每台待冷却装置14的第一管道10分别与进水管道5连接，水池中的冷水流入进水管道5内，通过第一管道10流入各台待冷却装置14内进行换热，将热水排出。每台待冷却装置的出水端均设置第二管道11，每台待冷却装置的第二管道11分别与排水管道6相连接，由待冷却装置排出的热水流入第二管道11内，再通过排水管道6将热水输送至冷却塔4内。在排水管道6外设置通风管道8，排水管道6套设在通风管道8内。每条第二管道11与排水管道的连接点在排水管道6上间隔设置，分散在排水管道6上，并且在每个连接点处的通风管道8上设置风机9，在通风管道的侧壁上设置有开口，在开口处设置风机9。每台待冷却装置14排出的热水通过第二管道11与排水管道6汇合，因而在第二管道11与排水管道6的连接处热量很高，在此处通风管道的侧壁上设置开口，开口处设置风机9，加速空气的流动，不断将冷空气吹入，更好的将热量带走，起到降温、预冷却的作用，并且延长排水管道的使用寿命。使用一条通风管道8，降低了成本，减少了工艺上操作，方便实施。

待冷却装置14为空气压缩机组内级间冷却器、冷却器、透平膨胀机、发电机、润滑油系统等，这些装置的冷却均使用冷水进行换热冷却。

如图2所示，还可以是，待冷却装置单元3包括至少两台待冷却装置14，各待冷却装置14之间为并联设置，水池中的冷水分别通入各个待冷却装置14，在待冷却装置14内进行换热。每台待冷却装置的进水端均设置第一管道10，每台待冷却装置的第一管道10分别与一条进水中间管道12连接，进水中间管道12再与进水管道5连接。水池中的冷水通过进水管道5流入进水中间管道12，冷水在进水中间管道12内流通，通过第一管道10与进水中间管道12的连接处，流入第一管道10内，进入每台待冷却装置14内进行换热，将热水排出。每台待冷却装置的出水端均设置第二管道11，每台待冷却装置的第二管道11分别与一条排水中间管道13连接，排水中间管道13再与排水管道6相连接。由每台待冷却装置14排出的热水分别通过第二管道11流入排水中间管道13内，排水中间管道13将热水汇集，汇集的热水流入排水管道6内，通过排水管道6将热水输送至冷却塔4内。

如图2所示，在排水中间管道13和排水管道6外均设置通风管道8，排水中间管道13和排水管道6均套设在通风管道8内。每条第二管道11与排水中间管道13的连接点在排水中间管道13上间隔设置，分散在排水中间管道13上。并且在每个连接点处的通风管道8上设置风机9，在通风管道的侧壁上设置有开口，在开口处设置风机9。每台待冷却装置14排出的热水通过第二管道11流入排水中间管道13，热水在排水中间管道13内汇集，因而在第二管道11与排水中间管道13的连接处热量很高，在此处通风管道的侧壁上设置开口，开口处设置风机9，加速空气的流动，不断将冷空气吹入更好的将热量带走，起到降温、预冷却的作用，并且延长第二管道11与排水中间管道13的使用寿命。在排水中间管道13与排水管道6外设置一条通风管道8，降低了成本，减少了工艺上操作，方便实施。

通风管道8可以设置有多条，每条通风管道8均设置在排水管道6外，即排水管道6套设在多条通风管道8内。相邻的两条通风管道8之间具有一间距。每条通风管道的进风端设置风机9，通过风机9将空气吹入通风管道内。排风端设有开口，将带有热量的空气排出通风管道。

如图1、2所示，为了使排水管道6内的热水加速冷却，水池的出水端处设置一旁路进水管道15，旁路进水管道15与排水管道6相连接。水池中的冷水通过旁路进水管道15导入排水管道6内，与排水管道内的热水混合，加速排水管道内热水的降温冷却。在旁路进水管道6上设置控制该旁路进水管道导通的截止阀18和循环水泵2，循环水泵2为水提供动力，将水池内的水抽入排水管道内。

如图1、2所示，在本实施例中，水池1的出水端处设置有两台循环水泵2，两台循环水泵2并联设置。其中一台循环水泵2设置在进水管道5上，将水池中的水抽出送入待冷却装置单元3内。另一台循环水泵2设置在备用管道19上，备用管道19的一端与水池的出水端连接，另一端与进水管道5连接。两台循环水泵2并联设置，一台循环水泵2为使用状态，另一台循环水泵2处于备用状态。当一台循环水泵2出现故障不能正常工作，或者需要调试、检修，或者待冷却装置单元需要的冷水量增大，打开另一台处于备用状态的循环水泵2，通过另一台循环水泵2将冷水送入待冷却装置单元3内。或者当一台循环水泵2不能满足供水量时，打开另一台处于备用状态的循环水泵2，通过两台循环水泵2将冷水送入待冷却装置单元3内。还可以设置多台循环水泵2，多台循环水泵2并联设置，起到备用的作用。

如图1、2所示，供水系统中还设置有补给水管道17，补给水管道17的一端连接地下水井16，另一端连接水池1，地下水井16内的水通过补给水管道17流入水池1内，为供水系统内的水循环补给水。在补给水管道17上设置控制该补给水管道导通或者断开的截止阀18。

本实用新型所述的压缩空气储能的供水系统，在排水管道6外设置通风管道8，通风管道8的进风端设置风机9，将空气吹入通风管道8内，加速通风管道内空气的流动，通过空气将排水管道6内流通的热水的一部分的热量带走，起到了对热水预冷却的作用，提高了冷却塔的工作效率，加快了冷却塔的降温速度，使热水更快的变为冷水。在排风端设置开口，将热空气定向排放，还可以将这部分热空气进行回收利用，充分利用能源。空气为可循环利用的资源，取自自然界，既不需要花费成本，也不会造成污染。同时，降低了排水管道内热水的温度，延长了排水管道的使用寿命。并且此设计简单，易于实施，节约成本。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (10)

1.一种压缩空气储能的供水系统，包括储存冷水的水池(1)、循环水泵(2)、待冷却装置单元(3)和对热水进行降温冷却的冷却塔(4)，所述水池的出水端与待冷却装置单元的进水端之间通过进水管道(5)连接，所述待冷却装置单元的出水端通过排水管道(6)与冷却塔的进水端连接，所述冷却塔的出水端与水池的进水端之间通过冷却水管道(7)连接，所述水池的出水端处设置循环水泵(2)，其特征在于，在所述排水管道(6)外设置通风管道(8)，所述通风管道(8)与排水管道(6)为双层套管的结构，所述排水管道(6)套设在通风管道(8)内，所述通风管道的进风端设有将空气吹入通风管道内的风机(9)，排风端设有开口。

2.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能的供水系统，其特征在于，所述通风管道(8)的形状与排水管道(6)的形状相匹配，所述通风管道(8)的管径为排水管道管径的1.5倍-2.5倍。

3.根据权利要求2所述的一种压缩空气储能的供水系统，其特征在于，所述通风管道(8)的形状与排水管道(6)的形状相匹配，所述通风管道(8)的管径为排水管道管径的2倍。

4.根据权利要求1或2所述的一种压缩空气储能的供水系统，其特征在于，所述通风管道(8)的进风端为敞口设置，所述风机(9)设置在与进风端相对的位置处。

5.根据权利要求1或2所述的一种压缩空气储能的供水系统，其特征在于，所述通风管道(8)的进风端为封闭端，在通风管道的侧壁上设有开口，在开口处设置风机(9)。

6.根据权利要求1或2所述的一种压缩空气储能的供水系统，其特征在于，所述通风管道(8)的排风端为敞口设置或者排风端为封闭端，在靠近封闭端处的管壁上设有若干排气孔(20)，所述排气孔(20)围绕通风管道的管体均匀分布。

7.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能的供水系统，其特征在于，所述待冷却装置单元(3)包括至少两台待冷却装置(14)，所述各台待冷却装置(14)之间为并联设置，所述每台待冷却装置的进水端均设置第一管道(10)，所述每台待冷却装置的第一管道(10)分别与进水管道(5)连接，所述每台待冷却装置的出水端均设置第二管道(11)，所述每台待冷却装置的第二管道(11)分别与排水管道(6)相连接，在排水管道外设置通风管道(8)，所述排水管道(6)套设在通风管道(8)内，所述每条第二管道(11)与排水管道的连接点在排水管道上间隔设置，并且在每个连接点处的通风管道上设置风机(9)，在通风管道的侧壁上设有开口，在开口处设置风机(9)。

8.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能的供水系统，其特征在于，所述待冷却装置单元(3)包括至少两台待冷却装置(14)，所述各待冷却装置(14)之间为并联设置，所述每台待冷却装置的进水端均设置第一管道(10)，所述每台待冷却装置的第一管道(10)分别与一条进水中间管道(12)连接，所述进水中间管道(12)与进水管道(5)相连接，所述每台待冷却装置的出水端均设置第二管道(11)，所述每台待冷却装置的第二管道(11)分别与一条排水中间管道(13)连接，所述排水中间管道(13)与排水管道(6)相连接，在排水中间管道(13)和排水管道(6)外均设置通风管道(8)，所述排水中间管道(13)、排水管道(6)均套设在通风管道(8)内，所述每条第二管道与排水中间管道的连接点在排水中间管道上间隔设置，并且在每个连接点处的通风管道上设置风机(9)，在通风管道的侧壁上设有开口，在开口处设置风机(9)。

9.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能的供水系统，其特征在于，所述通风管道(8)设置有多条，每条通风管道(8)均设置在排水管道(6)外，所述每条通风管道的进风端处设置风机(9)，排风端设有开口，所述相邻两条通风管道(8)之间具有一间距。

10.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能的供水系统，其特征在于，在所述水池的出水端处设置一旁路进水管道(15)，所述旁路进水管道(15)与排水管道(6)相连接，在所述旁路进水管道(15)上设有控制管道导通的截止阀(18)和循环水泵(2)。