CN214660745U - 多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统 - Google Patents

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Abstract

一种多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，它包括填充蓄热装置、共用回路、储气回路、光热回路、做功回路、供暖回路和供冷回路，通过填充蓄热装置与共用回路串联，光热回路与共用回路并联，储气回路和做功回路与共用回路中的换热器连接，供暖回路和供冷回路与光热回路和共用回路连接，储能和释能皆采用共用回路，通过光热回路对共用回路进行加热，共用回路和光热回路驱动供暖回路和供冷回路工作。具有结构简单，同时满足多种综合功能，储能和释能共用同一回路，占用空间小，成本低，储能和释能阶段光热回路对共用回路加热，提升系统稳定做功性能和效率，实现连续供热和供冷的特点。

Description

多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统
技术领域
本实用新型属于储能技术领域，涉及一种多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统。
背景技术
压缩空气储能系统中因为在释能过程中，通过空气透平进行发电，在此过程中能够利用高压空气膨胀降温产生冷能提供给用户，同时在压缩热回收的蓄热子系统中，除了利用回收热加热释能时的高压空气，还可以为用户提供生活用水及供暖。专利CN109826708 A 中提出了一种先进分布式多联供的压缩空气储能系统及应用方法，里面涉及了电力输出、供冷、供热等模块，虽然满足了用户不同季节负荷需求，但是采用的是补燃式，不是完全零污染。同样专利CN 107299891 B 中为一种先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统及应用方法，提出了回收压缩机热和太阳能集热装置提供热量，但也采用的为补燃式路线。专利CN 107939654 B 提出了一种冷-热-电联供压缩空气储能系统，采用的为非补燃式路线，同时满足冷、热、电不同需求的供应，但是在蓄热系统还有进一步优化空间。
上述技术方案不能同时满足电力输出、供冷、供暖、供气等综合功能，在储能过程中一旦温度达不到做功温度，则透平效率降低，系统不稳定；其次不能连续供热和供冷；蓄热和释热采用两套设备和两套管路，所用设备多，成本高，使得整个系统占用空间大。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，结构简单，采用填充蓄热装置与共用回路串联，光热回路与共用回路并联，储气回路和做功回路与共用回路中的换热器连接，供暖回路和供冷回路与光热回路和共用回路连接，储能和释能皆采用共用回路，光热回路对共用回路进行加热，共用回路和光热回路驱动供暖回路和供冷回路工作，同时满足多种综合功能，储能和释能共用同一回路，占用空间小，成本低，储能和释能阶段光热回路对共用回路加热，提升系统稳定做功性能和效率，实现连续供热和供冷。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，它包括填充蓄热装置、共用回路、储气回路、光热回路、做功回路、供暖回路和供冷回路；所述填充蓄热装置与共用回路串联，光热回路与共用回路并联，储气回路和做功回路与共用回路中的换热器连接，供暖回路和供冷回路与光热回路和共用回路连接，储能和释能皆采用共用回路，光热回路对共用回路进行加热，共用回路和光热回路驱动供暖回路和供冷回路工作。
所述填充蓄热装置包括与填充床连接的储液罐，填充床的进液端和储液罐的排液端与共用回路连接，填充床的进液端设置稳压系统。
所述共用回路的共用管路上串联有换热器和屏蔽泵，膨胀槽与共用管路连接。
所述储气回路包括与储气罐连接的气管，气管和气源气管与换热器连接，进气和排气时共用气管。
所述光热回路包括与光热管路并联的光热集热系统和电加热器，光热管路与共用回路、供暖回路和供冷回路连接。
所述做功回路的做功管路上连接有三通换向阀，三通换向阀分别与压缩机、膨胀机和换热器连接。
所述供暖回路包括与供暖换热器连接的暖用户端，与供暖换热器连接的供暖管路与共用回路和光热回路连接。
所述供暖管路与支管路连接，支管路的另一端与填充蓄热装置连接。
所述供冷回路包括与吸收式制冷系统连接的冷用户端，吸收式制冷系统与共用回路和光热回路连接。
一种多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，它包括填充蓄热装置、共用回路、储气回路、光热回路、做功回路、供暖回路和供冷回路，通过填充蓄热装置与共用回路串联，光热回路与共用回路并联，储气回路和做功回路与共用回路中的换热器连接，供暖回路和供冷回路与光热回路和共用回路连接，储能和释能皆采用共用回路，通过光热回路对共用回路进行加热，共用回路和光热回路驱动供暖回路和供冷回路工作。本实用新型克服了原系统中蓄热和释热回路各自独立，占用空间大，释能阶段不稳定造成转化效率低的问题。具有结构简单，同时满足多种综合功能，储能和释能共用同一回路，占用空间小，成本低，储能和释能阶段光热回路对共用回路加热，提升系统稳定做功性能和效率，实现连续供热和供冷的特点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型填充蓄热装置的结构示意图。
图3为本实用新型共用回路与填充蓄热装置、做功回路和储气回路连接的结构示意图。
图4为本实用新型光热回路的结构示意图。
图5为本实用新型共用回路与填充蓄热装置、光热回路和供暖回路连接的结构示意图。
图6为本实用新型共用回路与填充蓄热装置、光热回路、供暖回路和供冷回路连接的结构示意图。
图中：填充蓄热装置1，填充床11，储液罐12，稳压系统13，共用回路2，换热器21，屏蔽泵22，膨胀槽23，储气回路3，储气罐31，气源气管32，光热回路4，光热集热系统41，电加热器42，做功回路5，三通换向阀51，压缩机52，膨胀机53，供暖回路6，供暖换热器61，暖用户端62，支管路63，供冷回路7，吸收式制冷系统71，冷用户端72。
具体实施方式
如图1~图6中，一种多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，它包括填充蓄热装置1、共用回路2、储气回路3、光热回路4、做功回路5、供暖回路6和供冷回路7；所述填充蓄热装置1与共用回路2串联，光热回路4与共用回路2并联，储气回路3和做功回路5与共用回路2中的换热器21连接，供暖回路6和供冷回路7与光热回路4和共用回路2连接，储能和释能皆采用共用回路2，光热回路4对共用回路2进行加热，共用回路2和光热回路4驱动供暖回路6和供冷回路7工作。同时满足多种综合功能，储能和释能共用同一回路，占用空间小，成本低，储能和释能阶段光热回路4对共用回路2加热，提升系统稳定做功性能和效率，实现连续供热和供冷。
优选地，在储能和释能过程中，液态传热介质皆通过共用回路2循环，不仅减少了所需管道的长度，驱动液态传热介质循环的设备采用一个屏蔽泵22，节省设备降低成本，占用空间小，使得整体结构紧凑。
优选的方案中，所述填充蓄热装置1包括与填充床11连接的储液罐12，填充床11的进液端和储液罐12的排液端与共用回路2连接，填充床11的进液端设置稳压系统13。结构简单，使用时，填充床11用于吸收液态传热介质的热量，储液罐12用于储存从填充床11内排出的液态传热介质。
优选地，填充床11内的填充物为固体蓄热材料。
优选地，液态传热介质为导热油。
优选地，填充床11为分流式填充床或喷淋式填充床。
优选地，填充床11进液端连接有稳压系统13用于系统启动前，排出回路中的空气。
优选地，稳压系统13包括稳压管路中依次连接的稳压装置和气体流量调节阀，气体流量调节阀一端与填充床11进液端连接。
优选的方案中，所述共用回路2的共用管路上串联有换热器21和屏蔽泵22，膨胀槽23与共用管路连接。结构简单，使用时，储液罐12内的液态传热介质进入共用回路2，屏蔽泵22驱动液态传热介质在共用回路2中循环流动。
优选地，储能时，屏蔽泵22驱动共用管路中的液态传热介质循环流动，流经换热器21时，液态传热介质不断吸收换热器21的热量，液态传热介质的温度逐渐升高，同时换热器21将高温高压空气转换成低温高压空气。
优选地，释能时，屏蔽泵22驱动共用管路中的液态传热介质循环流动，流经换热器21时，换热器21不断吸收液态传热介质的热量，换热器21的温度逐渐升高，同时换热器21将低温高压空气转换成高温高压空气。
优选地，膨胀槽23用于在释能过程中，抵消液态传热介质陡然温升时对共用回路2的共用管路造成的压力，其工作过程是，当共用管路的压力陡然升高时，部分液态传热介质迅速进入膨胀槽23内，减小共用管路压力，避免发生爆管现象。
优选的方案中，所述储气回路3包括与储气罐31连接的气管，气管和气源气管32与换热器21连接，进气和排气时共用气管。结构简单，使用时，储气罐31进气和排气皆共用同一根气管，在储能阶段，气管处于连通状态，储能结束后，气管上的阀门关闭，在释能阶段，再次开启阀门，减少了储气罐31与换热器21之间的连通管道，有利于节省空间。
优选的方案中，所述光热回路4包括与光热管路并联的光热集热系统41和电加热器42，光热管路与共用回路2、供暖回路6和供冷回路7连接。结构简单，使用时，液态传热介质从储液罐12排出进入共用回路2中，屏蔽泵22驱动共用管路中的液态传热介质进入光热回路4后再进入填充床11，之后回流至储液罐12内形成循环回路，光热集热系统41或电加热器42对液态传热介质进行加热。
优选的方案中，所述做功回路5的做功管路上连接有三通换向阀51，三通换向阀51分别与压缩机52、膨胀机53和换热器21连接。结构简单，使用时，在储能阶段，做功管路上的三通换向阀51导通压缩机52与换热器21，关闭膨胀机53的进气通道；释能阶段，三通换向阀51导通换热器21与膨胀机53，关闭换热器21的排气通道；减少了压缩机52和膨胀机53与换热器21之间的连接管道，有利节省空间。
优选地，储能阶段，压缩机52和屏蔽泵22启动，储液罐12内的液态传热介质进入共用回路2内，屏蔽泵22驱动液态传热介质沿屏蔽泵22、换热器21、填充床11和储液罐12循环流动，与此同时，压缩机52压缩后的高温高压空气进入换热器21内，液态传热介质不断吸收换热器21的热量，换热器21将高温高压空气转换成低温高压空气后进入储气罐31内储存，储能结束后，储气罐31关闭。
优选地，释能阶段，压缩机52关闭，屏蔽泵22启动，储液罐12内的液态传热介质进入共用回路2内，屏蔽泵22驱动液态传热介质沿屏蔽泵22、换热器21、填充床11和储液罐12循环流动，与此同时，储气罐31内的低温高压空气进入换热器21内，换热器21不断吸收液态传热介质的热量，换热器21将低温高压空气转换成高温高压空气后进入膨胀机53内驱动其做功。
优选地，在储能或释能过程中，一部分液态传热介质分流至光热回路4内，经过光热回路4加热后进入供暖回路6或供冷回路7内，在储能或释能阶段实现供暖或供冷。
优选地，在储能或释能过程中，一部分液态传热介质在填充床11进液端分流至供暖回路6或供冷回路7内，驱动供暖回路6或供冷回路7工作。
优选地，在储能或释能过程中，一部分液态传热介质分流至光热回路4内，经过光热回路4加热后进入填充床11再回流至储液罐12内，储能和释能过程中对液态传热介质进行加热，提高液态传热介质的温度，使液态传热介质在循环过程中保持做功设定温度，提高系统转化时的稳定性。
优选的方案中，所述供暖回路6包括与供暖换热器61连接的暖用户端62，与供暖换热器61连接的供暖管路与共用回路2和光热回路4连接。结构简单，使用时，储液罐12内的液态传热介质进入共用回路2中，屏蔽泵22驱动液态传热介质进入供暖回路6内，供暖换热器61不断吸收液态传热介质的热量，供暖换热器61吸收热量后输送给暖用户端62。
优选地，供暖过程中，液态传热介质流通的路径为：流经储液罐12、屏蔽泵22、光热回路4的光热集热系统41或电加热器42、供暖回路6的供暖换热器61后回流至屏蔽泵22。
优选地，上述供暖过程中，液态传热介质在流入供暖回路6时，一部分液态传热介质进入供暖换热器61，另一部分液态传热介质沿支管路63进入储液罐12后再回流至屏蔽泵22。
优选的方案中，所述供暖管路与支管路63连接，支管路63的另一端与填充蓄热装置1连接。结构简单，使用时，支管路63用于导通储液罐12，改变液态传热介质流动的路径。
优选地，在做功回路5停止工作时，储液罐12内的液态传热介质进入共用回路2内，屏蔽泵22启动，驱动液态传热介质沿屏蔽泵22、光热回路4、支管路63进入储液罐12形成循环回路，独立对储液罐12内的液态传热介质进行加温，对储液罐12内的液态传热介质进行预热或使其保持在设定温度。
优选的方案中，所述供冷回路7包括与吸收式制冷系统71连接的冷用户端72，吸收式制冷系统71与共用回路2和光热回路4连接。结构简单，使用时，储液罐12内的液态传热介质进入共用回路2中，屏蔽泵22驱动液态传热介质进入吸收式制冷系统71中，吸收式制冷系统71吸收热量做功制冷提供给冷用户端72。
上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，其特征是：它包括填充蓄热装置（1）、共用回路（2）、储气回路（3）、光热回路（4）和做功回路（5）；所述填充蓄热装置（1）与共用回路（2）串联，光热回路（4）与共用回路（2）并联，储气回路（3）和做功回路（5）与共用回路（2）中的换热器（21）连接，储能和释能皆采用共用回路（2），光热回路（4）对共用回路（2）进行加热。
2.根据权利要求1所述的多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，其特征是：所述填充蓄热装置（1）包括与填充床（11）连接的储液罐（12），填充床（11）的进液端和储液罐（12）的排液端与共用回路（2）连接，填充床（11）的进液端设置稳压系统（13）。
3.根据权利要求1所述的多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，其特征是：所述共用回路（2）的共用管路上串联有换热器（21）和屏蔽泵（22），膨胀槽（23）与共用管路连接。
4.根据权利要求1所述的多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，其特征是：所述储气回路（3）包括与储气罐（31）连接的气管，气管和气源气管（32）与换热器（21）连接，进气和排气时共用气管。
5.根据权利要求1所述的多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，其特征是：所述光热回路（4）包括与光热管路并联的光热集热系统（41）和电加热器（42），光热管路与共用回路（2）、供暖回路（6）和供冷回路（7）连接。
6.根据权利要求1所述的多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，其特征是：所述做功回路（5）的做功管路上连接有三通换向阀（51），三通换向阀（51）分别与压缩机（52）、膨胀机（53）和换热器（21）连接。
7.根据权利要求1所述的多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，其特征是：供暖回路（6）包括与供暖换热器（61）连接的暖用户端（62），与供暖换热器（61）连接的供暖管路与共用回路（2）和光热回路（4）连接。
8.根据权利要求7所述的多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，其特征是：所述供暖管路与支管路（63）连接，支管路（63）的另一端与填充蓄热装置（1）连接。
9.根据权利要求1所述的多源紧凑型蓄热式压缩空气储能综合利用系统，其特征是：供冷回路（7）包括与吸收式制冷系统（71）连接的冷用户端（72），吸收式制冷系统（71）与共用回路（2）和光热回路（4）连接。
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