CN216120397U - 一种带有泵前补压的液流电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有泵前补压的液流电池系统,其技术方案要点是液流电池电解液储罐出口与电解液循环泵入口相连；电解液循环泵出口一路连接电池堆，电解液循环泵另一气相管路连接气液分离器进气口；气液分离器底部立管连接于电解液循环泵泵前管道上，气液分离器液相出口管路连接于电解液储罐顶部气相口；气液分离器气体进口连接电解液循环泵泵后管道和排气管道，气液分离器气相口通往所述碱吸收装置的进口，碱吸收装置顶部设置排气口。本实用新型结构简单，控制方便。可提高液流电池系统泵前压力，有效避免泵气蚀发生，同时，系统设置自动排气管道，可实现气体直接排入尾气吸收装置，并将液体循环回收至电解液储罐中，减少电解液的浪费。

Description

一种带有泵前补压的液流电池系统

技术领域

本实用新型属于储能技术领域，具体涉及一种带有泵前补压的液流电池系统。

背景技术

储能技术是实现新时代能源供给侧结构性改革的战略举措，是调整优化能源结构、转变能源方向的重大选择，是未来能源结构转变和电力生产消费方式变革的战略性支撑技术。储能技术的应用将贯穿于电力系统发、配、输、用各个环节，强有力的满足经济社会发展对优质、安全、可靠供电的要求。

液流电池是储能技术路线中较为重要、可大规模应用的一种技术路线。主要是一种正、负极活性物质均为液体的电化学电池，其液态活性物质既为电极活性材料，又为电解质溶液，被分别储存在独立的储液罐中，通过外接管路与流体泵使电解质溶液流入电池堆内进行反应。在机械动力作用下，液态活性物质在不同的储液罐与电池堆的闭合回路中循环流动，采用离子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应。该种技术路线的系统形式造成了系统需要有循环泵进行驱动液体流动，在液流电池的氧化还原反应中会有一定微量气体产生，在调试、启动运行、运行过程中需要排气装置。目前，很多项目采用的是部分管道安装手动导淋口进行排气，该种排气危险性较大，容易造成电解液的喷洒，也造成了电解液的浪费。此外，当电解液储罐液位较低时、电解液温度较高时，循环泵可能发生汽蚀，需要匹配气蚀余量较大的泵型，增加了系统初投资和运行难度。

实用新型内容

基于上述提出的液流电池储能系统限制，本实用新型的目的在于提供一种带有泵前补压的液流电池系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带有泵前补压的液流电池系统，该系统主要包括电解液储罐、电解液循环泵、电池堆、气液分离器和碱吸收装置，其中，

所述电解液储罐出口与所述电解液循环泵入口相连；所述电解液循环泵出口一路连接所述电池堆，所述电解液循环泵另一气相管路连接所述气液分离器进气口；

所述气液分离器底部立管连接于所述电解液循环泵泵前管道上，所述气液分离器液相出口管路连接于电解液储罐顶部气相口；

所述气液分离器气体进口连接所述电解液循环泵泵后管道和排气管道，所述气液分离器气相口通往所述碱吸收装置的进口，所述碱吸收装置顶部设置排气口。

优选的，所述气液分离器液相出口管路连接于电解液储罐顶部气相口之间设置有电动阀。

优选的，所述气液分离器顶部采用顶高穹顶结构形式。

优选的，所述气液分离器安装高度高于所述电解液储罐顶部高度。

优选的，所述气液分离器上还设置有液位控制装置。

优选的，所述碱吸收装置顶部排气口处连接有碱吸收电解液储罐。

优选的，所述液流电池系统包括正极电解质溶液系统和负极电解质溶液系统；

正极电解质溶液系统包括正极电解液储罐、正极电解液循环泵，所述正极电解液储罐出口与正极电解液循环泵入口相连；

负极电解质溶液系统包括负极电解液储罐、负极电解液循环泵，所述负极电解液储罐出口与负极电解液循环泵入口相连。

本实用新型的技术效果和优点：

本实用新型结构简单，控制方便，通过在电解液储罐出口与电解液循环泵前增加高位气液分离器装置，实现了电池系统中的气体自动排气。提高了电解液循环泵前压力，有效避免了循环泵的汽蚀发生，提高了系统运行的稳定性。同时，系统设置自动排气管道，可实现气体直接排入尾气吸收装置，并将液体循环回收至电解液储罐中，减少电解液的浪费。提高了系统经济效益；避免了人工排气造成的人员安全问题和设备腐蚀问题。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-电解液储罐；2-电解液循环泵；3-电池堆；4-气液分离器；5-碱吸收装置；6-电动阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种带有泵前补压的液流电池系统，该系统主要包括电解液储罐1、电解液循环泵2、电池堆3、气液分离器4、碱吸收装置5，其中，

所述电解液储罐1出口与电解液循环泵2入口相连；电解液循环泵2出口一路连接电池堆3，一路气相管路连接气液分离器4进气口；气液分离器4底部立管连接于电解液循环泵2泵前管道上，气液分离器4气体进口连接泵后管道和排气管道；气液分离器4液相出口管路上设置电动阀6，出口管路连接于电解液储罐顶部气相口，气液分离器4气相口连接碱吸收装置5的进口，碱吸收装置5顶部设置排气口。

所述气液分离器4液相出口管路处设置有电动阀6，所述电动阀6用于调节流向电解液储罐的流量大小。在本实施例中，所述相关管道中设置相关阀门，控制气相管道联通，实现气体排放。

所述气液分离器4顶部采用顶高穹顶结构形式，保证气体的有效排出。

所述气液分离器4安装高度高于电解液储罐1顶部高度，保证增加电解液循环泵2泵前液位高度。

所述气液分离器4上还设置有液位控制装置，所述液位控制装置选用电接触式液位控制器，用于对气液分离器4进行液位监视以及自动控制。同时也可同电磁开关阀配合使用，实现液位自动控制，以将液位维持在一定范围内。

具体地，在一些工况下，电解液逸出的气体可能夹带有其它有害气体或液体，因此需将碱吸收装置5的产物进行回收，在本实用新型的实施例中，增加碱吸收电解液储罐，通过碱吸收电解液储罐去除碱吸收装置5的产物中可能夹带有其它有害气体或液体后，再进行排放，从而避免造成污染。优选地，所述碱吸收装置5顶部排气口处连接碱吸收电解液储罐，通过吸收罐将酸性气体进行吸收和消除。

具体地，如图1所示为液流电池系统的结构示意图，该系统主要包括电解液储罐1、电解液循环泵2、电池堆3、气液分离器4、碱吸收装置5和相关管道及排气口。电解液储罐出口与电解液循环泵2入口相连；电解液循环泵2出口一路连接电池堆3，一路气相管路连接气液分离器4进气口；气液分离器4底部立管连接于泵前管道上，气液分离器4气体进口连接泵后管道和其他排气管道；气液分离器4液相出口管路上设置电动阀6，出口管路连接于电解液储罐顶部气相口，气液分离器4气相口连接碱吸收装置5的进口，碱吸收装置5顶部设置排气口。

所述电解液储罐包括正极电解液储罐1或负极电解液储罐1。电解液储罐中装有电解液，所述电解液包含电解质溶液。

具体地，所述液流电池系统包括正极电解质溶液系统和负极电解质溶液系统；

正极电解质溶液系统包括正极电解液储罐1、正极电解液循环泵2，所述正极电解液储罐出口与正极电解液循环泵2入口相连；

负极电解质溶液系统包括负极电解液储罐1、负极电解液循环泵2，所述负极电解液储罐出口与负极电解液循环泵2入口相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述系统主要包括正极电解液储罐1、正极电解液循环泵2、电池堆3、气液分离器4、碱吸收装置5、相关管道及排气口。如下图所示，正极电解液储罐出口与正极电解液循环泵2入口相连；正极电解液循环泵2出口一路连接电池堆3，一路气相管路连接气液分离器4进气口；分离器底部立管连接于正极电解液循环泵2前管道上，气液分离器4气体进口连接正极电解液循环泵2后管道和其他排气管道；气液分离器4液相出口管路上设置电动阀6门，出口管路连接于正极电解液储罐1顶部气相口，气液分离器4气相口连接碱吸收装置5的进口，碱吸收装置5顶部设置排气口。

在本实用新型的另一个实施例中，所述系统主要包括负极电解液储罐1、负极电解液循环泵2、电池堆3、气液分离器4、碱吸收装置5、相关管道及排气口等。如下图所示，负极电解液储罐出口与负极电解液循环泵2入口相连；负极电解液循环泵2出口一路连接电池堆3，一路气相管路连接气液分离器4进气口；分离器底部立管连接于负极电解液循环泵2前管道上，气液分离器4气体进口连接负极电解液循环泵2后管道和其他排气管道；气液分离器4液相出口管路上设置电动阀6门，出口管路连接于负极电解液储罐1顶部气相口，气液分离器4气相口连接碱吸收装置5的进口，碱吸收装置5顶部设置排气口。

本专利涉及的一种带有泵前补压的液流电池系统，在调试或启动运行阶段，可将泵后气相管路、电池堆3气相排气口、系统其他高位排气口对应阀门打开，当开启泵后，系统会将气体排放至气液分离器4中，经过内部结构实现气液分离后，气体经过顶部气相口排气至碱吸收装置5中，通过吸收后排空。所述气液分离器4，其特点在于顶部设计为中间高位穹顶结构，有利于气体的排出。气液分离器4中的液体储存于气液分离器4中，增加了电解液循环泵2前液位高度，增加了泵前压力。当气液分离器4中液位达到一定高度后，通过相关液位开关，自动控制阀门开启，则液体排回电解液储罐1中，实现电解液的循环利用。当系统调试完毕或正常运行后，可将相关排气阀门关闭，系统正常运行，有必要的排气口可设常开状态，以满足系统的稳定性。

在本实施例中，以电池正极为例，在调试或启动运行阶段，可将正极循环泵后气相管路、电池堆3正极气相排气口、系统其他高位排气口对应阀门打开，当开启正极循环泵后，系统会将气体排放至气液分离器4中，经过内部结构实现气液分离后，气体经过顶部气相口排气至碱吸收装置5中，通过碱吸收装置5吸收后排空。气液分离器4中的液体储存于气液分离器4中，增加了正极电解液循环泵2前液位高度，增加了正极电解液循环泵2前压力。当气液分离器4中液位达到一定高度后，通过相关液位开关，自动控制阀门开启，则液体排回正极电解液储罐1中，实现电解液的循环利用。当系统调试完毕或正常运行后，可将相关排气阀门关闭。在实施过程中，需注意正极电解液循环泵2后的压力表示数，通过该示数控制阀门的开启和关闭；同时，需注意气液分离器4的液位控制装置，以保证电动阀6的及时响应。在调试完成或正常运行过程中，可根据实际运行要求，关闭或常开某些管路的相关排气阀门。

在液流电池运行的过程中需要电解液循环管路具有较高的稳定性，以保障液流电池系统稳定运行在较高的效率区间。在液流电池系统建设完成后，在调试及后续运行阶段，系统内会有原始气体或新产生的气体留存于管道中，造成泵启动困难、运行震动、流量不稳定等问题。此外，液流电池电解液在高温情况下极易发生汽蚀，使得循环泵寿命降低，系统稳定性变差。如果采用常规方法排气，即在一定管道高处增加排气导淋口。人工排气时，对管道内气压及气液混合情况不能清晰掌握，因此在该种情况贸然打开导淋口排气时，容易发生气液喷射出来，导致人员危险及设备腐蚀。

因此，本实用新型设置一套气液分离系统，通过该装置，实现了系统气体自动排放及回收，实现了调试期间的泵设备启动、系统内部排气、电解液回收、提高泵设备运行稳定性的作用。

该系统通过增加气液分离器4这一套装置，同时实现增加泵前压力和系统自动排气的功能，增加泵设备运行稳定性、有效防止电解液的对外喷射等泄露、自动将系统内产生的气体有效排放和吸收，实现液流电池系统的顺利调试投运及运行稳定，提高了系统稳定性及调试、生产运行人员的安全性。特别可用于液流电池储能系统领域的广泛技术应用推广。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带有泵前补压的液流电池系统，其特征在于：该系统主要包括电解液储罐、电解液循环泵、电池堆、气液分离器和碱吸收装置，其中，

所述电解液储罐出口与所述电解液循环泵入口相连；所述电解液循环泵出口一路连接所述电池堆，所述电解液循环泵另一气相管路连接所述气液分离器进气口；

所述气液分离器底部立管连接于所述电解液循环泵泵前管道上，所述气液分离器液相出口管路连接于电解液储罐顶部气相口；

所述气液分离器气体进口连接所述电解液循环泵泵后管道和排气管道，所述气液分离器气相口通往所述碱吸收装置的进口，所述碱吸收装置顶部设置排气口。

2.根据权利要求1所述的一种带有泵前补压的液流电池系统，其特征在于：所述气液分离器液相出口管路上设置有电动阀。

3.根据权利要求2所述的一种带有泵前补压的液流电池系统，其特征在于：所述气液分离器顶部采用顶高穹顶结构形式。

4.根据权利要求3所述的一种带有泵前补压的液流电池系统，其特征在于：所述气液分离器安装高度高于所述电解液储罐顶部高度。

5.根据权利要求4所述的一种带有泵前补压的液流电池系统，其特征在于：所述气液分离器上还设置有液位控制装置。

6.根据权利要求1所述的一种带有泵前补压的液流电池系统，其特征在于：所述碱吸收装置顶部排气口处连接有碱吸收电解液储罐。

7.根据权利要求1所述的一种带有泵前补压的液流电池系统，其特征在于：所述液流电池系统包括正极电解质溶液系统和负极电解质溶液系统；

正极电解质溶液系统包括正极电解液储罐、正极电解液循环泵，所述正极电解液储罐出口与正极电解液循环泵入口相连；

负极电解质溶液系统包括负极电解液储罐、负极电解液循环泵，所述负极电解液储罐出口与负极电解液循环泵入口相连。

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