CN216665698U - 一种高效智能多级气体膨胀发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高效智能多级气体膨胀发电系统，储气罐经第一供热交换器、第一气路开关进气接第一级膨胀发电组，第一级膨胀发电组出气经第一气路阀门、第一缓冲储气室进气接第二级膨胀发电组，依次串联的每一级膨胀发电组后均经气路阀门、缓冲储气室进气接下一级膨胀发电组，最后一级膨胀发电组后接出气管；储气罐与每一级的缓冲储气室之间均由串联的供热交换器、气路开关串接连通；所述供热交换器接于加热路或空气压缩的蓄热系统放热路。该系统能有效兼顾气体压缩内能的充分利用和内能较高的利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发电系统，具体说是一种高效智能多级气体膨胀发电系统。
背景技术
在空气压缩储能系统中，每次从储气罐中放出气体发电，就是一个从高压约十几兆帕甚至二十几兆帕放气发电至几兆帕甚至零点几兆帕的过程，由于初始高压和结束低压的压差很大，通常采用节流阀或调压阀来使气体恒压输出来驱动膨胀机旋转进而带动发电机发电，这就将气体的势能在调压阀或节流阀上消耗浪费掉了，造成气体压缩储能效率的大幅降低，而且通常是采用一台膨胀机驱动一台发电机，或多组膨胀机直接串起来做功驱动一台发电机，这就造成膨胀机做功与储气罐压力势能不匹配，不能充分利用储罐内高压气体的内势能，造成很大的效率浪费。
发明内容
本实用新型提供了一种结构紧凑，能有效兼顾气体压缩内能的充分利用和内能较高的利用率的高效智能多级气体膨胀发电系统。
本实用新型采用的技术方案是：一种高效智能多级气体膨胀发电系统，包括储气罐、多级膨胀发电组、电箱，多级膨胀发电组接电箱，其特征在于：所述储气罐经第一供热交换器、第一气路开关进气接第一级膨胀发电组，第一级膨胀发电组出气经第一气路阀门、第一缓冲储气室进气接第二级膨胀发电组，依次串联的每一级膨胀发电组后均经气路阀门、缓冲储气室进气接下一级膨胀发电组，最后一级膨胀发电机后接出气管；储气罐与每一级的缓冲储气室之间均由串联的供热交换器、气路开关串接连通；所述供热交换器接于加热路或空气压缩的蓄热系统放热路。
进一步地，所述膨胀发电组包括封闭耐压壳体、膨胀机、发电机，带发电机的膨胀机置于封闭耐压壳体内，气路开关进气接膨胀机，发电机外接供电或蓄电。
进一步地，所述储气罐、各级对应的缓冲储气室上均设置联接电箱的传感器，传感器为压力传感器和/或温度传感器。
进一步地，每个供热交换器外均配对设置有热交换器，热交换器经供热出管路接储热箱，储热箱经带循环泵的供热进管路接热交换器。
进一步地，所述供热交换器采用电加热或蒸汽加热。
进一步地，所述气路开关、气路阀门采用机械开关阀门或由电箱控制的电动开关阀门。
进一步地，所述缓冲储气室设计为罐状或通长管状，或借用气路中一段管路结构。
进一步地，所述多级膨胀发电组的膨胀机焓降逐步减低。
进一步地，所述缓冲储气室内接压力传感器。
进一步地，膨胀发电组、缓冲储气室管道上根据需要设有热交换器供热。
进一步地，膨胀发电机、缓冲储气室、供热交换器、气路开关、气路阀门、循环泵、传感器数量根据实际需要配置。
本实用新型采用了多级独立膨胀发电组，串联膨胀发电，每级膨胀发电组之间及与储气罐之间都设有气阀或气路开关，由电箱根据储气罐内压力高低智能控制各节气阀或气路开关的通断，进而实现在储气罐内气压输出高时使更多膨胀发电组串接参与工作发电，在储气罐内气压输出低时，减少前面的膨胀发电组，保留后面膨胀发电组参与工作发电，实现了有效的压力势能与膨胀发电组数量的匹配。储气罐出来的高压气体几乎不用节流阀或调压阀，使高压气体每经过一级膨胀发电组做功发电会自动降低一次压力势能，直至达到大气压常压，参与膨胀发电的发电机都联接电箱由电箱对发的电进行集中整合再输出，进而能使储气罐内的高压空气能充分发挥其压力势能体积膨胀发出更多的电能，提高空气压缩储能的发电效率。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图中：一级膨胀发电组1、一级膨胀机1-1、一级发电机1-2、一级壳体1-3、二级膨胀发电组2、二级膨胀机2-1、二级发电机2-2、二级壳体2-3、三级膨胀发电组3、三级膨胀机3-1、三级发电机3-2、三级壳体3-3、四级膨胀发电组4、四级膨胀机4-1、四级发电机4-2、四级壳体4-3、储气罐5、电箱6、热交换器7、循环泵8、储热箱9、供热进管路10、供热出管路11、第一供热交换器J1、第二供热交换器J2、第三供热交换器J3、第四供热交换器J4、第一气路开关K1、第二气路开关K2、第三气路开关K3、第四气路开关K4、第一气路阀门F1、第二气路阀门F2、第三气路阀门F3、第一缓冲储气室C1、第二缓冲储气室C2、第三缓冲储气室C3、出口管12、传感器13。
具体实施方式
以下结合附图和实施例作进一步说明。
图1所示：一种高效智能多级气体膨胀发电系统，本实施例采用四级膨胀发电组，在储气罐5上依次经第一供热交换器J1、第一气路开关K1进气接一级膨胀发电组1的一级壳体1-3内的一级膨胀机1-1，一级膨胀机1-1接一级发电机1-2，一级膨胀机1-1出气经第一气路阀门F1接第一缓冲储气室C1，第一缓冲储气室进气接二级膨胀发电组2的二级壳体2-3内的二级膨胀机2-1，第一缓冲储气室还由储气罐5依次经第二供热交换器J2、第二气路开关K2进气接入，二级膨胀机2-1出气经第二气路阀门F2接第二缓冲储气室C2，第二缓冲储气室进气接三级膨胀发电组3的三级壳体3-3内的三级膨胀机3-1，第二缓冲储气室还由储气罐5依次经第三供热交换器J3、第三气路开关K3进气接入，三级膨胀机3-1出气经第三气路阀门F3接第三缓冲储气室C3，第三缓冲储气室进气接四级膨胀发电组4的四级壳体4-3内的四级膨胀机4-1，第三缓冲储气室还由储气罐5依次经第四供热交换器J4、第四气路开关K4进气接入，四级膨胀机4-1出气接出口管12。
本实施例中，储气罐、各级缓冲储气室均设置传感器13，传感器为压力、温度传感器，用于接电箱6控制。
在本实施例中，各级的供热交换器对应接空气压缩蓄热系统，空气压缩蓄热系统的储热箱9经带有循环泵8的供热进管路10接热交换器7，热交换器7经供热出管路11接回储热箱9，热交换器7对应供热各级供热交换器。
在本实施例中，各级阀门、发电机、开关均接电箱6控制。
在本实施例的基础上，各级的供热交换器还可外接电加热、蒸汽加热等外部供热设备。
本实施例的实施过程如下：
设定储气罐内部压力为20兆帕，第一、二、三、四膨胀机的压降为5兆帕，初始工作时，第一气路开关K1打开，其他气路开关关闭，第一供热交换器J1受热，在第一膨胀机内1-1膨胀发电后经第一气路阀门F1、第一缓冲储气室C1送第二膨胀机2-1发电，依次在第二、三、四膨胀机发电工作后经出气管12送出大气压常压气体；随着储气罐内部压力降低在15兆帕以上时，压缩气体经第一膨胀机后送至第一缓冲储气室的压力低于15兆帕，可控制第二气路开关K2的打开量去补足第一缓冲储气室内压力至15兆帕，依次完成后续第二、三、四膨胀机发电作业；在储气罐内部压力降至15兆帕时，第一气路开关和第一气路阀门关闭，完全打开第二气路开关，直接由储气罐供给第二膨胀机的15兆帕压缩气体，依次完成后续第三、四膨胀机发电作业；重复上述控制作业，对后续储气罐内压力持续降低时完成不同压力下的膨胀机发电作业，直至储气罐内降压至大气压。电箱根据其储气罐、各缓冲储气室的传感器反馈压力数值来控制相对应的开关、阀门、膨胀机、供热交换器切换作业。
Claims (10)
1.一种高效智能多级气体膨胀发电系统，包括储气罐、多级膨胀发电组、电箱，多级膨胀发电组接电箱，其特征在于：所述储气罐经第一供热交换器、第一气路开关进气接第一级膨胀发电组，第一级膨胀发电组出气经第一气路阀门、第一缓冲储气室进气接第二级膨胀发电组，依次串联的每一级膨胀发电组后均经气路阀门、缓冲储气室进气接下一级膨胀发电组，最后一级膨胀发电组后接出气管；储气罐与每一级的缓冲储气室之间均由串联的供热交换器、气路开关串接连通；所述供热交换器接于加热路或空气压缩的蓄热系统放热路。
2.根据权利要求1所述的一种高效智能多级气体膨胀发电系统，其特征是：所述膨胀发电组包括封闭耐压壳体、膨胀机、发电机，带发电机的膨胀机置于封闭耐压壳体内，气路开关进气接膨胀机，发电机联接电箱。
3.根据权利要求1所述的一种高效智能多级气体膨胀发电系统，其特征是：所述储气罐、各级对应的缓冲储气室上均设置联接电箱的传感器，传感器为压力传感器和/或温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种高效智能多级气体膨胀发电系统，其特征是：每个供热交换器外均配对设置有热交换器，热交换器经供热出管路接储热箱，储热箱经带循环泵的供热进管路接热交换器。
5.根据权利要求1所述的一种高效智能多级气体膨胀发电系统，其特征是：所述供热交换器采用电加热或蒸汽加热。
6.根据权利要求1所述的一种高效智能多级气体膨胀发电系统，其特征是：所述气路开关、气路阀门采用机械开关阀门或由电箱控制的电动开关阀门。
7.根据权利要求1所述的一种高效智能多级气体膨胀发电系统，其特征是：所述缓冲储气室设计为罐状或通长管状，或借用气路中一段管路结构。
8.根据权利要求1所述的一种高效智能多级气体膨胀发电系统，其特征是：所述多级膨胀发电组的膨胀机焓降逐步减低。
9.根据权利要求1所述的一种高效智能多级气体膨胀发电系统，其特征是：膨胀发电组、缓冲储气室管道上根据需要设有热交换器供热。
10.根据权利要求1所述的一种高效智能多级气体膨胀发电系统，其特征是：膨胀发电机、缓冲储气室、供热交换器、气路开关、气路阀门、循环泵、传感器数量根据实际需要配置。
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| CN115095788B (zh) * | 2022-08-08 | 2024-01-26 | 江苏友诚数控科技有限公司 | 一种用于空气压缩储能的智能型低成本储气装置 |
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