CN220119906U - 适用于压缩空气储能电站的换热、分离及冷却集装装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于压缩空气储能电站的换热、分离及冷却集装装置，涉及非补燃式压缩空气储能电站技术领域。它包括外壳体、内壳体、压缩气体入口和压缩气体出口，内壳体内从左到右依次设置有换热区、第一气水分离装置、冷却区和第二气水分离装置；换热区包括多层第一换热管束、储热介质入口集箱和储热介质出口集箱；冷却区包括多层第二换热管束、冷却介质入口集箱和与冷却介质出口集箱。本实用新型了换热器、气水分离器和冷却器分开布置占地面积大、系统集成化程度低问题，同时可以在保证空气含水量达标的前提下最大化提高换热效果，减少压缩空气管道工程量，降低压缩空气流动阻力，提高全厂的电电转化效率，降低全厂造价。
Description
技术领域
本实用新型涉及非补燃式压缩空气储能电站技术领域，更具体地说它是一种适用于压缩空气储能电站的换热、分离及冷却集装装置。
背景技术
在构建新型电力系统和实现双碳目标的背景下，储能将发挥至关重要作用；其中，压缩空气储能以其规模大、效率高、成本低、环保灵活等优点脱颖而出，可实现电网调峰、调频、调相、旋转备用、应急响应等储能服务，提高电力系统经济性和可靠性。
非补燃式压缩空气储能电站主要包括空气压缩系统、换热系统、储热系统、储气系统和膨胀发电系统；换热系统又分为压缩侧换热系统和膨胀侧换热系统，其中压缩侧换热系统主要由换热器、冷却器和气水分离器组成，在每段压缩机后均配置有换热器、冷却器和气水分离器，换热器和冷却器的目的是将压缩后高温空气的热量传递给温度较低的储热介质(水、导热油、熔融盐等)和冷却介质，以储存高品位热量、降低压缩机入口空气温度，提高压缩机的效率；每级换热器或冷却器后按需配置一台气水分离器，其目的是将空气冷却后析出的水分分离出来，以降低空气含水率，保证压缩机设备的安全稳定运行，提高设备使用寿命。
目前，非补燃式压缩空气储能电站压缩侧换热系统均采用换热器、冷却器和气水分离器设备单独布置的形式；此种布置形式占地面积大，设备间连接管路较长，空气流动阻力大，这对储能电站转换效率会产生不利影响。
鉴于此，研发一种满足降低空气温度和含水率要求的同时，又可以减少占地面积，提高系统集成化程度；还可以缩短管路流程，降低空气流通阻力，最大程度减少能量损失，从而达到更好的经济性和更高的电站转换效率的换热器、分离器和冷却器集装装置很有必要。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种适用于压缩空气储能电站的换热、分离及冷却集装装置。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：适用于压缩空气储能电站的换热、分离及冷却集装装置，其特征在于：包括外壳体、位于外壳体内的内壳体、位于内壳体左侧的压缩气体入口和位于内壳体右侧的压缩气体出口，所述内壳体内从左到右依次设置有换热区、第一气水分离装置、冷却区和第二气水分离装置；
所述换热区包括多层第一换热管束、与第一换热管束右侧连接的储热介质入口集箱和与第一换热管束左侧连接的储热介质出口集箱；
所述冷却区包括多层第二换热管束、与第一换热管束右侧连接的冷却介质入口集箱和与第二换热管束左侧连接的冷却介质出口集箱；
所述第一气水分离装置和第二气水分离装置右侧底部均设置有排水口。
在上述技术方案中，所述压缩气体入口与换热区之间设置有导流区。
在上述技术方案中，所述外壳体和内壳体之间设置有混合集箱，多层第一换热管束之间、多层第二换热管束之间均通过混合集箱连接。
在上述技术方案中，所述第一换热管束和第二换热管束均为蛇形。
在上述技术方案中，所述外壳体和内壳体之间设置有多个支撑孔板。
在上述技术方案中，所述外壳体底部设置有支腿。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1)本实用新型可解决传统的换热器、气水分离器和冷却器分开布置占地面积大、系统集成化程度低问题，同时可以在保证空气含水量达标的前提下最大化提高换热效果，减少压缩空气管道工程量，降低压缩空气流动阻力，提高全厂的电电转化效率，降低全厂造价。
2)本实用新型解决压缩侧换热系统传统换热器设备压缩空气走管侧时流动速度高、换热面积少导致储能电站电电转换效率降低的问题；解决单台换热器换热效果不足，布置多台换热器引起的压缩空气管道投资高的问题；解决缺少冷却装置时压缩机入口空气温度偏高引起的压缩机可压缩空气量减少及电耗增大问题。
3)本实用新型可以有效降低进入下一级压缩机的空气含水量，两级气水分离装置保证了空气干度，提高了压缩机系统可靠性、安全性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1中A-A处的剖视图。
图3为图1中B-B处的剖视图。
其中，1-外壳体，11-支腿，2-内壳体，31-压缩气体入口，32-压缩气体出口，33-导流区，4-换热区，41-第一换热管束，42-储热介质入口集箱，43-储热介质出口集箱，51-第一气水分离装置，52-第二气水分离装置，53-排水口，6-冷却区，61-第一换热管束，62-冷却介质入口集箱，63-冷却介质出口集箱，7-混合集箱，8-支撑孔板。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。
参阅附图可知：适用于压缩空气储能电站的换热、分离及冷却集装装置，其特征在于：包括外壳体1、位于外壳体1内的内壳体2、位于内壳体2左侧的压缩气体入口31和位于内壳体2右侧的压缩气体出口32，所述内壳体2内从左到右依次设置有换热区4、第一气水分离装置51、冷却区6和第二气水分离装置52；第一气水分离装置51和第二气水分离装置52根据出口含水率要求可采用丝网除雾器或屋脊式除雾器；
所述换热区4包括多层第一换热管束41、与第一换热管束41右侧连接的储热介质入口集箱42和与第一换热管束41左侧连接的储热介质出口集箱43；
所述冷却区6包括多层第二换热管束61、与第一换热管束61右侧连接的冷却介质入口集箱62和与第二换热管束61左侧连接的冷却介质出口集箱63；
所述第一换热管束41和第二换热管束61采用多流程卧式布置，根据换热面积需求，换热管可采用高翅片管或低翅片管；
所述第一气水分离装置51和第二气水分离装置52右侧底部均设置有排水口53。
所述压缩气体入口31与换热区4之间设置有导流区33。
所述外壳体1和内壳体2之间设置有混合集箱7，多层第一换热管束41之间、多层第二换热管束61之间均通过混合集箱7连接。
为了保证第一换热管束41和第二换热管束61的换热效果，所述第一换热管束41和第二换热管束61均为蛇形，布置方式采用径向蛇形管布置，在高度方向上布置多层；
所述外壳体1和内壳体2之间设置有多个支撑孔板8。
所述外壳体1底部设置有支腿11。
实际使用中，为减少换热区4内空气扰动，保证换热区4内空气流场均匀，压缩气体入口31和压缩气体出口32采用单个大面积接口设计，并在压缩气体入口31处设置导流区33，导流区33是由若干导流板构成的入口空气导流结构，以达到压缩空气均匀进入换热区4的效果。
压缩空气走壳侧，储热介质或冷却介质走管侧，压缩空气与储热介质或冷却介质整体呈交叉流动形式。
储热介质从储热介质入口集箱42进入多层第一换热管束41与高温空气换热后从储热介质入口集箱42流出；
冷却介质从冷却介质入口集箱62进入多层第二换热管束61与低温空气换热后从冷却介质出口集箱63流出；
为了保证第一换热管束41和第二换热管束61内介质温度的均匀性，在垂直方向上布置有混合集箱7让换热后的储热介质或冷却介质充分混合。
本实用新型的使用方法包括以下步骤：
步骤1：从压缩机出口来的高温高压空气通过壳体进入压缩气体入口31，然后通过导流区33均匀进入换热区4进行热交换，随后通过第一气水分离装置51降温并除湿；
步骤2：降温并除湿后的低温空气进入冷却区6进行进一步冷却后析出水汽，随后经过第二气水分离装置52进一步除湿；
步骤3：经过热量交换和气水分离器除湿后的低温饱和空气由压缩气体出口32流出后进入下一级压缩机或储气系统。
步骤1-3中分析出的水汽在第一换热管束41和第二换热管束61表面凝结汇聚后沿第一换热管束41和第二换热管束61滴落在内壳体2下部，聚集在内壳体2局部位置较低点，通过排水口53排出；
部分小水滴被空气携带至第一气水分离装置51和第二气水分离装置52，经第一气水分离装置51和第二气水分离装置52分离后顺着第一气水分离装置51和第二气水分离装置52壁面下落聚集在内壳体2局部位置较低点，通过排水口53排出。
其它未说明的部分均属于现有技术。
Claims (6)
1.适用于压缩空气储能电站的换热、分离及冷却集装装置，其特征在于：包括外壳体(1)、位于外壳体(1)内的内壳体(2)、位于内壳体(2)左侧的压缩气体入口(31)和位于内壳体(2)右侧的压缩气体出口(32)，所述内壳体(2)内从左到右依次设置有换热区(4)、第一气水分离装置(51)、冷却区(6)和第二气水分离装置(52)；
所述换热区(4)包括多层第一换热管束(41)、与第一换热管束(41)右侧连接的储热介质入口集箱(42)和与第一换热管束(41)左侧连接的储热介质出口集箱(43)；
所述冷却区(6)包括多层第二换热管束(61)、与第二换热管束(61)右侧连接的冷却介质入口集箱(62)和与第二换热管束(61)左侧连接的冷却介质出口集箱(63)；
所述第一气水分离装置(51)和第二气水分离装置(52)右侧底部均设置有排水口(53)。
2.根据权利要求1所述的适用于压缩空气储能电站的换热、分离及冷却集装装置，其特征在于：所述压缩气体入口(31)与换热区(4)之间设置有导流区(33)。
3.根据权利要求2所述的适用于压缩空气储能电站的换热、分离及冷却集装装置，其特征在于：所述外壳体(1)和内壳体(2)之间设置有混合集箱(7)，多层第一换热管束(41)之间、多层第二换热管束(61)之间均通过混合集箱(7)连接。
4.根据权利要求3所述的适用于压缩空气储能电站的换热、分离及冷却集装装置，其特征在于：所述第一换热管束(41)和第二换热管束(61)均为蛇形。
5.根据权利要求4所述的适用于压缩空气储能电站的换热、分离及冷却集装装置，其特征在于：所述外壳体(1)和内壳体(2)之间设置有多个支撑孔板(8)。
6.根据权利要求5所述的适用于压缩空气储能电站的换热、分离及冷却集装装置，其特征在于：所述外壳体(1)底部设置有支腿(11)。
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