CN220539792U - 多模式空分液化气体生产供能系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多模式空分液化气体生产供能系统，包括空压机，空压机设有电动机，电动机驱动空压机压缩空气，还设有三通阀，空压机通过三通阀与空分生产后续工艺系统连通，还包括太阳能发电供电系统和压力能发电供电系统，太阳能发电供电系统、压力能发电供电系统和电网可切换的与电动机电连接，解决了光伏发电生产空气分离液化气体时对于阳光过于依赖的问题。

Description

多模式空分液化气体生产供能系统

技术领域

本实用新型涉及空分液化气体生产领域，尤其是涉及一种多模式空分液化气体生产供能系统。

背景技术

目前，国内外在生产空气分离（简称空分）液化气体的过程中，都需要电力，电网电价分峰、平、谷价，电网电价在不同的时间段价格不同，例如晚上电价会降低。

随着新能源的快速发展，光伏发电等可以形成离网电源，可用于生产空分液化气体，缓解了电网压力。但是，光伏发电离网电源对阳光的依赖性强，在阴天和夜晚无法生产空分液化气体。因此亟需一种结合新能源和传统电网的综合供能模式用于空分液化气体生产。

实用新型内容

本实用新型提供了一种多模式空分液化气体生产供能系统，解决了光伏发电生产空气分离液化气体时对于阳光过于依赖的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种多模式空分液化气体生产供能系统，包括空压机，空压机设有电动机，电动机驱动空压机压缩空气，还设有三通阀，空压机通过三通阀与空分生产后续工艺系统连通，还包括太阳能发电供电系统和压力能发电供电系统，太阳能发电供电系统、压力能发电供电系统和电网与电动机可切换式电连接。

优选的方案中，太阳能发电供电系统包括汇流箱和多个与汇流箱电连接的太阳能板，还设有逆变器，直流柜通过逆变器与电动机电连接。

优选的方案中，压力能发电供电系统包括压缩空气储能装置和空气透平机，压缩空气储能装置包括储气罐，储气罐分别与三通阀和空气透平机连通，压力能发电供电系统还包括发电机，空气透平机驱动发电机转动，发电机与电动机电连接。

优选的方案中，储气罐竖向放置，储气罐内设有可上下移动的顶塞，顶塞分隔储气罐内部为上腔室和下腔室，还设有压力平衡阀，压力平衡阀与上腔室连通，下腔室分别与三通阀和空气透平机连通。

优选的方案中，还设有第一涡轮机和第二涡轮机，下腔室设有储气罐第一接口和储气罐第二接口，第一涡轮机一端与储气罐第一接口连通，第一涡轮机另一端设有第一涡轮机接口，第一涡轮机接口与空气透平机连通，第二涡轮机一端与储气罐第二接口连通，第二涡轮机另一端设有第二涡轮机接口，第二涡轮机接口与三通阀连通，第一涡轮机设有可转动的第一惯性飞轮，第二涡轮机设有可转动的第二惯性飞轮。

本实用新型的有益效果为：可以在离网条件下生产空分液化气体，降低了对电网的需求，同时降低了生产成本；光伏发电和压缩气体蓄能发电结合，使得用电不受时间和天气的限制。

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是本实用新型的系统连接示意图。

图2是本实用新型的太阳能发电供电系统示意图。

图3是本实用新型的压缩空气储能装置示意图。

图中：太阳能发电供电系统1；电网2；太阳能板3；太阳能板汇流线路4；汇流箱5；直流汇流线路6；直流柜7；直流输出线路8；逆变器9；交流线路10；变压器11；第一交流供电系统12；第二交流供电系统1201；电动机13；空压机14；三通阀15；压缩空气管路16；空分生产后续工艺系统17；热能输入管路18；储热系统19；热能输出管路20；控制阀21；压缩空气输入管路22；压缩空气储能装置23；储气罐2301；顶塞2302；压力平衡阀2303；第一涡轮机2304；第二涡轮机2305；第一惯性飞轮2306；第二惯性飞轮2307；储气罐第一接口2308；储气罐第二接口2309；第一涡轮机接口2310；第二涡轮机接口2311；压力表2312；压缩空气输出管路24；空气透平机25；低速联轴器26；减速机27；高速联轴器28；发电机29；压力能发电供电系统30；余热利用设备31；储能直流输出线路32；储能电池组33；储能直流输入线路34。

具体实施方式

如图1-3中，一种多模式空分液化气体生产供能系统，包括空压机14，空压机14设有电动机13，电动机13驱动空压机14压缩空气，还设有三通阀15，空压机14通过三通阀15与空分生产后续工艺系统17连通，还包括太阳能发电供电系统1和压力能发电供电系统30，太阳能发电供电系统1、压力能发电供电系统30和电网2与电动机13可切换式电连接。

还设有第一交流供电系统12和第二交流供电系统1201，用于与电动机13及交流线路10中的各执行元件电连接，第一交流供电系统12和第二交流供电系统1201可与电网2组成并联形式，由切换开关切换电路形成多模式的供电系统。

太阳发射太阳光照射太阳能板3产生直流电通过太阳能板汇流线路4流向汇流箱5，通过直流汇流线路6汇流到直流柜7，直流柜7通过直流输出线路8向逆变器9输电并将直流电转变成交流电，交流电通过交流线路10在变压器11升压后向第一交流供电系统12供电，第一交流供电系统12向空压机14的电动机13供电，电动机13带动空压机14压缩空气；压缩空气通过三通阀15分两路输出；一路为生产用压缩空气经过压缩空气管路16进入空分生产后续工艺系统17，生产用压缩空气通过物理去污后经过分子筛过滤，然后通过增压机进一步增加空气压力和温度，高温高压空气通过膨胀机瞬间放松膨胀，失热降温并分离去除水分油污，净化空气经过板式换热器和冷箱进一步冷却成液体，空气经过多次循环后进入空气精馏塔，在精馏塔利用空气的各种组分具有不同的挥发性以及在同一温度下各组份的蒸汽压不同，将液态空气进行多次的部分蒸发与部分冷凝，从而分离出不同的组份，包括氮、氧、稀有气体、二氧化碳等。

一路为储能用压缩空气，经过压缩空气输入管路22，通过控制阀21进入压缩空气储能装置23进行压缩空气储能；此种太阳能光伏发电状态下，空压机14及空分生产后续工艺系统17中的所有设备包括分子筛、膨胀机、增压机、板式换热器等全部由太阳能光伏发电供电；此时，空压机14和增压机压缩空气做功产生的热能通过热能输入管路18输入储热系统19存储。

当夜晚或者太阳能发电系统不能够供电时，则压缩空气储能供电，此时启动压缩空气发电，压缩空气储能装置23中的压缩空气通过压缩空气输出管路24输入空气透平机25做功，空气透平机驱动低速联轴器26带动减速机27带动高速联轴器28驱动发电机29发电；此种状态下，空压机14及空分生产后续工艺系统17中的所有设备包括分子筛、膨胀机、增压机、板式换热器等全部由发电机29通过压力能发电供电系统30供电；此时，储热系统19存储的热能通过热能输出管路20向空气透平机25供热，补偿空气透平机25中空气膨胀所吸收的热量，提高系统效率，替代空气透平机所需要的补热系统。

优选的方案中，太阳能发电供电系统1包括汇流箱5和多个与汇流箱5电连接的太阳能板3，还设有逆变器9，直流柜7通过逆变器9与电动机13电连接。

优选的方案中，压力能发电供电系统30包括压缩空气储能装置23和空气透平机25，压缩空气储能装置23包括储气罐2301，储气罐2301分别与三通阀15和空气透平机25连通，压力能发电供电系统30还包括发电机29，空气透平机25驱动发电机29转动，发电机29与电动机13电连接。

优选的方案中，储气罐2301竖向放置，储气罐2301内设有可上下移动的顶塞2302，顶塞2302分隔储气罐2301内部为上腔室和下腔室，还设有压力平衡阀2303，压力平衡阀2303与上腔室连通，下腔室分别与三通阀15和空气透平机25连通。

优选的方案中，还设有第一涡轮机2304和第二涡轮机2305，下腔室设有储气罐第一接口2308和储气罐第二接口2309，第一涡轮机2304一端与储气罐第一接口2308连通，第一涡轮机2304另一端设有第一涡轮机接口2310，第一涡轮机接口2310与空气透平机25连通，第二涡轮机2305一端与储气罐第二接口2309连通，第二涡轮机2305另一端设有第二涡轮机接口2311，第二涡轮机接口2311与三通阀15连通，第一涡轮机2304设有可转动的第一惯性飞轮2306，第二涡轮机2305设有可转动的第二惯性飞轮2307。

还设有压力表2312，压力表2312与储气罐2301的下腔室连通。

电网2供电时，空压机14压缩空气，并通过三通阀15将其中一份通过控制阀21输送到储气罐2301中，气流推动第二涡轮机2305的叶轮转动，叶轮转轴连接第二惯性飞轮2307，第二惯性飞轮2307转动并储存动能，气流进入储气罐2301下腔室，被压缩的同时顶起顶塞2302，顶塞2302储存重力势能，此时压力平衡阀2303需要打开并平衡内外气压，随着储气罐2301内的压力增大，气体进入储气罐2301减慢，第二惯性飞轮2307中的动能维持叶片转速，辅助气体进入。

电网2断电时，储气罐2301中的气体经过第一涡轮机2304推动叶片及第一惯性飞轮2306转动，由于第一惯性飞轮2306惯量大，可限制初期气流流量，避免冲击，此时压力平衡阀2303关闭，上腔室密闭，顶塞2302并不会快速落下，当压力表2312检测到下腔室的气压降低到设定值后，压力平衡阀2303打开，顶塞2302下压增下腔室压力，与第一惯性飞轮2306一起帮助维持输出压力。气流到达空气透平机25后推动空气透平机25的叶片转动并带动发电机29转动发电。

如果采用蓄电池组储能，光伏发电电能一部分通过储能直流输入线路34使电能在储能电池组33中储成，生产需要电能时，通过储能直流输出线路32向逆变器9供电；储热系统19存储的热能通过热能输出管路20在余热利用设备31中利用。

如果仅仅采用光伏发电生产空分液化气体，空分液化气体生产实行间歇式生产，既有光伏发电就生产，夜晚等时间无光伏发电就停止生产，停止生产期间空分液化气体的供应量由空分液化气体储罐调节；储热系统19存储的热能通过热能输出管路20在余热利用设备31中利用。

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 (5)

1.一种多模式空分液化气体生产供能系统，其特征是：包括空压机（14），空压机（14）设有电动机（13），电动机（13）驱动空压机（14）压缩空气，还设有三通阀（15），空压机（14）通过三通阀（15）与空分生产后续工艺系统（17）连通，还包括太阳能发电供电系统（1）和压力能发电供电系统（30），太阳能发电供电系统（1）、压力能发电供电系统（30）和电网（2）与电动机（13）可切换式电连接。

2.根据权利要求1所述多模式空分液化气体生产供能系统，其特征是：太阳能发电供电系统（1）包括汇流箱（5）和多个与汇流箱（5）电连接的太阳能板（3），还设有逆变器（9），直流柜（7）通过逆变器（9）与电动机（13）电连接。

3.根据权利要求1所述多模式空分液化气体生产供能系统，其特征是：压力能发电供电系统（30）包括压缩空气储能装置（23）和空气透平机（25），压缩空气储能装置（23）包括储气罐（2301），储气罐（2301）分别与三通阀（15）和空气透平机（25）连通，压力能发电供电系统（30）还包括发电机（29），空气透平机（25）驱动发电机（29）转动，发电机（29）与电动机（13）电连接。

4.根据权利要求3所述多模式空分液化气体生产供能系统，其特征是：储气罐（2301）竖向放置，储气罐（2301）内设有可上下移动的顶塞（2302），顶塞（2302）分隔储气罐（2301）内部为上腔室和下腔室，还设有压力平衡阀（2303），压力平衡阀（2303）与上腔室连通，下腔室分别与三通阀（15）和空气透平机（25）连通。

5.根据权利要求4所述多模式空分液化气体生产供能系统，其特征是：还设有第一涡轮机（2304）和第二涡轮机（2305），下腔室设有储气罐第一接口（2308）和储气罐第二接口（2309），第一涡轮机（2304）一端与储气罐第一接口（2308）连通，第一涡轮机（2304）另一端设有第一涡轮机接口（2310），第一涡轮机接口（2310）与空气透平机（25）连通，第二涡轮机（2305）一端与储气罐第二接口（2309）连通，第二涡轮机（2305）另一端设有第二涡轮机接口（2311），第二涡轮机接口（2311）与三通阀（15）连通，第一涡轮机（2304）设有可转动的第一惯性飞轮（2306），第二涡轮机（2305）设有可转动的第二惯性飞轮（2307）。