空气储能系统包括压缩空气储罐9、空气压缩机(图中未示出)和绝热压缩空气膨胀机11，有机朗肯循环发电装置在运行时可有效利用绝热压缩空气膨胀机的排气冷能和空气压缩机剩余压缩热。有机朗肯循环发电装置由排气冷能回收器I，有机工质栗2，有机工质凝汽器3，有机工质膨胀机4，剩余压缩热能回收器5，水栗6以及连接管道等部件组成。
[0023]绝热压缩空气储能系统中，空气压缩机产生的高压压缩空气储存在压缩空气储罐9中，空气压缩机运行过程中所产生的压缩热部分存储在热水罐8中；压缩空气储罐9的出气口通过气体管线经过一换热器10的冷侧后与绝热压缩空气膨胀机11的进气口连通；
[0024]—有机朗肯循环发电装置包括排气冷能回收器1、有机工质栗2、有机工质凝汽器
3、有机工质膨胀机4、剩余压缩热能回收器5和水栗6.
[0025]如图1、2所示，排气冷能回收器I设置于绝热压缩空气储能系统的绝热压缩空气膨胀机11后端，排气冷能回收器I的进气口与绝热压缩空气膨胀机11的排气管线连通，排气冷能回收器I的排气口与大气连通，排气冷能回收器I的顶部设进水口，底部设排水口 ；排气冷能回收器I底部的排水口通过管线依次经水栗6、有机工质凝汽器3的冷侧后与排气冷能回收器I顶部的进水口连通。排气冷能回收器I为喷雾式混合换热器，其进气口设置在排气冷能回收器I的底部，其排气口设置在顶部，其进水口为设置在排气冷能回收器顶部的喷嘴，循环水通过顶部设置的喷嘴进入排气冷能回收器。
[0026]有机工质膨胀机4的排气口通过管线依次经有机工质凝汽器3的热侧、有机工质栗2、剩余压缩热能回收器5的冷侧后与有机工质膨胀机4的进气口连通。
[0027]绝热压缩空气储能系统的热水罐8出口通过管线依次经换热器10的热侧、剩余压缩热能回收器5的热侧后与一冷水罐7进口连通。
[0028]优选地，绝热压缩空气膨胀机的排气温度低于室温，排气冷能回收器顶部进水温度不低于室温，剩余压缩热能回收器热侧出口水温为室温。
[0029]有机朗肯循环发电装置中所使用的有机工质为非共沸混合工质，非共沸混合工质为由R245fa和R134a组成的混合工质。
[0030]在实际运行中，压缩空气储罐的出气口处、热水罐出口处均可设置控制阀门。绝热压缩空气膨胀机11、有机工质膨胀机4与发电装置机械连接。
[0031]本发明的工作原理为:在电力波峰期，系统运行于释能膨胀阶段。在传统的绝热压缩空气储能系统中，含有低温冷能的空气被直接排到大气中；但是在本发明系统中，含有冷能的空气进入排气冷能回收器I。排气冷能回收器，如图2所示，采用的是喷雾式混合式热交换器。冷空气从其底部的空气口进入到其内部，水从其顶部以小液滴的方式进入此换热器，二者在换热器中接触，进行热交换。冷空气温度升高到室温后从顶部的排气口排到大气中；水的温度降低后进入水栗6，再进入有机朗肯循环的凝汽器3，如图1所示，经过凝汽器之后温度升高的水再进入此喷雾式混合热交换器I，完成循环。同时，热水罐8中的热水经过换热器将部分压缩热能传递给压缩空气，再经过剩余压缩热能回收器5，将剩余压缩热能传递给有机朗肯循环的工质，之后进入冷水罐。有机朗肯循环的工质R245fa/R134a在剩余压缩热能回收器5中吸热蒸发，再进入有机工质膨胀机4，对外做功，与其共轴的发电机组将输出电能;做完功的乏气进入有机工质凝汽器3，被冷却凝结后进入有机工质栗2升压，再进入剩余压缩热能回收器5完成循环。
[0032]通过上述实施例，完全有效地实现了本发明的目的。该领域的技术人员可以理解本发明包括但不限于附图和以上【具体实施方式】中描述的内容。虽然本发明就目前认为最为实用且优选的实施例进行说明，但应知道，本发明并不限于所公开的实施例，任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
【主权项】
1.一种利用CAES过程余热的有机朗肯循环发电装置，与现有绝热压缩空气储能系统配合使用，所述绝热压缩空气储能系统包括压缩空气储罐、空气压缩机和绝热压缩空气膨胀机，所述有机朗肯循环发电装置在运行时可有效利用所述绝热压缩空气膨胀机的排气冷能和所述空气压缩机剩余压缩热，其特征在于: 一所述绝热压缩空气储能系统中，所述空气压缩机产生的高压压缩空气储存在所述压缩空气储罐中，所述空气压缩机运行过程中所产生的压缩热部分存储在一热水罐中；所述压缩空气储罐的出气口通过气体管线经过一换热器的冷侧后与所述绝热压缩空气膨胀机的进气口连通； --所述有机朗肯循环发电装置包括排气冷能回收器、有机工质栗、有机工质凝汽器、有机工质膨胀机、剩余压缩热能回收器和水栗，其中， 所述排气冷能回收器设置于所述绝热压缩空气储能系统的绝热压缩空气膨胀机后端，所述排气冷能回收器的进气口与所述绝热压缩空气膨胀机的排气管线连通，所述排气冷能回收器的排气口与大气连通，所述排气冷能回收器的顶部设进水口，底部设排水口 ；所述排气冷能回收器底部的排水口通过管线依次经所述水栗、有机工质凝汽器的冷侧后与所述排气冷能回收器顶部的进水口连通； 所述有机工质膨胀机的排气口通过管线依次经所述有机工质凝汽器的热侧、有机工质栗、剩余压缩热能回收器的冷侧后与所述有机工质膨胀机的进气口连通； 所述绝热压缩空气储能系统的热水罐出口通过管线依次经所述换热器的热侧、剩余压缩热能回收器的热侧后与一冷水罐进口连通。2.根据权利要求1所述的有机朗肯循环发电装置，其特征在于:所述排气冷能回收器为喷雾式混合换热器，其进气口设置在所述排气冷能回收器的底部，其排气口设置在顶部，其进水口为设置在所述排气冷能回收器顶部的喷嘴，循环水通过顶部设置的喷嘴进入所述排气冷能回收器。3.根据上述权利要求所述的有机朗肯循环发电装置，其特征在于:所述绝热压缩空气膨胀机的排气温度低于室温，所述排气冷能回收器顶部进水温度不低于室温，所述剩余压缩热能回收器热侧出口水温为室温。4.根据上述权利要求所述的有机朗肯循环发电装置，其特征在于:所述有机朗肯循环发电装置中所使用的有机工质为非共沸混合工质。5.根据上述权利要求所述的有机朗肯循环发电装置，其特征在于:所述非共沸混合工质为由R245fa和R134a组成的混合工质。6.根据上述权利要求所述的有机朗肯循环发电装置，其特征在于:所述压缩空气储罐的出气口处、和/或所述热水罐出口处设置有控制阀门。7.根据上述权利要求所述的有机朗肯循环发电装置，其特征在于:所述绝热压缩空气膨胀机、和/或所述有机工质膨胀机与发电装置机械连接。
【专利摘要】本发明公开了一种利用CAES过程余热的有机朗肯循环发电装置，可有效利用绝热压缩空气膨胀机排气冷能和压缩机剩余压缩热能，该装置包括排气冷能回收器、有机工质泵、有机工质凝汽器、有机工质膨胀机、剩余压缩热能回收器、水泵以及连接管道等部件组成。所述装置运行时刻为绝热压缩空气储能的释能膨胀阶段。所述排气冷能回收器用以回收压缩空气膨胀机的排气冷能，所述剩余压缩热能回收器用以回收水罐中的剩余压缩热，所述有机朗肯循环发电装置用以将回收的热能、冷能转化为电能，提高储能系统往返效率、同时免去了给冷水罐降温的冷水循环。
【IPC分类】F04B39/06, F01K25/10, F01K27/00, F01C21/06
【公开号】CN105569753
【申请号】CN201610037830
【发明人】郭丛, 徐玉杰, 周学志, 汪翔, 陈海生
【申请人】中国科学院工程热物理研究所
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月20日