一种压缩空气储能发电系统的制作方法_2

文档序号:8377436阅读:来源:国知局
效率。比传统压缩空气储能系统的理念更为先进,因为它充分利用了压缩空气过程中产生的热量,系统的转化效率比传统储能发电系统要高2%左右。同传统压缩空气储能系统相比,其转换效率压低8%左右。其根本原因是该系统未加装燃气轮机,系统组成简单。本发明的整个系统是一个封闭系统,其中水分没有流失,并且通过两个储罐对热量冷量的储存,也没有额外的热量耗散,完整实现了能量的梯级利用。
[0035]此外,该系统所需天然气的量要比传统储能发电系统少得多,最重要的是,该系统可以采用矿物质燃料加热,适用于干旱缺水地区。
[0036]综上所述,本发明的压缩空气储能技术特别适用于在缺乏天然气、缺水干旱地区,是一种极适用于我国国情的发电系统。
[0037]同时,本发明结构简单、方法简洁、效果显著,适宜推广使用。
【附图说明】
[0038]图1为现有技术中压缩空气储能发电系统的结构示意图;
[0039]图2为本发明中压缩空气储能发电系统的结构示意图;
[0040]图3为本发明中一实施例的压缩空气储能发电系统的结构示意图;
[0041]图4为本发明中另一实施例的压缩空气储能发电系统的结构示意图;
[0042]图5为本发明的一实施例中空气加热器的燃烧室结构示意图;
[0043]图6为本发明的另一实施例中空气加热器的燃烧室结构示意图;
[0044]图7为本发明的再一实施例中空气加热器的燃烧室结构示意图;
[0045]图8为本发明的一实施例中空气加热器的燃烧室横断面结构示意图;
[0046]图9为本发明的另一实施例中空气加热器的燃烧室横断面结构示意图;
[0047]图10为本发明的再一实施例中空气加热器的燃烧室横断面结构示意图;
[0048]图11为本发明中进气喷嘴的结构示意图;
[0049]图12为本发明中导向喷嘴的结构示意图。
[0050]主要元件说明:I一储气罐,2—空气加热器,3—透平发电机,4一空气预热器,5-排气筒,6—燃料供应罐,7—太阳能集热器,8—储存罐,9一两位三通阀,10—节流装置,11一第一管路,12—第二管路,13—第三管路,14一第一燃料供应管,15—第二燃料供应管,16—动力泵,17一压缩机,18一中间冷却器,19一热水储存_,20一冷水储存_,30一回热器,50—预膨胀装置,60—驱动电机,61—联轴器,62—第一水泵,63—第二水泵,21—燃烧室,22—混合室,23—进气喷嘴,24—导向喷嘴,25—燃烧器,231—出气嘴,232—第一进气口,233—第二进气口,234—混合腔室,241 —套管,242—大口端,243—小口端。
【具体实施方式】
[0051]下面结合实施例对本发明进行进一步详细的说明。
[0052]如图3所示,本发明介绍了一种压缩空气储能发电系统,包括:空气加热器2,将空气进行加热生成高温高压气体;供气设备,为空气加热器2提供高压空气;供燃料设备,为空气加热器2提供燃料;发电设备,利用空气加热器2生成的高温高压气体发电。
[0053]如图2所示,本发明中,一种压缩空气储能发电系统,包括:对空气进行压缩生成高压气体的压缩机组,与压缩机组相连接的、储存高压气体的储气罐I ;与储气罐I相连的、将高压空气进行加热生成高温高压气体的空气加热器2 ;与空气加热器2相连的、利用空气加热器2生成的高温高压气体发电的发电设备;还包括依次首尾相连构成循环水路的冷水储存罐20、中间冷却器18、热水储存罐19和空气预热器4 ;压缩机组的出气口经中间冷却器18与储气罐I的进气口相连,将流经气体与冷水进行热交换;储气罐I的出气口经空气预热器4与空气加热器2的进气口相连,将流经气体与热水进行热交换。
[0054]本发明中,所述的中间冷却器18包括相互独立的、可进行热交换的两个通道;中间冷却器18的第一通道两端分别与冷水储存罐20的出水口和热水储存罐19的进水口相连通;中间冷却器18的第二通道两端分别与压缩机组的出气口和储气罐I的进气口相连通。从而,使得第一通道中的冷水与第二通道中的高压空气进行热交换,以达到对高压空气降温的目的。
[0055]本发明中,所述的空气预热器4包括相互独立的、可进行热交换的两个通道;空气预热器4的第一通道两端分别与冷水储存罐20的进水口和热水储存罐19的出水口相连通;空气预热器4的第二通道两端分别与储气罐I的出气口和空气加热器2的进气口相连通。
[0056]实施例一
[0057]如图2所示,本实施例中,压缩机组由一个压缩机、或多个依次相串连的压缩机17构成。
[0058]本实施例中,各压缩机17上分别设有对压缩机进行冷却的、供冷却水流动的换热管路,换热管路的两端分别与冷水储存罐19的出水口和热水储存罐20的进水口相连通。
[0059]本实施例中,各压缩机17的进气口和出气口依次相连通,以构成串连连接结构;且将各压缩机沿空气流动方向依次由高到低分为第一级压缩机、第二级压缩机…第η级压缩机。
[0060]本实施例中,各压缩机17的进气口分别与上一级压缩机17的出气口相连通、出气口分别与下一级压缩机17的进气口相连通;最上级压缩机17的进气口与大气相连通,最下级压缩机17的出气口与中间冷却器18相连通。
[0061]本实施例中,各压缩机17的出气口均分别经三通阀与中间冷却器18的进气口和下一级压缩机17的进气口相连通;各压缩机17的进气口均分别经三通阀与大气和上一级压缩机17的出气口相连通。
[0062]优选的,如图2所示,相邻级压缩机之间分别各设有一中间冷却器18,中间冷却器18的供气体流动的第二通道两端分别与对应相邻的俩压缩机17相连接。从而,对每级压缩后的空气进行降温处理,以提高高压空气的使用效率。
[0063]本实施例中,构成压缩机组的多个压缩机17共用同一驱动电机。优选的,驱动电机经对应联轴器与各压缩机分别相连接或脱离,以使得各压缩机可依据实际工况分别或同时进行工作。
[0064]本实施例中,压缩机17上分别设有对压缩机组进行冷却的、供冷却水流动的换热管路,换热管路的两端分别与冷水储存罐20的出水口和热水储存罐19的进水口相连通。
[0065]实施例二
[0066]如图2所示,本实施例中,压缩空气储能发电系统还包括利用利用高压气体进行发电的预膨胀装置50。储气罐I的出气口与预膨胀装置50的进气口相连,预膨胀装置50的出气口与空气预热器4的供气体流动第二通道的进气口相连通。
[0067]优选的,储气罐I的出气口经三通阀分别与预膨胀装置50的进气口和空气预热器4的进气口相连,预膨胀装置50的出气口与空气预热器4的进气口相连通。从而,使得储存的高压空气可依据需求直接进行加热或预发电后再进行加热。
[0068]实施例三
[0069]如图2所示,本实施例中,中间冷却器18与冷水储存罐19之间相连接的管路上设有第一水泵62 ;热水储存罐20与空气预热器4之间相连接的管路上设有第二水泵63。从而,使得冷水储存罐中的冷水在第一水泵的作用下向中间冷却器方向流动,热水储存罐中的热水在第二水泵的作用下向空气预热器方向流动。
[0070]实施例四
[0071 ] 如图2所示,本实施例中,压缩空气储能发电系统的发电设备由多个相并连和/或串连连接的透平发电机3构成。
[0072]本实施例中,各透平发电机3的进气口和出气口依次相连通,以构成串连连接结构;且将各透平发电机3沿空气流动方向依次由高到低分为第一级透平发电机、第二级透平发电机…第η级透平发电机。
[0073]本实施例中,各透平发电机3的进气口分别与上一级透平发电机3的出气口相连通;最上级透平发电机3的进气口与空气加热器2的出气口相连通,最下级透平发电机3的出气口与排气装置和/或大气相连通。
[0074]本实施例中,各透平发电机3上分别设有对透平发电机3进行冷却的、供冷却水流动的换热管路,换热管路的两端分别为冷却水进口和冷却水出口。
[0075]本实施例中,所述的空气预热器4与空气加热器2之间设有回热器30,所述的回热器30包括相互独立的、可进行热交换的两个通道;回热器30的第一通道的两端分别与透平发电机3的出气口和大气相连通;回热器30的第二通道两端分别与空气预热器4的出气口和空气加热器2的进气口相连通。从而,实现利用发电后废弃的余热对未燃烧高压空气进行热交换,以提高发电系统的效率。
[0076]实施例五
[0077]如图3或图4所示,本发明中的空气加热器2由一密闭的罐体构成,罐体内部空间的两端分别设有燃烧室21和混合室22,燃烧室21与混合室22的靠近侧相连通。燃烧室内供高压空气与可燃气体燃烧加热,供混合后的燃气和高压空气进入燃烧室21
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