一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置及方法与流程

本发明涉及压缩空气储能发电技术领域，特别涉及一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置及方法。

背景技术：

近年来，随着我国节能环保政策的推进，新能源发电尤其风电、光伏得到快速发展，这两种发电形式特有的负荷随机性、波动性对电网调峰及稳定运行造成巨大挑战。高效的电力储能技术能够对电网“削峰填谷”、平顺波动性及能源结构优化起到重要作用。压缩空气储能因其具有投资成本低、系统结构相对简单、环境友好度高等特点，为解决这一问题提供了新的思路，是目前储能领域重要的发展方向。

压缩空气储能是目前电力储能主要技术之一。其工作原理类似于抽水蓄能电站，在储能阶段，利用电动机驱动压缩机将电能转化为空气势能及热能，分别储存在储气装置及储热装置中。在释能阶段，释放压缩空气，利用回热系统加热，驱动空气透平做功，完成电能的转化。

目前，针对压缩空气储能发电的研究和开发已经全面展开，相关试验平台、示范项目也在规划中。国内目前尚无商业运行的压缩空气储能发电系统，其热力系统结构与传统发电机组不同，调试与运行经验比较匮乏。压缩空气储能发电系统在经历生产制造、运输安装后，管道会残留氧化皮、焊渣等杂质，对机组后续运行造成安全隐患。如何对管道进行大流量吹扫，清除杂质，保证机组启动安全，成为急需解决的问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置及方法，具有结构简单、安全可靠的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置，包括低压压气机1，低压压气机1出口与高压压气机3入口相连接，高压压气机3出口管道分为两路，一路连接至第一高压主汽门7，另一路连接至第二高压主汽门8，第一高压主汽门7及第二高压主汽门8后管道合并为一路，与低压主汽门9入口管道相连接；

所述低压主汽门9门后管道与排空管道相连接，排空管道上依次设置临吹门10和靶板12。

所述低压压气机1及高压压气机3作为管道吹扫的能量来源，利用电动机驱动，将电能转化为空气的势能及热能。

所述排空管道末端设置有消音器13。

所述低压压缩机1入口管道设置第一滤网5，在高压压缩机入口管道设置第二滤网6。

所述低压压缩机1由第一电机2以变频方式驱动，高压压缩机3由第二电机4以变频方式驱动。

所述临吹门10为电动阀门，由电机驱动。

所述低压压气机1出口与高压压气机3入口连接管道为中压管道，所述高压压缩机3出口至第一高压主汽门7及第二高压主汽门8管道为高压管道。

所述排空管道上设置临吹旁路门11，临吹旁路门11与临吹门10并联布置。

一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置的运行方法，包括以下步骤；

步骤一：阶段划分：

管道吹扫划分为三阶段，每两阶段之间停机6～8小时，使管道冷却，利于氧化皮、附着物剥落，增强吹扫效果；

步骤二：吹扫流程：

当压缩空气达到设定压力、温度后，开启临吹门10释放空气，开启时间30～60分钟，随后关闭临吹门10，此为一次吹扫流程，吹扫每阶段包含若干个吹扫流程，流程之间间隔为5～10分钟；

步骤三：

操作步续：关闭临吹门10，开启临吹旁路门11；变频启动低压压缩机1及高压压缩机3，控制压缩空气升温升压；空气介质达到吹扫参数要求后，关闭临吹旁路门11，进行一次吹扫流程的操作；分流程、分阶段完成吹扫工作。

所述管道吹扫的工质为空气。

本发明的有益效果：

本发明通过将压缩空气储能发电系统中各压缩机及管道系统进行有序布置，以临吹门及旁路门开关控制吹扫流程，做到结构简单、可靠性强。采用系统原设备产生高温高压气体进行管道吹扫，额外增加的临时设备及管道较少，投资成本少，且缩短试运工期。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为低压压缩机、2为第一电机、3为高压压缩机、4为第二电机、5为第一滤网、6为第二滤网、7为第一高压主汽门、8为第二高压主汽门、9为低压主汽门、10为临吹门、11为临吹旁路门、12为靶板、13为消音器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参考图1，本发明所述的一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置及方法，包括低压压缩机1、第一电机2、高压压缩机3、第二电机4、第一高压主汽门7、第二高压主汽门8、低压主汽门9、第一滤网5、第二滤网6、临吹门10、临吹旁路门11。

低压压缩机1出口与高压压缩机3入口相连接，高压压缩机3出口管道分为两路，一路连接至第一高压主汽门7，另一路连接至第二高压主汽门8。第一高压主汽门7及第二高压主汽门8后管道合并为一路，与低压主汽门9入口管道相连接。管道吹扫的工质为空气，低压压缩机1及高压压缩机3作为管道吹扫的能量来源，利用电动机驱动，将电能转化为空气的势能及热能，通过两次压缩使空气参数达到吹扫要求。

低压主汽门9门后管道与排空管道相连接，排空管道上依次设置临吹门10、靶板12及消音器13。临吹门10为电动阀门，由电机驱动。靶板12是系统管道吹扫质量的鉴定工具，高压高温空气带动杂质撞击在靶板体上，通过撞痕的数量及尺寸判断管道洁净程度。在管道末端增加消音器13用于降低排气压力、减少噪音污染。

在低压压缩机1入口管道设置第一滤网5，在高压压缩机3入口管道设置第二滤网6。设置滤网用于防止压缩机在工作时前置管道杂质对压缩机动叶部分造成损害。

低压压缩机1由第一电机2以变频方式驱动，高压压缩机3由第二电机4以变频方式驱动。

低压压缩机1出口与高压压缩机3入口连接管道为系统设计中压管道，管道上冷却器、疏水器已移除，移除后管道开口使用相同材质及管径的管材对接。

高压压缩机3出口至第一高压主汽门7及第二高压主汽门8管道为系统设计高压管道，管道上储气装置已移除，移除后管道开口使用相同材质及管径的管材对接。

在排空管道上设置临吹旁路门11，与临吹门10并联布置。在压缩空气升温升压阶段，即可同步对管道系统进行暖管，防止温度突然升高造成管道振动及热应力变形。

本发明所述的一种压缩空气储能发电系统管道吹扫方法包括以下步骤：

1、阶段划分：管道吹扫划分为三阶段，每两阶段之间停机6～8小时，使管道冷却，利于氧化皮、附着物剥落，增强吹扫效果；

2、吹扫流程：当压缩空气达到设定压力、温度后，开启临吹门10释放空气，开启时间30～60分钟，随后关闭临吹门10，此为一次吹扫流程。吹扫每阶段包含若干个吹扫流程，流程之间间隔为5～10分钟；

3、操作步续：关闭临吹门10，开启临吹旁路门11；变频启动低压压缩机1及高压压缩机3，控制压缩空气升温升压；空气介质达到吹扫参数要求后，关闭临吹旁路门11，进行一次吹扫流程的操作；分流程、分阶段完成吹扫工作。

技术特征：

1.一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置，其特征在于，包括低压压气机(1)，低压压气机(1)出口与高压压气机(3)入口相连接，高压压气机(3)出口管道分为两路，一路连接至第一高压主汽门(7)，另一路连接至第二高压主汽门(8)，第一高压主汽门(7)及第二高压主汽门(8)后管道合并为一路，与低压主汽门(9)入口管道相连接；

所述低压主汽门(9)门后管道与排空管道相连接，排空管道上依次设置临吹门(10)和靶板(12)。

2.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置，其特征在于，所述低压压气机(1)及高压压气机(3)作为管道吹扫的能量来源，利用电动机驱动，将电能转化为空气的势能及热能。

3.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置，其特征在于，所述排空管道末端设置有消音器(13)。

4.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置，其特征在于，所述低压压缩机(1)入口管道设置第一滤网(5)，在高压压缩机入口管道设置第二滤网(6)。

5.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置，其特征在于，所述低压压缩机(1)由第一电机(2)以变频方式驱动，高压压缩机(3)由第二电机(4)以变频方式驱动。

6.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置，其特征在于，所述临吹门(10)为电动阀门，由电机驱动。

7.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置，其特征在于，所述低压压气机(1)出口与高压压气机(3)入口连接管道为中压管道，所述高压压缩机(3)出口至第一高压主汽门(7)及第二高压主汽门(8)管道为高压管道。

8.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置，其特征在于，所述排空管道上设置临吹旁路门(11)，临吹旁路门(11)与临吹门(10)并联布置。

9.基于权利要求1-8所述的一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置的运行方法，其特征在于，包括以下步骤；

步骤一：阶段划分：

管道吹扫划分为三阶段，每两阶段之间停机6～8小时，使管道冷却，利于氧化皮、附着物剥落，增强吹扫效果；

步骤二：吹扫流程：

当压缩空气达到设定压力、温度后，开启临吹门(10)释放空气，开启时间30～60分钟，随后关闭临吹门(10)，此为一次吹扫流程，吹扫每阶段包含若干个吹扫流程，流程之间间隔为5～10分钟；

步骤三：

操作步续：关闭临吹门(10)，开启临吹旁路门(11)；变频启动低压压缩机(1)及高压压缩机(3)，控制压缩空气升温升压；空气介质达到吹扫参数要求后，关闭临吹旁路门(11)，进行一次吹扫流程的操作；分流程、分阶段完成吹扫工作。

10.根据权利要求9所述的一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置的运行方法，其特征在于，所述管道吹扫的工质为空气。

技术总结
一种压缩空气储能发电系统管道吹扫装置及方法，包括低压压气机，低压压气机出口与高压压气机入口相连接，高压压气机出口管道分为两路，一路连接至第一高压主汽门，另一路连接至第二高压主汽门，第一高压主汽门及第二高压主汽门后管道合并为一路，与低压主汽门入口管道相连接；所述低压主汽门门后管道与排空管道相连接，排空管道上依次设置临吹门和靶板。本发明具有结构简单、安全可靠的特点。

技术研发人员：王涛;伍刚;刘岗;宋晓辉;刘世雄;辛志波
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2021.01.28
技术公布日：2021.05.07