一种尾气回热的绝热压缩空气储能系统技术方案

本发明专利技术提供了一种尾气回热的绝热压缩空气储能系统，包括空气压缩机、冷却器、储气室、节流机构、尾气回热器、循环回热器、透平膨胀机、高温循环工质源和低温循环工质源；空气压缩机、冷却器的进气管、储气室、节流机构、尾气回热器的进气管、循环回热器的进气管、透平膨胀机和尾气回热器的回热管依次连接；低温循环工质源、冷却器的换热管、高温循环工质源和循环回热器的换热管循环连接。本发明专利技术通过在节流机构与循环回热器之间设置尾气回热器，充分利用透平膨胀机尾气余温，预热节流机构后的低温空气，提高了循环回热器入口空气的温度，进而提高循环换热器出口空气的温度，使透平膨胀机入口温度提升，提高了系统的热利用效率。

An adiabatic compressed air energy storage system with regenerative tail gas

The present invention provides an exhaust gas adiabatic heat compressed air energy storage system, including air compressor, cooler, gas chamber, throttle body, tail gas regenerator, cyclic regenerator, turbo expander, heat source and low temperature refrigerant refrigerant source; intake pipe, air compressor, cooler a gas chamber and a throttle mechanism, a tail gas inlet pipe, heat exchanger circulating heat exchanger tube, heat pipe expansion turbine and exhaust heat exchanger are connected sequentially; low temperature refrigerant source, cooler heat exchange tube, high temperature refrigerant source and recycling of heat exchanger heat pipe connection. The throttle mechanism and the circulating heat exchanger is arranged between the exhaust gas heat exchanger, make full use of turbine exhaust residual temperature, low temperature air preheating after the throttle body, improve the circulation heat exchanger entrance air temperature, and then improve the circulating heat exchanger outlet air temperature, the expansion turbine entrance temperature increase and improve the system efficiency of heat utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种尾气回热的绝热压缩空气储能系统
本专利技术涉及储能设备
，具体涉及一种尾气回热的绝热压缩空气储能系统。
技术介绍
储能尤其是电能的存储对能源结构优化和电网运行调节具有重大意义。压缩空气储能系统是一种新型蓄能蓄电技术。1978年，德国建成世界第一座示范性压缩空气蓄能电站，紧跟其后的是美国、日本和以色列。压缩空气储能发电系统的工作原理与抽水蓄能相类似，当电力系统的用电处于低谷时，系统储能，利用系统中的富余电量，压缩机驱动空气压缩机以压缩空气，把能量以压缩空气的形式储存在储气装置中；当电力系统用电负荷达到高峰发电量不足时，系统释能，储气装置将储气空间内的压缩空气释放出来，并在燃烧室中与燃料混合燃烧，生成的高温气体在透平膨胀机中膨胀做功并带动发电机发电，完成了电能—空气势能—电能的转化。绝热压缩空气储能系统摒弃了消耗燃料提升压缩空气做功能力的技术路线，利用绝热压缩在空气压缩过程中将电能转化为热能和空气势能分别存储，并在发电过程中利用系统自身热能加热透平膨胀机进气，满足了透平膨胀机对于入口温度的要求，并避免了系统碳排放。但是由于压缩过程中产生的压缩热总量有限，而高压气体在节流膨胀过程中存在的节流致冷效应导致温度急剧下降，节流后气体温度一般为－20℃至－15℃，致使高压空气需要消耗一定的热量才能恢复到环境温度，剩余的热量才能用于实际的做功输出。同时，为避免透平膨胀机叶片或出口结霜结冰，一般控制尾气保持0℃至5℃的余温。由于节流致冷效应导致的额外能量消耗，以及透平膨胀机尾气余温限制，使系统的热利用效率降低，系统的总效率降低。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种尾气回热的绝热压缩空气储能系统，以解决现有系统热利用效率低的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种尾气回热的绝热压缩空气储能系统，包括空气压缩机、冷却器、储气室、节流机构、尾气回热器、循环回热器、透平膨胀机、高温循环工质源和低温循环工质源；其中，所述空气压缩机、冷却器的进气管、储气室、节流机构、尾气回热器的进气管、循环回热器的进气管、透平膨胀机和尾气回热器的回热管依次连接；所述低温循环工质源、冷却器的换热管、高温循环工质源和循环回热器的换热管循环连接。其中，所述节流机构为节流稳压阀。其中，所述节流稳压阀的排气温度为-20℃～-15℃。其中，所述透平膨胀机的排气温度为60℃。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术提供一种尾气回热的绝热压缩空气储能系统，通过在节流机构与循环回热器之间设置尾气回热器，充分利用透平膨胀机尾气余温，预热节流机构后的低温空气，提高了循环回热器入口空气的温度，进而提高循环换热器出口空气的温度，使透平膨胀机入口温度提升，提高了系统的热利用效率。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。图1为本专利技术一种尾气回热的绝热压缩空气储能系统的结构示意图；附图标记说明1-空气压缩机；2-冷却器；3-储气室；4-节流稳压阀；5-尾气回热器；6-循环回热器；7-透平膨胀机；8-低温循环工质源；9-高温循环工质源。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1所示，为本实施例提供的一种尾气回热的绝热压缩空气储能系统，包括空气压缩机1、冷却器2、储气室3、节流机构、尾气回热器5、循环回热器6、透平膨胀机7、高温循环工质源8和低温循环工质源9。空气压缩机1、冷却器2的进气管、储气室3、节流机构、尾气回热器5的进气管、循环回热器6的进气管、透平膨胀机7和尾气回热器5的回热管依次连接；低温循环工质源8、冷却器2的换热管、高温循环工质源9和循环回热器6的换热管循环连接。本实施例中，节流机构为节流稳压阀4。系统储能时，空气压缩机1采用绝热压缩方式压缩空气，并将压缩空气输送至储气室3中，同时通过冷却器2收集绝热压缩过程产生的压缩热并将其存储于高温循环工质源9中。系统发电时，储气室3释放的高压空气经节流稳压阀4节流膨胀后以稳定压力输出，先经尾气回热器5预热，再经循环回热器6吸收高温循环工质源9储存的压缩热后，进入透平膨胀机7中膨胀做功并带动发电机运转，透平膨胀机7尾气进入尾气回热器5预热节流致冷后的低温空气。下面通过具体的储能和放电过程，进一步详细的说明。储能过程；空气压缩机1在系统储能过程中，由大气中吸入空气并进行准绝热压缩，空气升压并产生压缩热，空气压缩机1排出高温空气。空气压缩机1的高温排气进入冷却器2中换热，释放压缩热后温度降低，冷却器2排出冷却后的空气。同时，低温循环工质源8中的低温循环工质在系统储能过程中进入冷却器2，吸收压缩热后温度升高，生成的高温循环工质进入高温循环工质源9中储存。冷却器2冷却后的空气进入储气室3中储存，储气室3达到最大压力时系统储能过程结束。发电过程；储气室3在系统发电过程中释放储存的高压空气，放气过程中储气室3出口压力逐渐降低。储气室3排气进入节流稳压阀4进行节流膨胀和稳压，节流稳压阀4出口的气压稳定在某一低于储气室3最高储气压力的值，由于存在节流致冷效应，节流稳压阀4排气为-20℃～-15℃的低温空气。节流稳压阀4后的低温空气进入尾气换热器5中，与来自透平膨胀机7的尾气换热升温，尾气换热器5排出升温后的稳压空气。尾气回热器5排出的稳压空气进入循环回热器6，吸收热量后温度升高，循环回热器6排出高温的稳压空气。同时，高温循环工质源9中的高温循环工质在系统发电过程中进入循环回热器6，释放所储存的压缩热后温度降低，生成的低温循环工质重新回到低温循环工质源8中储存。循环回热器6排出的高温稳压空气进入透平膨胀机7中膨胀做功，空气温度和压力同时降低，透平膨胀机7排出60℃的低压空气。透平膨胀机7尾气进入尾气循环回热器5中，将所携带的热量传递给节流稳压阀4节流后的低温稳压空气后排入大气。本实施例提供一种尾气回热的绝热压缩空气储能系统，通过在节流机构与循环回热器之间设置尾气回热器，充分利用透平膨胀机尾气余温，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尾气回热的绝热压缩空气储能系统，其特征在于，包括空气压缩机、冷却器、储气室、节流机构、尾气回热器、循环回热器、透平膨胀机、高温循环工质源和低温循环工质源；其中，所述空气压缩机、冷却器的进气管、储气室、节流机构、尾气回热器的进气管、循环回热器的进气管、透平膨胀机和尾气回热器的回热管依次连接；所述低温循环工质源、冷却器的换热管、高温循环工质源和循环回热器的换热管循环连接。

【技术特征摘要】
1.一种尾气回热的绝热压缩空气储能系统，其特征在于，包括空气压缩机、冷却器、储气室、节流机构、尾气回热器、循环回热器、透平膨胀机、高温循环工质源和低温循环工质源；其中，所述空气压缩机、冷却器的进气管、储气室、节流机构、尾气回热器的进气管、循环回热器的进气管、透平膨胀机和尾气回热器的回热管依次连接；所述低温循环工质源、冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅生伟，卢强，薛小代，陈来军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11