矿用压缩空气储能系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种矿用压缩空气储能系统及方法，涉及压缩空气储能技术领域，该系统包括空气压缩机、低压储气装置、增压机、中高压储气装置、第一出气管路、第二出气管路、热回收系统和冷量回收系统；所述空气压缩机、低压储气装置、增压机和高压储气装置通过管路依次连接，所述低压储气装置通过所述第一出气管路连接压风管网，所述高压储气装置通过所述第二出气管路连接压风管网；两个热回收系统分别连接所述空气压缩机和所述增压机，所述冷量回收系统连接所述第一出气管路。本发明专利技术的优点在于：提高了储能效率，可回收利用储能压缩过程中轴功率转化的热能以及压缩气体释能膨胀的冷量，降低了矿山的其他能耗。降低了矿山的其他能耗。降低了矿山的其他能耗。

【技术实现步骤摘要】
矿用压缩空气储能系统及方法


[0001]本专利技术涉及压缩空气储能
，尤其涉及一种矿用压缩空气储能系统及方法。

技术介绍

[0002]压缩空气储能技术，是继抽水蓄能之后，第二大被认为适合GW级大规模电力储能的技术。其工作原理是：在用电低谷时段，利用电能将空气压缩至高压并存于储气室或储气罐中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰时段，将高压空气从储气室释放，进入燃烧室利用燃料燃烧加热升温后，驱动涡轮机发电。这种方式存在的不足有：1、储能效率不高，电换电效率约20％～40％；2、投资高，系统单位成本约为10000元/kW～15000元/kW。
[0003]作为传统的用能大户和压缩空气使用大户，矿山均设有空气压缩机站。虽然单个空气压缩机站规模较小，但数量众多，供气量范围一般为40～360m3/min，工作压力0.6～0.8MPa，工作时间约20h/d。应当因地制宜，利用压缩空气储能技术，提高能源利用效率。
[0004]公布号为CN111550389A的专利文献公开了一种工业压缩空气储能系统及其储能方法，在用电低谷时段将电能以压力能的形式储存于压缩空气，并将压缩空气储存于压力容器中，在用电高峰时段将压力容器中的压缩空气释放，经处理后，用于工厂中的用气设备。现有的压缩空气储能系统释放压缩空气时，压缩空气进入膨胀机输出机械功后重新进入低压储气罐，再由低压储气罐向执行机构供气，储能效率较低，且无法回收储能压缩过程中轴功率转化的热能以及压缩气体释能膨胀的冷量，综合回收率较低。

技术实现思路

>[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于如何提高压缩空气储能的储能效率和综合回收率。
[0006]本专利技术是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：矿用压缩空气储能系统，包括空气压缩机、低压储气装置、增压机、中高压储气装置、第一出气管路、第二出气管路、热回收系统和冷量回收系统；所述空气压缩机、低压储气装置、增压机和高压储气装置通过管路依次连接，所述低压储气装置通过所述第一出气管路连接压风管网，所述高压储气装置通过所述第二出气管路连接压风管网；两个热回收系统分别连接所述空气压缩机和所述增压机，所述冷量回收系统连接所述第一出气管路。
[0007]该系统采用“气换气”方案，将用电低谷时储存的压缩空气在用电高峰时直接释放到压风管网中，供井下风动工具使用，该过程几乎没有损耗，提高了储能效率；系统简单，取消了涡轮发电机组及配套厂房，减少了投资；通过热回收系统和冷量回收系统可回收利用储能压缩过程中轴功率转化的热能以及压缩气体释能膨胀的冷量，降低了矿山的其他能耗。
[0008]优选地，所述热回收系统包括第一内循环管路、一次换热装置、二次换热装置、第一水泵机组和水加热管路；空气压缩机或增压机的润滑油管路经过所述一次换热装置的内
部；所述第一内循环管路为环形管路，其一侧经过所述一次换热装置的内部，另一侧经过所述二次换热装置的内部，所述第一内循环管路上安装有电动阀和手动闸阀；所述第一水泵机组连接在所述第一内循环管路上，所述第一水泵机组中设有两路并联的水泵，各路的进水侧和出水侧均安装有手动闸阀，各路的出水侧均安装有止回阀；所述水加热管路的一端连接给水管网，另一端连接热水储存容器，其中部经过所述二次换热装置的内部，所述水加热管路上进入所述二次换热装置之前的部分安装有电动阀和手动闸阀。
[0009]优选地，所述热回收系统还包括第一水处理单元、第一进水管路、膨胀水箱和第一补水管路；所述水加热管路上进入所述二次换热装置之前的部分安装有第一水处理单元，所述第一水处理单元包括Y型过滤器和全自动软水器；所述第一进水管路的一端连接所述水加热管路上位于所述第一水处理单元与所述二次换热装置之间的部分，另一端连接所述膨胀水箱的入口，所述第一进水管路上安装有电动阀；所述第一补水管路的一端连接所述膨胀水箱的出口，另一端连接所述第一内循环管路。第一水处理单元可对进水进行过滤和软化，第一进水管路、膨胀水箱和第一补水管路可补充循环水的损耗，保障了第一内循环管路循环水的水质和水量。
[0010]优选地，所述冷量回收系统包括第二内循环管路、减压换热机组、空气冷却器、第二水泵机组和异径管；所述第二内循环管路为环形管路，其一侧经过所述换热装置的内部，另一侧经过所述空气冷却器的内部，所述第二内循环管路上安装有电动阀和手动闸阀；所述第二水泵机组连接在所述第二内循环管路上，所述第二水泵机组中设有两路并联的水泵，各路的进水侧和出水侧均安装有手动闸阀，各路的出水侧均安装有止回阀；所述异径管的两端分别连接所述第二出气管路的前后两段，所述异径管的内径大于所述第二出气管路的内径；所述异径管经过所述减压换热机组的内部。
[0011]优选地，所述冷量回收系统还包括第二进水管路、自动补水定压装置、第二补水管路和第二水处理单元；所述第二进水管路的一端连接给水管网，另一端连接所述自动补水定压装置的入口，所述第二进水管路上安装有电动阀和手动闸阀；所述第二补水管路的一端连接所述自动补水定压装置的出口，另一端连接所述第二内循环管路；所述第二进水管路上安装有第二水处理单元，所述第二水处理单元包括Y型过滤器和全自动软水器。第二水处理单元可对进水进行过滤和软化，第二进水管路、自动补水定压装置和第二补水管路可补充循环水的损耗，保障了第二内循环管路循环水的水质和水量。
[0012]优选地，所述空气压缩机设有多个，每个空气压缩机的出口通过第一连接管路连接一个低压储气装置的入口，各第一连接管路上均安装有电动阀和止回阀；各低压储气装置的出口先共同连接第二连接管路的总管再通过第二连接管路的多个支管连接多个增压机的入口，所述第二连接管路的总管上安装有电动阀和手动闸阀，所述第二连接管路的各支管上均安装有电动阀；各增压机的出口先分别连接第三连接管路的各支管再通过第三连接管路的总管连接所述高压储气装置的入口，所述第三连接管路的各支管上均安装有电动阀和止回阀，所述第三连接管路的总管上安装有手动闸阀；所述第一出气管路和所述第二出气管路上均安装有止回阀，所述第二出气管路上位于所述高压储气装置与所述冷量回收系统之间的部分安装有手动闸阀。
[0013]优选地，多个空气压缩机中，至少一个采用变频压缩机，并配合所述低压储气装置。设置变频压缩机方便气量调节，使其与增压机的运行匹配，避免了管路中的气流产生振
荡，保证了系统的储能过程的平稳。
[0014]优选地，所述高压储气装置包括钢筋混凝土外壳、内衬、进气管、排气管、减压阀、泄压管和安全阀；所述钢筋混凝土外壳的内部设有储气腔体，所述内衬固定连接在所述钢筋混凝土外壳的内壁上；所述进气管、排气管和泄压管分别固定连接在所述钢筋混凝土外壳上且连通所述储气腔体，所述排气管上安装有减压阀，所述泄压管上安装有安全阀。钢筋混凝土外壳保证了储气仓的抗压能力，内衬保证了储气仓的气密性，从而可以设计较大的储气容积，降低了造价，减小了占地面积，适应矿山现有工业场地需求；储气腔体中压力过高时，安全阀会自动打开，通过泄压管向外排气泄压，提高了储气仓的安全性能。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用压缩空气储能系统，其特征在于：包括空气压缩机、低压储气装置、增压机、中高压储气装置、第一出气管路、第二出气管路、热回收系统和冷量回收系统；所述空气压缩机、低压储气装置、增压机和高压储气装置通过管路依次连接，所述低压储气装置通过所述第一出气管路连接压风管网，所述高压储气装置通过所述第二出气管路连接压风管网；两个热回收系统分别连接所述空气压缩机和所述增压机，所述冷量回收系统连接所述第一出气管路。2.如权利要求1所述的矿用压缩空气储能系统，其特征在于：所述热回收系统包括第一内循环管路、一次换热装置、二次换热装置、第一水泵机组和水加热管路；空气压缩机或增压机的润滑油管路经过所述一次换热装置的内部；所述第一内循环管路为环形管路，其一侧经过所述一次换热装置的内部，另一侧经过所述二次换热装置的内部，所述第一内循环管路上安装有电动阀和手动闸阀；所述第一水泵机组连接在所述第一内循环管路上，所述第一水泵机组中设有两路并联的水泵，各路的进水侧和出水侧均安装有手动闸阀，各路的出水侧均安装有止回阀；所述水加热管路的一端连接给水管网，另一端连接热水储存容器，其中部经过所述二次换热装置的内部，所述水加热管路上进入所述二次换热装置之前的部分安装有电动阀和手动闸阀。3.如权利要求2所述的矿用压缩空气储能系统，其特征在于：所述热回收系统还包括第一水处理单元、第一进水管路、膨胀水箱和第一补水管路；所述水加热管路上进入所述二次换热装置之前的部分安装有第一水处理单元，所述第一水处理单元包括Y型过滤器和全自动软水器；所述第一进水管路的一端连接所述水加热管路上位于所述第一水处理单元与所述二次换热装置之间的部分，另一端连接所述膨胀水箱的入口，所述第一进水管路上安装有电动阀；所述第一补水管路的一端连接所述膨胀水箱的出口，另一端连接所述第一内循环管路。4.如权利要求1所述的矿用压缩空气储能系统，其特征在于：所述冷量回收系统包括第二内循环管路、减压换热机组、空气冷却器、第二水泵机组和异径管；所述第二内循环管路为环形管路，其一侧经过所述换热装置的内部，另一侧经过所述空气冷却器的内部，所述第二内循环管路上安装有电动阀和手动闸阀；所述第二水泵机组连接在所述第二内循环管路上，所述第二水泵机组中设有两路并联的水泵，各路的进水侧和出水侧均安装有手动闸阀，各路的出水侧均安装有止回阀；所述异径管的两端分别连接所述第二出气管路的前后两段，所述异径管的内径大于所述第二出气管路的内径；所述异径管经过所述减压换热机组的内部。5.如权利要求4所述的矿用压缩空气储能系统，其特征在于：所述冷量回收系统还包括第二进水管路、自动补水定压装置、第二补水管路和第二水处理单元；所述第二进水管路的一端连接给水管网，另一端连接所述自动补水定压装置的入口，所述第二进水管路上安...

【专利技术属性】
技术研发人员：许斌，李正，刘庆林，王君杰，董江涛，张化全，张永，
申请(专利权)人：许斌，
类型：发明
国别省市：