空气透平系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种空气透平系统，包括空气气源，包括第一输出端和第二输出端；高压空气透平，高压空气透平的进气口连通至第一输出端；低压一号空气透平和低压二号空气透平，低压一号空气透平的进气口、低压二号空气透平的进气口均连通至第二输出端；高压空气透平的出气口还分别连通低压一号空气透平的进气口、低压二号空气透平的进气口。调节阀设置于空气气源、高压空气透平、低压一号空气透平和低压二号空气透平相互连通的路径上。通过调节调节阀以切换高压空气透平、低压一号空气透平和低压二号空气透平之间的连接关系，实现多种组合方式运行，调整流过空气透平的空气流量，以适应系统总焓降的变化，确保空气透平系统维持足够的功率输出。够的功率输出。够的功率输出。

【技术实现步骤摘要】
空气透平系统


[0001]本技术涉及压缩空气储能领域，尤其涉及一种能够适应气源压力大幅度变化的空气透平系统。

技术介绍

[0002]压缩空气储能是一种电能存储技术。在电网负荷低谷期，用电能将空气压缩并存储到盐穴、矿井、储气罐等大容量密闭空间中，在电网负荷高峰期，释放压缩空气进入空气透平膨胀做功，带动发电机发电，从而实现电网削峰填谷，提升电网对新能源的消纳能力。
[0003]储存压缩空气的密闭空间是一个固定容积系统。如果储气容积有限，那么在压缩空气释放过程中，随着空气的流出，储气压力将逐渐降低、系统总焓降将逐渐减小，导致空气透平的输出功率逐渐减少，无法满足出力要求。因此，针对储气容积有限的压缩空气储能系统，解决空气透平在气源压力降低时如何维持足够功率输出的问题，是该系统能够稳定运行的关键。

技术实现思路

[0004]本技术的主要目的在于提供一种能够适应气源压力大幅度变化的空气透平系统，当气源压力变化时，通过切换三个气缸之间的连接关系，实现多种组合方式运行，调整流过空气透平的空气流量，以适应系统总焓降的变化，确保空气透平系统始终维持足够的功率输出。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了一种空气透平系统，包括空气气源，包括第一输出端和第二输出端，用于释放压缩空气。高压空气透平，高压空气透平的进气口连通至第一输出端。低压一号空气透平和低压二号空气透平，低压一号空气透平的进气口、低压二号空气透平的进气口均连通至第二输出端，高压空气透平的出气口还分别连通低压一号空气透平的进气口和低压二号空气透平的进气口。
[0006]调节阀，设置于空气气源、高压空气透平、低压一号空气透平和低压二号空气透平相互连通的路径上，其中，通过调节调节阀以切换高压空气透平、低压一号空气透平和低压二号空气透平之间的连接关系。
[0007]根据本技术的实施例，调节阀包括高压进气阀门和高压调节阀门，依次设于第一输出端连通高压空气透平的进气口的路径上，用于调节空气气源进入高压空气透平的流量。高压排气阀门，设于高压空气透平的出气口连通低压一号空气透平的进气口的路径上，用于调节高压空气透平进入低压一号空气透平的排气流量。高压旁路阀门，设于高压空气透平的出气口连通低压二号空气透平的进气口的路径上，用于调节高压空气透平进入低压二号空气透平的排气流量。低压进气阀门，设于第二输出端的路径上，用于调节空气气源进入低压一号空气透平、低压二号空气透平的流量。一号调节阀门，设于低压一号空气透平的进气路径上，用于调节进入低压一号空气透平的流量。二号调节阀门，设于低压二号空气透平的进气路径上，用于调节进入低压二号空气透平的流量。
[0008]根据本技术的实施例，高压空气透平的出气口、低压一号空气透平的出气口和低压二号空气透平的出气口均与大气连通，其中，高压空气透平的出气口与大气连通的路径上还设有高压排空阀门，以控制高压空气透平的排气。
[0009]根据本技术的实施例，通过调节调节阀以切换高压空气透平、低压一号空气透平和低压二号空气透平之间的连接关系，包括关闭高压排空阀门、低压进气阀门和二号调节阀门，打开其余阀门，压缩空气进入高压空气透平、低压一号空气透平膨胀做功，高压空气透平和低压一号空气透平串联运行，低压二号空气透平零出力。
[0010]或者，关闭高压排气阀门、高压旁路阀门，打开其余阀门，压缩空气进入高压空气透平、低压一号空气透平和低压二号空气透平膨胀做功，高压空气透平、低压一号空气透平、低压二号空气透平并联运行。
[0011]根据本技术的实施例，空气透平系统还包括高压换热器，设于第一输出端连通高压空气透平的进气口的路径上，用于加热第一输出端输出的压缩空气。低压换热器，设于第二输出端连通的路径上，用于加热第二输出端输出的压缩空气或高压空气透平的排气。
[0012]根据本技术的实施例，高压空气透平、低压一号空气透平和低压二号空气透平分别包括至少一根转子，高压空气透平的转子、低压一号空气透平的转子和低压二号空气透平的转子依次通过联轴器连接形成串联轴系。
[0013]根据本技术的实施例，低压二号空气透平的转子不串入该串联轴系，采用分轴布置。
[0014]根据本技术的实施例，空气透平系统包括至少一台发电机，高压空气透平的转子、低压一号空气透平的转子和低压二号空气透平的转子所组成的串联轴系通过联轴器与发电机连接。
[0015]或者低压二号空气透平的转子采用分轴布置时，通过联轴器单独与一台发电机连接。
[0016]根据本技术的实施例，空气气源、高压空气透平、低压一号空气透平和低压二号空气透平之间通过管路连接。
[0017]与现有技术相比，本技术提供的空气透平系统，至少具有以下有益效果：
[0018](1)本技术能适应空气气源压力的大幅度变化，当气源压力变化时，通过切换三个气缸之间的连接关系，实现多种组合方式运行，调整流过空气透平的流量，以适应系统总焓降的变化，确保空气透平系统始终维持足够的功率输出，避免电网负荷波动；
[0019](2)当气源压力充足时，低压二号空气透平可处于零出力状态，来自高压空气透平的一股排气作为冷却空气将低压二号空气透平鼓风产生的热量带走，以避免其温度超过安全值。由于高压空气透平的排气温度较低，可以有效减少所需的冷却空气流量，从而减少系统出力的损失；
[0020](3)由于本技术的空气透平系统具有适应空气气源压力大幅度变化的能力，则存储压缩空气的密闭空间可以适当控制所需储气容积，对于使用储气罐、人工造穴等需要加工成本的储气单元，本系统有利于减少初始投资。
附图说明
[0021]通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0022]图1示意性示出了根据本技术一实施例的空气透平系统示意图；
[0023]图2示意性示出了根据本技术一实施例的空气透平系统的使用方法流程图。
[0024]【附图标记说明】
[0025]1‑
空气气源；2
‑
第一输出端；3
‑
第二输出端；4
‑
高压空气透平；5
‑
低压一号空气透平；6
‑
低压二号空气透平；7
‑
高压进气阀门；8
‑
高压调节阀门；9
‑
高压排气阀门；10
‑
高压旁路阀门；11
‑
低压进气阀门；12
‑
一号调节阀门；13
‑
二号调节阀门；14
‑
高压排空阀门；15
‑
高压换热器；16
‑
低压换热器；17
‑
发电机。
具体实施方式
[0026]为使本技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施例做详细的说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气透平系统，其特征在于，包括：空气气源(1)，包括第一输出端(2)和第二输出端(3)，用于释放压缩空气；高压空气透平(4)，所述高压空气透平(4)的进气口连通至所述第一输出端(2)；低压一号空气透平(5)和低压二号空气透平(6)，所述低压一号空气透平(5)的进气口、所述低压二号空气透平(6)的进气口均连通至所述第二输出端(3)，所述高压空气透平(4)的出气口还分别连通所述低压一号空气透平(5)的进气口和所述低压二号空气透平(6)的进气口；调节阀，设置于所述空气气源(1)、所述高压空气透平(4)、所述低压一号空气透平(5)和所述低压二号空气透平(6)相互连通的路径上；其中，通过调节所述调节阀以切换所述高压空气透平(4)、所述低压一号空气透平(5)和所述低压二号空气透平(6)之间的连接关系。2.根据权利要求1所述的空气透平系统，其特征在于，所述调节阀包括：高压进气阀门(7)和高压调节阀门(8)，依次设于所述第一输出端(2)连通所述高压空气透平(4)的进气口的路径上，用于调节所述空气气源(1)进入所述高压空气透平(4)的流量；高压排气阀门(9)，设于所述高压空气透平(4)的出气口连通所述低压一号空气透平(5)的进气口的路径上，用于调节所述高压空气透平(4)排气进入所述低压一号空气透平(5)的流量；高压旁路阀门(10)，设于所述高压空气透平(4)的出气口连通所述低压二号空气透平(6)的进气口的路径上，用于调节所述高压空气透平(4)排气进入所述低压二号空气透平(6)的流量；低压进气阀门(11)，设于所述第二输出端(3)连通所述低压一号空气透平(5)的进气口、所述低压二号空气透平(6)的进气口的路径上，用于调节所述空气气源(1)进入所述低压一号空气透平(5)、所述低压二号空气透平(6)的流量；一号调节阀门(12)，设于所述低压一号空气透平(5)的进气路径上，用于调节进入所述低压一号空气透平(5)的流量；二号调节阀门(13)，设于所述低压二号空气透...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐克鹏，高增珣，
申请(专利权)人：北京全四维动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：