气体冷凝分离液化再固化方法及储能发电工作系统技术方案

本发明专利技术属于气体分离储能发电领域。本发明专利技术有益效果是气体分离、升压、热量交换，气体、液体、固体相互转化，气体储能、液体储能、固体储能多种功能，采用低温冷凝、液化、固化方法，在一个系统中完成。这样就简化了设备，提高了效率，减少热能损失。本发明专利技术采用的能够将冷凝物作为储存冷能物质并且能够将冷能回收，并通过等容气化，进而转化成高压气体，获得了很高的压力，使得能量得到充分的回收。本发明专利技术的技术方案与超导储能相互配合，发挥各自的优势。满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节、提高系统稳定性、功率输送要求。固态气比液态气含有更多的冷能，作为储能介质用于车、船、潜水艇可以提高更强的动力和更长久的运行里程，能增加潜水艇的隐蔽性。摘要附图由图1代。加潜水艇的隐蔽性。摘要附图由图1代。加潜水艇的隐蔽性。摘要附图由图1代。

【技术实现步骤摘要】
气体冷凝分离液化再固化方法及储能发电工作系统


[0001]本专利技术属于储能领域，尤其是利用气体冷凝分离液态固态相变储能发电领域。

技术介绍

[0002]空气、天然气、瓦斯气、油田气、烟气、煤气、页岩气、煤制氢气、天然气制氢气、生物质制氢气，需要气体分离技术，而冷凝分离是一种常用的方法和技术，常用的冷凝分离技术，常常耗能较多，需要节能改进。
[0003]由于风力发电，太阳能发电，具有波动性，而煤电、核电由于用电负荷经常发生变化，就需要储能装置，抽水蓄能电站是最早采用的成熟技术方案，世界各国都在用，抽储能电站对地质条件、水质条件有较高要求，要占用大量土地，要搬迁移民，所以选址很困难。电容储能、飞轮储能容量较小，造价较高，只能在特殊场合下采用。利用地下密封的岩洞，储存压缩空气发电技术，是一种较为成熟的，并且商业化了的技术。但是合格岩洞比较少，限制了这种技术的推广。现在天然气的使用量越来越大，天然气在不同时间不同的季节，使用量不断的变化，这就需要储存天然气，以适应用户对天然气用量的变化需求。
[0004]当今锅炉排放的烟气，窑炉排放的烟气，高炉排放的烟气等，常常含有大量的二氧化碳气，硫的氧化物，氮的氧化物，汞以及其他重金属pm2.5等有毒有害物质对环境、对人都有害。二氧化碳减排，是世界各国关心的大事。二氧化碳气单独搜集，还很耗能，投资运行成本都很高。单独的烟气除硫、除硝设备投资与运行成本也很高。这就给冷凝分离储能技术带来商机，通过冷凝分离烟气，分离出各种单一气体，都可以转化为有用资源加以利用。当今高温超导技术有了很大的发展，超导储能器，超导传输线，超导发电机，超导电动机，超导变压器，超导限流器，已经投入使用。但他们都需要自备冷源，这就增加超导器件生产成本和运行成本。如果能够利用冷凝分离出的液体气体的冷能，就可以减少超导器件制冷装置，又可以更大规模、更可靠、更低成本地支持和推广超导技术的发展。
[0005]当今燃煤发电和生物质燃烧发电，工质是水蒸气，这给缺水有煤、有生物质资源的地区，就近建设发电站带来困难。燃气、燃油发电系统利用废热锅炉产生蒸汽推动汽轮机发电，也需要水资源。这给缺水地区建设燃气、燃油电站带来困难。而利用烟气分离过程中产生的水，可以减少电站对水的需求，就可以解决缺水问题。燃煤、燃气发电过程中，有大量的低温热能没有充分利用，而且还要消耗一部分能量去解决散热问题，如果利用气体冷凝分离技术就能将低温热能转换成电能，并且能提高总体发电效率。为了解决上述问题，给出以下技术解决方案。专利技术专利zl 201410374466.8接续本专利技术。

技术实现思路

[0006]1.气体冷凝分离液态气固态气生成方法及储能发电工作系统，其特征是：由压缩机组(1)、压缩热储热换热器(2)、储液槽(3)、储液槽(4)、气液分离器(5)、节流阀(6)、节流阀(7)、主换热器(8)、压缩机组(9)、换热器 (10)、膨胀机组(11)、膨胀机组(12)、氦气压缩机组(13)、换热器(14)、可利用热能储能换热器(15)、主膨胀机组(16)、发电机(17)、AC/DC
电流变换器(18)、超导储能器(19)、气体换热储液槽(20)、氦气膨胀机(21)、膨胀机(22)、节流阀(23)、氦气膨胀机(24)、氦气储气罐(25)、液氦储液罐(26)、氦气储罐或者氦气精炼提纯设备(27)、液氧储液罐或者液氧精馏设备(28)、液氦液压泵(29)、气体冷凝分离存质升压储能环柱塔阵中的塔(T4)、塔(T5)、塔(T6)、塔芯(C1)、塔芯(C2)、塔芯(C3)、塔芯(C4)、塔芯(C5)、塔芯(C6)、塔芯(C7)、塔芯(C8)、氦气冷凝分离存质升压储能环柱塔阵中的塔(h1)、塔(h2)、塔(h3)、塔(h4)、塔芯(D1)、塔芯(D2)、塔芯(D3)、塔芯(D4)、气体固化冷冻储存塔阵中的塔(F1)、塔(F2)、塔(F3)、塔(F4)、塔(F5)、塔芯(E1)、塔芯(E2)、塔芯(E3)、塔芯(E4)、塔芯(E5)、盖板(G1)、盖板(G2)、盖板(G3)、盖板(G4)、盖板(G5)，
[0007]气体冷凝分离液态气固态气生成方法及储能发电工作流程：原料气经压缩机(1)压缩后，进入压缩热储热换热器(2)，然后原料气进入气体冷凝分离存质升压储能环柱塔阵，通过控制塔(T4)两个数控三通阀、塔(T5) 两个数控三通阀、塔(T6)两个数控三通阀，使原料气体依照次序流过塔(T4)、塔(T5)、塔(T6)，并且依次与塔芯(C4)、塔芯(C5)、塔芯(C6)中冷气和冷液交换热量，由于温度不断地降低，原料气中的水、二氧化碳气体先后被液化，并引出塔外，输入到储液槽(3)和储液槽(4)，剩下的比较纯的原料气已经接近液化温度或达到液化温度出塔阵，进入气液分离器(5)，而气液分离器(5)下部的液态原料气，经过节流阀(6)降压后进入储液槽(20)，储液槽(20)上部气体进入主换热器(8)释放冷能后，进入液化循环压缩机组(9)之后，再进入换热器(10)，压缩热被吸收，失去压缩热的气体返回主换热器(8)，其中一部分原料气降低温度后，经过节流阀(7)降压降温后进入储液槽(20)，另外一部分经过主换热器(8)中间抽头，引出一部分降温原料气进入膨胀机(11)降温降压后，进入储液槽(20)，来自气液分离器(5)上部的原料气经主换热器(8)交换热量后，进入膨胀机组(12)膨胀后，低温原料气也进入储液槽(20)，储液槽(20)底部液态原料气送入气体冷凝分离存质升压储能环柱塔阵中的塔芯(C7)，塔芯(C7)装满后，液态原料气再送入塔芯(C8)，用于冷却进入塔阵原料气，而冷却的液态气，可以送往超导储能装置(19)及超导器件，用于保持低温超导状态，气体冷凝分离存质升压储能环柱塔阵中的塔芯(C2)、塔芯(C3)内部液态原料气与已经进入塔阵的原料气交换热量，使得塔芯(C3)升温到接近常温时成为高压原料气”气体储气罐”，以此类推塔芯(C1)、塔芯(C2)、塔芯(C8)、塔芯(C7)等也都成为高压原料气”气体储气罐”，当需要发电时，电控指令经塔芯(C3)数控六通阀，使塔芯(C3)内高压原料气和塔芯(C2)内经过前一次高压释放后剩余的较低压原料气，一起经压缩热储热换热器(2)、可利用热能储能换热器(15)加热后，共同去推动主膨胀机组(16) 做功，并驱动发电机(17)发电，发出的电能一部分经AC/DC交直流变流器(18)，储存在超导储能装置(19)中，用于提高电能质量和适应各种用电负荷变化的需求，膨胀后的气体如果温度接近常温，通过数控四通阀，直接送往压缩机组(1)形成一个完整的封闭回路循环，如果温度比较低，低于压缩机(9)入口温度时，经过数控四通阀，换热器(10)、压缩机(9)换热器(8)气体节流阀(7)、膨胀机(11)一起进入气体换热储液槽(20)，如果温度高于常温通过数控四通阀就将原料气送往希望升温的装置或地方，并且不断补充输送清洁的原料气体给压缩机组(1)，为了增加储存冷能，可以将气体换热储液槽(20)液态原料气注入到气体固化冷冻储存塔阵中的塔芯(E1)、塔芯(E2)、塔芯(E3)、塔芯(E4)、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.气体冷凝分离液化再固化方法及储能发电工作系统，其特征是：由压缩机组(1)、压缩热储热换热器(2)、储液槽(3)、储液槽(4)、气液分离器(5)、节流阀(6)、节流阀(7)、主换热器(8)、压缩机组(9)、换热器(10)、膨胀机组(11)、膨胀机组(12)、氦气压缩机组(13)、换热器(14)、可利用热能储能换热器(15)、主膨胀机组(16)、发电机(17)、AC/DC电流变换器(18)、超导储能器(19)、气体换热储液槽(20)、氦气膨胀机(21)、膨胀机(22)、节流阀(23)、氦气膨胀机(24)、氦气储气罐(25)、液氦储液罐(26)、氦气储罐或者氦气精炼提纯设备(27)、液氧储液罐或者液氧精馏设备(28)、液氦液压泵(29)、气体冷凝分离存质升压储能环柱塔阵中的塔(T4)、塔(T5)、塔(T6)、塔芯(C1)、塔芯(C2)、塔芯(C3)、塔芯(C4)、塔芯(C5)、塔芯(C6)、塔芯(C7)、塔芯(C8)、氦气冷凝分离存质升压储能环柱塔阵中的塔(h1)、塔(h2)、塔(h3)、塔(h4)、塔芯(D1)、塔芯(D2)、塔芯(D3)、塔芯(D4)、气体固化冷冻储存塔阵中的塔(F1)、塔(F2)、塔(F3)、塔(F4)、塔(F5)、塔芯(E1)、塔芯(E2)、塔芯(E3)、塔芯(E4)、塔芯(E5)、盖板(G1)、盖板(G2)、盖板(G3)、盖板(G4)、盖板(G5)，气体冷凝分离液态气固态气生成方法及储能发电工作流程：原料气经压缩机(1)压缩后，进入压缩热储热换热器(2)，然后原料气进入气体冷凝分离存质升压储能环柱塔阵，通过控制塔(T4)两个数控三通阀、塔(T5)两个数控三通阀、塔(T6)两个数控三通阀，使原料气体依照次序流过塔(T4)、塔(T5)、塔(T6)，并且依次与塔芯(C4)、塔芯(C5)、塔芯(C6)中冷气和冷液交换热量，由于温度不断地降低，原料气中的水、二氧化碳气体先后被液化，并引出塔外，输入到储液槽(3)和储液槽(4)，剩下的比较纯的原料气已经接近液化温度或达到液化温度出塔阵，进入气液分离器(5)，而气液分离器(5)下部的液态原料气，经过节流阀(6)降压后进入储液槽(20)，储液槽(20)上部气体进入主换热器(8)释放冷能后，进入液化循环压缩机组(9)之后，再进入换热器(10)，压缩热被吸收，失去压缩热的气体返回主换热器(8)，其中一部分原料气降低温度后，经过节流阀(7)降压降温后进入储液槽(20)，另外一部分经过主换热器(8)中间抽头，引出一部分降温原料气进入膨胀机(11)降温降压后，进入储液槽(20)，来自气液分离器(5)上部的原料气经主换热器(8)交换热量后，进入膨胀机组(12)膨胀后，低温原料气也进入储液槽(20)，储液槽(20)底部液态原料气送入气体冷凝分离存质升压储能环柱塔阵中的塔芯(C7)，塔芯(C7)装满后，液态原料气再送入塔芯(C8)，用于冷却进入塔阵原料气，而冷却的液态气，可以送往超导储能装置(19)及超导器件，用于保持低温超导状态，气体冷凝分离存质升压储能环柱塔阵中的塔芯(C2)、塔芯(C3)内部液态原料气与已经进入塔阵的原料气交换热量，使得塔芯(C3)升温到接近常温时成为高压原料气”气体储气罐”，以此类推塔芯(C1)、塔芯(C2)、塔芯(C8)、塔芯(C7)等也都成为高压原料气”气体储气罐”，当需要发电时，电控指令经塔芯(C3)数控六通阀，使塔芯(C3)内高压原料气和塔芯(C2)内经过前一次高压释放后剩余的较低压原料气，一起经压缩热储热换热器(2)、可利用热能储能换热器(15)加热后，共同去推动主膨胀机组(16)做功，并驱动发电机(17)发电，发出的电能一部分经AC/DC交直流变流器(18)，储存在超导储能装置(19)中，用于提高电能质量和适应各种用电负荷变化的需求，膨胀后的气体如果温度接近常温，通过数控四通阀，直接送往压缩机组(1)形成一个完整的封闭回路循环，如果温度比较低，低于压缩机(9)入口温度时，经过数控四通阀，换热器(10)、压缩机(9)换热器(8)气体节流阀(7)、膨胀机(11)一起进入气体换热储液槽(20)，如果温度高于常温通过数控四通阀就将原料气送往希望升温的装置或地方，并且不断补充输送清洁的原料气体给压缩机组(1)，为了
增加储存冷能，可以将气体换热储液槽(20)液态原料气注入到气体固化冷冻储存塔阵中的塔芯(E1)、塔芯(E2)、塔芯(E3)、塔芯(E4)、塔芯(E5)，氦气经过压缩机组(13)压缩后进入换热器(14)，再进入氦气冷凝分离存质升压储能环柱塔阵，通过控制塔(H1)两个数控三通阀、塔(H2)两个数控三通阀、塔(H3)两个数控三通阀，使氦气依照次序流过塔(H1)、塔(H2)、塔(H3)，并且依次与塔芯(D1)、塔芯(D2)、塔芯(D3)中的冷氦气交换热量，由于温度不断的降低，高压低温氦气通过原料气的气体换热储液槽(20)后，一部分进入膨胀机(24)另一部分进入节流阀(23)，形成的液氦和过冷的气体，然后共同进入液氦储液罐(26)，液氦储液罐(26)中液氦由液压泵(29)注入到气体固化冷冻储存塔阵中的塔(F1)、塔(F2)、塔(F3)、塔(F4)、塔(F5)中，以便用来冷冻液态原料气逐渐成为固体，液氦储液罐(26)上部氦气过冷的气体经过数控三通阀，分别进入塔芯(D1)、塔芯(D2)、塔芯(D3)，而塔芯(D4)中过冷氦气，在塔阵中被加热成接近常温的...

【专利技术属性】
技术研发人员：江洪泽，
申请(专利权)人：林祥淑，
类型：发明
国别省市：