本发明专利技术涉及蓄热储能技术领域，尤其涉及一种基于空压站余热的蓄热储能装置和蓄热储能方法，针对现有技术余热多，难以找到应用场景，安全性低，成本高、占地大、储热量小、储热效率低、使用寿命短、存在安全污染等问题，现提出如下方案，其蓄热储能方法包括以下步骤：S1：利用相变蓄热装置中的相变储能材料与各级压缩空气进行换热；本发明专利技术的目的是通过采用相变储能，具有成本低、占地小、储热量大、效率高、寿命长、安全无污染等优势，安装便捷、自动智能化运行，利用潜热实现大量热能的存储和释放利用，受场地限制很小，储热效率高，且成本低，有利于在普通企业或工厂中进行推广，更符合生产实际，应用场景更多。应用场景更多。应用场景更多。
【技术实现步骤摘要】
一种基于空压站余热的蓄热储能装置和蓄热储能方法
[0001]本专利技术涉及蓄热储能
，尤其涉及一种基于空压站余热的蓄热储能装置和蓄热储能方法。
技术介绍
[0002]压缩空气做为工业生产的动力源，广泛用于医药，食品，机械，电子，塑胶，纺织，电力，建材等行业。目前，针对空压站的储能装置和方法较为少见，储气罐本质上可认为是一种空压站的储能装置，但受储气罐的体积和成本限制，无法将储气罐大型化，因此利用储气罐作为空压站的储能装置不具备可操作性。而利用储能电池等化学储能方法同样受成本以及安全性的限制，无法得到推广。同时，由于空压机通常为连续不间断工作的特性，难以利用峰谷平电价政策获得收益。
[0003]当前世界上应用最为广泛的压缩空气储能方法为利用蓄水层、岩洞和废弃矿洞等，使用电网电能富足时的低价电能或者可再生能源的间歇电能驱动空压机压缩空气，将电能以压缩空气能量的形式进行存储。这种储能方法往往受到场地限制，且成本极高，很难在一般的企业或工厂中进行推广。另一方面，空压机通过自身的机械运转结构将电能转化为机械能，机械能又转化为空气势能，提供气源动力，在这一过程中仅有15％的能量转化为生产工作需要的空气势能，而约80％的能量都转化成了热量。这部分热量通常利用冷却循环水进行外排，未得到有效利用，存在较大的能量浪费现象。利用相变储能技术，对空压站的余热进行蓄热，并利用余热驱动ORC发电以及增压机生产压缩空气(或对压缩空气进行增压)，具备极大的推广应用前景，对企业降低生产成本具有深远的意义，还具有巨大的节能降碳效益。因此，我们提出一种基于空压站余热的蓄热储能装置和蓄热储能方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是解决现有技术余热多，难以找到应用场景，安全性低，成本高、占地大、储热量小、储热效率低、使用寿命短、存在安全污染等问题，而提出的一种基于空压站余热的蓄热储能装置和蓄热储能方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种基于空压站余热的蓄热储能装置，包括一级压缩、二级压缩、三级压缩、一级取热器、二级取热器、三级取热器、相变蓄热装置、循环泵、膨胀发电增压一体机、厂区电网、增压透平机，所述膨胀发电增压一体机由ORC发电装置和增压机组成，所述ORC发电装置包括蒸发器、工质泵、冷凝器、膨胀透平以及发电机。
[0007]一种基于空压站余热的蓄热储能方法，包括以下步骤：
[0008]S1：利用相变蓄热装置中的相变储能材料与各级压缩空气进行换热；
[0009]S2：吸收各级压缩空气的热量，并储存至相变蓄热装置中；
[0010]S3：相变储能材料在循环泵的驱动下，进入ORC发电装置中的蒸发器，与ORC发电装置的有机工质进行换热；
[0011]S4：有机工质吸收相变储能材料的热量后汽化，增压机同步转动，实现同步生产压缩空气；
[0012]S5：吸收压缩空气的热量后回至相变蓄热装置中进行储存；
[0013]S6：将夜间低价电能以压缩空气余热的形式进行存储，实现电力移峰填谷。
[0014]优选的，所述S1中，空压机一级压缩、二级压缩及三级压缩后产生的高温压缩空气分别依次进入一级取热器、二级取热器以及三级取热器，与另一路从相变蓄热装置经循环泵泵来的相变储能材料进行换热，将热量传递给相变储能材料。
[0015]优选的，所述S2中，相变储能材料吸收压缩空气的热量后被加热，随后进入相变蓄热装置中进行储存，将压缩空气的余热储存至相变蓄热装置中。
[0016]优选的，所述S3中，相变蓄热装置中的高温相变储能材料经循环泵泵送至膨胀发电增压一体机中，进入ORC发电装置中的蒸发器，与蒸发器中的ORC有机工质进行换热，有机工质吸收相变储能材料的热量后汽化，驱动ORC发电装置中的膨胀透平旋转，推动发电机进行发电，并送至厂区电网。
[0017]优选的，所述S4中，膨胀发电增压一体机中，增压机与ORC发电装置中的膨胀透平及发电机同轴，膨胀透平旋转，推动发电机进行发电，增压机同步转动，实现ORC发电，增压机同步生产压缩空气。
[0018]优选的，所述S5中，ORC有机工质驱动膨胀透平旋转后压力降低，成为低压蒸汽，随后进入冷凝器被冷却为低温低压的工质流体，并通过工质泵升压后再次进入蒸发器，吸收高温相变储能材料的热量汽化，相变储能材料将热量传递给ORC有机工质后温度降低，随后再次进入一级取热器、二级取热器以及三级取热器，吸收压缩空气的热量后回至相变蓄热装置中进行储存，至此完成了相变储能材料的一个循环。
[0019]优选的，所述S6中，通过相变蓄热装置中相变储能材料的循环，将夜间低价电能以压缩空气余热的形式进行存储；在白天的用电高峰期，启动膨胀发电增压一体机，利用夜间储存的空压机余热进行发电以及生产压缩空气，减少用电高峰期空压机的电耗，实现电力移峰填谷。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021]1、利用空压机约80％的能量都转化成了热量，RC发电装置的效率通常在10％左右，则总节电率可达6.4％以上，此外同轴连接的增压机还可产生压缩空气或对压缩空气进行增压，节能率预期可达10％以上，将空压机余热用于发电以及生产压缩空气。
[0022]2、通过同轴连接的增压机对压缩空气进行增压，有利于实现分压供气，降低主空压机的供气压力。对于少部分压力需求相对较高的用气点，用增压机增压后供气既可，相变储能技术依靠相变材料在相态变化过程中，无需采购压力更高的空压机，空压机的供气压力设定值也可降低储能成本仅为锂电池的1/6，蓄热效率＞98％，可最大程度回收空压机余热，且安全性高，相比传统的压缩空气储能方法。
[0023]本专利技术的目的是储能技术采用相变储能，具有成本低、占地小、储热量大、效率高、寿命长、安全无污染等优势，安装便捷、自动智能化运行，利用潜热实现大量热能的存储和释放利用，受场地限制很小，储热效率高，且成本低，有利于在普通企业或工厂中进行推广，更符合生产实际，应用场景更多。
附图说明
[0024]图1是本专利技术提出的一种基于空压站余热的蓄热储能装置和蓄热储能方法的流程示意图；
[0025]图2是本专利技术提出的一种基于空压站余热的蓄热储能装置和蓄热储能方法的装置示意图；
[0026]图中：1、一级压缩；2、二级压缩；3、三级压缩；4、一级取热器；5、二级取热器；6、三级取热器；7、相变蓄热装置；8、循环泵；9、膨胀发电增压一体机；10、蒸发器；11、工质泵；12、冷凝器；13、膨胀透平；14、发电机；15、增压机；16、厂区电网；17、ORC发电装置。
具体实施方式
[0027]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0028]参照图1
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2，一种基于空压站余热的蓄热储能装置，包括一级压缩1、二级压缩2、三级压缩3、一级取热器4、二级取热器5、三级取热器6、相变蓄本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于空压站余热的蓄热储能装置，包括一级压缩(1)、二级压缩(2)、三级压缩(3)、一级取热器(4)、二级取热器(5)、三级取热器(6)、相变蓄热装置(7)、循环泵(8)、膨胀发电增压一体机(9)、厂区电网(16)、增压透平机(18)，其特征在于，所述膨胀发电增压一体机(9)由ORC发电装置(17)和增压机(15)组成，所述ORC发电装置(17)包括蒸发器(10)、工质泵(11)、冷凝器(12)、膨胀透平(13)以及发电机(14)。2.一种基于空压站余热的蓄热储能方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用相变蓄热装置(7)中的相变储能材料与各级压缩空气进行换热；S2：吸收各级压缩空气的热量，并储存至相变蓄热装置(7)中；S3：相变储能材料在循环泵(8)的驱动下，进入ORC发电装置(17)中的蒸发器(10)，与ORC发电装置(17)的有机工质进行换热；S4：有机工质吸收相变储能材料的热量后汽化，增压机(15)同步转动；S5：吸收压缩空气的热量后回至相变蓄热装置(7)中进行储存；S6：将夜间低价电能以压缩空气余热的形式进行存储，实现电力移峰填谷。3.根据权利要求2所述的一种基于空压站余热的蓄热储能方法，其特征在于，所述S1中，空压机一级压缩(1)、二级压缩(2)及三级压缩(3)后产生的高温压缩空气分别依次进入一级取热器(4)、二级取热器(5)以及三级取热器(6)，与另一路从相变蓄热装置(7)经循环泵(8)泵来的相变储能材料进行换热，将热量传递给相变储能材料。4.根据权利要求2所述的一种基于空压站余热的蓄热储能方法，其特征在于，所述S2中，相变储能材料吸收压缩空气的热量后被加热，随后进入相变蓄热装置(7)中进行储存，将压缩空气的余热储存至相变蓄热装置(7)中。5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘劲松，董利军，漆枫林，
申请(专利权)人：深圳市奥宇低碳技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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