CN112483350A - 一种压缩空气储能排气综合利用***和方法 - Google Patents

一种压缩空气储能排气综合利用***和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112483350A
CN112483350A CN202011347779.6A CN202011347779A CN112483350A CN 112483350 A CN112483350 A CN 112483350A CN 202011347779 A CN202011347779 A CN 202011347779A CN 112483350 A CN112483350 A CN 112483350A
Authority
CN
China
Prior art keywords
swing adsorption
pressure swing
adsorption tower
storage tank
compressed air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011347779.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112483350B (zh
Inventor
税杨浩
梅生伟
郑天文
陈来军
张跃
谢毓广
高博
王小明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Electric Power Research Institute of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Qinghai University
Original Assignee
Tsinghua University
Electric Power Research Institute of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Qinghai University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University, Electric Power Research Institute of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd, Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University, Qinghai University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN202011347779.6A priority Critical patent/CN112483350B/zh
Publication of CN112483350A publication Critical patent/CN112483350A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112483350B publication Critical patent/CN112483350B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • C01B13/0248—Physical processing only
    • C01B13/0259—Physical processing only by adsorption on solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
    • C01B21/0405—Purification or separation processes
    • C01B21/0433—Physical processing only
    • C01B21/045—Physical processing only by adsorption in solids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K19/00—Regenerating or otherwise treating steam exhausted from steam engine plant
    • F01K19/10—Cooling exhaust steam other than by condenser; Rendering exhaust steam invisible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/02—Plants modified to use their waste heat, other than that of exhaust, e.g. engine-friction heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/06—Cooling; Heating; Prevention of freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/02—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids having reservoirs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0045—Oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0046—Nitrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

本发明提供一种压缩空气储能排气综合利用***和方法，涉及能源设备技术领域。***中，压缩机、冷却器、储气库、回热器和膨胀机依次连通，膨胀机与发电机连接，膨胀机用于膨胀储气库内压缩空气做功并推动发电机输出电力；第一储气罐与膨胀机连通，第一储气罐用于存储膨胀机排出的尾气；第一储气罐、第一变压吸附塔和第二储气罐依次连通，第一变压吸附塔用于从第一储气罐的尾气中分离出氧气、并将氧气存储于第二储气罐中；第一储气罐、第二变压吸附塔和第三储气罐依次连通，第二变压吸附塔用于从第一储气罐的尾气中分离出氮气、并将氮气存储于第三储气罐中。该***和方法不仅能够输出电力，还能够利用压缩空气膨胀做功后排出的尾气制取氧气和氮气。

Description

一种压缩空气储能排气综合利用***和方法
技术领域
本发明涉及能源设备技术领域，具体而言，涉及一种压缩空气储能排气综合利用***和方法。
背景技术
储能对能源结构优化和电网运行调节具有重大意义。先进绝热压缩空气储能技术是一种具备多能联产功能的大规模储能技术，利用空气作为工质进行电力的存储，能够满足移峰填谷、旋转备用、调压调相和新能源消纳等多种电网调节需求。
气体吸附分离技术依靠不同吸附剂在不同压力下对气体的吸附能力的差异实现气体分离，该过程在低温下操作，运行安全可靠，自动化程度高，是目前工业制氧和制氮的主力方向。但分离气体需要用压缩机加压，存在大量的能源消耗，故降低能耗的成本一直是研究的热门。
因此，设计一种压缩空气储能排气综合利用***，不仅能够利用压缩空气膨胀做功、推动发电机输出电力，还能够利用压缩空气膨胀做功后排出的尾气制取氧气和氮气，这是目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的包括提供了一种压缩空气储能排气综合利用***和方法，其不仅能够利用压缩空气膨胀做功、推动发电机输出电力，还能够利用压缩空气膨胀做功后排出的尾气制取氧气和氮气。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种压缩空气储能排气综合利用***，***包括压缩机、冷却器、储气库、回热器、热罐、冷罐、膨胀机、发电机、第一变压吸附塔、第二变压吸附塔、第一储气罐、第二储气罐和第三储气罐，其中，冷却器包括相互连通的A1口和B1口、相互连通的C1口和D1口，回热器包括相互连通的A2口和B2口、相互连通的C2口和D2口；
压缩机用于形成压缩空气，压缩机、A1口、B1口、储气库、A2口、B2口和膨胀机依次连通，膨胀机与发电机连接，膨胀机用于膨胀储气库内压缩空气膨胀做功并推动发电机输出电力；
冷罐、C1口、D1口、热罐、C2口和D2口依次连通，形成循环回路、且内部的流动介质为导热油，导热油从冷罐输送至冷却器、并被压缩空气加热后存储至热罐，热罐输送导热油至回热器，导热油加热流经回热器的压缩空气，并流回冷罐；
第一储气罐与膨胀机连通，第一储气罐用于存储膨胀机排出的尾气；
第一储气罐、第一变压吸附塔和第二储气罐依次连通，第一变压吸附塔用于从第一储气罐的尾气中分离出氧气、并将氧气存储于第二储气罐中；
第一储气罐、第二变压吸附塔和第三储气罐依次连通，第二变压吸附塔用于从第一储气罐的尾气中分离出氮气、并将氮气存储于第三储气罐中。
在可选的实施方式中，***还包括第一管道和第二管道，第一管道和第二管道分别连通在第一储气罐的两端；
第一变压吸附塔的入口和第二变压吸附塔的入口均连通到第一管道上，其中，第二变压吸附塔的入口相对于第一变压吸附塔的入口远离第一储气罐，其中，第一变压吸附塔的入口位于第一变压吸附塔的下端，第一变压吸附塔的出口位于第一变压吸附塔的上端；
第一变压吸附塔的出口和第二变压吸附塔的出口均连通到第二管道上，其中，第二变压吸附塔的出口相对于第一变压吸附塔的出口远离第一储气罐。
在可选的实施方式中，第二储气罐和第三储气罐连通在第二管道上远离第一储气罐的一端。
在可选的实施方式中，***还包括真空泵，真空泵安装在第二管道上，真空泵相比于第二变压吸附塔远离于第一储气罐。
在可选的实施方式中，***还包括排气阀，排气阀安装在第一管道远离第一储气罐的一端。
在可选的实施方式中，***还包括止回阀，止回阀安装在膨胀机与第二储气罐之间的管道上，止回阀用于防止尾气从第一储气罐向膨胀机流动。
在可选的实施方式中，***还包括主电磁阀，主电磁阀安装在膨胀机与第一储气罐之间的管路上。
在可选的实施方式中，***还包括通断支路，通断支路上安装有第一电磁阀，通断支路的两端分别连通至第一管道和第二管道、且位于第一变压吸附塔与第二变压吸附塔之间。
在可选的实施方式中，***还包括第二电磁阀，第二电磁阀安装在第一管道上、且位于通断支路与第一变压吸附塔之间。
第二方面，本发明提供一种压缩空气储能排气综合利用方法，方法采用前述实施方式的压缩空气储能排气综合利用***，方法包括：
打开第一电磁阀、关闭第二电磁阀，第一储气罐的尾气依次经过第一变压吸附塔、通断支路和第二变压吸附塔，第一变压吸附塔内分离出氧气，第二变压吸附塔内分离出氮气。
本发明实施例提供的压缩空气储能排气综合利用***和方法的有益效果包括：
1.利用冷却器、热罐、回热器和冷罐形成的循环回路、压缩机和膨胀机能够利用压缩空气膨胀做功并推动发电机输出电力；
2.将膨胀机的尾气输送至第一储气罐，并利用第一变压吸附塔和第二变压吸附塔可以从尾气中分离氮气和氧气，不仅避免了能源浪费，还实现了废物利用，生产出有用的氮气和氧气；
3.***的结构设计巧妙，不仅结构精炼，而且具有良好的扩展性，例如，可以在第一储气罐上连通更多数量的变压吸附塔，从而实现对尾气中的其它气体进行分离，也可以通过更换已有变压吸附塔中的吸附剂，实现对其它气体的分离，制取所需的纯净气体。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的压缩空气储能排气综合利用***的组成示意图；
图2为图1中***制取氧气的原理示意图；
图3为图1中***制取氮气的原理示意图；
图4为图1中***同时制取氧气和氮气的原理示意图；
图5为本发明第二实施例提供的压缩空气储能排气综合利用***的组成示意图。
图标：1-压缩空气储能排气综合利用***；2-压缩机；3-冷却器；4-储气库；5-回热器；6-热罐；7-冷罐；8-膨胀机；9-发电机；10-第一变压吸附塔；11-第二变压吸附塔；12-第一储气罐；13-第二储气罐；14-第三储气罐；15-真空泵；16-止回阀；17-第一管道；18-第二管道；19-通断支路；20-第一电磁阀；21-主电磁阀；22-排气阀；23-第二电磁阀；24-第三电磁阀；25-第四电磁阀；26-第五电磁阀；27-第六电磁阀；28-第七电磁阀；29-第八电磁阀；30-第九电磁阀；31-第十电磁阀；32-第十一电磁阀；33-第十二电磁阀；34-第十三电磁阀；35-第十四电磁阀；36-第三变压吸附塔；37-第十五电磁阀；38-第十六电磁阀；39-附加支路；40-第四储气罐；41-附加电磁阀；42-第十七电磁阀；43-第十八电磁阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1，本实施例提供了一种压缩空气储能排气综合利用***1(简称“***”)，***包括压缩机2、冷却器3、储气库4、回热器5、热罐6、冷罐7、膨胀机8、发电机9、第一变压吸附塔10、第二变压吸附塔11、第一储气罐12、第二储气罐13、第三储气罐14、真空泵15、止回阀16、第一管道17、第二管道18和通断支路19，其中，第一变压吸附塔10中具有用于吸附氧气的吸附剂，第二变压吸附塔11中具有用于吸附氮气的吸附剂，冷却器3包括相互连通的A1口和B1口、相互连通的C1口和D1口，回热器5包括相互连通的A2口和B2口、相互连通的C2口和D2口。
具体的，压缩机2用于形成压缩空气，压缩机2、A1口、B1口、储气库4、A2口、B2口和膨胀机8依次连通，膨胀机8与发电机9连接，膨胀机8用于膨胀储气库4内压缩空气膨胀做功并推动发电机9输出电力，膨胀机8排出的尾气的压力范围为：0.5MPa-0.8MPa。
冷罐7、C1口、D1口、热罐6、C2口和D2口依次连通，形成循环回路、且内部的流动介质为导热油，导热油从冷罐7输送至冷却器3、并被压缩空气加热后存储至热罐6，热罐6输送导热油至回热器5，导热油加热流经回热器5的压缩空气，并流回冷罐7。
第一储气罐12与膨胀机8连通，第一储气罐12用于存储膨胀机8排出的尾气，止回阀16安装在膨胀机8与第二储气罐13之间的管道上，止回阀16用于防止尾气从第一储气罐12向膨胀机8流动。
第一管道17和第二管道18分别连通在第一储气罐12的两端。第一变压吸附塔10的入口和第二变压吸附塔11的入口均连通到第一管道17上，其中，第二变压吸附塔11的入口相对于第一变压吸附塔10的入口远离第一储气罐12。第一变压吸附塔10的出口和第二变压吸附塔11的出口均连通到第二管道18上，其中，第二变压吸附塔11的出口相对于第一变压吸附塔10的出口远离第一储气罐12。
第二储气罐13和第三储气罐14连通在第二管道18上远离第一储气罐12的一端。真空泵15安装在第二管道18上，真空泵15相比于第二变压吸附塔11远离于第一储气罐12。
通断支路19上安装有第一电磁阀20，通断支路19的两端分别连通至第一管道17和第二管道18、且位于第一变压吸附塔10与第二变压吸附塔11之间。
这样，相当于第一储气罐12、第一变压吸附塔10和第二储气罐13依次连通，第一变压吸附塔10用于从第一储气罐12的尾气中分离出氧气、并将氧气存储于第二储气罐13中。第一储气罐12、第二变压吸附塔11和第三储气罐14依次连通，第二变压吸附塔11用于从第一储气罐12的尾气中分离出氮气、并将氮气存储于第三储气罐14中。
***还包括主电磁阀21、排气阀22、第二电磁阀23、第三电磁阀24、第四电磁阀25、第五电磁阀26、第六电磁阀27、第七电磁阀28、第八电磁阀29、第九电磁阀30、第十电磁阀31、第十一电磁阀32、第十二电磁阀33、第十三电磁阀34和第十四电磁阀35。
主电磁阀21安装在膨胀机8与第一储气罐12之间的管路上。排气阀22安装在第一管道17远离第一储气罐12的一端。第二电磁阀23安装在第一管道17上、且位于通断支路19与第一变压吸附塔10之间。
第三电磁阀24和第四电磁阀25分别安装在储气库4的入口和出口，其中，第四电磁阀25为节流阀。第五电磁阀26和第六电磁阀27分别安装在第一储气罐12的两端。第七电磁阀28和第八电磁阀29分别安装在第一变压吸附塔10的入口和出口，第九电磁阀30安装在第一变压吸附塔10的排气口。第十电磁阀31和第十一电磁阀32分别安装在第二变压吸附塔11的入口和出口，第十二电磁阀33安装在第二变压吸附塔11的排气口。第十三电磁阀34和第十四电磁阀35分别安装在第二储气罐13和第三储气罐14的入口。
本实施例还提供一种压缩空气储能排气综合利用方法(以下简称“方法”)，方法采用压缩空气储能排气综合利用***1，不仅能够输出电力，还能够利用压缩空气膨胀做功后排出的尾气制取氧气和氮气。
方法包括以下步骤：
步骤一、压缩空气储能。
打开第三电磁阀24，关闭第四电磁阀25。
通过低谷电能驱动压缩机2将常压空气压缩至高温高压的压缩空气，高温高压的压缩空气经过冷却器3，并与来自冷罐7内部的低温介质进行热交换，低温介质吸热升温后存储于热罐6，压缩空气在冷却器3中放热后注入到储气库4中存储。
步骤二、压缩空气释能发电。
打开第四电磁阀25和主电磁阀21。
在步骤一的基础上，来自储气库4内部的低温的压缩空气经过第四电磁阀25节流稳压后进入到回热器5，并与来自热罐6的介质进行热交换，低温的压缩空气吸热升温后进入膨胀机8，所述膨胀机8用于利用所述压缩空气膨胀做功并推动所述发电机9输出电力。
在膨胀机8的工作过程中，膨胀机8排出的尾气经过膨胀做功后其压力依然较高，则使尾气依次经过止回阀16和主电磁阀21，并存储于第一储气罐12中。
在步骤一与步骤二中，压缩机2消耗电网低谷电力或可再生能源电力压缩空气储存；并在有用电需求时，膨胀机8利用高压空气膨胀做功并带动发电机9发电，以实现电网调峰或可再生能源消纳。
步骤三、制取氧气。
请参阅图2，图2中箭头表示空气的流向。打开第五电磁阀26、第七电磁阀28和第九电磁阀30，关闭第一电磁阀20、第二电磁阀23、第六电磁阀27、第八电磁阀29、第十电磁阀31、第十一电磁阀32、第十二电磁阀33、第十三电磁阀34、第十四电磁阀35和排气阀22。
第一储气罐12中的尾气依次经过第五电磁阀26和第七电磁阀28，进入第一变压吸附塔10，第一变压吸附塔10将尾气中的氧气分离出来、并吸附，剩余气体从第九电磁阀30排出。
步骤四、制取氮气。
请参阅图3，打开第二电磁阀23、第十电磁阀31和第十二电磁阀33，关闭第一电磁阀20、第六电磁阀27、第七电磁阀28、第八电磁阀29、第十一电磁阀32、第十三电磁阀34、第十四电磁阀35和排气阀22。
第一储气罐12中的尾气依次经过第二电磁阀23和第十电磁阀31，进入第二变压吸附塔11，第二变压吸附塔11将尾气中的氮气分离出来、并吸附，剩余气体从第十二电磁阀33排出。
步骤五、同时制取氧气和氮气。
请参阅图4，打开第一电磁阀20、第五电磁阀26、第七电磁阀28、第八电磁阀29、第十电磁阀31和第十二电磁阀33，关闭第二电磁阀23、第六电磁阀27、第九电磁阀30、第十三电磁阀34、第十四电磁阀35和排气阀22。
第一储气罐12中的尾气依次经过第五电磁阀26和第七电磁阀28，进入第一变压吸附塔10，第一变压吸附塔10将尾气中的氧气分离出来、并吸附，剩余气体再依次经过第八电磁阀29、第一电磁阀20和第十电磁阀31，进入第二变压吸附塔11，第二变压吸附塔11将尾气中的氮气分离出来、并吸附，剩余气体从第十二电磁阀33排出。
步骤六、氧气解吸过程。
当第一变压吸附塔10吸附分离氧气过程结束后进行解吸过程，打开第八电磁阀29和第十三电磁阀34，关闭其它电磁阀，并启动真空泵15，将第一变压吸附塔10中的氧气抽入第二储气罐13中存储。
步骤七、氮气解吸过程。
当第二变压吸附塔11吸附分离氮气过程结束后进行解吸过程，打开第十一电磁阀32和第十四电磁阀35，关闭其它电磁阀，并启动真空泵15，将第二变压吸附塔11中的氮气抽入第三储气罐14中存储。
步骤八、反向冲洗第一变压吸附塔10和第二变压吸附塔11。
打开第六电磁阀27、第七电磁阀28、第八电磁阀29、第十电磁阀31、第十一电磁阀32和排气阀22，关闭其它电磁阀。
第一储气罐12中的尾气经过第六电磁阀27，分别进入第一变压吸附塔10和第二变压吸附塔11，对各塔中的吸附剂进行冲洗，冲洗后的尾气经过排气阀22排出。
容易理解的是，第一变压吸附塔10和第二变压吸附塔11内的吸附剂也可以采用同一种，实现对同一种其他进行吸附分离，且第一变压吸附塔10和第二变压吸附塔11可以并联运行，吸附制气和解吸过程交互进行，保证产气过程连续。
第一变压吸附塔10、第二变压吸附塔11及其相连管道上还可以设置传感器，传感器包括压力传感器、压差传感器、流量传感器和温度传感器。
本实施例提供的压缩空气储能排气综合利用***1和方法的有益效果包括：
1.利用冷却器3、热罐6、回热器5和冷罐7形成的循环回路、压缩机2和膨胀机8能够利用压缩空气膨胀做功并推动发电机9输出电力；
2.将膨胀机8的尾气输送至第一储气罐12，并利用第一变压吸附塔10和第二变压吸附塔11可以从尾气中分离氮气和氧气，不仅避免了能源浪费，还实现了废物利用，生产出有用的氮气和氧气，提高了***的能源综合利用率；
3.***的结构设计巧妙，不仅结构精炼，而且具有良好的扩展性，例如，可以在第一储气罐12上连通更多数量的变压吸附塔，从而实现对尾气中的其它气体进行分离，也可以通过更换已有变压吸附塔中的吸附剂，实现对其它气体的分离，制取所需的纯净气体。
4.该***和方法通过气体吸附分离原理制取氧气和氮气等纯净气体产品，具有***简单、经济性高的优点。
第二实施例
请参阅图5，本实施例提供一种压缩空气储能排气综合利用***1，其与第一实施例中的***相近，不同之处在于，本实施例还包括第三变压吸附塔36、附加支路39和第四储气罐40。
第三变压吸附塔36的入口连通到第一管道17上，其中，第三变压吸附塔36的入口相对于第二变压吸附塔11的入口远离第一储气罐12。第三变压吸附塔36的出口连通到第二管道18上，其中，第三变压吸附塔36的出口相对于第二变压吸附塔11的出口远离第一储气罐12。第三变压吸附塔36的两端分别安装有第十五电磁阀37和第十六电磁阀38，第三变压吸附塔36的排气口安装有第十八电磁阀43。
附加支路39上安装有附加电磁阀41，附加支路39的两端分别连通至第一管道17和第二管道18、且位于第二变压吸附塔11与第三变压吸附塔36之间。
第四储气罐40通过第十七电磁阀42连通在第二管道18远离第一储气罐12的一端。第四储气罐40用于存储第三变压吸附塔36制取的气体。
第三变压吸附塔36的吸附剂可以与第一变压吸附塔10和第二变压吸附塔11中的相同或不相同。这样，***可以制取更多种类的气体或者提高制取气体的效率。
可见，本实施例提供的***中，变压吸附塔的数量可以大于或等于两个，吸附分离的气体由变压吸附塔内放置的吸附剂和吸附压力决定，变压吸附塔既能多个同时运行，又能单个独立运行。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种压缩空气储能排气综合利用***，其特征在于，所述***包括压缩机(2)、冷却器(3)、储气库(4)、回热器(5)、热罐(6)、冷罐(7)、膨胀机(8)、发电机(9)、第一变压吸附塔(10)、第二变压吸附塔(11)、第一储气罐(12)、第二储气罐(13)和第三储气罐(14)，其中，所述冷却器(3)包括相互连通的A1口和B1口、相互连通的C1口和D1口，所述回热器(5)包括相互连通的A2口和B2口、相互连通的C2口和D2口；
所述压缩机(2)用于形成压缩空气，所述压缩机(2)、所述A1口、所述B1口、所述储气库(4)、所述A2口、所述B2口和所述膨胀机(8)依次连通，所述膨胀机(8)与所述发电机(9)连接，所述膨胀机(8)用于膨胀所述储气库(4)内所述压缩空气膨胀做功并推动所述发电机(9)输出电力；
所述冷罐(7)、所述C1口、所述D1口、所述热罐(6)、所述C2口和所述D2口依次连通，形成循环回路、且内部的流动介质为导热油，所述导热油从所述冷罐(7)输送至所述冷却器(3)、并被所述压缩空气加热后存储至所述热罐(6)，所述热罐(6)输送所述导热油至所述回热器(5)，所述导热油加热流经所述回热器(5)的所述压缩空气，并流回所述冷罐(7)；
所述第一储气罐(12)与所述膨胀机(8)连通，所述第一储气罐(12)用于存储所述膨胀机(8)排出的尾气；
所述第一储气罐(12)、所述第一变压吸附塔(10)和所述第二储气罐(13)依次连通，所述第一变压吸附塔(10)用于从所述第一储气罐(12)的所述尾气中分离出氧气、并将所述氧气存储于所述第二储气罐(13)中；
所述第一储气罐(12)、所述第二变压吸附塔(11)和所述第三储气罐(14)依次连通，所述第二变压吸附塔(11)用于从所述第一储气罐(12)的所述尾气中分离出氮气、并将所述氮气存储于所述第三储气罐(14)中。
2.根据权利要求1所述的压缩空气储能排气综合利用***，其特征在于，所述***还包括第一管道(17)和第二管道(18)，所述第一管道(17)和所述第二管道(18)分别连通在所述第一储气罐(12)的两端；
所述第一变压吸附塔(10)的入口和所述第二变压吸附塔(11)的入口均连通到所述第一管道(17)上，其中，所述第二变压吸附塔(11)的入口相对于所述第一变压吸附塔(10)的入口远离所述第一储气罐(12)；
所述第一变压吸附塔(10)的出口和所述第二变压吸附塔(11)的出口均连通到所述第二管道(18)上，其中，所述第二变压吸附塔(11)的出口相对于所述第一变压吸附塔(10)的出口远离所述第一储气罐(12)。
3.根据权利要求2所述的压缩空气储能排气综合利用***，其特征在于，所述第二储气罐(13)和所述第三储气罐(14)连通在所述第二管道(18)上远离所述第一储气罐(12)的一端。
4.根据权利要求3所述的压缩空气储能排气综合利用***，其特征在于，所述***还包括真空泵(15)，所述真空泵(15)安装在所述第二管道(18)上，所述真空泵(15)相比于所述第二变压吸附塔(11)远离于所述第一储气罐(12)。
5.根据权利要求4所述的压缩空气储能排气综合利用***，其特征在于，所述***还包括排气阀(22)，所述排气阀(22)安装在所述第一管道(17)远离所述第一储气罐(12)的一端。
6.根据权利要求1所述的压缩空气储能排气综合利用***，其特征在于，所述***还包括止回阀(16)，所述止回阀(16)安装在所述膨胀机(8)与所述第二储气罐(13)之间的管道上，所述止回阀(16)用于防止所述尾气从所述第一储气罐(12)向所述膨胀机(8)流动。
7.根据权利要求1所述的压缩空气储能排气综合利用***，其特征在于，所述***还包括主电磁阀(21)，所述主电磁阀(21)安装在所述膨胀机(8)与所述第一储气罐(12)之间的管路上。
8.根据权利要求2所述的压缩空气储能排气综合利用***，其特征在于，所述***还包括通断支路(19)，所述通断支路(19)上安装有第一电磁阀(20)，所述通断支路(19)的两端分别连通至所述第一管道(17)和所述第二管道(18)、且位于所述第一变压吸附塔(10)与所述第二变压吸附塔(11)之间。
9.根据权利要求8所述的压缩空气储能排气综合利用***，其特征在于，所述***还包括第二电磁阀(23)，所述第二电磁阀(23)安装在所述第一管道(17)上、且位于所述通断支路(19)与所述第一变压吸附塔(10)之间。
10.一种压缩空气储能排气综合利用方法，其特征在于，所述方法采用权利要求9所述的压缩空气储能排气综合利用***，所述方法包括：
打开所述第一电磁阀(20)、关闭所述第二电磁阀(23)，所述第一储气罐(12)的所述尾气依次经过所述第一变压吸附塔(10)、所述通断支路(19)和所述第二变压吸附塔(11)，所述第一变压吸附塔(10)内分离出所述氧气，所述第二变压吸附塔(11)内分离出所述氮气。
CN202011347779.6A 2020-11-26 2020-11-26 一种压缩空气储能排气综合利用***和方法 Active CN112483350B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011347779.6A CN112483350B (zh) 2020-11-26 2020-11-26 一种压缩空气储能排气综合利用***和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011347779.6A CN112483350B (zh) 2020-11-26 2020-11-26 一种压缩空气储能排气综合利用***和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112483350A true CN112483350A (zh) 2021-03-12
CN112483350B CN112483350B (zh) 2022-03-01

Family

ID=74935575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011347779.6A Active CN112483350B (zh) 2020-11-26 2020-11-26 一种压缩空气储能排气综合利用***和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112483350B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2551477A1 (de) * 2011-07-29 2013-01-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und fossilbefeuerte Kraftwerksanlage zur Rückgewinnung eines Kondensats
EP2604823A2 (en) * 2011-12-13 2013-06-19 General Electric Company Method and system for separating CO2 from N2 and O2 in a turbine engine system
US20130192190A1 (en) * 2009-05-22 2013-08-01 General Electric Company Method and system for use with an integrated gasification combined cycle plant
CN103372357A (zh) * 2012-04-23 2013-10-30 怀化市双阳林化有限公司 一种蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理方法及其装置
CN103764972A (zh) * 2011-03-22 2014-04-30 埃克森美孚上游研究公司 用于在低排放涡轮机***中捕获二氧化碳和发电的***和方法
US20150198089A1 (en) * 2014-01-15 2015-07-16 General Electric Corporation Gas turbine oxidant separation system
CN106194300A (zh) * 2016-08-18 2016-12-07 牛辉英 一种工业尾气液化储能发电***及发电方法
CN107701406A (zh) * 2017-10-31 2018-02-16 清华大学 一种尾气回热的绝热压缩空气储能***
CN207708838U (zh) * 2017-12-22 2018-08-10 宁夏公路勘察设计院有限责任公司 一种pta氧化尾气净化及溴回收装置
CN209405977U (zh) * 2018-11-14 2019-09-20 杭州名鑫双氧水有限公司 一种氧化尾气处理装置
CN211174503U (zh) * 2019-12-16 2020-08-04 贵州电网有限责任公司 一种压缩空气储能***
CN111778060A (zh) * 2020-07-30 2020-10-16 连云港市拓普科技发展有限公司 一种利用余压冷却节能的油气回收装置及回收方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130192190A1 (en) * 2009-05-22 2013-08-01 General Electric Company Method and system for use with an integrated gasification combined cycle plant
CN103764972A (zh) * 2011-03-22 2014-04-30 埃克森美孚上游研究公司 用于在低排放涡轮机***中捕获二氧化碳和发电的***和方法
EP2551477A1 (de) * 2011-07-29 2013-01-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und fossilbefeuerte Kraftwerksanlage zur Rückgewinnung eines Kondensats
EP2604823A2 (en) * 2011-12-13 2013-06-19 General Electric Company Method and system for separating CO2 from N2 and O2 in a turbine engine system
CN103372357A (zh) * 2012-04-23 2013-10-30 怀化市双阳林化有限公司 一种蒽醌法生产过氧化氢氧化尾气处理方法及其装置
US20150198089A1 (en) * 2014-01-15 2015-07-16 General Electric Corporation Gas turbine oxidant separation system
CN106194300A (zh) * 2016-08-18 2016-12-07 牛辉英 一种工业尾气液化储能发电***及发电方法
CN107701406A (zh) * 2017-10-31 2018-02-16 清华大学 一种尾气回热的绝热压缩空气储能***
CN207708838U (zh) * 2017-12-22 2018-08-10 宁夏公路勘察设计院有限责任公司 一种pta氧化尾气净化及溴回收装置
CN209405977U (zh) * 2018-11-14 2019-09-20 杭州名鑫双氧水有限公司 一种氧化尾气处理装置
CN211174503U (zh) * 2019-12-16 2020-08-04 贵州电网有限责任公司 一种压缩空气储能***
CN111778060A (zh) * 2020-07-30 2020-10-16 连云港市拓普科技发展有限公司 一种利用余压冷却节能的油气回收装置及回收方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112483350B (zh) 2022-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018369153B2 (en) Hydrated magnesium hydride energy system
CN110259662B (zh) 基于双井结构热盐井的辅助增压再热式压缩空气储能***及方法
CN110578567B (zh) 一种利用工质变相的压缩空气定压储能发电***
CN107605559B (zh) 热机-氢反应床联合循环***
CN202970911U (zh) 一种新型流程的超临界空气储能***
CN107285278B (zh) 一种能量梯级式利用的氢气热压缩***
CN108953099B (zh) 一种闭式等压压缩空气储能***及方法
CN103438612B (zh) 一种以稀有气体为工质的压缩气体分布式能源***
CN109973362B (zh) 基于双井结构热盐井的复合式压缩空气储能***及方法
CN109763871A (zh) 一种金属储氢材料氢能热压液压做功装置
CN213574689U (zh) 一种提高液态压缩空气储能***转化效率的***
CN109404072A (zh) 一种金属储氢材料氢能热压做功装置
CN111075695B (zh) 一种喷射器强化储气的压缩空气储能***及其储气工艺
CN109653822A (zh) 一种金属储氢材料氢能做功装置
CN114033517A (zh) 一种基于二氧化碳压缩储能的地热发电和冷热供应***及运行方法
CN112648166B (zh) 分布式压缩空气储能***和方法
CN202073603U (zh) 一种压缩空气储能***
GB2484080A (en) Power generation using a pressurised carbon dioxide flow
CN113982708B (zh) 一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***
CN221074569U (zh) 一种模块化配置换热***共用的caes***
CN112483350B (zh) 一种压缩空气储能排气综合利用***和方法
CN112901431B (zh) 一种近等温压缩空气储能***及其运行方法
CN117628769A (zh) 一种间接利用lng冷能的液化空气储能***
CN216986975U (zh) 一种用于烟气二氧化碳捕集的变温变压吸附装置
CN114754519B (zh) 一种利用地热井储能蓄热的抽水压缩空气储能***及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant