CN213480731U - 一种液态空气储能与氨气合成集成装置 - Google Patents

一种液态空气储能与氨气合成集成装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种液态空气储能与氨气合成集成装置，包括液态空气储能循环***和氨气合成循环***，液态空气储能循环***由空气分离液化单元和空气发电单元组成。用电低谷时段，多余电力驱动空气分离液化单元获取液态氮气，并存储在液态空气储罐；氨气合成循环***中氮气的来源，一方面可以利用液态空气储罐中的液态氮气，另一方面也可以利用从空分厂中分离的气态氮气。用电高峰时段，液态空气储罐中的液态氮气经过加压预热后，一方面可以作为原料直接供给氨气合成循环***，另一方面可以经过加热后进入空气透平机组膨胀发电，然后加压供给氨气合成循环***。

Description

一种液态空气储能与氨气合成集成装置
技术领域
本实用新型涉及一种新型的液态空气储能与氨气合成集成装置，属于液态空气储能、氨气合成和空气分离的技术领域。
背景技术
液态空气储能技术是一种利用液态空气或氮气作为储能介质的深冷储能技术。用电低谷时段，利用电能生产液态空气或氮气，同时将空气或氮气压缩过程中产生的压缩热储存起来；用电高峰时段，液态空气或氮气经过加压泵加压、低温冷能回收以及进一步预热后，驱动空气透平做功发电。液态空气储能作为新兴的大规模储能技术，具有储能密度大、响应时间短、不受地理条件限制和无环境污染等特点，得到了广泛的关注。
氨气作为氢气的载体，是一种最有潜力的长期储氢介质。此外，氨气可用于制造氨水、复合肥料、硝酸、纯碱等，广泛应用于化工、轻工、制药、合成纤维等领域。液氨也可以作为一种绿色制冷剂，应用于制冷空调领域。工业上氨是以哈伯法通过氮气和氢气在高温、高压和催化剂存在下直接化合而制成。氮气作为氨气合成过程中重要的原料气之一，一般通过空气分离装置制备获得。空气分离装置需要全天运行为氨气合成提供所需的高纯度氮气，这是造成氨气合成过程中高耗能、高成本的原因之一。
综上所述，氮气是液态空气储能和氨气合成共同需要的工质，因此具有很好的结合点。可以考虑在用电低谷时段(电价低)，液态空气储能存储液态氮气，在用电高峰时段(电价高)，液态空气储能释放氮气供给氨气合成，从而避免消耗高价电力生产氮气供给氨气合成。因此如何将液态空气储能与氨气合成进行高效的集成，对于降低氨气合成的运行和投资成本、提高液态空气储能的发电效率，具有重要的意义。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种液态空气储能与氨气合成集成装置，该装置在用电低谷时段利用液态空气储能存储氮气，在用电高峰时段释放氮气供给氨气合成，避免消耗高峰电力生产氮气，可以实现利用峰谷电价降低氨气合成的运行和投资成本、提高液态空气储能效率、液态空气储能和氨气合成独立运行等目的，是一种高效合理的液态空气储能与氨气合成集成方式。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种液态空气储能与氨气合成集成装置，该装置包括：液态空气储能循环***和氨气合成循环***；
所述液态空气储能循环***包括：空气分离液化单元和空气发电单元；其中，所述空气分离液化单元包括：空压机组，所述空压机组具有右侧输入端、左侧输出端、下部输入端和下部输出端；第一空气三通阀，所述第一空气三通阀的左侧输出端与所述空压机组的右侧输入端连接；所述第一空气三通阀的右侧输入端连接净化后的环境空气；低温冷却器，所述低温冷却器的右侧输入端与所述空压机组的左侧输出端连接；低温透平膨胀机，所述低温透平膨胀机的输入端与所述低温冷却器的左侧输出端连接；液态空气分离器，所述液态空气分离器的上部输入端与所述低温透平膨胀机的输出端连接；第二空气三通阀，所述第二空气三通阀的上部输入端与所述液态空气分离器的下部输出端连接；第三空气三通阀，所述第三空气三通阀的上部输入端与所述第二空气三通阀的下部输出端连接；液态空气储罐，所述液态空气储罐的输入端与所述第三空气三通阀的右侧输出端连接；第四空气三通阀，所述第四空气三通阀的右侧输入端与所述液态空气分离器的左侧输出端连接；第五空气三通阀，所述第五空气三通阀的下部输入端与所述第四空气三通阀的上部输出端连接；所述第五空气三通阀的右侧输出端与所述低温冷却器的左上侧输入端连接；第六空气三通阀，所述第六空气三通阀的下部输入端与所述低温冷却器的右上侧输出端连接；所述第六空气三通阀的右侧输入端与所述空压机组的右侧输入端连接；所述第六空气三通阀的左侧输出端与环境连接；储冷单元，所述储冷单元具有右侧端口和左侧端口；第一低温三通阀，所述第一低温三通阀的右侧端口与所述储冷单元的左侧端口连接；第一低温循环泵，所述第一低温循环泵的输入端与所述第一低温三通阀的上部输出端连接；所述第一低温循环泵的输出端与所述低温冷却器的左下侧输入端连接；第二低温三通阀，所述第二低温三通阀的上部输入端与所述低温冷却器的右下侧输出端连接；所述第二低温三通阀的左侧端口与所述储冷单元的右侧端口连接；中温储热单元，所述中温储热单元具有右侧端口和左侧端口；第一中温三通阀，所述第一中温三通阀的右侧端口与所述中温储热单元的左侧端口连接；第一中温循环泵，所述第一中温循环泵的输入端与所述第一中温三通阀的上部输出端连接；所述第一中温循环泵的输出端与所述空压机组的下部输入端连接；第二中温三通阀，所述第二中温三通阀的上部输入端与所述空压机组的下部输出端连接；所述第二中温三通阀的左侧端口与所述中温储热单元的右侧端口连接；精馏塔，所述精馏塔的右上侧输出端与所述第五空气三通阀的左侧输入端连接；所述精馏塔的右上侧输入端与所述第二空气三通阀的左侧输出端连接；所述精馏塔的右下侧输入端与所述第四空气三通阀的下部输出端连接；所述精馏塔的右下侧输出端与所述第三空气三通阀的左侧输入端连接；所述空气发电单元与所述空气分离液化单元共用液态空气储罐、储冷单元、第一低温三通阀、第二低温三通阀、中温储热单元、第一中温三通阀和第二中温三通阀，还包括：低温加压泵，所述低温加压泵的输入端与所述液态空气储罐的输出端连接；蒸发器，所述蒸发器的左侧输入端与所述低温加压泵的输出端连接；所述蒸发器的左侧输出端与所述第一低温三通阀的下部输入端连接；第一氮气三通阀，所述第一氮气三通阀的左侧输入端与所述蒸发器的右侧输出端连接；第三低温三通阀，所述第三低温三通阀的上部输入端与所述第二低温三通阀的下部输出端连接；所述第三低温三通阀的左侧输出端与所述蒸发器的右侧输入端连接；第二低温循环泵，所述第二低温循环泵的输入端与所述第三低温三通阀的下部输出端连接；所述第二低温循环泵的输出端与所述蒸发器的右侧输入端连接；第二中温循环泵，所述第二中温循环泵的输入端与所述第二中温三通阀的下部输出端连接；第三中温三通阀，所述第三中温三通阀的上部输入端与所述第二中温循环泵的输出端连接；所述第三中温三通阀的左侧输入端与所述中温储热单元的右侧端口连接；空气透平机组，所述空气透平机组的左侧输入端与所述第一氮气三通阀的右侧输出端连接；所述空气透平机组的上部输出端与所述第一中温三通阀的下部输入端连接；所述空气透平机组的上部输入端与所述第三中温三通阀的下部输出端连接；
所述氨气合成循环***包括：空分厂，所述空分厂具有氮气输出端和氧气输出端；第二氮气三通阀，所述第二氮气三通阀的下部输入端与所述空分厂的氮气输出端连接；所述第二氮气三通阀的上部输出端与所述第一空气三通阀的下部输入端连接；第一混合室，所述第一混合室的右侧输入端与所述第二氮气三通阀的左侧输出端连接；所述第一混合室的上部输入端与所述空气透平机组的右侧输出端连接；氢气发生器，所述氢气发生器的氢气输出端与所述第一混合室的下部输入端连接；第二混合室，所述第二混合室的上部输入端与所述第一氮气三通阀的下部输出端连接；预热器，所述预热器的右侧输入端与所述第二混合室的左侧输出端连接；常温冷却器，所述常温冷却器的输入端与所述预热器的右侧输出端连接；液氨分离器，所述液氨分离器的上部输入端与所述常温冷却器的输出端连接；液氨节流阀，所述液氨节流阀的输入端与所述液氨分离器的下部输出端连接；液氨储罐，所述液氨储罐的输入端与所述液氨节流阀的输出端连接；扫气单元，所述扫气单元的左侧输入端与所述液氨分离器的右侧输出端连接；所述扫气单元的上部输出端与所述第二混合室的下部输入端连接；氢气分离单元，所述氢气分离单元的左侧输入端与所述扫气单元的右侧输出端连接；所述氢气分离单元的下部输出端与外部废气处理单元连接，将废气处理合格后再排入大气环境；第三中温循环泵，所述第三中温循环泵的输入端与所述空气透平机组的下左部输出端连接；高温储热单元，所述高温储热单元具有上部端口和下部端口；第一高温三通阀，所述第一高温三通阀的上部端口与所述高温储热单元的下部端口连接；第一高温循环泵，所述第一高温循环泵的输入端与所述第一高温三通阀的右侧输出端连接；第二高温三通阀，所述第二高温三通阀的下部端口与所述高温储热单元的上部端口连接；所述第二高温三通阀的上部输出端与所述空气透平机组的下右部输入端连接；第二高温循环泵，所述第二高温循环泵的输出端与所述第一高温三通阀的左侧输入端连接；所述第二高温循环泵的输入端与所述空气透平机组的下中部输出端连接；混合气体压缩机组，所述混合气体压缩机组的右侧输入端与所述第一混合室的左侧输出端连接；所述混合气体压缩机组的上部输出端与所述空气透平机组的下中部输入端连接；所述混合气体压缩机组的上部输入端与所述第三中温循环泵的输出端连接；所述混合气体压缩机组的左侧输出端与所述第二混合室的右侧输入端连接；所述混合气体压缩机组的下部输入端与所述氢气分离单元的上部输出端连接；氨气合成单元，所述氨气合成单元的上部输入端与所述预热器的左侧输出端连接；所述氨气合成单元的下部输出端与所述预热器的左侧输入端连接；所述氨气合成单元的左侧输入端与所述第一高温循环泵的输出端连接；所述氨气合成单元的左侧输出端与所述第二高温三通阀的右侧输入端连接。
进一步地，所述空压机组包括一级或多级空气压缩机和空气冷却器；所述空气透平机组包括一级或多级中温加热器、高温加热器和透平以及中温三通阀；所述混合气体压缩机组包括一级或多级混合气体压缩机和混合气体冷却器；所述氨气合成单元包括一级或多级氨气反应器和氨气冷却器。
进一步地，所述精馏塔包括：高压室，所述高压室具有上部输入端、上部输出端、下部输出端、右上侧输入端和右下侧输入端；所述高压室的右上侧输入端与所述精馏塔的右上侧输入端连接；所述高压室的右下侧输入端与所述精馏塔的右下侧输入端连接；填料，所述填料位于所述高压室的内部；液氧节流阀，所述液氧节流阀的输入端与所述高压室的下部输出端连接；低压室，所述低压室位于所述高压室的顶部；所述低压室的左侧输入端与所述液氧节流阀的输出端连接；所述低压室的上部输出端与所述精馏塔的右上侧输出端连接；蒸发冷凝器，所述蒸发冷凝器位于所述低压室的内部；所述蒸发冷凝器的输入端与所述高压室的上部输出端连接；所述蒸发冷凝器的输出端分两路：一路与所述高压室的上部输入端连接，另一路与所述精馏塔的右下侧输出端连接。
进一步地，所述储冷单元、中温储热单元和高温储热单元分别采用工作温区至少在-195～20℃(如玄武岩和首诺VLT等显热储冷材料；钠盐水溶液和乙二醇水溶液等相变储冷材料；硅胶和氟石等热化学储冷材料)，20～300℃(如首诺T55、T66等显热储热材料；高密度聚乙烯、糖醇类或硝酸盐等相变材料)和20～500℃(如铸铁、鹅卵石和熔融盐等显热储热材料；氯化盐和碳酸盐等相变材料)的潜热、显热或热化学储能材料，可以单级或多级串联运行，并且采用保温材料隔热。
优选地，空气分离液化单元可以采用空气或氮气作为工质；储冷单元的传热流体可以为甲醇、丙烷或空气等；中温储热单元的传热流体可以为导热油或硅油等；高温储热单元的传热流体可以为熔融盐等；所述氢气发生器可以为电解水槽或矿物燃料制氢等氢气制备装置。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
1)本实用新型装置在用电低谷时段利用液态空气储能存储空分厂生产的氮气，在用电高峰时段液态空气储能释放氮气供给氨气合成，避免空分厂在用电高峰时段运行，从而降低氨气合成循环***的运行成本。
2)本实用新型装置结合精馏塔改进液态空气储能的空气液化流程，实现将氮气从空气直接分离并液化，不需要额外投资建设空分厂，从而降低氨气合成循环***的投资成本。
3)本实用新型装置通过合理回收中温气体压缩热和高温氨气合成反应热，将空气透平机组中膨胀前的氮气两级加热至高温，可以显著增加液态空气储能发电量，提高***整体效率。
4)本实用新型装置中液态空气储能和氨气合成可以独立运行，二者互不影响，为实现液态空气储能与氨气合成高效集成提供了一种可行的有效方案。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为本实用新型所述的液态空气储能与氨气合成集成装置的整体结构示意图。
图2为图1所示的液态空气储能与氨气合成集成装置第一实施方式的示意图。
图2-1为图2所示的液态空气储能与氨气合成集成装置第一实施方式的用电低谷时段运行示意图。
图2-2为图2所示的液态空气储能与氨气合成集成装置第一实施方式的用电高峰时段运行示意图。
图3为图1所示的液态空气储能与氨气合成集成装置第二实施方式的示意图。
图3-1为图3所示的液态空气储能与氨气合成集成装置第二实施方式的用电低谷时段运行示意图。
图3-2为图3所示的液态空气储能与氨气合成集成装置第二实施方式的用电高峰时段运行示意图。
其中，空压机组100，第n级空气压缩机101，第n级空气冷却器102，第一空气三通阀201，低温冷却器202，低温透平膨胀机203，液态空气分离器204，第二空气三通阀205，第三空气三通阀206，液态空气储罐207，第四空气三通阀208，第五空气三通阀209，第六空气三通阀210，储冷单元211，第一低温三通阀212，第一低温循环泵213，第二低温三通阀214，中温储热单元215，第一中温三通阀216，第一中温循环泵217，第二中温三通阀218，精馏塔300，高压室301，填料302，液氧节流阀303，低压室304，蒸发冷凝器305，低温加压泵401，蒸发器402，第一氮气三通阀403，第三低温三通阀404，第二低温循环泵405，第二中温循环泵406，第三中温三通阀407，空气透平机组500，第n级中温加热器501，第n级高温加热器502，第n级透平503，第四中温三通阀504，第五中温三通阀505，空分厂601，第二氮气三通阀602，第一混合室603，氢气发生器604，第二混合室605，预热器606，常温冷却器607，液氨分离器608，液氨节流阀609，液氨储罐610，扫气单元611，氢气分离单元612，第三中温循环泵613，高温储热单元614，第一高温三通阀615，第一高温循环泵616，第二高温三通阀617，第二高温循环泵618，混合气体压缩机组700，第n级混合气体压缩机701，第n级混合气体冷却器702，氨气合成单元800，第n级氨气反应器801，第n级氨气冷却器802。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本实用新型。
说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图1所示，本实用新型的一种液态空气储能与氨气合成集成装置，包括液态空气储能循环***和氨气合成循环***：
液态空气储能循环***包括：空气分离液化单元和空气发电单元：
其中，空气分离液化单元包括：空压机组100，第n级空气压缩机101，第n级空气冷却器102，第一空气三通阀201，低温冷却器202，低温透平膨胀机203，液态空气分离器204，第二空气三通阀205，第三空气三通阀206，液态空气储罐207，第四空气三通阀208，第五空气三通阀209，第六空气三通阀210，储冷单元211，第一低温三通阀212，第一低温循环泵213，第二低温三通阀214，中温储热单元215，第一中温三通阀216，第一中温循环泵217，第二中温三通阀218，精馏塔300，高压室301，填料302，液氧节流阀303，低压室304，蒸发冷凝器305；
具体地，空压机组100具有右侧输入端、左侧输出端、下部输入端和下部输出端；第一空气三通阀201的左侧输出端与空压机组100的右侧输入端连接，第一空气三通阀201的右侧输入端连接净化后的环境空气；低温冷却器202的右侧输入端与空压机组100的左侧输出端连接；低温透平膨胀机203的输入端与低温冷却器202的左侧输出端连接；液态空气分离器204的上部输入端与低温透平膨胀机203的输出端连接；第二空气三通阀205的上部输入端与液态空气分离器204的下部输出端连接；第三空气三通阀206的上部输入端与第二空气三通阀205的下部输出端连接；液态空气储罐207的输入端与第三空气三通阀206的右侧输出端连接；第四空气三通阀208的右侧输入端与液态空气分离器204的左侧输出端连接；第五空气三通阀209的下部输入端与第四空气三通阀208的上部输出端连接，第五空气三通阀209的右侧输出端与所述低温冷却器202的左上侧输入端连接；第六空气三通阀210的下部输入端与低温冷却器202的右上侧输出端连接，第六空气三通阀210的右侧输入端与空压机组100的右侧输入端连接，第六空气三通阀210的左侧输出端与环境连接；储冷单元211具有右侧端口和左侧端口；第一低温三通阀212的右侧端口与储冷单元211的左侧端口连接；第一低温循环泵213的输入端与第一低温三通阀212的上部输出端连接，第一低温循环泵213的输出端与低温冷却器202的左下侧输入端连接；第二低温三通阀214的上部输入端与低温冷却器202的右下侧输出端连接，第二低温三通阀214的左侧端口与储冷单元211的右侧端口连接；中温储热单元215具有右侧端口和左侧端口；第一中温三通阀216的右侧端口与中温储热单元215的左侧端口连接；第一中温循环泵217的输入端与第一中温三通阀216的上部输出端连接，第一中温循环泵217的输出端与空压机组100的下部输入端连接；第二中温三通阀218的上部输入端与空压机组100的下部输出端连接，第二中温三通阀218的左侧端口与中温储热单元215的右侧端口连接；精馏塔300的右上侧输出端与第五空气三通阀209的左侧输入端连接，精馏塔300的右上侧输入端与第二空气三通阀205的左侧输出端连接，精馏塔300的右下侧输入端与第四空气三通阀208的下部输出端连接，精馏塔300的右下侧输出端与第三空气三通阀206的左侧输入端连接；
空气发电单元与空气分离液化单元共用液态空气储罐207、储冷单元211、第一低温三通阀212、第二低温三通阀214、中温储热单元215、第一中温三通阀216和第二中温三通阀218，还包括：低温加压泵401，蒸发器402，第一氮气三通阀403，第三低温三通阀404，第二低温循环泵405，第二中温循环泵406，第三中温三通阀407，空气透平机组500，第n级中温加热器501，第n级高温加热器502，第n级透平503，第四中温三通阀504，第五中温三通阀505；
具体地，低温加压泵401的输入端与液态空气储罐207的输出端连接；蒸发器402的左侧输入端与低温加压泵401的输出端连接，蒸发器402的左侧输出端与第一低温三通阀212的下部输入端连接；第一氮气三通阀403的左侧输入端与蒸发器402的右侧输出端连接；第三低温三通阀404的上部输入端与第二低温三通阀214的下部输出端连接，第三低温三通阀404的左侧输出端与蒸发器402的右侧输入端连接；第二低温循环泵405的输入端与第三低温三通阀404的下部输出端连接，第二低温循环泵405的输出端与蒸发器402的右侧输入端连接；第二中温循环泵406的输入端与第二中温三通阀218的下部输出端连接；第三中温三通阀407的上部输入端与第二中温循环泵406的输出端连接，第三中温三通阀407的左侧输入端与中温储热单元215的右侧端口连接；空气透平机组500的左侧输入端与第一氮气三通阀403的右侧输出端连接，空气透平机组500的上部输出端与第一中温三通阀216的下部输入端连接，空气透平机组500的上部输入端与第三中温三通阀407的下部输出端连接；
氨气合成循环***包括：空分厂601，第二氮气三通阀602，第一混合室603，氢气发生器604，第二混合室605，预热器606，常温冷却器607，液氨分离器608，液氨节流阀609，液氨储罐610，扫气单元611，氢气分离单元612，第三中温循环泵613，高温储热单元614，第一高温三通阀615，第一高温循环泵616，第二高温三通阀617，第二高温循环泵618，混合气体压缩机组700，第n级混合气体压缩机701，第n级混合气体冷却器702，氨气合成单元800，第n级氨气反应器801，第n级氨气冷却器802；
具体地，空分厂601具有氮气输出端和氧气输出端；第二氮气三通阀602的下部输入端与空分厂601的氮气输出端连接，第二氮气三通阀602的上部输出端与第一空气三通阀201的下部输入端连接；第一混合室603的右侧输入端与第二氮气三通阀602的左侧输出端连接，第一混合室603的上部输入端与空气透平机组500的右侧输出端连接；氢气发生器604的氢气输出端与第一混合室603的下部输入端连接；第二混合室605的上部输入端与第一氮气三通阀403的下部输出端连接；预热器606的右侧输入端与第二混合室605的左侧输出端连接；常温冷却器607的输入端与预热器606的右侧输出端连接；液氨分离器608的上部输入端与常温冷却器607的输出端连接；液氨节流阀609的输入端与液氨分离器608的下部输出端连接；液氨储罐610的输入端与液氨节流阀609的输出端连接；扫气单元611的左侧输入端与液氨分离器608的右侧输出端连接，扫气单元611的上部输出端与第二混合室605的下部输入端连接；氢气分离单元612的左侧输入端与扫气单元611的右侧输出端连接，氢气分离单元612的下部输出端与外界环境连接；第三中温循环泵613的输入端与空气透平机组500的下左部输出端连接；高温储热单元614具有上部端口和下部端口；第一高温三通阀615的上部端口与高温储热单元614的下部端口连接；第一高温循环泵616的输入端与第一高温三通阀615的右侧输出端连接；第二高温三通阀617的下部端口与高温储热单元614的上部端口连接，第二高温三通阀617的上部输出端与空气透平机组500的下右部输入端连接；第二高温循环泵618的输出端与第一高温三通阀615的左侧输入端连接，第二高温循环泵618的输入端与空气透平机组500的下中部输出端连接；混合气体压缩机组700的右侧输入端与第一混合室603的左侧输出端连接，混合气体压缩机组700的上部输出端与空气透平机组500的下中部输入端连接，混合气体压缩机组700的上部输入端与第三中温循环泵613的输出端连接，混合气体压缩机组700的左侧输出端与第二混合室605的右侧输入端连接，混合气体压缩机组700的下部输入端与氢气分离单元612的上部输出端连接；氨气合成单元800的上部输入端与预热器606的左侧输出端连接，氨气合成单元800的下部输出端与预热器606的左侧输入端连接，氨气合成单元800的左侧输入端与第一高温循环泵616的输出端连接，氨气合成单元800的左侧输出端与第二高温三通阀617的右侧输入端连接。
采用上述装置进行液态空气储能与氨气合成的方法，包括以下步骤：
用电低谷时段，空气分离液化单元和氨气合成循环***工作，装置运行分两种模式：
第一种模式中，空分厂601生产的气态氮气一部分供给空气分离液化单元获取并存储液态氮气，另一部分供给氨气合成循环***，具体包括以下步骤：空气分离液化单元工作：空分厂601生产的一部分气态氮气，通过第二氮气三通阀602和第一空气三通阀201进入空压机组100，气态氮气被压缩至高压，同时回收压缩过程产生的压缩热并存储在中温储热单元215；空压机组100出口的高压气态氮气进入低温冷却器202，被储冷单元211存储的低温冷能和回流的气态氮气冷却至低温，然后进入低温透平膨胀机203膨胀降压，其中一部分气态氮气液化，通过液态空气分离器204分离气态和液态氮气：液态氮气经过第二空气三通阀205和第三空气三通阀206进入液态空气储罐207，气态氮气经过第四空气三通阀208、第五空气三通阀209、低温冷却器202和第六空气三通阀210进入空压机组100；氨气合成循环***工作：空分厂601生产的另一部分气态氮气，通过第二氮气三通阀602进入第一混合室603，与氢气发生器604生产的氢气充分混合，进入混合气体压缩机组700加压至中压，然后与氢气分离单元612回收的未反应的氢气混合并进一步加压至高压，同时回收压缩过程产生的压缩热并存储在中温储热单元215；混合气体压缩机组700出口的高压气体进入第二混合室605，与扫气单元611中回收的未反应气体充分混合，经过预热器606预热后进入氨气合成单元800中合成氨气，同时将氨气合成反应过程中产生的反应热存储在高温储热单元614；反应完成后的混合气体依次通过预热器606和常温冷却器607冷却至常温，混合气体中的氨气冷凝，然后进入液氨分离器608分离液氨和未反应气体：液氨通过液氨节流阀609节流降压后进入液氨储罐610，未反应气体依次通过扫气单元611和氢气分离单元612完成扫气和氢气回收后最终排放；
第二种模式中，空气分离液化单元将氮气从空气中分离并液化，一部分液态氮气存储在液态空气储罐207，另一部分经过加压预热后供给氨气合成循环***，具体包括以下步骤：空气分离液化单元工作：环境空气净化后通过第一空气三通阀201进入空压机组100加压至高压，同时回收空气压缩过程产生的压缩热并存储在中温储热单元215；空压机组100出口的高压空气经过低温冷却器202，被储冷单元211存储的低温冷能和回流的富氧空气冷却至低温，进入低温透平膨胀机203膨胀降压，其中一部分空气液化，然后进入液态空气分离器204分离气态和液态空气：液态空气通过第二空气三通阀205进入精馏塔300的高压室301，自上而下喷淋，气态空气通过第四空气三通阀208进入精馏塔300的高压室301，自下而上吹扫；气态空气和液态空气在填料302中完成热质交换，高纯度气态氮气聚集在高压室301的顶部，富氧液态空气聚集在高压室301的底部；高压室301底部的富氧液态空气经过液氧节流阀303降温降压，进入低压室304释放冷能变为气态富氧空气，然后通过第五空气三通阀209、低温冷却器202和第六空气三通阀210排放入环境；高压室301顶部的高纯度气态氮气进入低压室304的蒸发冷凝器305，被节流降压后的富氧液态空气冷凝成液态氮气，一部分液态氮气回流进入高压室301喷淋，另一部分液态氮气通过第三空气三通阀206进入液态空气储罐207；液态空气储罐207中的液态氮气一部分存储，另一部分通过低温加压泵401加压后进入蒸发器402预热，同时将释放的冷能存储在储冷单元211；蒸发器402出口的常温高压气态氮气通过第一氮气三通阀403供给氨气合成循环***；氨气合成循环***工作：氢气发生器604生产的氢气经过第一混合室603进入混合气体压缩机组700，初步压缩至中压后，与氢气分离单元612中回收的未反应氢气混合，进一步压缩至高压，同时回收氢气压缩过程产生的压缩热并存储在中温储热单元215；混合气体压缩机组700出口的高压氢气进入第二混合室605，与液态空气储罐207供给的高压氮气以及扫气单元611回收的未反应气体充分混合，然后通过预热器606预热进入氨气合成单元800完成氨气合成反应，同时回收反应热并存储在高温储热单元614；充分反应后的混合气体依次通过预热器606和常温冷却器607冷却至常温，混合气体中的氨气冷凝，然后进入液氨分离器608分离液氨和未反应气体：液氨通过液氨节流阀609节流降压后进入液氨储罐610，未反应气体依次通过扫气单元611和氢气分离单元612完成扫气和氢气回收后最终排放。
用电高峰时段，空气发电单元和氨气合成循环***工作，具体包括以下步骤：
空气发电单元工作：液态空气储罐207存储的液态氮气通过低温加压泵401加压至高压，然后进入蒸发器402预热，液态氮气蒸发汽化为气态氮气，同时将液态氮气蒸发释放的冷能存储在储冷单元211；蒸发器402出口的常温高压气态氮气通过第一氮气三通阀403分两路：一部分进入第二混合室605供给氨气合成循环***，另一部分进入空气透平机组500经过两级预热后膨胀发电，然后进入第一混合室603供给氨气合成循环***；氨气合成循环***工作：氢气发生器604生产的氢气进入第一混合室603，与空气透平机组500出口的氮气充分混合，然后进入混合气体压缩机组700初步压缩至中压，与氢气分离单元612回收的未反应氢气混合后进一步压缩至高压，同时回收压缩过程产生的压缩热用于初步预热空气透平机组500中的氮气；混合气体压缩机组700出口的高压气体进入第二混合室605，与蒸发器402出口分流的一部分氮气以及扫气单元611中回收的未反应气体充分混合，经过预热器606预热后进入氨气合成单元800合成氨气，同时回收氨气合成反应过程中产生的反应热用于进一步预热空气透平机组500中的氮气；反应完成后的混合气体依次通过预热器606和常温冷却器607冷却至常温，混合气体中的氨气冷凝，然后进入液氨分离器608分离液氨和未反应气体：液氨通过液氨节流阀609节流降压后进入液氨储罐610，未反应气体依次通过扫气单元611和氢气分离单元612完成扫气和氢气回收后最终排放。
用电高峰时段，空气透平机组500利用中温储热单元215存储的压缩热和混合气体压缩机组700实时产生的压缩热将氮气初步预热至中温，然后利用高温储热单元614存储的反应热和氨气合成单元800实时产生的反应热将氮气进一步预热至高温，从而提高液态空气储能循环***发电量和效率；当空气透平机组500用热需求降低时，混合气体压缩机组700实时产生的多余压缩热可以存储在中温储热单元215，氨气合成单元800实时产生的多余反应热可以存储在高温储热单元614。
图2为图1所示的液态空气储能与氨气合成集成装置第一实施方式。该实施方式适用于空分厂601已经建造的情况，液态空气储能循环***只提供液化功能(不具有精馏塔300)，可以降低氨气合成循环***的运行成本；氨气合成循环***在用电低谷时段通过空分厂601供给氮气，在用电高峰时段通过液态空气储能循环***提供氮气。
具体地，液态空气储能循环***包括：空气分离液化单元和空气发电单元。空气分离液化单元包括：空压机组100，第n级空气压缩机101，第n级空气冷却器102，第一空气三通阀201，低温冷却器202，低温透平膨胀机203，液态空气分离器204，第二空气三通阀205，第三空气三通阀206，液态空气储罐207，第四空气三通阀208，第五空气三通阀209，第六空气三通阀210，储冷单元211，第一低温三通阀212，第一低温循环泵213，第二低温三通阀214，中温储热单元215，第一中温三通阀216，第一中温循环泵217，第二中温三通阀218；空气发电单元与空气分离液化单元共用液态空气储罐207、储冷单元211、第一低温三通阀212、第二低温三通阀214、中温储热单元215、第一中温三通阀216和第二中温三通阀218，还包括：低温加压泵401，蒸发器402，第一氮气三通阀403，第三低温三通阀404，第二低温循环泵405，第二中温循环泵406，第三中温三通阀407，空气透平机组500，第n级中温加热器501，第n级高温加热器502，第n级透平503，第四中温三通阀504，第五中温三通阀505；氨气合成循环***包括：空分厂601，第二氮气三通阀602，第一混合室603，氢气发生器604，第二混合室605，预热器606，常温冷却器607，液氨分离器608，液氨节流阀609，液氨储罐610，扫气单元611，氢气分离单元612，第三中温循环泵613，高温储热单元614，第一高温三通阀615，第一高温循环泵616，第二高温三通阀617，第二高温循环泵618，混合气体压缩机组700，第n级混合气体压缩机701，第n级混合气体冷却器702，氨气合成单元800，第n级氨气反应器801，第n级氨气冷却器802；
用电低谷时段，空气分离液化单元和氨气合成循环***工作，如图2-1所示：
空分厂601生产的气态氮气一部分供给空气分离液化单元获取并存储液态氮气，另一部分供给氨气合成循环***，具体包括以下步骤：空气分离液化单元工作：空分厂601生产的一部分气态氮气，通过第二氮气三通阀602和第一空气三通阀201进入空压机组100，气态氮气被压缩至高压(120bar左右)，同时回收压缩过程产生的压缩热(220℃左右)并存储在中温储热单元215；空压机组100出口的高压气态氮气进入低温冷却器202，被储冷单元211存储的低温冷能和回流的气态氮气冷却至低温，然后进入低温透平膨胀机203膨胀降压(1bar)，其中一部分气态氮气液化，通过液态空气分离器204分离气态和液态氮气：液态氮气经过第二空气三通阀205和第三空气三通阀206进入液态空气储罐207，气态氮气经过第四空气三通阀208、第五空气三通阀209、低温冷却器202和第六空气三通阀210进入空压机组100；氨气合成循环***工作：空分厂601生产的另一部分气态氮气，通过第二氮气三通阀602进入第一混合室603，与氢气发生器604生产的氢气充分混合，进入混合气体压缩机组700加压至中压(28bar左右)，然后与氢气分离单元612回收的未反应的氢气混合并进一步加压至高压(150bar左右)，同时回收压缩过程产生的压缩热(230℃左右)并存储在中温储热单元215；混合气体压缩机组700出口的高压气体进入第二混合室605，与扫气单元611中回收的未反应气体充分混合，经过预热器606预热后进入氨气合成单元800中合成氨气，同时将氨气合成反应过程中产生的反应热(500℃左右)存储在高温储热单元614；反应完成后的混合气体依次通过预热器606和常温冷却器607冷却至常温，混合气体中的氨气冷凝，然后进入液氨分离器608分离液氨和未反应气体：液氨通过液氨节流阀609节流降压后进入液氨储罐610，未反应气体依次通过扫气单元611和氢气分离单元612完成扫气和氢气回收后最终排放；
用电高峰时段，空气发电单元和氨气合成循环***工作，如图2-2所示：
空气发电单元工作：液态空气储罐207存储的液态氮气通过低温加压泵401加压至高压(150bar左右)，然后进入蒸发器402预热，液态氮气蒸发汽化为气态氮气，同时将液态氮气蒸发释放的冷能存储在储冷单元211；蒸发器402出口的常温高压气态氮气通过第一氮气三通阀403分两路：一部分进入第二混合室605供给氨气合成循环***，另一部分进入空气透平机组500经过两级预热后膨胀发电，然后进入第一混合室603供给氨气合成循环***；氨气合成循环***工作：氢气发生器604生产的氢气进入第一混合室603，与空气透平机组500出口的氮气充分混合，然后进入混合气体压缩机组700初步压缩至中压(28bar左右)，与氢气分离单元612回收的未反应氢气混合后进一步压缩至高压(150bar左右)，同时回收压缩过程产生的压缩热(230℃左右)用于初步预热空气透平机组500中的氮气；混合气体压缩机组700出口的高压气体进入第二混合室605，与蒸发器402出口分流的一部分氮气以及扫气单元611中回收的未反应气体充分混合，经过预热器606预热后进入氨气合成单元800合成氨气，同时回收氨气合成反应过程中产生的反应热(500℃左右)用于进一步预热空气透平机组500中的氮气；反应完成后的混合气体依次通过预热器606和常温冷却器607冷却至常温，混合气体中的氨气冷凝，然后进入液氨分离器608分离液氨和未反应气体：液氨通过液氨节流阀609节流降压后进入液氨储罐610，未反应气体依次通过扫气单元611和氢气分离单元612完成扫气和氢气回收后最终排放。
为进一步说明第一实施方式(图2)的运行性能，对整个***进行热力学和经济性分析。根据江苏省工业用电电价(如表1所示，其中平段期和低谷期为用电低谷时段)，液态空气储能循环***的发电效率提高约30％(绝对值)，如表2所示，相应的氨气合成循环***在用电高峰期生产每吨氨气可以节约运行成本约100元。
表1江苏省工业用电电价
Figure BDA0002721671050000151
表2第一实施方式中液态空气储能循环***的性能
Figure BDA0002721671050000161
图3为图1所示的液态空气储能与氨气合成集成装置第二实施方式。该实施方式适用于空分厂601尚未建造(或不可用)的情况，通过结合精馏塔300，实现液态空气储能循环***提供空气分离和液化功能，可以降低氨气合成循环***的运行和投资成本；氨气合成循环***在用电低谷时段通过液态空气储能循环***供给氮气并存储液态氮气，在用电高峰时段通过液态空气储能循环***存储的液态氮气供给氨气合成循环***，具体运行步骤如下：
用电低谷时段，空气分离液化单元和氨气合成循环***工作，如图3-1所示：
空气分离液化单元工作：环境空气净化后通过第一空气三通阀201进入空压机组100加压至高压，同时回收空气压缩过程产生的压缩热并存储在中温储热单元215；空压机组100出口的高压空气经过低温冷却器202，被储冷单元211存储的低温冷能和回流的富氧空气冷却至低温，进入低温透平膨胀机203膨胀降压，其中一部分空气液化，然后进入液态空气分离器204分离气态和液态空气：液态空气通过第二空气三通阀205进入精馏塔300的高压室301，自上而下喷淋，气态空气通过第四空气三通阀208进入精馏塔300的高压室301，自下而上吹扫；气态空气和液态空气在填料302中完成热质交换，高纯度气态氮气聚集在高压室301的顶部，富氧液态空气聚集在高压室301的底部；高压室301底部的富氧液态空气经过液氧节流阀303降温降压，进入低压室304释放冷能变为气态富氧空气，然后通过第五空气三通阀209、低温冷却器202和第六空气三通阀210排放入环境；高压室301顶部的高纯度气态氮气进入低压室304的蒸发冷凝器305，被节流降压后的富氧液态空气冷凝成液态氮气，一部分液态氮气回流进入高压室301喷淋，另一部分液态氮气通过第三空气三通阀206进入液态空气储罐207；液态空气储罐207中的液态氮气一部分存储，另一部分通过低温加压泵401加压后进入蒸发器402预热，同时将释放的冷能存储在储冷单元211；蒸发器402出口的常温高压气态氮气通过第一氮气三通阀403供给氨气合成循环***；氨气合成循环***工作：氢气发生器604生产的氢气经过第一混合室603进入混合气体压缩机组700，初步压缩至中压后，与氢气分离单元612中回收的未反应氢气混合，进一步压缩至高压，同时回收氢气压缩过程产生的压缩热并存储在中温储热单元215；混合气体压缩机组700出口的高压氢气进入第二混合室605，与液态空气储罐207供给的高压氮气以及扫气单元611回收的未反应气体充分混合，然后通过预热器606预热进入氨气合成单元800完成氨气合成反应，同时回收反应热并存储在高温储热单元614；充分反应后的混合气体依次通过预热器606和常温冷却器607冷却至常温，混合气体中的氨气冷凝，然后进入液氨分离器608分离液氨和未反应气体：液氨通过液氨节流阀609节流降压后进入液氨储罐610，未反应气体依次通过扫气单元611和氢气分离单元612完成扫气和氢气回收后最终排放。
用电高峰时段，空气发电单元和氨气合成循环***工作，如图3-2所示，具体步骤与第一实施方式(图2-2)相同。
本实用新型提供了一种液态空气储能与氨气合成集成装置的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种液态空气储能与氨气合成集成装置，其特征在于，该装置包括液态空气储能循环***和氨气合成循环***，其中：
所述液态空气储能循环***包括：空气分离液化单元和空气发电单元；
所述空气分离液化单元包括：
空压机组(100)，所述空压机组(100)具有右侧输入端、左侧输出端、下部输入端和下部输出端；
第一空气三通阀(201)，所述第一空气三通阀(201)的左侧输出端与所述空压机组(100)的右侧输入端连接；所述第一空气三通阀(201)的右侧输入端连接净化后的环境空气；
低温冷却器(202)，所述低温冷却器(202)的右侧输入端与所述空压机组(100)的左侧输出端连接；
低温透平膨胀机(203)，所述低温透平膨胀机(203)的输入端与所述低温冷却器(202)的左侧输出端连接；
液态空气分离器(204)，所述液态空气分离器(204)的上部输入端与所述低温透平膨胀机(203)的输出端连接；
第二空气三通阀(205)，所述第二空气三通阀(205)的上部输入端与所述液态空气分离器(204)的下部输出端连接；
第三空气三通阀(206)，所述第三空气三通阀(206)的上部输入端与所述第二空气三通阀(205)的下部输出端连接；
液态空气储罐(207)，所述液态空气储罐(207)的输入端与所述第三空气三通阀(206)的右侧输出端连接；
第四空气三通阀(208)，所述第四空气三通阀(208)的右侧输入端与所述液态空气分离器(204)的左侧输出端连接；
第五空气三通阀(209)，所述第五空气三通阀(209)的下部输入端与所述第四空气三通阀(208)的上部输出端连接；所述第五空气三通阀(209)的右侧输出端与所述低温冷却器(202)的左上侧输入端连接；
第六空气三通阀(210)，所述第六空气三通阀(210)的下部输入端与所述低温冷却器(202)的右上侧输出端连接；所述第六空气三通阀(210)的右侧输入端与所述空压机组(100)的右侧输入端连接；所述第六空气三通阀(210)的左侧输出端与环境连接；
储冷单元(211)，所述储冷单元(211)具有右侧端口和左侧端口；
第一低温三通阀(212)，所述第一低温三通阀(212)的右侧端口与所述储冷单元(211)的左侧端口连接；
第一低温循环泵(213)，所述第一低温循环泵(213)的输入端与所述第一低温三通阀(212)的上部输出端连接；所述第一低温循环泵(213)的输出端与所述低温冷却器(202)的左下侧输入端连接；
第二低温三通阀(214)，所述第二低温三通阀(214)的上部输入端与所述低温冷却器(202)的右下侧输出端连接；所述第二低温三通阀(214)的左侧端口与所述储冷单元(211)的右侧端口连接；
中温储热单元(215)，所述中温储热单元(215)具有右侧端口和左侧端口；
第一中温三通阀(216)，所述第一中温三通阀(216)的右侧端口与所述中温储热单元(215)的左侧端口连接；
第一中温循环泵(217)，所述第一中温循环泵(217)的输入端与所述第一中温三通阀(216)的上部输出端连接；所述第一中温循环泵(217)的输出端与所述空压机组(100)的下部输入端连接；
第二中温三通阀(218)，所述第二中温三通阀(218)的上部输入端与所述空压机组(100)的下部输出端连接；所述第二中温三通阀(218)的左侧端口与所述中温储热单元(215)的右侧端口连接；
精馏塔(300)，所述精馏塔(300)的右上侧输出端与所述第五空气三通阀(209)的左侧输入端连接；所述精馏塔(300)的右上侧输入端与所述第二空气三通阀(205)的左侧输出端连接；所述精馏塔(300)的右下侧输入端与所述第四空气三通阀(208)的下部输出端连接；所述精馏塔(300)的右下侧输出端与所述第三空气三通阀(206)的左侧输入端连接；
所述空气发电单元与所述空气分离液化单元共用液态空气储罐(207)、储冷单元(211)、第一低温三通阀(212)、第二低温三通阀(214)、中温储热单元(215)、第一中温三通阀(216)和第二中温三通阀(218)，还包括：
低温加压泵(401)，所述低温加压泵(401)的输入端与所述液态空气储罐(207)的输出端连接；
蒸发器(402)，所述蒸发器(402)的左侧输入端与所述低温加压泵(401)的输出端连接；所述蒸发器(402)的左侧输出端与所述第一低温三通阀(212)的下部输入端连接；
第一氮气三通阀(403)，所述第一氮气三通阀(403)的左侧输入端与所述蒸发器(402)的右侧输出端连接；
第三低温三通阀(404)，所述第三低温三通阀(404)的上部输入端与所述第二低温三通阀(214)的下部输出端连接；所述第三低温三通阀(404)的左侧输出端与所述蒸发器(402)的右侧输入端连接；
第二低温循环泵(405)，所述第二低温循环泵(405)的输入端与所述第三低温三通阀(404)的下部输出端连接；所述第二低温循环泵(405)的输出端与所述蒸发器(402)的右侧输入端连接；
第二中温循环泵(406)，所述第二中温循环泵(406)的输入端与所述第二中温三通阀(218)的下部输出端连接；
第三中温三通阀(407)，所述第三中温三通阀(407)的上部输入端与所述第二中温循环泵(406)的输出端连接；所述第三中温三通阀(407)的左侧输入端与所述中温储热单元(215)的右侧端口连接；
空气透平机组(500)，所述空气透平机组(500)的左侧输入端与所述第一氮气三通阀(403)的右侧输出端连接；所述空气透平机组(500)的上部输出端与所述第一中温三通阀(216)的下部输入端连接；所述空气透平机组(500)的上部输入端与所述第三中温三通阀(407)的下部输出端连接；
所述氨气合成循环***包括：
空分厂(601)，所述空分厂(601)具有氮气输出端和氧气输出端；
第二氮气三通阀(602)，所述第二氮气三通阀(602)的下部输入端与所述空分厂(601)的氮气输出端连接；所述第二氮气三通阀(602)的上部输出端与所述第一空气三通阀(201)的下部输入端连接；
第一混合室(603)，所述第一混合室(603)的右侧输入端与所述第二氮气三通阀(602)的左侧输出端连接；所述第一混合室(603)的上部输入端与所述空气透平机组(500)的右侧输出端连接；
氢气发生器(604)，所述氢气发生器(604)的氢气输出端与所述第一混合室(603)的下部输入端连接；
第二混合室(605)，所述第二混合室(605)的上部输入端与所述第一氮气三通阀(403)的下部输出端连接；
预热器(606)，所述预热器(606)的右侧输入端与所述第二混合室(605)的左侧输出端连接；
常温冷却器(607)，所述常温冷却器(607)的输入端与所述预热器(606)的右侧输出端连接；
液氨分离器(608)，所述液氨分离器(608)的上部输入端与所述常温冷却器(607)的输出端连接；
液氨节流阀(609)，所述液氨节流阀(609)的输入端与所述液氨分离器(608)的下部输出端连接；
液氨储罐(610)，所述液氨储罐(610)的输入端与所述液氨节流阀(609)的输出端连接；
扫气单元(611)，所述扫气单元(611)的左侧输入端与所述液氨分离器(608)的右侧输出端连接；所述扫气单元(611)的上部输出端与所述第二混合室(605)的下部输入端连接；
氢气分离单元(612)，所述氢气分离单元(612)的左侧输入端与所述扫气单元(611)的右侧输出端连接；所述氢气分离单元(612)的下部输出端与外部废气处理单元连接；
第三中温循环泵(613)，所述第三中温循环泵(613)的输入端与所述空气透平机组(500)的下左部输出端连接；
高温储热单元(614)，所述高温储热单元(614)具有上部端口和下部端口；
第一高温三通阀(615)，所述第一高温三通阀(615)的上部端口与所述高温储热单元(614)的下部端口连接；
第一高温循环泵(616)，所述第一高温循环泵(616)的输入端与所述第一高温三通阀(615)的右侧输出端连接；
第二高温三通阀(617)，所述第二高温三通阀(617)的下部端口与所述高温储热单元(614)的上部端口连接；所述第二高温三通阀(617)的上部输出端与所述空气透平机组(500)的下右部输入端连接；
第二高温循环泵(618)，所述第二高温循环泵(618)的输出端与所述第一高温三通阀(615)的左侧输入端连接；所述第二高温循环泵(618)的输入端与所述空气透平机组(500)的下中部输出端连接；
混合气体压缩机组(700)，所述混合气体压缩机组(700)的右侧输入端与所述第一混合室(603)的左侧输出端连接；所述混合气体压缩机组(700)的上部输出端与所述空气透平机组(500)的下中部输入端连接；所述混合气体压缩机组(700)的上部输入端与所述第三中温循环泵(613)的输出端连接；所述混合气体压缩机组(700)的左侧输出端与所述第二混合室(605)的右侧输入端连接；所述混合气体压缩机组(700)的下部输入端与所述氢气分离单元(612)的上部输出端连接；
氨气合成单元(800)，所述氨气合成单元(800)的上部输入端与所述预热器(606)的左侧输出端连接；所述氨气合成单元(800)的下部输出端与所述预热器(606)的左侧输入端连接；所述氨气合成单元(800)的左侧输入端与所述第一高温循环泵(616)的输出端连接；所述氨气合成单元(800)的左侧输出端与所述第二高温三通阀(617)的右侧输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种液态空气储能与氨气合成集成装置，其特征在于，所述空压机组(100)包括一级或多级空气压缩机和空气冷却器；所述空气透平机组(500)包括一级或多级中温加热器、高温加热器和透平以及中温三通阀；所述混合气体压缩机组(700)包括一级或多级混合气体压缩机和混合气体冷却器；所述氨气合成单元(800)包括一级或多级氨气反应器和氨气冷却器。
3.根据权利要求1所述的一种液态空气储能与氨气合成集成装置，其特征在于，所述精馏塔(300)包括：
高压室(301)，所述高压室(301)具有上部输入端、上部输出端、下部输出端、右上侧输入端和右下侧输入端；所述高压室(301)的右上侧输入端与所述精馏塔(300)的右上侧输入端连接；所述高压室(301)的右下侧输入端与所述精馏塔(300)的右下侧输入端连接；
填料(302)，所述填料(302)位于所述高压室(301)的内部；
液氧节流阀(303)，所述液氧节流阀(303)的输入端与所述高压室(301)的下部输出端连接；
低压室(304)，所述低压室(304)位于所述高压室(301)的顶部；所述低压室(304)的左侧输入端与所述液氧节流阀(303)的输出端连接；所述低压室(304)的上部输出端与所述精馏塔(300)的右上侧输出端连接；
蒸发冷凝器(305)，所述蒸发冷凝器(305)位于所述低压室(304)的内部；所述蒸发冷凝器(305)的输入端与所述高压室(301)的上部输出端连接；所述蒸发冷凝器(305)的输出端分两路：一路与所述高压室(301)的上部输入端连接，另一路与所述精馏塔(300)的右下侧输出端连接。
4.根据权利要求1所述的一种液态空气储能与氨气合成集成装置，其特征在于，所述储冷单元(211)、中温储热单元(215)和高温储热单元(614)分别采用工作温区至少在-195～20℃,20～300℃和20～500℃的潜热、显热或热化学储能材料，采用单级或多级串联运行，并且采用保温材料隔热。
5.根据权利要求1所述的一种液态空气储能与氨气合成集成装置，其特征在于，空气分离液化单元采用空气或氮气作为工质；储冷单元(211)的传热流体为甲醇、丙烷或空气；中温储热单元(215)的传热流体为导热油或硅油；高温储热单元(614)的传热流体为熔融盐；所述氢气发生器(604)为电解水槽或矿物燃料制氢装置。
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