一种结合涡流制冷的液态空气储能系统

    技术2026-10-04  3


    本技术涉及制冷与储能,尤其涉及一种结合涡流制冷的液态空气储能系统。


    背景技术:

    1、液态空气储能技术是用于解决可再生能源间歇性、提高电力系统调节能力和安全保障能力的重要举措,液态空气储能技术在用能低谷时,将电能以液态空气形式进行储存,在用能高峰时,液态空气复温气化,膨胀做功释放电能,从而调节电力系统。

    2、在空气被液化前,首先需要对空气进行纯化处理,满足液态空气储能系统前端入口空气的纯净度要求,通过纯化处理,除去空气中的水分和二氧化碳等杂质气体,避免后续低温过程中设备出现堵塞等问题,保证设备的安全和液态空气储能系统的可靠运行,通常采用分子筛纯化装置来实现杂质气体的去除,装置达到或接近吸附容量时,需要进行解吸附操作,液态空气储能系统空气纯化单元的分子筛纯化装置通常是两套设备切换运行,一套处于吸附状态时,另一套处于再生状态,在分子筛纯化装置运行过程中,存在多种能量损耗,一方面是分子筛纯化装置吸附空气时,空气需要克服流动阻力消耗能量;另一方面是再生过程中,需要对分子筛纯化装置进行加热,实现解吸附和纯化装置再生,而空气纯化过程中的能耗也会影响液态空气储能系统的效率和成本。

    3、鉴于此,本实用新型提供一种在能够显著提升空气吸附纯化效率的同时又能提高整个系统储能效率的结合涡流制冷的液态空气储能系统。


    技术实现思路

    1、为了解决空气纯化过程中的能耗影响液态空气储能系统储能效率低下的问题,本实用新型提出一种结合涡流制冷的液态空气储能系统。

    2、本实用新型通过以下技术方案实现的:

    3、本实用新型提出结合涡流制冷的液态空气储能系统包括空气纯化单元和液态空气储能单元,其中:

    4、所述液态空气储能单元包括压缩端的压缩机组;

    5、所述空气纯化单元包括空压机、第一涡流管、吸附装置和解吸装置,其中,所述空压机出口端连接所述第一涡流管,所述第一涡流管的一个冷端支路、一个热端支路分别连接所述吸附装置的入口和所述解吸装置的入口,所述第一涡流管的另一个冷端支路、另一个热端支路分别连接所述解吸装置的入口和所述吸附装置的入口,所述解吸装置和吸附装置出口端连接至所述压缩机组的入口端,所述第一涡流管的两个冷端支路上和两个热端支路上均设有调控阀门。

    6、进一步地,所述液态空气储能单元还包括第一换热器、第二换热器、第一储罐和第二储罐,所述第一换热器一端依次连接所述第一储罐、所述第二换热器和所述第二储罐,并从所述第二储罐出口处连接至所述第一换热器另一端。

    7、进一步地,所述液态空气储能单元还包括第二涡流管、蓄冷装置和第三储罐,所述压缩机组出口端依次连接第一换热器和第二涡流管,所述第二涡流管的冷端依次连接蓄冷装置和第三储罐。

    8、进一步地,所述液态空气储能单元还包括第三换热器,所述第二涡流管的热端依次连接第三换热器和蓄冷装置的入口端,所述第二储罐的一个出口端与所述第三换热器连接,并从第三换热器出口端连接至所述第一储罐的入口端。

    9、进一步地,所述液态空气储能单元还包括供冷装置和膨胀机组,所述第三储罐的出口端依次连接蓄冷装置、供冷装置、第二换热器和膨胀机组。

    10、进一步地,所述蓄冷装置至所述第三储罐入口端之间还设有降压装置。

    11、进一步地,所述第三储罐出口端至所述蓄冷装置之间还设有低温泵。

    12、本实用新型的有益效果:

    13、本实用新型提出的结合涡流制冷的液态空气储能系统通过将涡流管制冷与空气纯化以及液化过程灵活耦合,可以实现在用能低谷时,空气无外部热源辅助纯化,并将低谷电能、风电、光电以液态形式储存,由于涡流管产生的热能可以用于加热并再生解吸装置,无需外部热源,同时热气流还可以吹扫出杂质气体,因此能够节省能量并提高液态空气储能系统的储能效率。



    技术特征:

    1.一种结合涡流制冷的液态空气储能系统,其特征在于,包括空气纯化单元和液态空气储能单元,其中:

    2.根据权利要求1所述的结合涡流制冷的液态空气储能系统,其特征在于,所述液态空气储能单元还包括第一换热器、第二换热器、第一储罐和第二储罐,所述第一换热器一端依次连接所述第一储罐、所述第二换热器和所述第二储罐,并从所述第二储罐出口连接至所述第一换热器另一端。

    3.根据权利要求2所述的结合涡流制冷的液态空气储能系统,其特征在于,所述液态空气储能单元还包括第二涡流管、蓄冷装置和第三储罐,所述压缩机组出口端依次连接第一换热器和第二涡流管,所述第二涡流管的冷端依次连接蓄冷装置和第三储罐。

    4.根据权利要求3所述的结合涡流制冷的液态空气储能系统,其特征在于,所述液态空气储能单元还包括第三换热器,所述第二涡流管的热端依次连接第三换热器和蓄冷装置的入口端,所述第二储罐的一个出口端与所述第三换热器连接,并从第三换热器出口端连接至所述第一储罐的入口端。

    5.根据权利要求4所述的结合涡流制冷的液态空气储能系统,其特征在于,所述液态空气储能单元还包括供冷装置和膨胀机组,所述第三储罐的出口端依次连接蓄冷装置、供冷装置、第二换热器和膨胀机组。

    6.根据权利要求5所述的结合涡流制冷的液态空气储能系统,其特征在于,所述蓄冷装置至所述第三储罐入口端之间还设有降压装置。

    7.根据权利要求5所述的结合涡流制冷的液态空气储能系统,其特征在于,所述第三储罐出口端至所述蓄冷装置之间还设有低温泵。


    技术总结
    本技术提出一种结合涡流制冷的液态空气储能系统,包括空气纯化单元和液态空气储能单元,其中:液态空气储能单元包括压缩端的压缩机组;空气纯化单元包括空压机、第一涡流管、吸附装置和解吸装置,其中,空压机出口端连接第一涡流管,第一涡流管的一个冷端支路、一个热端支路分别连接吸附装置的入口和解吸装置的入口,第一涡流管的另一个冷端支路、另一个热端支路分别连接解吸装置的入口和吸附装置的入口,解吸装置和吸附装置出口端连接至压缩机组的入口端,第一涡流管的两个冷端支路上和两个热端支路上均设有调控阀门,本技术通过涡流管产生热能可以加热并再生解吸装置,同时热气流还可以吹扫杂质气体,无需外部热源。

    技术研发人员:高诏诏,陈六彪,王俊杰
    受保护的技术使用者:中国科学院理化技术研究所
    技术研发日:20240306
    技术公布日:2024/10/24
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