[发明专利]一种带有预热蒸发器的液化空气储能系统

说明书

本发明提供了一种带有预热蒸发器的液化空气储能系统，在压缩子系统、储热储冷子系统、液化存储子系统和膨胀做功子系统之外增加了预热蒸发器。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明在释能开始时，具有极低温度的液态空气在进入膨胀设备之前，可以优先利用外界寻常情况下无法被利用的低品质热能，然后再经由换热器进入膨胀机组做功，提高系统效率，同时液态空气的冷能被交换存储，可以在对外循环或者对内冷却器中提供冷源。

技术领域

本发明涉及液化空气储能技术领域，尤其涉及一种带有预热蒸发器的液化空气储能系统。

背景技术

提出的新兴液化空气储能技术利用富余能量将空气压缩并液化后存储，经液化后的空气采用罐体常压低温存储，具有储能密度高、不再需要地下洞穴的优势，可实现移动式存储。但是目前系统由于设备、技术等因素，能量利用效率不够理想，需要一种能够进一步提升系统效率的方案。

低品质热能一般情况下是指能量品质低或密度低，一般不被人们重视和利用难度较大的低温能源，是在生活中随处可见的能量，空气中的热量、海水中的热量、大地中的热量，工厂生产过程中产生的大量的余热、废热，以及汽车尾气排放的热量等等都是低品位热能，这部分热能产量大，而利用率较低，低品质热能浪费率较高，如果能够利用这部分能量将有利于提高液态空气储能系统能量转换效率。

发明内容

技术问题：现有的液化空气储能技术在释能时直接利用的是存储的压缩过程的热量，将极低温度的液态空气气化需要大量热量，以致于膨胀机前加热的热量就剩余小部分，膨胀过程初始温度不太高，做功能力不太强，系统效率不太高，而本发明在系统释能过程前增加预热蒸发器来优先利用环境中一般无法被使用的低品质热能，以提高系统效率，提出一种带有预热蒸发器的液化空气储能系统，同时液态空气的冷能被存储被利用。

技术方案：

一种带有预热蒸发器的液化空气储能系统，主要由压缩子系统、储热储冷子系统、液化存储子系统、膨胀做功子系统以及一个预热蒸发器组成。

进一步的，所述压缩过程：可再生能源如太阳能风能等间歇性的清洁能源在富余时，利用压缩机组将空气压缩至高压高温状态。

进一步的，所述储热储冷过程：压缩机组出口温度较高，利用级间和级后换热设备将压缩后的高温进行能量转化并且存储，用于在释能过程中加热已经气化了的工质，以进一步提高膨胀机组入口温度，进而提高做功能力，增加电能输出，而释能中完成换热之后的介质温度降低，经由储冷装置再次回到储能过程用于冷却高温气体，构成储热储冷介质的循环利用。

进一步的，所述液化存储过程：进一步冷却后的高压常温气体进入节流阀降温降压，使得工质进入湿蒸汽区域，同时存在气液两相状态，利用气液分离器将液态空气送入液空储槽存储供释能阶段使用，而分离出的低温气态空气用于节流阀前的冷却过程，换热后温度升高回到压缩机入口进行下一次循环。

进一步的，所述膨胀做功过程：在用电高峰时期，深冷泵将液空储槽中的液态空气加压先行送入预热蒸发器中气化，之后再利用储热装置中存储的压缩热量将空气进一步升温，进入膨胀机做功对外输出电能。

进一步的，所述液化空气储能系统由压缩机组，换热器I，冷却器，节流阀，气液分离器，液空储罐，深冷泵，预热蒸发器，换热器II，以及膨胀机组组成。

由于液态空气在预热蒸发器中具有极低的温度，因此可以利用寻常无法被使用到的低品质热能，如海水中的热量、大地中的热量，工厂生产过程中产生的大量的余热、废热等，先行将液空气化至常温态，而储热器存储的因压缩产生的高品质热能则全部用于膨胀机前的进一步升温过程，以提高膨胀过程做功能力，从而提高系统效率。