一种吸附式低压CO2气热联储联供装置及其运行方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种吸附式低压CO2气热联储联供装置及其运行方法，涉及节能技术领域包括低压储气罐、换热器、第一截止阀和第二截止阀；所述低压储气罐内设有吸附剂填充区，所述吸附剂填充区内设有吸附剂；所述换热器的入口端分别适于通过所述第一截止阀和所述第二截止阀与第一热网回水端口连接，出口端适于与第一热网给水端口连接，所述换热器用于使热网回水与所述吸附剂填充区进行换热；所述第一截止阀和所述第二截止阀并联且不同时开启。本发明专利技术以CO2为工质储能，通过吸附剂的吸附效应，可实现低压CO2高密度储存和高效释放，储存密度高，显著提高了系统的循环流量和能量储能密度，而且可以显著降低系统整体的体积和造价，降低运行成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种吸附式低压CO2气热联储联供装置及其运行方法


[0001]本专利技术涉及能量储存
，具体而言，涉及一种吸附式低压CO2气热联储联供装置及其运行方法。

技术介绍

[0002]在北方采暖季，由于热负荷需求大，热电厂普遍采用的运行模式为以热定电模式，即，以供热负荷的大小来确定发电量，热负荷不足部分由燃煤热源厂补充，但此种方案易出现因供热影响而在电网负荷低谷期时发电量过剩，在高峰期时发电量不足的尴尬局面，恶化电网负荷的峰谷差，而且还会消耗大量化石燃料，既造成了能源问题，同时又给环境和生态造成了严重威胁。利用储能技术，尤其是电能的储存对能源结构优化和电网运行调节具有重大意义，可以有效提高电网调峰能力。即，在电网负荷处于低谷时吸纳电网多余电力储能，在用电高峰期将储能释放出来以供发电，为电网提供快速优质的调峰电源，增强电网平抑波动、削峰填谷的能力，使得电力的发输和使用更为经济和高效。
[0003]压缩空气储能系统是一种新型蓄能蓄电技术，于20世纪四、五十年代提出；当电网负荷处于低谷时，系统储能，利用系统中的富余电量驱动压缩机以压缩空气，把能量以压缩空气能的形式储存在储气装置中；当电网负荷处于高峰时，发电量不足，系统释能，储气装置将储气空间内的压缩空气释放出来，带动发电机发电，完成电能
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空气势能
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电能的转化。该系统中，空气即使经过压缩，密度依然比较小，需要建设大型的储气装置，使得系统造价较高。利用二氧化碳(CO2)作为储能介质代替空气是解决上述问题的有效方法。
[0004]CO2是一种无毒、不易燃、密度高，临界温度(Tc＝31.1℃)较低，临界压力(Pc＝7.38MPa)适中的流体，超临界CO2的密度接近液体，粘度接近气体，具有较好的流动性和传输特性，体积显著减小，利用压缩超临界CO2进行储能，可以一定程度上缩小系统规模，应用更加灵活。但是，CO2工质属温室气体，需封闭循环，超临界CO2膨胀做功之后体积显著变大，压力显著降低，需要提供大型储存空间来储存该部分低压气体以防止温室气体外泄，实现封闭循环，因而使得系统整体空间尺寸增大，造价和维护成本提高，另外，降低了系统的循环流量和能量储能密度。因此，现有的CO2储能技术的主要问题为低压CO2的存贮和与其相适应的循环系统的设计及系统储能的高效利用。

技术实现思路

[0005]针对以上现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种吸附式低压CO2气热联储联供装置及其运行方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术具体通过以下技术实现：
[0007]本专利技术提供了一种吸附式低压CO2气热联储联供装置，包括低压储气罐、换热器、第一截止阀和第二截止阀；所述低压储气罐内设有吸附剂填充区，所述吸附剂填充区内设有吸附剂；所述换热器的入口端分别适于通过所述第一截止阀和所述第二截止阀与第一热网回水端口连接，出口端适于与第一热网给水端口连接，所述换热器用于使热网回水与所
述吸附剂填充区进行换热；所述第一截止阀和所述第二截止阀并联且不同时开启。
[0008]进一步地，所述吸附剂包括硅铝基材料或碳基材料。
[0009]进一步地，所述低压储气罐中二氧化碳的有效储气密度大于或等于100kg/m3。
[0010]进一步地，所述换热器设于所述低压储气罐内，且与所述吸附剂填充区邻接设置。
[0011]进一步地，所述吸附式低压CO2气热联储联供装置还包括至少一个鼓风机，所述鼓风机设于所述低压储气罐内。
[0012]更进一步地，所述吸附式低压CO2气热联储联供装置包括两个鼓风机，其中一个所述鼓风机设于所述吸附剂填充区的上方，另一个所述鼓风机设于所述吸附剂填充区的下方，且所述换热器位于两个所述鼓风机之间。
[0013]进一步地，所述吸附式低压CO2气热联储联供装置还包括加热器，所述加热器设于所述第一截止阀和所述换热器的连接管路上。
[0014]进一步地，所述吸附式低压CO2气热联储联供装置还包括蒸发器，所述蒸发器设于所述第二截止阀和所述换热器的连接管路上。
[0015]进一步地，所述吸附式低压CO2气热联储联供装置还包括依次串联的热泵压缩机、冷凝器和节流阀，所述蒸发器的出气口与所述热泵压缩机的进气口连接，所述蒸发器的进气口与所述节流阀的出口端连接。
[0016]另外，本专利技术提供了如上所述的吸附式低压CO2气热联储联供装置的运行方法，包括以下步骤：
[0017]当电网负荷处于低谷时，打开第一截止阀、关闭第二截止阀，使第一热网回水端口流入的热网回水进入换热器，作为热源对低压储气罐加热，使二氧化碳从吸附剂填充区解吸附并储存脱附热，解吸附的所述二氧化碳进入储能发电单元；
[0018]当电网负荷处于高峰时，打开所述第二截止阀、关闭所述第一截止阀，使所述第一热网回水端口流入的所述热网回水进入所述换热器，作为冷媒对所述低压储气罐降温，使从所述储能发电单元回流的二氧化碳被所述吸附剂填充区吸附储存并释放吸附热，经所述脱附热和所述吸附热升温后的所述热网回水用于向热用户供热。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]1、本专利技术以CO2为工质储能，通过吸附剂的吸附效应，可实现低压CO2高密度储存和高效释放，储存密度高，显著提高了系统的循环流量和能量储能密度，而且可以显著降低系统整体的体积和造价，降低运行成本。
[0021]2、本专利技术在CO2工质的储存和释放过程中，以热网回水作为热源或冷媒，为CO2提供脱附热实现供气储热或回收吸附热实现储气供热，既高效利用了CO2在系统循环内产生的能量，提升了系统的能量转换效率，又充分利用了热网回水自身的温度，减少了外界冷量和/或热量的供应，有利于降低系统能耗，进一步降低系统造价和运行成本。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例的吸附式低压CO2气热联储联供装置的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例的低压储气罐和储能发电单元配合的结构示意图；
[0025]附图标记说明：
[0026]1、低压储气罐；101、吸附剂填充区；2、换热器；3、第一截止阀；4、第二截止阀；5、第一球阀；6、第二球阀；7、鼓风机；8、加热器；9、蒸发器；10、热泵压缩机；11、冷凝器；12、节流阀；13、压缩机；14、储能换热器；15、高压储气罐；16、释能换热器；17、膨胀机；18、回热器；19、热导热油罐；20、冷导热油罐；21、第一热网回水端口；22、第一热网给水端口；23、第二热网回水端口；24、第二热网给水端口。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例中的技术方案进行清楚、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸附式低压CO2气热联储联供装置，其特征在于，包括低压储气罐(1)、换热器(2)、第一截止阀(3)和第二截止阀(4)；所述低压储气罐(1)内设有吸附剂填充区(101)，所述吸附剂填充区(101)内设有吸附剂；所述换热器(2)的入口端分别适于通过所述第一截止阀(3)和所述第二截止阀(4)与第一热网回水端口(21)连接，出口端适于与第一热网给水端口(22)连接，所述换热器(2)用于使热网回水与所述吸附剂填充区(101)进行换热；所述第一截止阀(3)和所述第二截止阀(4)并联且不同时开启。2.根据权利要求1所述的吸附式低压CO2气热联储联供装置，其特征在于，所述换热器(2)设于所述低压储气罐(1)内，且与所述吸附剂填充区(101)邻接设置。3.根据权利要求1所述的吸附式低压CO2气热联储联供装置，其特征在于，所述吸附剂包括硅铝基材料或碳基材料。4.根据权利要求1所述的吸附式低压CO2气热联储联供装置，其特征在于，所述低压储气罐(1)中二氧化碳的有效储气密度大于或等于100kg/m3。5.根据权利要求1
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4任一项所述的吸附式低压CO2气热联储联供装置，其特征在于，还包括至少一个鼓风机(7)，所述鼓风机(7)设于所述低压储气罐(1)内。6.根据权利要求5所述的吸附式低压CO2气热联储联供装置，其特征在于，包括两个所述鼓风机(7)，其中一个所述鼓风机(7)设于所述吸附剂填充区(101)的上方，另一个所述鼓风机(7)设于所述吸附剂填充区(101)的下方，且所述换热器(2)位于两个所述鼓风机(7)之间。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：高建民，杜谦，董鹤鸣，张宇，栾积毅，张天航，李锦时，彭亦睿，倘治培，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：