【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种液态空气储能和空气净化，特别是关于一种基于液态空气膨胀排气梯级预热再生的单塔间歇式空气净化系统及方法。
技术介绍
1、液态空气储能是一种利用液态空气或氮气作为储能介质的大规模储能技术。用电低谷时段，环境空气经过压缩后，进入吸附塔将空气中的高沸点物质(如h2o和co2)去除(即空气净化过程)，避免降温过程凝结阻塞管道，然后进入空气液化单元制取液态空气；用电高峰时段，液态空气经过加压预热后进入空气发电单元，驱动空气透平膨胀发电，并将空气排放。液态空气储能具有储能密度大、响应时间短、对环境友好、平准化储能成本低和不受地理条件限制等特点，得到了广泛的关注。
2、目前空气净化过程通常采用双吸附塔结构，利用变压吸附技术将空气中的h2o和co2去除。两个吸附塔连续运行，一个进行再生过程，一个进行吸附过程，当吸附(再生)过程完成时，两个塔切换进行再生(吸附)过程。这需要很多阀门连续切换，系统结构复杂，设备成本和控制成本很高。此外，再生过程需要消耗大量高品位能量(电能、太阳能等)，导致再生能耗很大。而且，液态空气储能系统中存在大量低品位压缩热能，这部分热能通常浪费，不能用于发电；此外，空气发电过程的膨胀排气是干燥气体，具有吸附h2o和co2的能力，直接排放到环境中造成能源的浪费。
3、综上所述，如何通过合理利用液态空气储能系统的废热和废气，以提升空气净化系统的性能成为目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于液态
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种单塔间歇式空气净化系统，其包括：空气吸附回路，用于将压缩空气净化，去除空气中的h2o和co2后，获取液态空气并进行保存、输出；膨胀排气再生回路，用于将空气吸附回路输出的液态空气膨胀发电后排放的干燥空气，经两级加热后进行再生。
3、进一步，空气吸附回路包括第一阀控结构、吸附塔、过滤器、空气液化单元和液态空气储罐；
4、第一阀控结构与吸附塔的下部端口连接，环境空气经压缩后形成的压缩空气经阀控结构进入吸附塔内；
5、吸附塔的上部端口依次与过滤器、空气液化单元和液态空气储罐连接。
6、进一步，第一阀控结构包括第一程控阀和第一调节阀；第一调节阀并联在第一程控阀的两端，第一程控阀的输入端用于接收压缩空气，第一程控阀的输出端与吸附塔的下部端口连接。
7、进一步，在过滤器的输入端设置有第一co2在线检测仪和第一露点在线检测仪。
8、进一步，膨胀排气再生回路包括第二阀控结构、空气发电单元、循环风机、加热吸附结构和降温结构；
9、第二阀控结构的输入端与吸附塔的下部端口连接，第二阀控结构的输出端连接至排放端口；
10、空气发电单元的输入端与空气吸附回路中的液态空气储罐输出端连接，用于将接收到的液态空气膨胀发电；
11、循环风机的输入端与空气发电单元的输出端连接，空气膨胀排气经循环风机传输至加热吸附结构或降温结构；
12、加热吸附结构与降温结构并联，并联后的输出端与吸附塔的上部端口连接，输入端与循环风机的输出端连接。
13、进一步，第二阀控结构包括第六程控阀和第二调节阀；第六程控阀和第二调节阀的输入端都连接在吸附塔的下部端口，第六程控阀和第二调节阀的输出端并联后与第七程控阀的输出端连接。
14、进一步，加热吸附结构包括第三程控阀、低温热交换器和高温热交换器；第三程控阀的输入端与循环风机的输出端连接，第三程控阀的输出端依次与低温热交换器和高温热交换器串联，高温热交换器的输出端经第四程控阀与吸附塔的上部端口连接；
15、降温结构包括第五程控阀；第五程控阀的输入端与循环风机的输出端连接，第五程控阀的输出端经第四程控阀与吸附塔的上部端口连接。
16、进一步，位于空气发电单元的输出端与第二阀控结构的输出端之间并联有第七程控阀；
17、第二阀控结构的输出端与第七程控阀之间设置有第二co2在线检测仪和第二露点在线检测仪。
18、一种基于上述单塔间歇式空气净化系统的空气净化方法，其包括：
19、空气吸附过程，发生在电网低谷时段：
20、第一调节阀逐步打开，其他阀门关闭，吸附塔内的压力逐步上升；达到吸附压力后，第一调节阀关闭，第一程控阀和第二程控阀打开；
21、压缩空气进入吸附塔将空气中的h2o和co2去除，经过第一co2在线检测仪和第一露点在线检测仪，检测空气中h2o和co2含量是否达标；
22、通过滤器去除空气可能携带的颗粒物，进入空气液化单元液化形成液态空气，并将液态空气存储在液态空气储罐；
23、膨胀排气再生过程，发生在电网高峰时段：
24、第二调节阀逐步打开，其他阀门关闭；
25、吸附塔内的压力逐渐下降至再生压力后，第二调节阀关闭，第三程控阀、第四程控阀和第六程控阀打开；
26、液态空气储罐中的液态空气经过空气发电单元膨胀发电，排气通过循环风机进入低温热交换器和高温热交换器梯级加热至再生温度，然后进入吸附塔，依靠热驱动和分压力差驱动将吸附剂中吸附的h2o和co2再生出来，使吸附剂重新恢复吸附能力；
27、经过第二co2在线检测仪和第二露点在线检测仪检测空气成分含量，最后通过消音器排放到大气中。
28、进一步，在膨胀排气再生过程中，当第二co2在线检测仪和第二露点在线检测仪检测的空气中h2o和co2含量<1ppm时，第三程控阀关闭，第五程控阀打开；空气膨胀排气通过循环风机、第五程控阀和第四程控阀进入吸附塔，依靠膨胀排气的温度将吸附剂降至常温，然后经过消音器排放到大气中。
29、本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
30、1、本专利技术采用单个吸附塔间歇运行，实现空气吸附和再生过程，可以大大简化空气净化系统结构，显著降低投资成本。
31、2、本专利技术利用空气压缩过程低品位热能和外界高品位热能对膨胀排气梯级加热至再生温度，可以有效降低吸附剂再生过程所需的高品位热能，提升能量利用率。
32、3、本专利技术通过合理利用空气压缩过程的低品位热能，实现膨胀排气的预热，而不消耗其高品位热能，一方面不影响空气发电过程的发电量，另一方面提高空气压缩热能的利用率。
33、4、本专利技术将空气发电循环过程排放的干燥清洁空气高效回收利用，实现吸附塔再生，可以显著提高液态空气储能的经济效益。
34、5、本专利技术为实现高效低成本空气净化系统提供了一种可行方案。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，空气吸附回路包括第一阀控结构、吸附塔(3)、过滤器(7)、空气液化单元(8)和液态空气储罐(9)；
3.如权利要求2所述单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，第一阀控结构包括第一程控阀(1)和第一调节阀(2)；第一调节阀(2)并联在第一程控阀(1)的两端，第一程控阀(1)的输入端用于接收压缩空气，第一程控阀(1)的输出端与吸附塔(3)的下部端口连接。
4.如权利要求1所述单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，在过滤器(7)的输入端设置有第一CO2在线检测仪(5)和第一露点在线检测仪(6)。
5.如权利要求1所述单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，膨胀排气再生回路包括第二阀控结构、空气发电单元(10)、循环风机(11)、加热吸附结构和降温结构；
6.如权利要求5所述单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，第二阀控结构包括第六程控阀(17)和第二调节阀(18)；第六程控阀(17)和第二调节阀(18)的输入端都连接在吸附塔(3)
7.如权利要求5所述单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，加热吸附结构包括第三程控阀(12)、低温热交换器(13)和高温热交换器(14)；第三程控阀(12)的输入端与循环风机(11)的输出端连接，第三程控阀(12)的输出端依次与低温热交换器(13)和高温热交换器(14)串联，高温热交换器(14)的输出端经第四程控阀(15)与吸附塔(3)的上部端口连接；
8.如权利要求5所述单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，位于空气发电单元(10)的输出端与第二阀控结构的输出端之间并联有第七程控阀(22)；
9.一种基于如权利要求1至8任一项所述单塔间歇式空气净化系统的空气净化方法，其特征在于，包括：
10.如权利要求9所述空气净化方法，其特征在于，在膨胀排气再生过程中，当第二CO2在线检测仪(19)和第二露点在线检测仪(20)检测的空气中H2O和CO2含量<1ppm时，第三程控阀(12)关闭，第五程控阀(16)打开；空气膨胀排气通过循环风机(11)、第五程控阀(16)和第四程控阀(15)进入吸附塔(3)，依靠膨胀排气的温度将吸附剂降至常温，然后经过消音器(21)排放到大气中。
...【技术特征摘要】
1.一种单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，空气吸附回路包括第一阀控结构、吸附塔(3)、过滤器(7)、空气液化单元(8)和液态空气储罐(9)；
3.如权利要求2所述单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，第一阀控结构包括第一程控阀(1)和第一调节阀(2)；第一调节阀(2)并联在第一程控阀(1)的两端，第一程控阀(1)的输入端用于接收压缩空气，第一程控阀(1)的输出端与吸附塔(3)的下部端口连接。
4.如权利要求1所述单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，在过滤器(7)的输入端设置有第一co2在线检测仪(5)和第一露点在线检测仪(6)。
5.如权利要求1所述单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，膨胀排气再生回路包括第二阀控结构、空气发电单元(10)、循环风机(11)、加热吸附结构和降温结构；
6.如权利要求5所述单塔间歇式空气净化系统，其特征在于，第二阀控结构包括第六程控阀(17)和第二调节阀(18)；第六程控阀(17)和第二调节阀(18)的输入端都连接在吸附塔(3)的下部端口，第六程控阀(17)和第二调节阀(18)的输出端并联后与第...
【专利技术属性】
技术研发人员：米大斌，邓彦斌，徐莹，折晓会，郝长生，王晨，
申请(专利权)人：河北建投国融能源服务有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。