【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能量存储，具体而言，涉及一种耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统及方法。
技术介绍
1、压缩co2储能由于其具有装机容量大、工作时间长、经济成本低、运行寿命长等特点，适合大规模长时储能系统建设和可持续发展的需求，具有非常广阔的发展前景。但co2作为温室气体不能轻易直接排放至大气中，压缩co2储能需保持封闭循环，因此压缩co2储能的关键问题之一即为如何实现低压co2高密度存储。目前压缩co2储能研究中低压co2大多采用液化方式存储或地下封存，然而这些方式不仅存在安全隐患，而且存在地理条件限制。
2、多孔材料吸附co2储存方案能够充分减少压缩co2储能系统的co2储存系统的占地面积，提高储能系统的储能密度，是压缩co2储能系统实施co2存储的可行方案。但在吸附co2过程中会产生大量吸附热，脱附co2过程需要提供大量脱附热，目前对此没有较好解决办法，导致系统能耗增加。
技术实现思路
1、本专利技术解决的问题是如何充分合理利用co2储能系统的能源。
2、为解决上述问题，本专利技术提供一种耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，包括co2吸附模块、co2压缩模块以及co2换热模块，所述co2换热模块用于与外界高温热源连接，所述co2压缩模块包括压缩部分和中冷部分，所述co2吸附模块经所述压缩部分与所述中冷部分的输出流向形成co2的第一流通路径；所述co2吸附模块经所述中冷部分后回流至所述co2吸附模块的输出流向形成co2的第二流通路径；所述co2吸附模
3、所述co2吸附模块输出的第一部分co2作为工质沿所述第一流通路径流动，第二部分co2作为第一换热介质沿所述第二流通路径流动，其余部分co2作为第二换热介质沿所述第三流通路径流动，所述第一换热介质在流经所述中冷部分时与所述工质进行换热，所述第二换热介质在流经所述co2换热模块时与所述外界高温热源进行换热。
4、可选地，所述co2换热模块包括换热器，所述换热器的换热介质入口与所述换热介质输出接口连接，所述换热器的换热介质入口处与所述co2吸附模块的出口连接，所述换热器的换热介质出口与所述co2吸附模块的入口连接，所述换热器的热源介质入口用于接入所述外界高温热源，所述换热器的热源介质出口用于供所述外界高温热源的介质流出。
5、可选地，所述外界高温热源用于与使流经所述换热器的所述第二换热介质升温。
6、可选地，所述压缩部分用于使所述工质压缩升温，包括第一压缩机、第二压缩机以及第三压缩机，所述中冷部分包括第一间冷器、第二间冷器以及第三间冷器，所述第一压缩机、所述第一间冷器、所述第二间冷器和所述第三间冷器分别与所述co2吸附模块的出口连接，且所述第一压缩机、所述第一间冷器、所述第二压缩机、所述第二间冷器、所述第三压缩机与所述第三间冷器顺次连接，当所述第一换热介质流经所述第一间冷器、所述第二间冷器或所述第三间冷器时，由升温后的所述工质与所述第一换热介质进行热量交换。
7、可选地，所述第一间冷器、所述第二间冷器和所述第三间冷器均具有换热介质输入接口、换热介质输出接口、中质输入接口以及中质输出接口；
8、各所述换热介质输入接口分别与所述co2吸附模块的出口连接，各所述换热介质输出接口分别与所述co2吸附模块的入口连接，各所述中质输入接口分别与相邻的压缩机的输出端连接，所述第一间冷器的所述中质输出接口与所述第二压缩机的输入端连接，所述第二间冷器的所述中质输出接口与所述第三压缩机的输入端连接，所述第三间冷器的所述中质输出接口用于与低压co2储罐连接。
9、可选地，所述co2吸附模块包括吸附塔，所述吸附塔内具有吸附剂，所述吸附剂用于吸附co2以及存储热量。
10、可选地，所述吸附剂包括13x沸石分子筛。
11、可选地，所述第一流通路径、所述第二流通路径以及第三流通路径均由管道作为所述工质、第一换热介质以及第二换热介质的流通载体，所述管道表面包覆保温材料。
12、与现有技术相比，本专利技术的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统具有以下有益效果：
13、通过co2压缩模块的压缩部分输出高温co2工质，将其与co2压缩模块的中冷部分换热介质输入接口输入的低温co2第一换热介质进行换热，吸收系统内高温气体余热同时实现中冷作用，提升吸附式压缩co2储能系统效率；同时利用低温co2作为第二换热介质进入co2换热模块与外界高温热源换热，充分利用烟气余热，实现系统与外界余热消纳。
14、为解决上述问题，本专利技术还提供一种耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行方法，基于如上述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，包括如下步骤：
15、步骤1：由co2吸附模块对输入其内部的co2进行吸附，形成低温co2气体流；
16、步骤2：使第一部分所述低温co2作为中质沿第一流通路径流通，第二部分所述低温co2作为第一换热介质沿第二流通路径流通，其余部分所述低温co2作为第二换热介质沿第三流通路径流通；
17、所述第三流通路径中的第二换热介质于所述co2换热模块与外界高温热源进行换热，所述第一流通路径中于中冷部分的所述中质与所述第二流通路径中于所述中冷部分的所述第一换热介质进行换热；
18、步骤3：经换热的所述第一换热介质以及所述第二换热介质回流至所述co2吸附模块。
19、可选地，在所述步骤2中，所述第一流通路径中经换热的所述中质流入低压co2储罐存储。
20、与现有技术相比，本专利技术的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行方法所具有的有益效果与上述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统相同，此处不再赘述。
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1.一种耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，其特征在于，包括CO2吸附模块、CO2压缩模块以及CO2换热模块，所述CO2换热模块用于与外界高温热源连接，所述CO2压缩模块包括压缩部分和中冷部分，所述CO2吸附模块经所述压缩部分与所述中冷部分的输出流向形成CO2的第一流通路径；所述CO2吸附模块经所述中冷部分后回流至所述CO2吸附模块的输出流向形成CO2的第二流通路径；所述CO2吸附模块经所述CO2换热模块后回流至所述CO2吸附模块的输出流向形成CO2的第三流通路径；
2.根据权利要求1所述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，其特征在于，所述CO2换热模块包括换热器(8)，所述换热器(8)的换热介质入口与所述CO2吸附模块的出口连接，所述换热器(8)的换热介质出口与所述CO2吸附模块的入口连接，所述换热器(8)的热源介质入口用于接入所述外界高温热源，所述换热器(8)的热源介质出口用于供所述外界高温热源的介质流出。
3.根据权利要求2所述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，其特征在于，所述外界高温热源用于与使流经所述换热器(8)的所述第二换热介
4.根据权利要求1所述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，其特征在于，所述压缩部分用于使所述工质压缩升温，包括第一压缩机(2)、第二压缩机(4)以及第三压缩机(6)，所述中冷部分包括第一间冷器(3)、第二间冷器(5)以及第三间冷器(7)，所述第一压缩机(2)、所述第一间冷器(3)、所述第二间冷器(5)和所述第三间冷器(7)分别与所述CO2吸附模块的出口连接，且所述第一压缩机(2)、所述第一间冷器(3)、所述第二压缩机(4)、所述第二间冷器(5)、所述第三压缩机(6)与所述第三间冷器(7)顺次连接，当所述第一换热介质流经所述第一间冷器(3)、所述第二间冷器(5)或所述第三间冷器(7)时，由升温后的所述工质与所述第一换热介质进行热量交换。
5.根据权利要求4所述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，其特征在于，所述第一间冷器(3)、所述第二间冷器(5)和所述第三间冷器(7)均具有换热介质输入接口、换热介质输出接口、中质输入接口以及中质输出接口；
6.根据权利要求1所述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，其特征在于，所述CO2吸附模块包括吸附塔(1)，所述吸附塔(1)内具有吸附剂，所述吸附剂用于吸附CO2以及存储热量。
7.根据权利要求6所述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，其特征在于，所述吸附剂包括13X沸石分子筛。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，其特征在于，所述第一流通路径、所述第二流通路径以及第三流通路径均由管道作为所述工质、第一换热介质以及第二换热介质的流通载体，所述管道表面包覆保温材料。
9.一种耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行方法，其特征在于，基于如权利要求1-8任意一项所述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述第一流通路径中经换热的所述中质流入低压CO2储罐存储。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，其特征在于，包括co2吸附模块、co2压缩模块以及co2换热模块，所述co2换热模块用于与外界高温热源连接，所述co2压缩模块包括压缩部分和中冷部分，所述co2吸附模块经所述压缩部分与所述中冷部分的输出流向形成co2的第一流通路径；所述co2吸附模块经所述中冷部分后回流至所述co2吸附模块的输出流向形成co2的第二流通路径；所述co2吸附模块经所述co2换热模块后回流至所述co2吸附模块的输出流向形成co2的第三流通路径；
2.根据权利要求1所述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，其特征在于，所述co2换热模块包括换热器(8)，所述换热器(8)的换热介质入口与所述co2吸附模块的出口连接，所述换热器(8)的换热介质出口与所述co2吸附模块的入口连接，所述换热器(8)的热源介质入口用于接入所述外界高温热源，所述换热器(8)的热源介质出口用于供所述外界高温热源的介质流出。
3.根据权利要求2所述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，其特征在于，所述外界高温热源用于与使流经所述换热器(8)的所述第二换热介质升温。
4.根据权利要求1所述的耦合外热源的吸附塔与压缩机协同运行系统，其特征在于，所述压缩部分用于使所述工质压缩升温，包括第一压缩机(2)、第二压缩机(4)以及第三压缩机(6)，所述中冷部分包括第一间冷器(3)、第二间冷器(5)以及第三间冷器(7)，所述第一压缩机(2)、所述第一间冷器(3)、所述第二间冷器(5)和所述第三间冷器(7)分别与所述co2吸附模块的出口连接，且所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：高建民，杜谦，曹景川，董鹤鸣，张宇，刘晓菲，倘治培，彭亦睿，张天航，谢敏，郭映竹，马闯，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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