【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能，尤其涉及一种用于耦合lng冷能利用的空气脱水脱碳纯化方法及系统、液态空气储能电站。
技术介绍
1、液化天然气(lng)是清洁能源供应体系的重要组成部分之一。lng温度极低(零下162摄氏度)，其中蕴含着巨大的冷能，lng接收终端在气化lng对外输送天然气的过程中，通常使用环境热量(海水、空气)加热lng，宝贵的冷能排放至环境，除造成能源浪费外，也对环境造成了“冷污染”。
2、lng接收站常采用的冷能利用技术路线包括空气分离、冷能发电、冷库冷藏等，受当地产业对气体和冷量需求量的局限，以及lng气化量受下游用户用气波动影响，空气分离、冷能发电以及冷库冷藏等技术在lng冷能利用场景下均难以实现较大规模的应用。
3、液态空气储能作为一种新型大规模储能技术，不受地理条件限制，且具有储能密度高、绿色环保无污染等优势，在储能系统制取液态空气的过程中，需要使用压缩机组将空气压缩至高压，这一过程中消耗大量电能。因而，如何大幅降低空气压缩过程的能耗，高效提升储能系统效率一直是储能领域亟待解决的技术问题。
4、目前在储能领域中，如何高效合理的将lng冷能耦合利用于液态空气储能系统仍是亟待解决的技术问题。若考虑在lng接收终端附近建设耦合lng冷能利用的液态空气储能电站，面临的首要难题即在于海边空气含水量过高，为防止换热器管道冻堵，在空气脱水脱碳前，lng冷能无法用于冷却空气至低温，首级压缩机功耗较高，储能系统的效率提升较小。而现有的脱水除碳方法主要采用吸附法和冻结法，吸附法采用吸附剂吸附空气中水
技术实现思路
1、本专利技术提供一种空气脱水脱碳纯化方法及系统、液态空气储能电站，用以解决如何高效合理的将lng冷能耦合利用于液态空气储能系统仍是亟待解决的技术问题，利用lng冷能利用场地充裕的冷能冷却空气至低温的同时，实现对空气的脱水脱碳功能，相比于传统空气脱水脱碳工艺，本专利技术具有系统简易、过程压力损失小、成本低等优点。
2、本专利技术提供一种空气脱水脱碳纯化系统，包括空气纯化单元以及至少两级蓄冷介质循环回路，所述空气纯化单元适于连接液态空气储能系统的空气压缩机组；至少两级蓄冷介质循环回路包括并联设置的一级蓄冷介质回路和二级蓄冷介质回路，所述空气压缩机组通过所述一级蓄冷介质回路连接lng冷能利用单元，所述空气纯化单元通过二级蓄冷介质回路连接lng冷能利用单元；所述空气纯化单元包括喷淋塔和脱碳机组，所述喷淋塔通过所述脱碳机组连接所述空气压缩机组；所述喷淋塔连接所述二级蓄冷介质回路，所述喷淋塔用于利用二级蓄冷介质直接接触空气、以使流经的空气脱水降温。
3、根据本专利技术提供的一种空气脱水脱碳纯化系统，所述脱碳机组包括至少两个切换式换热器和分子筛纯化器中的至少一者。
4、所述脱碳机组包括至少两个切换式换热器，各组所述切换式换热器并联连接于所述喷淋塔和所述空气压缩机组之间；每个所述切换式换热器均连接所述一级蓄冷介质回路，且各个所述一级蓄冷介质回路相互并联。
5、所述脱碳机组包括分子筛纯化器，所述空气压缩机组包括相连的若干级空气低温压缩机，所述喷淋塔连接于第一级空气低温压缩机的入口端，所述分子筛纯化器连接于任意两级所述空气低温压缩机之间。
6、根据本专利技术提供的一种空气脱水脱碳纯化系统，所述一级蓄冷介质回路包括一级蓄冷介质冷罐和一级蓄冷介质热罐，所述一级蓄冷介质冷罐和所述一级蓄冷介质热罐之间分别连接有一级吸热管路和一级放热管路，各个所述切换式换热器连接于所述一级吸热管路，所述一级放热管路与所述lng冷能利用单元的lng汽化器连接。
7、根据本专利技术提供的一种空气脱水脱碳纯化系统，所述脱碳机组还包括热泵鼓风降冰模块，所述热泵鼓风降冰模块连接于各个所述切换式换热器，所述热泵鼓风降冰模块用于向所述切换式换热器内吹入空气除冰。
8、根据本专利技术提供的一种空气脱水脱碳纯化系统，所述二级蓄冷介质回路包括二级蓄冷介质冷罐和二级蓄冷介质热罐，所述二级蓄冷介质冷罐和所述二级蓄冷介质热罐之间分别连接有二级吸热管路和二级放热管路，所述喷淋塔连接于所述二级吸热管路，所述二级放热管路与所述lng冷能利用单元的天然气过热器连接。
9、根据本专利技术提供的一种空气脱水脱碳纯化系统，所述空气纯化单元还包括水溶液浓缩模块，所述水溶液浓缩模块安装于所述二级吸热管路，并连接于所述喷淋塔和所述二级蓄冷介质热罐之间。
10、根据本专利技术提供的一种空气脱水脱碳纯化系统，所述空气纯化单元还包括空气过滤器，所述喷淋塔通过所述空气过滤器连接空气源，所述空气过滤器用于对通入所述喷淋塔的空气进行前置过滤。
11、根据本专利技术提供的一种空气脱水脱碳纯化系统，所述空气纯化单元还包括水冷塔，所述水冷塔连接于所述空气过滤器与所述喷淋塔之间；和/或，所述喷淋塔为多级喷淋塔，各级所述喷淋塔通过空气通入管路串联连接于所述空气过滤器与所述脱碳机组之间；各级所述喷淋塔均连接于二级蓄冷介质回路，且相邻的所述喷淋塔之间连接有介质回流管路。
12、本专利技术还提供一种液态空气储能电站，包括：lng冷能利用单元；如上所述的空气脱水脱碳纯化系统，连接所述lng冷能利用单元；储能模块，包括相连的多级压缩机组、液体膨胀机、冷箱的空气放热侧、液体膨胀机、节流阀、气液分离器和液态空气储罐，所述多级压缩机组的入口端连接所述空气脱水脱碳纯化系统的空气纯化单元，所述多级压缩机组与所述lng冷能利用单元连接；释能模块，包括相连的多级空气膨胀机组，所述液态空气储罐通过所述冷箱的空气吸热侧连接所述多级空气膨胀机组。
13、本专利技术还提供一种空气脱水脱碳纯化方法，由如上所述空气脱水脱碳纯化系统执行；所述空气脱水脱碳纯化方法包括以下步骤。
14、利用至少两级蓄冷介质循环回路中的蓄冷介质依次吸收lng冷能利用单元中的冷能。
15、将空气和二级蓄冷介质都通入喷淋塔中，以利用二级蓄冷介质直接接触空气以使空气脱水降温，脱水后的空气进入脱碳机组中实现脱碳。
16、脱碳后的空气能制备压缩空气，利用一级蓄冷介质将冷能传递至压缩空气的制备过程中。
17、本专利技术提供的空气脱水脱碳纯化系统，包括空气纯化单元以及至少两级蓄冷介质循环回路。空气纯化单元适于连接液态空气储能系统的空气压缩机组；至少两级蓄冷介质循环回路包括并联设置的一级蓄冷介质回路和二级蓄冷介质回路，空气压缩机组通过一级蓄冷介质回路连接lng冷能利用单元，空气纯化单元通过二级蓄冷介质回路连接lng冷能利用单元；空气纯化单元包括喷淋塔和脱碳机组，喷淋塔通过脱碳机组连接空气压缩机组；喷淋塔连接二级蓄冷介质回路，喷淋塔用于利用二级蓄冷介质直接接触空气、以使流经的空气脱水降温。本专利技术所述的空气脱水脱碳纯化系统能充分利用lng冷能利用单元提供的冷能，实现喷淋塔中对空气喷淋脱水，相比传统技术中利用吸附法和冻结法实现空气脱水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空气脱水脱碳纯化系统，其特征在于，包括空气纯化单元（2）以及至少两级蓄冷介质循环回路，所述空气纯化单元（2）适于连接液态空气储能系统的空气压缩机组；所述至少两级蓄冷介质循环回路包括并联设置的一级蓄冷介质回路（24）和二级蓄冷介质回路（25），所述空气压缩机组通过所述一级蓄冷介质回路（24）连接LNG冷能利用单元，所述空气纯化单元（2）通过二级蓄冷介质回路（25）连接LNG冷能利用单元；
2.根据权利要求1所述的空气脱水脱碳纯化系统，其特征在于，所述脱碳机组（202）包括至少两个切换式换热器（221）和分子筛纯化器（206）中的至少一者；
3.根据权利要求2所述的空气脱水脱碳纯化系统，其特征在于，所述一级蓄冷介质回路（24）包括一级蓄冷介质冷罐（222）和一级蓄冷介质热罐（223），所述一级蓄冷介质冷罐（222）和所述一级蓄冷介质热罐（223）之间分别连接有一级吸热管路和一级放热管路，各个所述切换式换热器（221）连接于所述一级吸热管路，所述一级放热管路与所述LNG冷能利用单元的LNG汽化器（22）连接。
4.根据权利要求2所述的空气脱水
5.根据权利要求1-4任一项所述的空气脱水脱碳纯化系统，其特征在于，所述二级蓄冷介质回路（25）包括二级蓄冷介质冷罐（203）和二级蓄冷介质热罐（205），所述二级蓄冷介质冷罐（203）和所述二级蓄冷介质热罐（205）之间分别连接有二级吸热管路和二级放热管路，所述喷淋塔（201）连接于所述二级吸热管路，所述二级放热管路与所述LNG冷能利用单元的天然气过热器（23）连接。
6.根据权利要求5所述的空气脱水脱碳纯化系统，其特征在于，所述空气纯化单元（2）还包括水溶液浓缩模块（204），所述水溶液浓缩模块（204）安装于所述二级吸热管路，并连接于所述喷淋塔（201）和所述二级蓄冷介质热罐（205）之间。
7.根据权利要求1-4任一项所述的空气脱水脱碳纯化系统，其特征在于，所述空气纯化单元（2）还包括空气过滤器，所述喷淋塔（201）通过所述空气过滤器连接空气源，所述空气过滤器用于对通入所述喷淋塔（201）的空气进行前置过滤。
8.根据权利要求7所述的空气脱水脱碳纯化系统，其特征在于，所述空气纯化单元（2）还包括水冷塔，所述水冷塔连接于所述空气过滤器与所述喷淋塔（201）之间；和/或，
9.一种液态空气储能电站，其特征在于，包括：
10.一种空气脱水脱碳纯化方法，其特征在于，由如权利要求1-8任一项所述空气脱水脱碳纯化系统执行；所述空气脱水脱碳纯化方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种空气脱水脱碳纯化系统，其特征在于，包括空气纯化单元（2）以及至少两级蓄冷介质循环回路，所述空气纯化单元（2）适于连接液态空气储能系统的空气压缩机组；所述至少两级蓄冷介质循环回路包括并联设置的一级蓄冷介质回路（24）和二级蓄冷介质回路（25），所述空气压缩机组通过所述一级蓄冷介质回路（24）连接lng冷能利用单元，所述空气纯化单元（2）通过二级蓄冷介质回路（25）连接lng冷能利用单元；
2.根据权利要求1所述的空气脱水脱碳纯化系统，其特征在于，所述脱碳机组（202）包括至少两个切换式换热器（221）和分子筛纯化器（206）中的至少一者；
3.根据权利要求2所述的空气脱水脱碳纯化系统，其特征在于，所述一级蓄冷介质回路（24）包括一级蓄冷介质冷罐（222）和一级蓄冷介质热罐（223），所述一级蓄冷介质冷罐（222）和所述一级蓄冷介质热罐（223）之间分别连接有一级吸热管路和一级放热管路，各个所述切换式换热器（221）连接于所述一级吸热管路，所述一级放热管路与所述lng冷能利用单元的lng汽化器（22）连接。
4.根据权利要求2所述的空气脱水脱碳纯化系统，其特征在于，所述脱碳机组（202）还包括热泵鼓风降冰模块，所述热泵鼓风降冰模块连接于各个所述切换式换热器（221），所述热泵鼓风降冰模块用于向所述切换式换热器（221）内吹入空气除冰。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：季伟，张亮，王新东，李博，王俊杰，
申请(专利权)人：中绿中科储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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