[發明專利]用于空氣的液化以及電能的存儲和回收的方法和設備

在審

• 申請號: 201511036117.6
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號: CN105737514A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: A·阿列克謝耶夫
• 申請（專利權）人: 林德股份公司
• 主分類號: F25J1/00
• 分類號: F25J1/00;F01D15/08
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

技術領域

本發明涉及一種根據本專利的獨立權利要求的各自前序部分的用于空氣的液化以及電能的存儲和回收的方法和設備。

背景技術

已知例如根據DE3139567A1和EP1989400A1，液態空氣或液氮(即低溫液化產品)用于柵極控制并提供電網的控制容量。

在電力廉價或電力過剩時，將空氣在空氣液化設備(其還可以是空氣分離設備的部件)中完全液化或部分地液化，以形成該空氣的液化產品。該空氣液化產品存儲在包含低溫罐的罐系統中。這種運行模式在本文稱作能量存儲期的時間段中進行。

在高峰負荷時，將液化產品從罐系統中取出，通過泵增大壓力并將其加熱至約環境溫度或更高，從而轉化成氣態或超臨界狀態。使由此所獲得的壓縮流通過中間加熱在一個或多個膨脹機中膨脹至環境壓力。由此所釋放的機械能在一個或多個發電機中轉化成電能并輸入電網。這種運行模式在本文稱作能量回收期的時間段中進行。

還已知壓縮空氣存儲電能設備，然而在該設備中空氣沒有被液化而是在壓縮機中壓縮并存儲在地下洞室中。在電力需求高峰時，將壓縮空氣從洞室導出并導入燃氣輪機的燃燒室。與此同時，將燃料(例如天然氣)通過氣體管線輸入燃氣輪機并在由壓縮空氣形成的氣氛中燃燒。使所形成的廢氣在燃氣輪機中膨脹，由此產生能量。

EP1205721A公開了一種低溫液體的制備方法和裝置，其中使用壓縮機布置，在該布置中每個軸上布置兩個壓縮機級(compressorstage)。該軸所攜帶的小齒輪通過驅動輪的轉矩而被撞擊。

US2011/0132032A1公開了一種用于后期使用的空氣的液化和存儲的方法和裝置。在后期使用中，加壓、保溫并膨脹液態的液化空氣?？纱鎯淞?cold)。

根據US6,666,048B1，為了提高設備(例如空氣分離單元)中的特定產品的形成，在現有的設備中集成額外的設備或設備組件(例如吸收塔)。

WO2014/006426A2涉及一種液化裝置，其具有換熱器、第一相分離器、第一膨脹單元、第一膨脹渦輪、第二膨脹渦輪以及具有傳熱流體的冷回收管道。

尤其是由于需要液化大量空氣，已知空氣液化設備通常不能有效運行所述任務(下文還有待解釋)，因此需要改進。除了能量的存儲和回收之外，相應的空氣液化設備也是如此。

發明內容

本發明的目的通過用于空氣的液化以及電能的存儲和回收的方法和設備來實現，所述方法和設備具有本專利的各個獨立權利要求的特征。本專利的從屬權利要求和以下說明書的主題也是優選的改進。

在解釋本發明可實現的優勢之前，下文將更詳細地解釋基于本申請的技術原理和所使用的若干術語。

設計“膨脹機”，其可通過通用軸連接其他膨脹機或能量轉換器，例如油壓制動器、發電機或壓縮機級，用于膨脹超臨界流、氣態流或至少部分液體流。尤其是，可將用于本發明的膨脹機設計成透平膨脹機(turboexpander)。如果使設計成透平膨脹機的一個或多個膨脹機連接一個或多個壓縮機級(參看下文)，例如徑向形式的壓縮機級，并且可能是額外的機械制動，使得一個或多個壓縮機級的運行無需外部提供能量(例如通過電動機)，術語“增壓器渦輪”還通常用于該布置。相應的增壓器渦輪的一個或多個壓縮機級也稱作“增壓器”。這種增壓器渦輪通過膨脹至少一個其他流來壓縮至少一個流，但不需要外部提供能量，例如通過電動機。

另一方面，本文的“壓縮機”理解為意指外部(通常是電力)驅動裝置，設計該壓縮機用于將至少一個氣體流從其輸入的壓縮機的至少一個輸入壓力壓縮至其離開壓縮機的至少一個最終壓力。在這種情況下，整個壓縮機形成一個結構單元，然而其可包含若干單獨的壓縮機單元或以已知活塞、螺旋和/或斗輪或渦輪的形式布置的“壓縮機級”(即徑向或軸向的壓縮機級)。尤其是，這些壓縮機級通過共驅動構件(例如通用軸或公用電機)而被驅動。因此若干壓縮機級，例如根據本發明所使用的空氣液化裝置的壓縮機級，能夠一起形成一個或多個壓縮機。