[發(fā)明專利]一種絕熱壓縮空氣-高溫差熱泵耦合系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810927913.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN109084498B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭叢;徐玉杰;張新敬;陳海生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號(hào): F25B30/02
• 分類號(hào): F25B30/02;F25B49/02;F28D20/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種絕熱壓縮空氣-高溫差熱泵耦合系統(tǒng)，包括空氣壓縮機(jī)組、儲(chǔ)氣罐和空氣膨脹機(jī)組，所述空氣壓縮機(jī)組包括至少一級(jí)空氣壓縮機(jī)，所述空氣膨脹機(jī)組包括至少一級(jí)空氣膨脹機(jī)，其特征在于：

所述系統(tǒng)還包括一低溫儲(chǔ)熱裝置和一高溫儲(chǔ)熱裝置，所述低溫儲(chǔ)熱裝置和高溫儲(chǔ)熱裝置中均設(shè)置有儲(chǔ)熱體以及設(shè)置在所述儲(chǔ)熱體中的取熱換熱部件和放熱換熱部件，

所述空氣壓縮機(jī)組的進(jìn)氣口與大氣連通，所述空氣壓縮機(jī)組的排氣口依次經(jīng)一第一高溫?fù)Q熱器的熱側(cè)和一第一低溫?fù)Q熱器的熱側(cè)后與所述儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口連通，

所述第一高溫?fù)Q熱器的冷側(cè)通過管路與所述低溫儲(chǔ)熱裝置中的取熱換熱部件構(gòu)成循環(huán)回路，

所述第一低溫?fù)Q熱器的冷側(cè)出口經(jīng)一熱泵壓縮機(jī)與所述高溫儲(chǔ)熱裝置中的取熱換熱部件的進(jìn)口連通，所述高溫儲(chǔ)熱裝置中的取熱換熱部件的出口經(jīng)一熱泵膨脹機(jī)與所述第一低溫?fù)Q熱器的冷側(cè)進(jìn)口連通，所述第一低溫?fù)Q熱器的冷側(cè)、熱泵壓縮機(jī)、高溫儲(chǔ)熱裝置的取熱換熱部件和熱泵膨脹機(jī)構(gòu)成一高溫?zé)岜脝卧?/p>

所述儲(chǔ)氣罐的出氣口依次經(jīng)一第二低溫?fù)Q熱器的冷側(cè)和一第二高溫?fù)Q熱器的冷側(cè)后與所述空氣膨脹機(jī)組的進(jìn)氣口連通，所述空氣膨脹機(jī)組的排氣口與大氣連通，

所述第二低溫?fù)Q熱器的熱側(cè)通過管路與所述低溫儲(chǔ)熱裝置中的放熱換熱部件構(gòu)成循環(huán)回路，

所述第二高溫?fù)Q熱器的熱側(cè)通過管路與所述高溫儲(chǔ)熱裝置中的放熱換熱部件構(gòu)成循環(huán)回路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱壓縮空氣-高溫差熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：所述空氣壓縮機(jī)組、熱泵壓縮機(jī)均由電能驅(qū)動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱壓縮空氣-高溫差熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：所述儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣管路和出氣管路上均設(shè)置有控制閥門。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱壓縮空氣-高溫差熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：所述高溫儲(chǔ)熱裝置在蓄熱過程之后的儲(chǔ)熱介質(zhì)溫度要高于同一時(shí)刻所述低溫儲(chǔ)熱裝置的儲(chǔ)熱介質(zhì)溫度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱壓縮空氣-高溫差熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：所述高溫?zé)岜脝卧械难h(huán)工質(zhì)為CFI/Rfa混合物。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱壓縮空氣-高溫差熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：所述熱泵壓縮機(jī)采取高壓比、多級(jí)壓縮機(jī)；所述熱泵膨脹機(jī)采取高壓比、多級(jí)膨脹機(jī)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱壓縮空氣-高溫差熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：所述第一低溫?fù)Q熱器構(gòu)成所述高溫?zé)岜脝卧牡蜏貍?cè)，所述高溫儲(chǔ)熱裝置中的取熱換熱部件構(gòu)成所述高溫?zé)岜脝卧母邷貍?cè)，所述高溫?zé)岜脝卧母邷貍?cè)溫度在100℃以上，低溫側(cè)溫度在環(huán)境溫度以下。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱壓縮空氣-高溫差熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：所述儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣溫度低于環(huán)境溫度。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱壓縮空氣-高溫差熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括蓄能壓縮階段和釋能膨脹階段。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的絕熱壓縮空氣-高溫差熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)運(yùn)行于蓄能壓縮階段時(shí)，所述空氣壓縮機(jī)組、熱泵壓縮機(jī)、熱泵膨脹機(jī)均處于運(yùn)行狀態(tài)，所述儲(chǔ)氣罐進(jìn)氣管路上的控制閥門打開，出氣管路上控制閥門關(guān)閉，所述空氣膨脹機(jī)組不工作。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的絕熱壓縮空氣-高溫差熱泵耦合系統(tǒng)，其特征在于：在電力波谷期，所述系統(tǒng)運(yùn)行于蓄能壓縮階段，此時(shí)，所述空氣壓縮機(jī)組利用電能將常溫常壓的空氣壓縮成高溫高壓的超臨界狀態(tài)；所述第一高溫?fù)Q熱器利用溫差將空氣壓縮機(jī)組排出的高溫空氣中的熱量傳導(dǎo)到低溫儲(chǔ)熱裝置中；所述高溫?zé)岜脝卧ㄟ^高溫差熱泵循環(huán)，將進(jìn)入所述第一低溫?fù)Q熱器中的壓縮空氣的溫度進(jìn)一步降到環(huán)境溫度以下，并將低溫壓縮空氣儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐中，同時(shí)將熱泵產(chǎn)生的高溫?zé)崮軆?chǔ)存在所述高溫儲(chǔ)熱裝置中。