[實用新型]一種高壓空氣透平的組合式噴嘴配氣結構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821698570.2
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN209261631U
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設計）人: 李文;陳海生;王星;朱陽歷;張雪輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F01D17/12
• 分類號: F01D17/12;F01D9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種高壓空氣透平的組合式噴嘴配氣結構，針對各類存在長期節(jié)流及變工況運行的CAES系統(tǒng)，其高壓空氣透平入口存在巨大的壓力、流量調節(jié)，針對于此，采用噴嘴配氣結構有效提高其變工況運行范圍及調節(jié)可靠性。本實用新型通過改變高壓空氣透平進氣流道個數(shù)實現(xiàn)靜葉通流面積控制調節(jié)，同時能夠根據(jù)CAES系統(tǒng)不同進氣(儲氣)壓力和用戶端不同負荷要求有效調整空氣透平組通流流量和輸出功率。本實用新型針對傳統(tǒng)CAES及各類新型CAES如蓄熱式CAES，提出采用組合式噴嘴配氣結構適應于大范圍變工況的運行，避免了傳統(tǒng)可調導葉在高壓下可靠性低、效率低的缺陷，改進了傳統(tǒng)節(jié)流配氣效率較低的問題，提高了CAES系統(tǒng)運行效率及變工況性能。

技術領域

本實用新型屬于壓縮空氣儲能(CAES)領域，涉及一種空氣透平的配氣結構，具體地說是一種CAES高壓空氣透平中的組合式噴嘴配氣結構。

背景技術

近年來隨著國家對能源安全、可持續(xù)發(fā)展的重視，可再生能源風能、太陽能等新能源發(fā)展迅猛，但風能、太陽能存在較大的波動性和不穩(wěn)定性，儲能技術是可再生能源大規(guī)模利用的迫切需要，也是提高常規(guī)電力系統(tǒng)效率、安全性和經(jīng)濟性，以及智能電網(wǎng)和分布式能源系統(tǒng)的必備關鍵技術，被稱為能源革命的支撐技術。壓縮空氣儲能(CAES)具有儲能容量大、周期長、單位投資小等優(yōu)點，被公認為兩種適合大規(guī)模電力儲能(100MW級)的技術之一(另一種為抽水蓄能)，但由于抽水蓄能受到特定地理資源的限制，特別是與我國風能、太陽能資源存在地域錯位，CAES被認為是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模儲能技術之一。

目前無論是傳統(tǒng)CAES還是蓄熱式CAES基本原理均是利用低谷低質電，將空氣壓縮并儲存；在用電高峰，將儲存的高壓空氣釋放，驅動空氣透平發(fā)電。這些在發(fā)電過程中均存在將高壓空氣通過節(jié)流降壓達到所需要空氣透平入口壓力；另一方面即使針對恒壓式CAES，在儲能系統(tǒng)發(fā)電過程中由于用戶端負荷的頻繁變化，也需要節(jié)流閥隨時調節(jié)空氣透平入口壓力以匹配對應負荷，由于高壓空氣通過節(jié)流閥是個顯著地熵增過程，存在較大能量損失，造成CAES系統(tǒng)效率下降。

噴嘴配氣結構在火電汽輪機領域具有廣泛應用，可實現(xiàn)汽輪機組高效大范圍調節(jié)，而CAES系統(tǒng)中噴嘴配氣和汽輪機又存在顯著區(qū)別：對于汽輪機組一般只有部分負荷時才采用噴嘴配氣進行調節(jié)，而對于非定壓類CAES系統(tǒng)(傳統(tǒng)CAES、蓄熱式CAES)則是全工況存在壓差，即全工況進行配氣調節(jié)。組合式噴嘴配氣結構采用節(jié)流閥和噴嘴配氣結構聯(lián)合調節(jié)，可有效降低CAES系統(tǒng)節(jié)流損失的同時，也可實現(xiàn)空氣透平發(fā)電負荷的大范圍調節(jié)。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

鑒于現(xiàn)有各類CAES系統(tǒng)的技術缺陷，本實用新型提供了一種適用于CAES系統(tǒng)高壓空氣透平的組合式噴嘴配氣結構，在有效降低CAES系統(tǒng)節(jié)流損失的同時，還可實現(xiàn)空氣透平發(fā)電負荷的大范圍調節(jié)，具有操作簡單、運行成本低及適用范圍廣等優(yōu)點。

(二)技術方案

本實用新型所涉及的一種適用于CAES系統(tǒng)高壓空氣透平的組合式噴嘴配氣結構通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種高壓空氣透平的組合式噴嘴配氣結構，包括主進氣管線、分支配氣管線以及設置在所述高壓空氣透平進口并沿周向分布的多個進氣噴嘴，其特征在于：

所述主進氣管線的進口與CAES系統(tǒng)中的高壓儲氣裝置連通，出口與各所述分支配氣管線的進口連通，且所述主進氣管線上設有主進氣閥門；

每一所述分支配氣管線的進口分別與所述主進氣管線的出口連通，且每一所述分支配氣管線上均設有噴嘴配氣調節(jié)閥門；

設置在所述高壓空氣透平進口的多個進氣噴嘴，沿周向劃分為多個噴嘴配氣分組，每一噴嘴配氣分組包括至少一個所述進氣噴嘴，且各所述噴嘴配氣分組的進口與各所述分支配氣管線的出口一一連通。