[實用新型]一種儲能用多段串聯壓縮機的回流系統

有效

• 申請號: 202022776314.4
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN214118515U
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 張凱;梅生偉;王國華;張學林;陳輝;劉玉林;吳正源;韓月峰;房久正;楊翠
• 申請（專利權）人: 中鹽華能儲能科技有限公司;中鹽金壇鹽化有限責任公司;華能南京金陵發電有限公司
• 主分類號: F04D25/00
• 分類號: F04D25/00;F04D29/58;F04D29/66;F04D27/02
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 許小莉

本實用新型提供一種儲能用多段串聯壓縮機的回流系統。本實用新型包括多段串聯的壓縮機以及串聯在每兩段壓縮機之間的換熱器，每個所述壓縮機的出口管路上設置有止回閥，相鄰兩段壓縮機之間設置有回流管路，每段所述回流管路的起始點設置在后一段壓縮機的出口管路上并位于其止回閥之前，每段所述回流管路的終止點設置在前一段壓縮機的出口管路上并位于其止回閥之后，所述回流管路上設置有防喘振閥。本實用新型可迅速降低壓縮機出口壓力，做到防喘振快速響應，提高系統安全性。

技術領域：

本實用新型涉及一種儲能用多段串聯壓縮機的回流系統，屬于能源與動力技術領域。

背景技術：

離心式壓縮機廣泛用于各種工藝流程中，用來輸送空氣、各種工藝氣體或混合氣體，并提高其壓力。為獲得高壓大流量氣體，離心式壓縮機一般需采用多段串聯的方式進行壓縮，每段壓縮機獨立成套，通過多級壓縮將轉子動能轉化為空氣勢能和內能。

傳統的壓縮機不考慮回收壓縮熱，一般在每段壓縮機的各級之間設置冷卻器，一方面可降低級間氣體溫度，提高工作效率；另一方面也可降低排氣溫度，提高壓縮系統安全性。

非補燃壓縮空氣儲能技術具有容量大、造價低、經濟性好、節能環保等優點，是未來大規模儲能發展方向。多段串聯離心式空氣壓縮機作為非補燃壓縮空氣儲能系統主設備，具有流量大、結構緊湊、運行可靠、絕對無油等優點。為提高系統效率，在每一段壓縮機后配置了換熱器（包括油氣換熱器和氣水換熱器），回收空氣中的壓縮熱，用于膨脹發電。

多段串聯壓縮機一般設置段間回流管路，防止機組發生喘振。傳統的壓縮機回流系統如圖1所示。圖1為二段壓縮傳統回流系統方案，若系統中有多段壓縮機，每段壓縮機之間回流系統方案都類似。其中一段壓縮機1和二段壓縮機4采用多級壓縮、級間冷卻，級間冷卻器圖中未示出。氣路流程為圖中箭頭所示，從左往右逐段壓縮，順序流動。第二段冷卻器5后主管路上連接回流支管，連接點為A點；高壓空氣通過回流支管回到第一段止回閥3后B點。在機組運行異常時，二段壓縮機4后空氣壓力升高，流量降低，運行工況進入喘振工作區。此時緩慢打開防喘振閥7，A點的低溫高壓氣體通過防喘振閥7回流至B點，再次進入二段壓縮機4。隨著防喘振閥7的開啟，A點空氣壓力降低，二段壓縮機4出口壓力隨之降低，機組性能點向遠離喘振區移動，達到防喘振調節的目的。

非補燃壓縮空氣儲能系統壓縮過程中，由于需要回收壓縮熱，對回收熱的品位要求較高，各段壓縮機出口空氣溫度較高，最高可達600℃以上。跟傳統的壓縮流程相比，在冷卻器前增加了一組換熱器，用于回收壓縮熱，儲熱介質一般為導熱油。對于導熱油和空氣之間的換熱，換熱系數很小，要達到換熱效果，需要很大的換熱面積，因此換熱器的體積將做的很大。

結合圖1和換熱器的大管容，可以預見系統存在以下幾條缺陷：

1、二段壓縮機4出口高壓氣體容積遠大于入口低壓氣體，發生喘振時，即使快速開啟防喘振閥7，高壓氣體也無法通過回流方式快速降壓，壓縮機受出口大管容內高壓氣體沖擊，導致葉輪反轉的概率很大，可能導致機組損傷；

2、大管容的壓力波動響應速度較慢，導致防喘振控制延遲，控制效果差；

3、大量高壓氣體從A點回流至B點，導致二段壓縮機4入口處壓力升高，接近出口處壓力，入口管路、附件等均需按照高壓進行設計，增加了系統建設成本。

發明內容：

本實用新型的目的是針對上述存在的問題提供一種儲能用多段串聯壓縮機的回流系統，盡量減小壓縮機防喘振閥前高壓段容積，防喘振閥開啟可迅速降低壓縮機出口壓力，做到防喘振快速控制，提高系統安全性。

上述的目的通過以下的技術方案實現：