[發明專利]一種集成CO2

有效

• 申請號: 202210022671.2
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114382561B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 王煥然;令蘭寧;李瑞雄;賀新;陳昊;張宇飛;王壯杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00;F01K13/02;F01K7/02;F01K21/00;F01K25/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種集成CO₂熱泵的壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，包括雙罐式近等溫壓縮空氣儲能單元、CO₂熱泵單元以及膨脹發電機組；膨脹發電機組包括高壓膨脹機（5）和低壓膨脹機（7），高壓膨脹機（5）和低壓膨脹機（7）連接發電機；CO₂熱泵單元包括壓氣機（10）、蒸發器（26）以及并聯的第一冷凝器（4）和第二冷凝器（6）；壓氣機（10）的出口分別連通第一冷凝器（4）和第二冷凝器（6）的熱側入口，第一冷凝器（4）和第二冷凝器（6）的熱側出口依次連通蒸發器（26）和壓氣機（10）的入口；第一冷凝器（4）的冷側入口連通雙罐式近等溫壓縮空氣儲能單元出口，第一冷凝器（4）的冷側出口依次連通高壓膨脹機（5）和第二冷凝器（6）的冷側入口，第二冷凝器（6）的冷側出口連通低壓膨脹機（7）的入口，低壓膨脹機（7）的出口連通一換熱器用于回收剩余熱量。

2.根據權利要求1所述集成CO₂熱泵的壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，雙罐式近等溫壓縮空氣儲能單元包括儲氣罐（1）、第一高壓水氣罐（11）、第二高壓水氣罐（12）以及水泵（23）；第一高壓水氣罐（11）和第二高壓水氣罐（12）并聯，第一高壓水氣罐（11）和第二高壓水氣罐（12）頂部通過排氣管路連通儲氣罐（1），第一高壓水氣罐（11）和第二高壓水氣罐（12）頂部均通過進氣管道連接氣源，第一高壓水氣罐（11）底部進水口連通第二高壓水氣罐（12）底部出水口；第二高壓水氣罐（12）底部進水口連通第一高壓水氣罐（11）底部出水口，第一高壓水氣罐（11）和第二高壓水氣罐（12）底部進水口均設置氣液分離器（24），第一高壓水氣罐（11）和第二高壓水氣罐（12）底部進水口均通過補水管道連通水源。

3.根據權利要求2所述集成CO₂熱泵的壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，第一高壓水氣罐（11）、第二高壓水氣罐（12）布置于地下，水源采用地下水箱或地下水，地下水箱或地下水還連接有冷卻水管路通向地面以上提供冷卻水。

4.根據權利要求1所述集成CO₂熱泵的壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，雙罐式近等溫壓縮空氣儲能單元的高壓水氣罐中設置導熱蓄熱一體式換熱器，導熱蓄熱一體式換熱器豎直布置，導熱蓄熱一體式換熱器包括多根成規格相同的導熱管（34）和多塊圓型換熱薄板（35），多塊圓型換熱薄板（35）的型式相同直徑從上往下依次減小，圓型換熱薄板（35）安裝于導熱管（34）的上部；圓型換熱薄板（35）上開設用于安裝導熱管（34）的安裝孔（37）和出水孔（33），安裝孔（37）呈S形分布，出水孔（33）在圓型換熱薄板（35）上均勻布置，頂部的圓型換熱薄板（35）外沿與高壓水氣罐內壁焊接。

5.根據權利要求4所述集成CO₂熱泵的壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，出水孔（33）周圍均勻分布有多個圓臺型突起，導熱管（34）位于頂部圓型換熱薄板（35）以上的部分占整個管長度的1/9-1/10；頂部的圓型換熱薄板（35）焊接于高壓水氣罐高度的3/4處；導熱管的下端都設置有圓型翅片（36）。

6.根據權利要求5所述集成CO₂熱泵的壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，導熱管（34）為中空管，導熱管（34）長度為4000-5000mm，直徑為150-200mm，其導熱系數不低于200 W/(m·K)，圓型翅片（36）的直徑為250-300mm；出水孔（33）的直徑為500-550mm。

7.根據權利要求1所述集成CO₂熱泵的壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，雙罐式近等溫壓縮空氣儲能單元出口至第一冷凝器（4）的冷側入口設置回熱器（3），雙罐式近等溫壓縮空氣儲能單元出口經穩壓閥（2）接通回熱器（3）冷側入口；回熱器（3）冷側出口接通第一冷凝器（4）的冷側入口，回熱器（3）熱側入口連通高壓膨脹機（5）的出口，回熱器（3）熱側的出口接通大氣；壓氣機（10）的電能輸入端連接膨脹發電機組的電能輸出端。