Системы и способы предварительного нагревания сжатого возхдуха



Системы и способы предварительного нагревания сжатого возхдуха
Системы и способы предварительного нагревания сжатого возхдуха
Системы и способы предварительного нагревания сжатого возхдуха
Системы и способы предварительного нагревания сжатого возхдуха
Системы и способы предварительного нагревания сжатого возхдуха
Системы и способы предварительного нагревания сжатого возхдуха
Системы и способы предварительного нагревания сжатого возхдуха
Системы и способы предварительного нагревания сжатого возхдуха
Системы и способы предварительного нагревания сжатого возхдуха
Системы и способы предварительного нагревания сжатого возхдуха
Системы и способы предварительного нагревания сжатого возхдуха

 


Владельцы патента RU 2574105:

Нуово Пиньоне С.п.А. (IT)

Изобретение относится к энергетике. Система для улавливания тепловой энергии в системе производства электроэнергии содержит первый компрессор, выполненный с возможностью выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха, теплообменник, соединенный с первым компрессором и выполненный с возможностью получения первого сжатого нагретого потока воздуха и с возможностью передачи тепловой энергии от первого сжатого нагретого потока воздуха маслу, по меньшей мере один насос, соединенный с теплообменником и выполненный с возможностью перекачки нагретого масла в замкнутой системе из теплообменника в изолированный резервуар, второй компрессор, соединенный с теплообменником и выполненный с возможностью выпуска второго сжатого нагретого потока воздуха, и устройство аккумулирования энергии, соединенное со вторым компрессором и выполненное с возможностью аккумулирования тепловой энергии от второго сжатого нагретого потока воздуха. Также представлен способ улавливания тепловой энергии в системе производства электроэнергии. Изобретение позволяет обеспечить улавливание тепловой энергии в системе производства электроэнергии. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Варианты выполнения описанного здесь изобретения в целом относятся к системам генерации энергии, а более конкретно к усовершенствованным системам аккумулирования энергии с адиабатически сжатым воздухом.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] С ростом численности населения также в целом растет и стремление к большему количеству электрической энергии. Потребность в этой энергии обычно меняется в течение дня, причем день и ранний вечер обычно являются временем максимальной нагрузки, тогда как часы позднего вечера и раннего утра в целом являются временем низкой потребности в электроэнергии. Однако системы производства электроэнергии должны соответствовать как самой низкой, так и самой высокой потребности для эффективной доставки электроэнергии для различных уровней нагрузки.

[0003] Имеется система, с помощью которой предпринята попытка решить эту проблему путем аккумулирования энергии, вырабатываемой во время отсутствия максимальной нагрузки, для ее использования в часы максимальной нагрузки. Эта система называется Усовершенствованной Системой Аккумулирования Энергии с Адиабатически Сжатым Воздухом (АА-CAES) и показана на Фиг.1 в качестве части системы 2 производства электроэнергии. Система 2 производства электроэнергии далее описана, в целом следуя по пути воздушного потока. Первоначально на этапе 3а воздух забирается в осевой компрессор 4 и сжимается, причем во время этого процесса воздух вводится под давлением и испытывает повышение температуры. Этот воздух выпускается на этапе 3b, и испытывает охлаждение в промежуточном холодильнике 6 для охлаждения до нужной температуры для дальнейшего сжатия. Затем, на этапе 3с, воздушный поток поступает в первый центробежный компрессор 8. Воздух затем сжимается первым центробежным компрессором 8, выходит из него и, на этапе 3d, поступает во второй центробежный компрессор 10 для дальнейшего сжатия.

[0004] Воздушный поток затем выходит, на этапе 3d, из второго центробежного компрессора 10 в блок аккумулирования энергии, например, Тепловой Аккумулятор 12. Горячий сжатый воздух из второго центробежного компрессора 10 затем охлаждается Тепловым Аккумулятором 12. Тепловая энергия запасается в Тепловом Аккумуляторе 12 для будущего использования, при этом любая вода, которая возникает в процессе охлаждения, сливается. Охлажденный сжатый воздух затем, на этапе 3f, отправляется в Запасной Охладитель 14, где воздух еще больше охлаждается перед отправкой, на этапе 3g, в хранилище, например, в полость 16. Это аккумулирование сжатого воздуха в полости 16 и аккумулирование энергии в Тепловом Аккумуляторе 12 обычно происходит во время работы системы 2 производства электроэнергии при отсутствии пиковых нагрузок.

[0005] Когда потребность в электроэнергии от системы 2 производства электроэнергии увеличивается до нужной величины, вырабатываемая энергия может быть увеличена путем выпуска аккумулированного сжатого воздуха обратно в систему для приведения в действие детандера 18, например турбины. Например, на этапе 3D полость 16 высвобождает некоторый аккумулированный сжатый воздух в Тепловой Аккумулятор 12 для нагрева. Тепловая энергия передается от Теплового Аккумулятора 12 к сжатому воздуху, при этом нагретый сжатый воздух протекает к фильтру 20 частиц на этапе 3i. Нагретый сжатый воздух затем протекает, на этапе 3j, к расширяющейся секции турбины 18. Во время расширения воздух охлаждается и испытывает падение давления, при одновременном совершении работы, которая приводит в действие вал 26, который, в свою очередь, вращает часть генератора 30 для производства электроэнергии. После расширения, на этапе 3k, воздух протекает из турбины 18 к выходу 22 для воздуха, как правило, для выпуска в атмосферу. Система 2 производства электроэнергии может также содержать вал 24 для компрессоров, редуктор 28 и двигатель 32.

[0006] Хотя системы, изображенные на Фиг.1 и позволяют аккумулировать энергию для использования в часы максимальной нагрузки, следует понимать, что потребности в энергии будут расти, при этом желательным является нахождение способов удовлетворения растущей потребности в электроэнергии.

[0007] Соответственно, требуются системы и способы повышения коэффициента полезного действия в системах производства электроэнергии.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] В соответствии с иллюстративным вариантом выполнения предложена система для улавливания тепловой энергии в системе производства электроэнергии. Система содержит первый компрессор, выполненный с возможностью выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха; теплообменник, соединенный с первым компрессором и выполненный с возможностью получения первого сжатого нагретого потока воздуха и с возможностью передачи тепловой энергии от первого сжатого нагретого потока воздуха маслу; по меньшей мере один насос, соединенный с теплообменником и выполненный с возможностью перекачки нагретого масла в замкнутой системе от теплообменника к изолированному резервуару; второй компрессор, соединенный с теплообменником и выполненный с возможностью выпуска второго сжатого нагретого потока воздуха; устройство аккумулирования энергии, соединенное со вторым компрессором и выполненное с возможностью аккумулирования тепловой энергии от второго сжатого нагретого потока воздуха; емкость, соединенную с устройством аккумулирования энергии и выполненную с возможностью хранения охлажденного сжатого воздуха, полученного из устройства аккумулирования энергии, и с возможностью выборочного выпуска охлажденного сжатого воздуха обратно в систему производства электроэнергии; а также изолированный резервуар, проточно соединенный с указанным по меньшей мере одним насосом, выполненный с возможностью хранения нагретого масла и с возможностью передачи тепловой энергии от нагретого масла к охлажденному сжатому воздуху.

[0009] В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения предложена система для улавливания тепловой энергии в системе производства электроэнергии. Система содержит первый компрессор, выполненный с возможностью выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха; изолированный резервуар, соединенный с первым компрессором и выполненный с возможностью хранения масла, получения первого сжатого нагретого потока воздуха, передачи тепловой энергии от первого сжатого нагретого потока воздуха маслу и передачи тепловой энергии от масла, после его нагрева, к охлажденному сжатому воздуху; второй компрессор, соединенный с изолированным резервуаром и выполненный с возможностью выпуска второго сжатого нагретого потока воздуха; устройство аккумулирования энергии, соединенное со вторым компрессором и выполненное с возможностью аккумулирования тепловой энергии от второго сжатого нагретого потока воздуха; а также емкость, соединенную с устройством аккумулирования энергии и выполненную с возможностью хранения охлажденного сжатого воздуха, полученного от устройства аккумулирования энергии, и с возможностью выборочного выпуска охлажденного сжатого воздуха обратно в систему производства электроэнергии.

[0010] В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения предложен способ улавливания тепловой энергии в системе производства электроэнергии. Способ включает выпуск первого сжатого нагретого потока воздуха из первого компрессора; хранение масла в изолированном резервуаре; получение первого сжатого нагретого потока воздуха в изолированном резервуаре; передачу тепловой энергии от первого сжатого нагретого потока воздуха маслу в изолированном резервуаре; передачу тепловой энергии от масла, после его нагрева, к охлажденному сжатому воздуху в изолированном резервуаре; выпуск второго сжатого нагретого потока воздуха вторым компрессором; аккумулирование тепловой энергии от второго сжатого нагретого потока воздуха в устройстве аккумулирования энергии; хранение в емкости охлажденного сжатого воздуха, полученного от устройства аккумулирования энергии, а также выборочный выпуск охлажденного сжатого воздуха для использования в производстве электроэнергии емкостью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] Прилагаемые чертежи иллюстрируют иллюстративные варианты выполнения, на которых:

[0012] Фиг.1 изображает систему производства электроэнергии и Усовершенствованную Систему Аккумулирования Энергии с Адиабатически Сжатым Воздухом (AA-CAES);

[0013] Фиг.2 изображает систему производства электроэнергии и AA-CAES систему с высоким кпд, выполненную в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения;

[0014] Фиг.3 изображает систему, показанную на Фиг.2, с иллюстративными значениями, в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения;

[0015] Фиг.4 изображает систему производства электроэнергии и еще одну АА-CAES систему с высоким кпд, выполненную в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения;

[0016] Фиг.5 изображает систему, показанную на Фиг.4, с иллюстративными значениями, в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения;

[0017] Фиг.6 иллюстрирует систему охлаждения воздуха в системе производства электроэнергии, в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения;

[0018] Фиг.7 иллюстрирует камеру обработки воздуха и абсорбционный холодильник для пара, выполненные в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения;

[0019] Фиг.8 изображает систему, показанную на Фиг.6, с иллюстративными значениями, в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения;

[0020] Фиг.9 и 10 представляют собой блок-схемы, показывающие способ аккумулирования тепловой энергии в системе производства электроэнергии, выполненной в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения; и

[0021] Фиг.11 представляет собой блок-схему, показывающую способ охлаждения воздуха в системе производства электроэнергии, выполненной в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0022] Последующее подробное описание иллюстративных вариантов выполнения приведено со ссылками на прилагаемые чертежи. Одинаковые номера позиций на разных чертежах обозначают одинаковые или аналогичные элементы. Кроме того, чертежи не обязательно приведены в масштабе. Последующее подробное описание также не ограничивает изобретение. Вместо этого, объем изобретения определяется формулой изобретения.

[0023] Ссылка во всем описании на «один вариант выполнения» или «вариант выполнения» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные в связи с вариантом выполнения, входит в по меньшей мере один из вариантов выполнения объекта изобретения. Таким образом, появление фраз «в одном варианте выполнения» или «в варианте выполнения» в различных местах описания не обязательно относится к тому же самому варианту выполнения. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в один или несколько вариантов выполнения.

[0024] Как описано в разделе «Предпосылки Изобретения», имеется потребность в системах и способах повышения кпд в системах производства электроэнергии. Приведенные в этом документе иллюстративные варианты выполнения обеспечивают системы и способы повышения кпд в системах производства электроэнергии. В соответствии с иллюстративными вариантами выполнения, тепловая энергия, обычно теряемая между компрессорами в системе Аккумулирования Энергии со Сжатым Воздухом (CAES) системы, может быть рекуперирована для использования в модифицированной адиабатической системе CAES (AA-CAES), пример которой показан на Фиг.2.

[0025] В соответствии с иллюстративными вариантами выполнения, на Фиг.2 изображена система 202 производства электроэнергии, которая содержит модифицированную систему AA-CAES, которая улавливает и аккумулирует тепловую энергию, которая обычно теряется между осевым компрессором 204 и центробежным компрессором 206, для использования в часы максимальной нагрузки или вблизи максимальной нагрузки. Благодаря улавливанию этой тепловой энергии можно получить примерно от 8 до 10 процентов улучшения общего кпд системы 202 производства электроэнергии, по сравнению с системой 2, изображенной на Фиг.1. Эта система теперь будет описана, следуя в целом потоку воздуха в системе, начиная с воздухозаборника осевого компрессора 204. Первоначально, на этапе 5а, воздух забирают в осевой компрессор 204 и сжимают, причем во время этого этапа к воздуху прикладывают давление и он испытывает повышение температуры. Воздух выпускают из осевого компрессора 204 на этапе 5b, и он испытывает теплообмен в теплообменнике, например промежуточном холодильнике 208, с маслом, которое находится в своей собственной замкнутой системе. Этот теплообмен и замкнутая система для масла объяснены более подробно ниже. Охлажденный поток воздуха затем поступает, на этапе 5с, в первый центробежный компрессор 206. Воздух сжимается первым центробежным компрессором 206, выходит из первого центробежного компрессора 206 и, на этапе 5d, входит во второй центробежный компрессор 210 для дальнейшего сжатия. Следует отметить, что может быть использовано большее или меньшее количество центробежных компрессоров, например, система 202 производства электроэнергии может содержать осевой компрессор 204 и один центробежный компрессор 206.

[0026] Поток воздуха затем проходит, на этапе 5е, из второго центробежного компрессора 210 в устройство аккумулирования энергии, например Тепловой Аккумулятор 212. Горячий сжатый воздух из второго центробежного компрессора 210 затем охлаждают посредством Теплового Аккумулятора 212. Тепловую энергию аккумулируют в Тепловом Аккумуляторе 212 для будущего использования, при этом сливают любую воду, которая возникает в процессе охлаждения. Охлажденный сжатый воздух затем, на этапе 5f, отправляют в Запасной Охладитель 214, где воздух далее охлаждают перед отправкой, на этапе 5g, в емкость, например, в полость 216. Такое хранение сжатого воздуха в полости 216 и аккумулирование энергии в Тепловом Аккумуляторе 212 обычно происходит во время работы при отсутствии максимальной нагрузки системы 202 производства электроэнергии.

[0027] Когда нагрузка на систему 202 производства электроэнергии увеличивается до нужной величины, вырабатываемая энергия может быть увеличена путем выпуска хранимого сжатого воздуха обратно в систему, чтобы привести в действие детандер 218, например турбину. Например, на этапе 5h полость 216 выпускает некоторое количество хранимого сжатого воздуха, который подвергается нагреву в изолированной емкости 220 с горячим маслом. Выпущенный сжатый воздух поступает затем в Тепловой Аккумулятор 212 для нагрева на этапе 5i. На этапе 5j тепловая энергия передается от Теплового Аккумулятора 212 сжатому воздуху, при этом нагретый сжатый воздух протекает (дополнительно) к фильтру 222 частиц. Нагретый сжатый воздух затем протекает, на этапе 5k, из фильтра 222 частиц в детандер 218 турбины. Во время расширения воздух охлаждается и испытывает падение давления с одновременным совершением работы, которая приводит в действие вал 224, который, в свою очередь, вращает часть генератора 226 для производства электроэнергии. После расширения, на этапе 5I, воздух протекает из турбины 218 в воздуховыпускное отверстие 228, как правило, для выпуска в атмосферу. Система 202 производства электроэнергии может также содержать вал 230 для компрессоров, редуктор 234 и двигатель 232 для приведения в действие компрессора 204.

[0028] Возвращаясь к промежуточному холодильнику 208 и закрытой системе циркуляции масла, теперь будет описан поток масла, который поддерживает описанную выше передачу тепловой энергии. В соответствии с иллюстративными вариантами выполнения, масло изначально нагревается в промежуточном холодильнике 208 воздухом, выпущенным из осевого компрессора 204. В системе 202 производства электроэнергии могут быть использованы и другие типы компрессоров. Это нагретое масло передается из промежуточного холодильника 208 посредством, например, насоса 236 горячего масла в изолированную емкость 220 с горячим маслом. Как описано выше, тепло передается от горячего масла сжатому воздуху, когда тот выпускают из полости 216. Это охлажденное масло затем перекачивают посредством насоса 238 холодного масла в емкость 240 с холодным маслом, которая обычно не является теплоизолированной. Оттуда охлажденное масло перекачивают обратно в промежуточный холодильник 208, чтобы снова продолжить процесс. Масло, используемое для этого замкнутого процесса теплопередачи, может иметь высокую теплоемкость. Масло может представлять собой любое диатермическое масло, например Dowtherm, которое имеет теплоемкость, равную 2,3 кДж/кг/К при, по существу, + 250°С.

[0029] В соответствии с иллюстративным вариантом выполнения, иллюстративный пример со значениями давления и температуры воздуха и масла в различных точках системы, изображенной на Фиг.2, показаны на Фиг.3. Эти значения являются иллюстративными и не предназначены для ограничения вариантов выполнения. Система, изображенная на Фиг.3, будет работать, как описано выше в отношении системы, показанной на Фиг.2, таким образом, это описание опущено.

[0030] В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения тепловая энергия может быть уловлена и аккумулирована для дальнейшего использования в системе 402 производства электроэнергии, как показано на Фиг.4. Система 402 производства электроэнергии содержит модифицированную систему AA-CAES, которая аккумулирует тепловую энергию, которая обычно теряется между осевым компрессором 404 и центробежным компрессором 408, в условиях максимальной нагрузки или вблизи максимальной нагрузки. Благодаря улавливанию этой тепловой энергии можно получить примерно от 8 до 10 процентов улучшения полного кпд системы 402 производства электроэнергии. Эта система будет теперь описана, в целом следуя потоку воздуха в системе, начиная с воздухозаборника осевого компрессора 404. Первоначально, на этапе 7а, воздух забирают в осевой компрессор 404 и сжимают, причем во время этого этапа к воздуху прикладывают давление и он испытывает повышение температуры. Воздух выпускают из осевого компрессора 404 на этапе 7b, и он испытывает теплообмен (т.е. нагревает масло или другой поток воздуха) с изолированной емкостью 406 с горячим маслом. Охлажденный поток воздуха затем, на этапе 7с, выходит из изолированной емкости 406 с горячим маслом и входит в первый центробежный компрессор 408. Воздух сжимают первым центробежным компрессором 408, он выходит из первого центробежного компрессора 408 и, на этапе 7d, поступает во второй центробежный компрессор 410 для дальнейшего сжатия. Число центробежных компрессоров, а также и тип компрессора могут быть разными.

[0031] Поток воздуха затем проходит, на этапе 7е, из второго центробежного компрессора 410 в устройство аккумулирования энергии, например Тепловой Аккумулятор 412. Горячий сжатый воздух из второго центробежного компрессора 410 затем охлаждается Тепловым Аккумулятором 412. Тепловая энергия аккумулируется в Тепловом Аккумуляторе 412 для будущего использования, при этом сливают любую воду, которая возникает в процессе охлаждения. Охлажденный сжатый воздух затем, на этапе 7f, отправляется в Запасной Охладитель 414, где воздух еще больше охлаждается перед тем, как отправиться, на этапе 7g, в емкость, например, в полость 416. Такое хранение сжатого воздуха в полости 416 и аккумулирование тепловой энергии в Тепловом Аккумуляторе 412 обычно происходит во время работы при отсутствии максимальной нагрузки системы 402 производства электроэнергии.

[0032] Когда нагрузка на систему 402 производства электроэнергии увеличивается до требуемой величины, вырабатываемая энергия может быть увеличена путем выпуска хранимого сжатого воздуха обратно в систему, чтобы привести в действие детандер 418, например турбину. Например, полость 416 на этапе 7h выпускает некоторое количество запасенного сжатого воздуха, который подвергается предварительному нагреву в изолированной емкости 406 с горячим маслом. Выпущенный сжатый воздух затем поступает в Тепловой Аккумулятор 412 для нагрева на этапе 7i. Тепловая энергия передается от Теплового Аккумулятора 412 к сжатому воздуху, а нагретый сжатый воздух протекает на этапе 7j к фильтру 420 частиц. Нагретый сжатый воздух затем протекает на этапе 7k из фильтра 420 частиц в детандер 418 турбины. Во время расширения воздух охлаждается и испытывает падение давления с одновременным совершением работы, которая приводит в действие вал 422, который, в свою очередь, вращает часть генератора 424 для производства электроэнергии. После расширения воздух, на этапе 7l, протекает из турбины 418 в воздуховыпускное отверстие 426, как правило, для выпуска в атмосферу. Система 202 производства электроэнергии может также содержать вал 428 для компрессоров, редуктор 430 и двигатель 432.

[0033] В соответствии с иллюстративным вариантом выполнения, на Фиг.5 показан иллюстративный пример со значениями давления и температуры воздуха и масла в различных точках системы, изображенной на Фиг.4. Эти значения являются иллюстративными и не предназначены для ограничения вариантов выполнения. Система, изображенная на Фиг.5, будет работать, как описано выше в отношении системы, показанной на Фиг.4; таким образом, это описание опущено.

[0034] В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения, камера 604 обработки воздуха и абсорбционный холодильник 606 для пара могут быть реализованы на начальных этапах системы 602 производства электроэнергии, как показано на Фиг.6. Это обеспечивает возможность охлаждения системой 602 производства электроэнергии воздуха, проходящего в осевой компрессор 608, удаления влаги из этого воздуха (который, в свою очередь, может уменьшить / устранить необходимость удаления влаги из воздуха ниже по потоку в Тепловом Аккумуляторе 412) и для снижения температуры воздуха, выпускаемого из осевого компрессора. Эта система будет теперь описана, в целом следуя потоку воздуха в системе вплоть до первого центробежного компрессора 610, причем за этим описанием следуют описания циркуляции текучей среды в камере 604 обработки воздуха и в абсорбционном холодильнике 606 для пара. Первоначально, на этапе 9а, воздух вводят в камеру 604 обработки воздуха и охлаждают, удаляют влагу, и затем воздух поступает в осевой компрессор 608. Воздух сжимают в осевом компрессоре 608, причем во время этого этапа к воздуху прикладывают давление и он испытывает повышение температуры. Воздух выпускают из осевого компрессора 608 на этапе 9b, и он испытывает теплообмен внутри абсорбционного холодильника 606 для пара. Охлажденный поток воздуха затем, на этапе 9с, выходит из абсорбционного холодильника 606 для пара и входит в первый центробежный компрессор 610. Воздух сжимается первым центробежным компрессором 610, выходит из первого центробежного компрессора 610 и на этапе 9d поступает во второй центробежный компрессор 10 для дальнейшего сжатия. Элементы 10-30 аналогичны тем, которые показаны на Фиг.1, следовательно, их описание опускается.

[0035] В соответствии с иллюстративными вариантами выполнения, абсорбционный холодильник 606 для пара действует как теплообменник, который, в свою очередь, обеспечивает возможность охлаждения воздуха, выпускаемого из осевого компрессора 608, до нужной температуры, а также обеспечивает возможность охлаждения воздуха, поступающего в осевой компрессор 608, камерой 604 обработки воздуха, как будет описано в отношении Фиг.7. Вначале воздух поступает в камеру 604 обработки воздуха и охлаждается охлаждающим контуром 702. Охлаждающий контур 702 может содержать охлажденную воду или раствор гликоля. Кроме того, из воздуха удаляют влагу. Этот охлажденный воздух затем поступает в осевой компрессор 608. Горячий воздух, выпущенный из осевого компрессора 608, входит в абсорбционный холодильник 606 для пара и охлаждается на пути в первый центробежный компрессор 610 путем обмена теплом с хладагентом на стадии. 704 генерации.

[0036] В соответствии с иллюстративными вариантами выполнения, газообразный хладагент в абсорбционном холодильнике 606 для пара испаряется на стадии 704 генерации и протекает в конденсатор 706. Конденсатор 706 содержит теплообменник 708 и выпускает жидкий хладагент, который, в свою очередь, охлаждает охлаждающий контур 702, как показано в теплообменнике 710. Этот хладагент затем охлаждается охлаждающим контуром 712 и закачивается обратно с помощью насоса 714 на стадии 704 генерации. Кроме того, некоторая часть хладагента, которая остается в жидком виде, на стадии 704 генерации поступает в теплообменник 710 и также охлаждается охлаждающим контуром 712 до того, как ее на стадии 704 генерации перекачают обратно.

[0037] В соответствии с иллюстративным вариантом выполнения, на Фиг.8 показан иллюстративный пример со значениями давления и температуры воздуха и масла в различных точках системы, изображенной на Фиг.6. Эти значения являются иллюстративными и не предназначены для ограничения вариантов выполнения. Система, изображенная на Фиг.8, будет работать, как описано выше в отношении системы, показанной на Фиг.6; таким образом, это описание опущено.

[0038] Несмотря на то что описанные выше иллюстративные варианты выполнения показывают три компрессора, соединенные последовательно и улавливающие тепловую энергию между осевым и центробежным компрессорами, существуют другие и иллюстративные различия. Например, может быть использовано другое количество и другой тип компрессоров, как, например, один осевой и один центробежный компрессор. Кроме того, тепловая энергия может быть уловлена для будущего использования из выпускаемого воздуха других компрессоров, как это необходимо.

[0039] Используя описанную выше иллюстративную систему, выполненную в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения, способы улавливания тепловой энергии в системе производства электроэнергии показаны на блок-схеме, изображенной на Фиг.9 и 10. Способ включает: этап 902 выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха из первого компрессора; этап 904 аккумулирования масла в изолированном резервуаре; этап 906 получения первого сжатого нагретого потока воздуха в изолированном резервуаре; этап 908 передачи тепловой энергией от первого сжатого нагретого потока воздуха маслу в изолированном резервуаре; этап 910 передачи тепловой энергии от масла после его нагрева, к охлажденному сжатому воздуху в изолированном резервуаре; этап 912 выпуска второго сжатого нагретого потока воздуха вторым компрессором; этап 914 аккумулирования тепловой энергии от второго сжатого нагретого потока воздуха в устройстве аккумулирования энергии; этап 916 хранения охлажденного сжатого воздуха, полученного от устройства аккумулирования энергии, в емкости, и этап 918 выборочного выпуска охлажденного сжатого воздуха для использования в производстве электроэнергии емкостью.

[0040] Используя описанные выше иллюстративные системы, выполненные в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения, способ охлаждения воздуха в системе производства электроэнергии показан на схеме, изображенной на Фиг.11. Способ включает: этап 1102 получения воздуха камерой обработки воздуха; этап 1104 охлаждения воздуха в камере обработки воздуха для получения охлажденного воздуха; этап 1106 удаления влаги из охлажденного воздуха в камере обработки воздуха для получения охлажденного сухого воздуха; этап 1108 сжатия воздуха первым компрессором; этап 1110 выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха из первого компрессора; этап 1112 передачи тепловой энергии между несколькими средами, включая сжатый нагретый воздух в абсорбционном холодильнике для пара; этап 1114 охлаждения сжатого первого нагретого потока воздуха в абсорбционном холодильнике для пара; этап 1116 сжатия охлажденного сжатого первого нагретого потока воздуха во втором компрессоре и этап 1118 выпуска второго сжатого нагретого потока воздуха из второго компрессора.

[0041] Описанные выше иллюстративные варианты выполнения предназначены быть во всех отношениях иллюстративными, а не ограничивающими настоящее изобретение. Таким образом, настоящее изобретение выполнено с возможностью вариаций в детальной реализации, которые могут быть получены из описания, приведенного в настоящем документе, специалистом в этой области техники. Все эти вариации и модификации считаются находящимися в пределах объема и сущности изобретения, как это определено в последующей формуле изобретения. Ни один элемент, действие или указание, используемые в описании настоящей заявки, следует рассматривать как существенное или необходимое для изобретения, если явно не описано как таковое. Кроме того, как он используется в настоящем документе, использование единственного числа подразумевает включение одного или нескольких элементов.

[0042] Это описание использует примеры объекта изобретения, раскрытого для того, чтобы любой специалист в данной области техники мог использовать изобретение на практике, в том числе, создания и использования любых устройств или систем и осуществляя любые включенные в этот документ способы. Охраняемый объем изобретения определяется формулой изобретения, при этом он может также включать и другие примеры, которые могут прийти на ум специалистам в этой области техники. Предполагается, что такие другие примеры находятся в пределах объема изобретения.

1. Система для улавливания тепловой энергии в системе производства электроэнергии, содержащая:
первый компрессор, выполненный с возможностью выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха,
теплообменник, соединенный с первым компрессором и выполненный с возможностью получения первого сжатого нагретого потока воздуха и с возможностью передачи тепловой энергии от указанного потока воздуха маслу,
по меньшей мере один насос, соединенный с теплообменником и выполненный с возможностью перекачки нагретого масла в замкнутой системе из теплообменника в изолированный резервуар,
второй компрессор, соединенный с теплообменником и выполненный с возможностью выпуска второго сжатого нагретого потока воздуха,
устройство аккумулирования энергии, соединенное со вторым компрессором и выполненное с возможностью аккумулирования тепловой энергии от второго сжатого нагретого потока воздуха,
емкость, соединенную с устройством аккумулирования энергии и выполненную с возможностью хранения охлажденного сжатого воздуха, полученного от устройства аккумулирования энергии, и с возможностью выборочного выпуска охлажденного сжатого воздуха обратно в систему производства электроэнергии, и
изолированный резервуар, проточно соединенный с указанным по меньшей мере одним насосом и выполненный с возможностью хранения нагретого масла и с возможностью передачи тепловой энергии от нагретого масла к охлажденному сжатому воздуху.

2. Система по п.1, в которой емкость представляет собой полость.

3. Система по п.1, в которой замкнутая система для масла соединена с изолированным резервуаром.

4. Система по п.1, дополнительно содержащая:
насос горячего масла, проточно соединенный с теплообменником и выполненный с возможностью перекачки горячего масла в изолированный резервуар, и
насос холодного масла, проточно соединенный с изолированным резервуаром и выполненный с возможностью перекачки охлажденного масла в резервуар для холодного масла,
причем резервуар для холодного масла проточно соединен с насосом холодного масла и выполнен с возможностью хранения охлажденного масла.

5. Система по п.1, в которой охлажденный сжатый воздух хранится в емкости, когда система производства электроэнергии работает в часы отсутствия максимальной нагрузки.

6. Система по п.1, дополнительно содержащая детандер, соединенный с устройством аккумулирования энергии и выполненный с возможностью расширения потока воздуха, который приводит в действие вал, и с возможностью выпуска более холодного находящегося при более низком давлении потока воздуха.

7. Система по п.6, дополнительно содержащая воздуховыпускное отверстие, проточно соединенное с детандером и выполненное с возможностью выпуска более холодного находящегося при более низком давлении потока воздуха в атмосферу.

8. Система по п.1, в которой устройство аккумулирования энергии также выполнено с возможностью получения предварительно нагретого сжатого воздуха из изолированного резервуара и нагрева предварительно нагретого сжатого воздуха для использования в турбине.

9. Система для улавливания тепловой энергии в системе производства электроэнергии, содержащая:
первый компрессор, выполненный с возможностью выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха,
изолированный резервуар, соединенный с первым компрессором и выполненный с возможностью хранения масла, получения первого сжатого нагретого потока воздуха, передачи тепловой энергии от первого сжатого нагретого потока воздуха маслу и передачи тепловой энергии от масла после того, как оно нагрето, к охлажденному сжатому потоку воздуха,
второй компрессор, соединенный с изолированным резервуаром и выполненный с возможностью выпуска второго сжатого нагретого потока воздуха,
устройство аккумулирования энергии, соединенное со вторым компрессором и выполненное с возможностью аккумулирования тепловой энергии от второго сжатого нагретого потока воздуха, и
емкость, соединенную с устройством аккумулирования энергии и выполненную с возможностью хранения охлажденного сжатого воздуха, полученного из устройства аккумулирования энергии, и с возможностью выборочного выпуска охлажденного сжатого воздуха обратно в систему производства электроэнергии.

10. Система по п.9, в которой емкость представляет собой полость.

11. Система по п.9, в которой охлажденный сжатый воздух хранится в емкости, когда система производства электроэнергии работает в часы отсутствия максимальной нагрузки.

12. Система по п.9, дополнительно содержащая детандер, соединенный с устройством аккумулирования энергии и выполненный с возможностью расширения потока воздуха, который приводит в действие вал, и с возможностью выпуска более холодного находящегося при более низком давлении потока воздуха.

13. Система по п.12, дополнительно содержащая воздуховыпускное отверстие, проточно соединенное с детандером и выполненное с возможностью выпуска более холодного находящегося при более низком давлении потока воздуха в атмосферу.

14. Система по п.10, в которой устройство аккумулирования энергии также выполнено с возможностью получения предварительно нагретого сжатого воздуха из изолированного резервуара и нагрева предварительно нагретого сжатого воздуха для использования в турбине.

15. Способ улавливания тепловой энергии в системе производства электроэнергии, включающий:
выпуск первого сжатого нагретого потока воздуха из первого компрессора,
хранение масла в изолированном резервуаре,
получение первого сжатого нагретого потока воздуха в изолированный резервуар,
передачу тепловой энергии от первого сжатого нагретого потока воздуха маслу в изолированном резервуаре,
передачу тепловой энергии от масла после его нагревания к охлажденному сжатому воздуху в изолированном резервуаре,
выпуск второго сжатого нагретого потока воздуха с помощью второго компрессора,
аккумулирование тепловой энергии из второго сжатого нагретого потока воздуха в устройстве аккумулирования энергии,
сохранение охлажденного сжатого воздуха, полученного от устройства аккумулирования энергии, в емкости, и
выборочный выпуск охлажденного сжатого воздуха для использования в производстве электроэнергии емкостью.

16. Способ по п.15, в котором емкость представляет собой полость.

17. Способ по п.15, в котором дополнительно сохраняют охлажденный сжатый воздух в емкости, когда система производства электроэнергии работает в часы отсутствия максимальной нагрузки.

18. Способ по п.15, в котором дополнительно расширяют воздушный поток, который приводит в действие вал, в детандере, который выполнен с возможностью выпуска более холодного находящегося при более низком давлении потока воздуха.

19. Способ по п.18, в котором дополнительно выпускают более холодный находящийся при более низком давлении поток воздуха, полученный из детандера, в атмосферу, посредством воздуховыпускного отверстия.

20. Способ по п.15, в котором дополнительно получают в устройстве аккумулирования энергии предварительно нагретый сжатый воздух из изолированного резервуара и нагревают предварительно нагретый сжатый воздух для использования в турбине.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике. Байпас турбины содержит обходной путь, избирательно применяемый для подачи горячих газов в газоохладитель, и засыпку из теплопоглощающих элементов, помещенную на обходном пути перед газоохладителем, при этом засыпка содержит теплопоглощающие элементы, расположенные между перфорированными опорными слоями для равномерного рассеивания обходящего пара по боковым частям теплопоглощающих элементов в засыпке.

Рассматривается двухроторный воздушный компрессор для парогазовых установок, где в едином корпусе установлены ротор низкого давления, связанный с утилизационной паровой турбиной, расположенной на стороне всасывания атмосферного воздуха в компрессор, и ротор высокого давления, связанный с газовой турбиной, расположенный со стороны нагнетания компрессора.

Изобретение относится к способу сжатия газа согласно ограничительной части п. .

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности, к автономным паротурбинным энергоустановкам ограниченной мощности (1-10 кВт), работающим по циклу Ренкина в поле массовых сил с насосной подачей рабочего тела в паровой котел.

Изобретение относится к паровым и пневматическим системам, содержащим объемные машины, работающие в качестве двигателей. .

Изобретение относится к сахарной промышленности и позволяет повысить аккумулирующую способность аккумулятора. .

Изобретение относится к теплоэнергетики, может быть использовано на теплоэлектроцентралях и позволяет повысить эффективность работы и расширить регулировочный диапазон паротурбинной установки.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а точнее к энергоустановкам с аккумуляцией тепла высокого потенциала, и позволяет повысить экономичность энергетической установки.
Наверх