[实用新型]一种用于大功率等级压缩空气储能系统的膨胀机组

说明书

本实用新型公开了一种用于大功率等级压缩空气储能系统的膨胀机组，主要由高压储气罐、调压膨胀机、主膨胀机、电动发电机、换热器、热电阻、冷/热水罐、冷/热循环水泵、液力耦合器、调节阀门及管路组成。主膨胀机的各段透平都安装在同一轴系上，通过液力耦合器与电动发电机相联，机组滑压运行过程通过调压膨胀机、背压调节阀、发电机、热电阻回收压降能量并控制主膨胀机的进气压力，冷/热水罐存储的软化水也用于冷却或加热机组所需的润滑油，尽可能地提高机组的能量利用效率。本实用新型的膨胀机组可以满足100MW及更大功率等级膨胀机组定压及滑压的高效、变工况运行要求，整机结构紧凑、可靠性高，单位功率成本低。

技术领域

本实用新型属于膨胀机技术领域，涉及一种用于压缩空气储能系统的膨胀机组，尤其涉及一种用于大功率等级压缩空气储能系统的膨胀机组，具体地说是一种单轴系、多级、高效、结构紧凑、低成本的膨胀机组。

背景技术

压缩空气储能系统可以显著提高电网的运行效率、经济性和安全性，近年来得到了广泛发展，为了进一步提高压缩空气储能系统的效率以及对电网调峰的促进效果，100MW及更大功率等级的储能系统亟需研制并投入运营。大功率等级压缩空气储能系统膨胀机组的系统流程与中小型系统类似，但是在主机结构、运行要求、系统综合效率方面有较大的变化，需要有更多的创新。基于以上现状，本实用新型提出一种单轴系、多级、低成本、运行灵活的膨胀机组，可以满足100MW及更大功率等级膨胀机组定压、滑压的高效、变工况运行要求，整机结构紧凑，综合能耗和单位功率成本都较低。

实用新型内容

针对现有技术的缺点和不足，本实用新型提供了一种大功率等级压缩空气储能系统的膨胀机组，通过该结构的应用可以进一步提升储能系统定压、滑压的变工况运行效率，灵活安排控制策略，合理利用系统产热，降低单位功率成本，有效防止膨胀机组超转，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本实用新型的技术解决方案如下：

一种用于大功率等级压缩空气储能系统的膨胀机组，所述膨胀机组包括高压储气罐、调压膨胀机、主膨胀机、冷水罐、热水罐，所述高压储气罐的进气口与压缩空气储能系统中的压缩机组的出气口连通，其特征在于：所述高压储气罐的出气口分为两路，一路经主路阀门通向所述主膨胀机的进气口，另一路经所述调压膨胀机通向所述主膨胀机的进气口，并且所述调压膨胀机的出气口设置有背压调节阀，所述调压膨胀机与一发电机连接，所述发电机与设置在所述热水罐中的热电阻电连接；所述主膨胀机包括多级膨胀段，每级膨胀段的高压进气分别通过一级换热器进行加热；所述热水罐中的热水通过热水循环水泵注入各级换热器，之后汇入所述冷水罐；所述冷水罐中的冷水通过冷水循环水泵注入所述压缩机组的各级换热器，之后汇入所述热水罐。

优选地，各级膨胀段的透平都安装在一根主轴或由若干根主轴联接的具有相同转速的轴系上，所述轴系通过液力耦合器与一电动发电机相联。

优选地，所述冷水罐、热水罐存储的软化水还通过管路接入机组润滑油站的换热器。

优选地，各级膨胀段均为单级透平或多级透平。

优选地，所述电动发电机的两端分别通过液力耦合器与所述压缩机组、主膨胀机相联。

优选地，所述调压膨胀机为双级透平、对称布置，两级透平的叶轮参数相同。

优选地，所述调压膨胀机设有级前加热器，或不设置级前加热器。

上述内容基本完成了一台大功率、单轴系、多级、高效的压缩空气储能系统膨胀机组，其控制策略灵活，变工况性能良好，结构紧凑，成本也较低。本实用新型的优点与有益效果为：

1、大功率的单轴系、多级透平结构，同已有的小功率等级储能膨胀机组相比，不再需要多轴减速器将各级透平进行耦合输出机械功，减小了系统的机械传动损耗、复杂程度和单位功率成本；