[发明专利]海上风电间冷再热式换热器及运行方法

说明书

本发明公开了一种海上风电间冷再热式换热器及工作方法，该换热器包括换热器外壳、一次间冷/二次间冷/一次再热/二次再热子换热器、换热器入口/出口管路、各子换热器液态工质进出口管路及进口阀门、各子换热器空气进出口管路，可按电网需求将系统中高低压空压机产生的热能通过热交换存储在系统中，或将系统中存储的热能通过热交换转化为气体内能推动高低压空气透平做功而转化为电能，其中四套独立并联的子换热器可实现高低压空气压缩机的间冷过程和高低压空气透平的再热过程，子储热器管路流程短，间冷过程和再热过程液态工质流动压力损失少，两过程不同时进行且管路间无热量交换，可使海上风电间冷再热式换热器内的换热更加高效、节能。

技术领域

本发明涉及海上风力发电和空气储热储能技术的交叉领域，具体涉及应用于间冷式空气储热储能海上风力发电系统的一种海上风电间冷再热式换热器及运行方法。

背景技术

海上风能具有总储量大、可利用小时数长、距离能源消费地近的优点，与陆上风能利用相似，海上风电也存在海上风电场输出功率与电网需求不匹配的难题，而且海上风电对电网的冲击浮动更大。解决这一难题，有学者提出将海上风电与压缩空气、储热技术、水下储压缩空气能技术相结合，构建能源转化效率较高、占用陆上空间少的间冷式空气储热储能海上风力发电系统，可以较为有效平抑海上风电机组的功率输出，使海上风电与电网需求更好匹配。但上述系统方案，未提及其系统中具有再热和间冷功能的换热器的具体结构及细致技术特征，如果能够有针对性地开发一种应用于上述系统的换热技术及运行方法，则可推动海上风电机组及储热储能系统更好地实现自身功率调节，对区域电网更加友好，将使海上风能更好的被人类利用。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种海上风电间冷再热式换热器及运行方法，可完成高低压空气压缩机的间冷过程和高低压空气透平的再热过程。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

海上风电间冷再热式换热器，包括换热器外壳1、一次间冷子换热器3、二次间冷子换热器4、一次再热子换热器5、二次再热子换热器6、换热器入口管路7、一次间冷入口管路8、二次间冷入口管路9、一次再热入口管路10、二次再热入口管路11、一次间冷入口阀45、二次间冷入口阀12、一次再热入口阀13、二次再热入口阀14、一次间冷出口管路15、二次间冷出口管路16、一次再热出口管路17、二次再热出口管路18、一次间冷空气入口管路19、二次间冷空气入口管路20、一次再热空气入口管路21、二次再热空气入口管路22、一次间冷空气出口管路23、二次间冷空气出口管路24、一次再热空气出口管路25、二次再热空气出口管路26和换热器出口管路27，一次间冷子换热器3分别与一次间冷入口管路8的流出端、一次间冷出口管路15的流入端、一次间冷空气入口管路19的流出端、一次间冷空气出口管路23的流入端相连，二次间冷子换热器4分别与二次间冷入口管路9的流出端、二次间冷出口管路16的流入端、二次间冷空气入口管路20的流出端、二次间冷空气出口管路24的流入端相连，一次再热子换热器5分别与一次再热入口管路10的流出端、一次再热出口管路17的流入端、一次再热空气入口管路21的流出端、一次再热空气出口管路25的流入端相连，二次再热子换热器6分别二次再热入口管路11的流出端、二次再热出口管路18的流入端、二次再热空气入口管路22的流出端、二次再热空气出口管路26的流入端相连，一次间冷入口阀45、二次间冷入口阀12、一次再热入口阀13、二次再热入口阀14分别位于一次间冷入口管路8、二次间冷入口管路9、一次再热入口管路10、二次再热入口管路11上，换热器入口管路7的流入端与储热器出口管路28的流出端相连，换热器入口管路7的流出端与一次间冷入口管路8、二次间冷入口管路9、一次再热入口管路10、二次再热入口管路11的流入端相连，换热器出口管路27的流出端与储热器入口管路29的流入端相连，换热器出口管路27的流入端与一次间冷出口管路15、二次间冷出口管路16、一次再热出口管路17、二次再热出口管路18的流出端相连，储热器出口管路28的流入端和储热器入口管路29的流出端均与储热器46相连，低压空压机30通过低压空压机出口管路35与一次间冷空气入口管路19的流入端相连，高压空压机31通过高压空压机入口管路36与一次间冷空气出口管路23的流出端相连，高压空压机31通过高压空压机出口管路37与二次间冷空气入口管路20的流入端相连，水下气囊34通过储气流入管路42与二次间冷空气出口管路24的流出端相连，水下气囊34通过储气流出管路41与一次再热空气入口管路21的流入端相连，高压空气透平32通过高压透平流入管路38与一次再热空气出口管路25的流出端相连，高压空气透平32通过高压透平流出管路39与二次再热空气入口管路22的流入端相连，低压空气透平33通过低压透平流入管路40与二次再热空气出口管路26的流出端相连。