[发明专利]一种具有储能和发电功能的内压缩空分工艺流程

权利要求书

1.一种具有储能和发电功能的内压缩空分工艺流程，其特征在于：通过在常规空分内压缩工艺流程基础上设置低温液空储存系统和透平膨胀发电系统，实现中压空气节流式、中压空气串联膨胀-节流式、中压空气并联膨胀-节流式和中压空气全膨胀式四种空分储能发电工艺流程，透平膨胀发电系统包括液空泵（40）及空气升温和透平膨胀发电机组（41）；

其中，中压空气节流式储能发电空分新工艺中低温液空储存系统包括中压主换热器一（17）、液空过冷器（37）、常压气液分离器（38）、液空储罐（39）、节流阀二（V6）和节流阀三（V8），同时取消常规空分内压缩装置的主换热器（16）；所述中压主换热器一（17）设置三个正流通道和六个逆流通道，三个正流通道分别为纯化后低压空气通道、增压后中压空气通道和增压膨胀空气通道，六个逆流通道分别为污氮气通道、液氧通道、氮气产品通道、节流气体回收通道、低温空气通道和液空复热通道，并在氮气产品通道上设置中部抽出位置；其中，中压主换热器一（17）的纯化后低压空气输入端连接于纯化系统的空气输出端，中压主换热器一（17）的纯化后低压空气输出端连接于精馏塔下塔（25）的原料输入端；中压主换热器一（17）的增压后中压空气输入端连接于空气增压机（11）的四级冷却器输出端，中压主换热器一（17）的增压后中压空气输出端分为两路：一路连接于精馏塔下塔（25）的原料输入端，另一路连接于液空过冷器（37）的液态空气输入端；中压主换热器一（17）的增压膨胀空气输入端连接于冷却器一（13）的输出端，中压主换热器一（17）的增压膨胀空气输出端连接于增压透平膨胀机一（12）的膨胀端输入管道；中压主换热器一（17）的污氮气输入端连接于过冷器（22）的污氮气输出端，中压主换热器一（17）的污氮气输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器一（17）的液氧输入端连接于液氧泵（26）的输出端，中压主换热器一（17）的液氧输出端连接于氧气产品输出管道；中压主换热器一（17）的氮气产品输入端连接于过冷器（22）的氮气输出端，中压主换热器一（17）的氮气产品中部和上部输出端均连接于氮气产品输出管道；中压主换热器一（17）的节流气体输入端连接于液空过冷器（37）的节流气体输出端，中压主换热器一（17）的节流气体输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器一（17）的低温空气输入端连接于液空过冷器（37）的低温空气输出端，中压主换热器一（17）的低温空气输出端连接于污氮气输出管道；所述液空过冷器（37）的液态空气输出端连接于节流阀二（V6）的输入端，节流阀二（V6）的输出端连接于常压气液分离器（38）的输入端；液空过冷器（37）的低温空气输入端连接于常压气液分离器（38）的气体输出端，液空过冷器（37）的节流气体输入端连接于节流阀三（V8）的输出端，节流阀三（V8）的输入端连接于增压透平膨胀机一（12）的膨胀端输出管道，精馏塔上塔（23）的原料气体输入端连接于节流阀三（V8）的输出端；所述常压气液分离器（38）的液体输出端直接连接于液空储罐（39）的输入端；所述液空储罐（39）的输出端连接于液空泵（40）的输入端；所述液空泵（40）的输出管道分为两路：一路连接于空气升温和透平膨胀发电机组（41）；另一路与中压主换热器一（17）的液空输入端相连；中压主换热器一（17）的液空输出端连接于空气升温和透平膨胀发电机组（41）；所述纯化系统空气输出端与中压主换热器一（17）的低压空气输入端之间设置控制阀门一（V1），所述节流阀三（V8）的输出端与液空过冷器（37）的节流气体输入端之间设置控制阀门十八（V21），节流阀三（V8）的输出端与精馏塔上塔（23）的原料气体输入端之间设置控制阀门十九（V22）；所述液空泵（40）的输出端与中压主换热器一（17）的液空输入端之间设置控制阀门五（V7）；所述中压主换热器一（17）的氮气产品中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门十（V13），所述中压主换热器一（17）的氮气产品上部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门十一（V14），所述中压主换热器一（17）的低温空气输出端与污氮气管道之间设置控制阀门十六（V19），所述中压主换热器一（17）的节流气体输出端与污氮气输出管道之间设置控制阀门十七（V20）；

中压空气串联膨胀-节流式储能发电空分新工艺流程中的低温液空储存系统在中压空气节流式储能发电空分新工艺基础上增设透平膨胀发电机一（36），并使其完全取代中压空气节流式储能发电空分新工艺中的节流阀三（V8）；所述透平膨胀发电机一（36）的膨胀端输入管道连接于增压透平膨胀机一（12）的膨胀端输出管道，透平膨胀发电机一（36）的膨胀端输出管道分为两路：一路连接于精馏塔上塔（23）的原料气体输入端；另一路连接于液空过冷器（37）的节流气体输入端；所述透平膨胀发电机一（36）的膨胀端输入管道与增压透平膨胀机一（12）的膨胀端输出管道之间设置控制阀门七（V10）；所述透平膨胀发电机一（36）的膨胀端输出管道与液空过冷器（37）的节流气体输入端之间设置控制阀门十八（V21），透平膨胀发电机一（36）的膨胀端输出管道与精馏塔上塔（23）的原料气体输入端之间设置控制阀门十九（V22）；中压空气串联膨胀-节流式储能发电空分新工艺中的其它设备、管道和控制阀门的连接方式与中压空气节流式储能发电空分新工艺中相应设备、管道和控制阀门的连接方式相同；

中压空气并联膨胀-节流式储能发电空分新工艺流程中的低温液空储存系统在中压空气节流式储能发电空分新工艺基础上增设透平膨胀发电机一（36），同时取消增压透平膨胀机一（12）的膨胀端输出管道与精馏塔上塔（23）的原料气体输入端和液空过冷器（37）的节流气体输入端交接处之间的连接管道，以及连接管道上设置的节流阀三（V8），并将中压主换热器一（17）更换为中压主换热器三（19）；所述中压主换热器三（19）的结构为在中压主换热器一（17）的基础上增设膨胀空气通道，并在膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，将中压主换热器一（17）的节流气体回收通道改为膨胀气体回收通道；其中，所述中压主换热器三（19）的新增膨胀空气通道的输入端连接于空气增压机（11）的三级冷却器输出端，中压主换热器三（19）的新增膨胀空气通道的中部和底部输出端均连接于透平膨胀发电机一（36）的膨胀端输入管道；所述透平膨胀发电机一（36）的膨胀端输出管道分为两路：一路连接于精馏塔上塔（23）的原料气体输入端；另一路连接于液空过冷器（37）的膨胀空气输入端，所述液空过冷器（37）的膨胀空气输出端连接于中压主换热器三（19）的膨胀气体回收通道的输入端，中压主换热器三（19）的膨胀气体回收通道的输出端连接于污氮气输出管道；所述空气增压机（11）的三级冷却器输出端与中压主换热器三（19）的新增膨胀空气通道的输入端之间设置控制阀门十二（V15）；所述中压主换热器三（19）的新增膨胀空气通道的中部输出端与透平膨胀发电机一（36）的膨胀端输入管道之间设置控制阀门八（V11），中压主换热器三（19）的新增膨胀空气通道的底部输出端与透平膨胀发电机一（36）的膨胀端输入管道之间设置控制阀门九（V12）；所述中压主换热器三（19）的膨胀气体回收通道输出端与污氮气输出管道之间设置控制阀门十七（V20）；所述透平膨胀发电机一（36）的膨胀端输出管道与液空过冷器（37）的节流气体输入端之间设置控制阀门十八（V21），透平膨胀发电机一（36）的膨胀端输出管道与精馏塔上塔（23）的原料气体输入端之间设置控制阀门十九（V22）；中压空气并联膨胀-节流式储能发电空分新工艺中的其它设备、管道和控制阀门的连接方式与中压空气节流式储能发电空分新工艺中相应设备、管道和控制阀门的连接方式相同；

中压空气全膨胀式储能发电空分新工艺中低温液空储存系统在中压空气并联膨胀-节流式储能发电空分新工艺基础上增设增压透平膨胀机二（14）、冷却器二（15），同时取消透平膨胀发电机一（36）、液空过冷器（37）、控制阀门十二（V15）、控制阀门十八（V21）、控制阀门十九（V22）和节流阀二（V6），以及各设备和阀门相关的连接管道，同时将中压主换热器三（19）更换为中压主换热器五（48）；所述中压主换热器五（48）的结构为在中压主换热器三（19）的基础上关闭膨胀气体回收通道；其中，所述增压透平膨胀机二（14）的增压端输入管道连接于空气增压机（11）的三级冷却器输出端，增压透平膨胀机二（14）的增压端输出管道连接于冷却器二（15）的输入端；所述冷却器二（15）的输出端连接于中压主换热器五（48）的膨胀空气通道的输入端；所述中压主换热器五（48）的膨胀空气通道的中部和底部输出端均连接于增压透平膨胀机二（14）的膨胀端输入管道，增压透平膨胀机二（14）的膨胀端输出管道直接连接于常压气液分离器（38）的输入端；所述常压气液分离器（38）的气体输出端直接连接于中压主换热器五（48）的低温空气输入端；所述增压透平膨胀机二（14）的增压端输入管道与空气增压机（11）的三级冷却器输出端之间设置控制阀门十三（V16），所述增压透平膨胀机二（14）的膨胀端输出管道与常压气液分离器（38）的输入端之间设置控制阀门十四（V17）；中压空气全膨胀式储能发电空分新工艺中的其它设备、管道和控制阀门的连接方式与中压空气并联膨胀-节流式储能发电空分新工艺中相应设备、管道和控制阀门的连接方式相同；

所述中压空气节流式储能发电空分新工艺中低温液空储存系统保留常规空分内压缩装置的主换热器（16），并在此基础上新增一台中压主换热器二（18），同时增设液空过冷器（37）、常压气液分离器（38）、液空储罐（39）、节流阀二（V6）和节流阀三（V8）；所述中压主换热器二（18）设置三个正流通道和五个逆流通道，三个正流通道分别为纯化后低压空气通道、增压后中压空气通道和增压膨胀空气通道，五个逆流通道分别为节流气体回收通道、液氧通道、低温空气通道、液空复热通道和氮气产品通道，同时在氮气产品通道上设置中部抽出位置；其中，中压主换热器二（18）的纯化后低压空气输入端和输出端分别连接于主换热器（16）的纯化后低压空气输入管道和输出管道；中压主换热器二（18）的增压后中压空气输入端和输出端分别连接于主换热器（16）的增压后中压空气输入管道和输出管道；中压主换热器二（18）的增压膨胀空气输入端和输出端分别连接于主换热器（16）的增压膨胀空气输入管道和输出管道；中压主换热器二（18）的氮气产品输入端连接于主换热器（16）的氮气产品输入管道，中压主换热器二（18）的氮气产品中部和上部输出端均连接于氮气产品输出管道；中压主换热器二（18）的液氧输入端连接于液氧泵（26）的输出端，液氧输出端连接于氧气产品输出管道；中压主换热器二（18）的节流气体输入端连接于液空过冷器（37）的节流气体输出端，中压主换热器二（18）的节流气体输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器二（18）的低温空气输入端连接于液空过冷器（37）的低温空气输出端，中压主换热器二（18）的低温空气输出端连接于污氮气输出管道；所述液空过冷器（37）的液态空气的输入端连接于主换热器（16）和中压主换热器二（18）的增压后中压空气输出端，液空过冷器（37）的液态空气输出端连接于节流阀二（V6）的输入端，节流阀二（V6）的输出端连接于常压气液分离器（38）的输入端；液空过冷器（37）的低温空气输入端连接于常压气液分离器（38）的气体输出端，液空过冷器（37）的节流气体输入端连接于节流阀三（V8）的输出端，节流阀三（V8）的输入端连接于增压透平膨胀机一（12）的膨胀端输出管道，精馏塔上塔（23）的原料气体输入端连接于节流阀三（V8）的输出端；所述常压气液分离器（38）的液体输出端直接连接于液空储罐（39）的输入端；所述液空储罐（39）的输出端连接于液空泵（40）的输入端；所述液空泵（40）的输出管道分为两路：一路连接于空气升温和透平膨胀发电机组（41）；另一路与中压主换热器二（18）的液空输入端相连；中压主换热器二（18）的液空输出端连接于空气升温和透平膨胀发电机组（41）；所述纯化系统空气输出端与主换热器（16）和中压主换热器二（18）的低压空气输入端之间设置控制阀门一（V1），所述中压主换热器二（18）的纯化后低压空气输入端与主换热器（16）的纯化后低压空气输入管道之间设置控制阀门三（V3），中压主换热器二（18）的增压后中压空气输入端与主换热器（16）的增压后中压空气输入管道之间设置控制阀门二（V2），中压主换热器二（18）的增压膨胀空气输入端与主换热器（16）的增压膨胀空气输入管道之间设置控制阀门六（V9），中压主换热器二（18）的液氧输入端与液氧泵（26）的输出端之间设置控制阀门四（V4），中压主换热器二（18）的氮气产品输入端与主换热器（16）的氮气产品输入管道之间设置控制阀门十五（V18），所述节流阀三（V8）的输出端与液空过冷器（37）的节流气体输入端之间设置控制阀门十八（V21），节流阀三（V8）的输出端与精馏塔上塔（23）的原料气体输入端之间设置控制阀门十九（V22）；所述液空泵（40）的输出端与中压主换热器二（18）的液空输入端之间设置控制阀门五（V7）；所述中压主换热器二（18）的氮气产品中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门十（V13），所述中压主换热器二（18）的氮气产品上部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门十一（V14），所述中压主换热器二（18）的低温空气输出端与污氮气输出管道之间设置控制阀门十六（V19），所述中压主换热器二（18）的节流气体输出端与污氮气输出管道之间设置控制阀门十七（V20）。