一種新型帶儲(chǔ)熱的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型帶儲(chǔ)熱的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，由外夾套筒體，中心管，蛇管，管板，封頭組成，蛇管根據(jù)所需要的儲(chǔ)存空氣的速度來選擇單管或者雙管纏繞，蛇管纏繞在中心管上，超高壓空氣儲(chǔ)存在蛇管內(nèi)；殼程為蓄熱介質(zhì)；蛇管纏繞方式為螺旋纏繞，相鄰的纏繞層螺旋方向相反；每層蛇管之間使用異型固定墊片保證橫向和縱向的間距；外夾套筒體為夾套結(jié)構(gòu)，中間抽真空，夾套中間使用角鋼支撐。本發(fā)明的蛇管儲(chǔ)氣器，涉及節(jié)能與新能源利用的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其設(shè)計(jì)太陽能發(fā)電，風(fēng)能發(fā)電以及調(diào)峰填谷的能源儲(chǔ)蓄系統(tǒng)。本發(fā)明將儲(chǔ)氣蓄熱合二為一，能將空氣壓縮至超高壓，有效解決壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)氣與蓄熱問題。
【專利說明】一種新型帶儲(chǔ)熱的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及節(jié)能與新能源利用的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及太陽能發(fā)電，風(fēng)能發(fā)電以及調(diào)峰填谷的能源儲(chǔ)蓄系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]新能源的規(guī)模應(yīng)用以及間歇性可再生能源的大規(guī)模入網(wǎng)、傳統(tǒng)電力峰谷差值的增長(zhǎng)，各種能源應(yīng)用問題也隨之出現(xiàn)，而儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用將為解決這些問題提供非常有效的途徑。目前電力儲(chǔ)能技術(shù)較多，壓縮空氣儲(chǔ)能由于優(yōu)勢(shì)明顯，未來無疑將成為除抽水蓄能之外最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模儲(chǔ)能。
[0003]壓縮空氣儲(chǔ)能是另一種可以實(shí)現(xiàn)大容量和長(zhǎng)時(shí)間電能存儲(chǔ)的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)，是指將低谷、風(fēng)電、太陽能等不易儲(chǔ)藏的電力用于壓縮空氣，將壓縮后的高壓空氣密封在儲(chǔ)氣設(shè)施中，在需要時(shí)釋放壓縮空氣推動(dòng)透平發(fā)電的儲(chǔ)能方式。目前，地下儲(chǔ)氣站采用報(bào)廢礦井、沉降在海底的儲(chǔ)氣罐、山洞、過期油氣井和新建儲(chǔ)氣井等多種模式。地上儲(chǔ)氣站采用高壓的儲(chǔ)氣罐模式。
[0004]新型帶儲(chǔ)熱的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，由于其將儲(chǔ)氣，蓄熱，換熱的過程同時(shí)集成在一個(gè)設(shè)備中，特別適合新能源的儲(chǔ)能領(lǐng)域，同時(shí)能降低對(duì)于地形地貌的特殊需求，方便在任意場(chǎng)地使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服通常壓縮空氣儲(chǔ)能的缺點(diǎn)，常規(guī)壓縮空氣儲(chǔ)能常使用地下孔洞或地面儲(chǔ)氣罐作為儲(chǔ)氣裝置，地下孔洞對(duì)地形地貌要求高，不能推廣使用，地面常規(guī)儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣的壓力不高，儲(chǔ)氣量較小，為達(dá)到一定的功率，必須同時(shí)使用大量?jī)?chǔ)氣罐，投資較高。本發(fā)明將儲(chǔ)氣蓄熱合二為一，可實(shí)現(xiàn)空氣的等溫壓縮與膨脹。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種新型帶儲(chǔ)熱的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，由外夾套筒體，中心管，蛇管，管板，封頭等組成，其特征是，根據(jù)所需要的儲(chǔ)存空氣的速度來選擇單管或者雙管纏繞，超高壓空氣儲(chǔ)存在管內(nèi)，殼程為蓄熱介質(zhì)，外夾套筒體為夾套結(jié)構(gòu)，對(duì)殼程的蓄熱材料進(jìn)行保溫。蛇管纏繞在中心管上，中心管保證蛇管的剛度。每層蛇管中間使用異型固定墊片保證其橫向和縱向的間距。蛇管既是超高壓空氣的儲(chǔ)存器，也是空氣與蓄熱介質(zhì)換熱的換熱管。殼程為蓄熱介質(zhì)，常壓。外殼筒體為夾套結(jié)構(gòu)，兩層筒體中間抽真空，使用角鋼保證其剛度。筒體外裹有保溫材料，對(duì)殼程的蓄熱材料進(jìn)行保溫。
[0007]所述蛇既是超高壓空氣的儲(chǔ)存器，也是空氣與蓄熱介質(zhì)換熱的換熱管，其內(nèi)部壓縮空氣壓強(qiáng)達(dá)到IOOMPa以上，為普通壓縮空氣儲(chǔ)氣技術(shù)的壓力的10-20倍。
[0008]所述蛇管儲(chǔ)氣器結(jié)構(gòu)，超高壓氣體儲(chǔ)存在蛇管內(nèi)，有殼程空間作為緩沖，具有良好的防爆效果，且可以減少超高強(qiáng)度鋼的使用量，減少成本。
[0009]所述蛇管纏繞在中心管內(nèi)，材料為43CrNiMoVA超強(qiáng)度鋼彎制而成，纏繞方式為單管或雙管纏繞，管與管之間使用焊接方式連接，并使用自增強(qiáng)技術(shù)，既能保證良好的承壓效果，也能減薄壁厚，增大儲(chǔ)氣空間。
[0010]所述的蛇管，規(guī)格為25mm/2mm或者10mm/lmm (內(nèi)徑/壁厚)。蛇管橫向間距2mm,縱向間距2mm，以使得蓄熱介質(zhì)可以流過。螺旋升角可調(diào)。角度為5° ^20°。
[0011]每層蛇管之間使用異型固定墊片保證橫向和縱向的間距。蛇管與管板的連接方式為自動(dòng)焊，保證焊接質(zhì)量。所述的異型固定墊片，使用的個(gè)數(shù)為3或者4個(gè)，相隔角度為120°或者90°。所述的異型固定墊片可以有效保證蛇管束橫向和縱向間距的同時(shí)也起到保證其剛度的作用。所述的異型固定墊片與蛇管，兩者接觸部位采用點(diǎn)焊方式連接。
[0012]所述的外筒體上安裝有安全閥，在假設(shè)內(nèi)部蛇管泄露的情況下，殼程空間可以提供高壓氣體的緩沖，降低了設(shè)備爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
[0013]所述的外筒體為夾套結(jié)構(gòu)，中間抽真空以保證絕熱效果。夾套中間使用角鋼支撐。殼程為常壓，介質(zhì)為蓄熱材料。所述儲(chǔ)罐的罐體使用平封頭，封頭上安裝有法蘭，與筒體內(nèi)的蛇管連接；儲(chǔ)罐為立式容器，使用耳座支承。半地下或全地下放置；儲(chǔ)罐高度為20-40米；接入壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)多個(gè)儲(chǔ)罐采用并聯(lián)的連接方式，其內(nèi)部壓縮空氣的狀態(tài)為超臨界狀態(tài)。
[0014]所述外筒體的筒體上安裝有安全閥，筒體外側(cè)包裹有保溫層，保證儲(chǔ)熱效果。超高壓氣體儲(chǔ)存在蛇管內(nèi)，降低了超強(qiáng)度合金鋼的使用量，從而降低了大量成本。在氣體的出口處設(shè)有空氣緩沖罐。保證出口超高壓空氣的壓力穩(wěn)定。
[0015]所述的蛇管束，其特征是，蛇管纏繞方式為螺旋纏繞，相鄰的纏繞層螺旋方向相反。該結(jié)構(gòu)使得蛇管的熱膨脹可以自行補(bǔ)償，并且具有非常大的換熱面積。
[0016]本發(fā)明具有獨(dú)創(chuàng)性，相比于洞穴儲(chǔ)氣技術(shù)和地面普通高壓儲(chǔ)罐，成本低，限制少，將蓄熱于儲(chǔ)氣置于同一環(huán)節(jié)中，減少了中間過程，減少了能量在輸送過程中的損失，提高了能源的利用率。具有良好的市場(chǎng)前景。
[0017]【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1本發(fā)明的帶儲(chǔ)熱的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器示意圖。
[0019]圖2本發(fā)明的蛇管示意圖。
[0020]圖3本發(fā)明的異型固定墊片示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，應(yīng)理解該實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
實(shí)施例
[0022]如圖1為新型帶儲(chǔ)熱的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器示意圖。I為平封頭；2為中心管；3為法蘭；4為蛇管；5為外夾套筒體。蛇管4纏繞在中心管2上?？諝鈴钠椒忸^I上的法蘭3進(jìn)入。儲(chǔ)存空氣時(shí)，另外一端閥門閉合；釋放空氣時(shí)，閥門打開，放出空氣。整個(gè)筒體使用鞍座支撐(未畫出)。蓄熱時(shí)，蓄熱介質(zhì)儲(chǔ)存在筒體中剩余區(qū)域內(nèi)，需要回?zé)釙r(shí)，蓄熱介質(zhì)從筒體上方的法蘭流出。
[0023]如圖2所示,5為外夾套筒體；4為蛇管,2為中心管。外夾套筒體5的兩層中間使用角度支撐，保證外筒體的剛度。蛇管2的材料為43CrNiMoVA鋼，內(nèi)徑為10或者25mm，壁厚為I或2mm，并使用自增強(qiáng)技術(shù)，以減小壁厚，增大儲(chǔ)氣的空間。蛇管4螺旋纏繞在中心管3上。相鄰螺旋管的繞向相反。中心管2可以使用0Crl8Ni9，外夾套筒體5材料為0Crl8Ni9。外夾套筒體的內(nèi)徑為4-6m，中心管直徑為0.5-lm，兩者的直徑由需要儲(chǔ)存空氣的量決定。圖1中下方箭頭表示的是蓄熱介質(zhì)的流向，纏繞管內(nèi)的介質(zhì)為空氣。
[0024]如圖3為異型固定墊片示意圖，該墊片可以保證蛇管束的橫向和縱向的間距。使用數(shù)量為3?4片，均布在蛇管束上，用焊接的方法將其固定。
[0025]上述實(shí)施例所述的新型帶儲(chǔ)熱的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器實(shí)現(xiàn)了空氣的超高壓壓縮，以及空氣的等溫壓縮與膨脹，提高了能源的利用率。擴(kuò)大壓縮空氣電站的發(fā)電功率，具有良好的市場(chǎng)前景。
[0026]本實(shí)施例僅僅描述了單管纏繞的情況。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)的，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型帶儲(chǔ)熱的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，由外夾套筒體，中心管，蛇管，封頭組成，其特征在于:所述蛇管根據(jù)所需要的儲(chǔ)存空氣的速度來選擇單管或者雙管纏繞，所述蛇管纏繞在所述中心管上，超高壓空氣儲(chǔ)存在蛇管內(nèi)；殼程為蓄熱介質(zhì)，外夾套筒體為夾套結(jié)構(gòu)，對(duì)殼程的蓄熱材料進(jìn)行保溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，其特征在于:所述蛇管既是超高壓空氣的儲(chǔ)存器，也是空氣與蓄熱介質(zhì)換熱的換熱管；所述蛇管使用43CrNiMoVA鋼管彎制而成，纏繞方式為單管或雙管纏繞，管與管之間使用焊接方式連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，其特征在于:所述蛇管規(guī)格為內(nèi)徑25mm/壁厚2mm或者內(nèi)徑IOmm/壁厚Imm ;所述蛇管的橫向間距2mm,縱向間距2mm,每層蛇管之間使用異型固定墊片保證橫向和縱向的間距；所述蛇管的螺旋升角可調(diào)，角度為5。~20° 。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，其特征在于:所述蛇管與管板的連接方式為自動(dòng)焊，所述蛇管纏繞方式為螺旋纏繞，相鄰的纏繞層螺旋方向相反，所述異型固定墊片的個(gè)數(shù)為3或者4個(gè)，相隔角度為120°或者90°，所述異型固定墊片與蛇管的兩者接觸部位采用點(diǎn)焊方式連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，其特征在于:所述外夾套筒體為夾套結(jié)構(gòu)，中間抽真空，夾套中間使用角鋼支撐，殼程為常壓，介質(zhì)為蓄熱材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，其特征在于:罐體使用平封頭，封頭上安裝有法蘭，與外夾套筒體內(nèi)的蛇管連接；所述蛇管儲(chǔ)氣器為立式容器，使用耳座支承；半地下或全地下放置，蛇管儲(chǔ)氣器高度為20-40米，接入壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)多個(gè)蛇管儲(chǔ)氣器采用并聯(lián)的連接方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所`述的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，其特征在于:所述蛇管儲(chǔ)氣器的內(nèi)部壓縮空氣的狀態(tài)為超臨界狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，其特征在于:所述外筒體的筒體上安裝有安全閥，筒體外側(cè)包裹有保溫層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，其特征在于:超高壓氣體儲(chǔ)存在蛇管內(nèi)，在氣體的出口處設(shè)有空氣緩沖罐。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓壓縮空氣蛇管儲(chǔ)氣器，其特征在于:所述蛇管纏繞方式為螺旋纏繞，相鄰的纏繞層螺旋方向相反；每層蛇管之間使用異型固定墊片保證橫向和縱向的間距；所述外夾套筒體為夾套結(jié)構(gòu)，中間抽真空，夾套中間使用角鋼支撐。
【文檔編號(hào)】F17C1/00GK103775820SQ201410036114
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】凌祥, 沈炎, 彭浩, 李洋 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)