СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА В СИСТЕМЕ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК H02K9/26 F02C7/143 F25D17/06 

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 использование 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 охлаждается в промежуточном холодильнике 6 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 3h 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 охлаждения воздуха в системе производства электроэнергии. Система содержит: камеру обработки воздуха, выполненную с возможностью получения воздуха, охлаждения воздуха и удаления влаги из воздуха; первый компрессор, проточно соединенный с камерой обработки воздуха и выполненный с возможностью получения воздуха из камеры обработки воздуха и выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха; абсорбционный холодильник для пара, соединенный с первым компрессором и выполненный с возможностью передачи тепловой энергии между несколькими средами и охлаждения первого сжатого нагретого потока воздуха; второй компрессор, соединенный с абсорбционным холодильником для пара и выполненный с возможностью получения охлажденного указанного первого потока воздуха и 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.

[0009] В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения предложена система для охлаждения воздуха в системе производства электроэнергии. Система содержит: камеру обработки воздуха, выполненную с возможностью получения воздуха, охлаждения воздуха и удаления влаги из воздуха; первый компрессор, проточно соединенный с камерой обработки воздуха и выполненный с возможностью получения воздуха из камеры обработки воздуха и выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха; абсорбционный холодильник для пара, соединенный с первым компрессором и выполненный с возможностью передачи тепловой энергии между несколькими средами и охлаждения первого сжатого нагретого потока воздуха; второй компрессор, соединенный с абсорбционным холодильником для пара и выполненный с возможностью получения охлажденного указанного первого потока воздуха и 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.

[0010] В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения предложен способ охлаждения воздуха в системе производства электроэнергии. Способ включает: получение воздуха в камере обработки воздуха; охлаждение воздуха в камере обработки воздуха; удаление влаги из воздуха в камере обработки воздуха; сжатие воздуха посредством первого компрессора; выпуск первого сжатого нагретого потока воздуха из первого компрессора; передачу тепловой энергии между несколькими средами в абсорбционном холодильнике для пара; охлаждение первого сжатого нагретого потока воздуха в абсорбционном холодильнике для пара; сжатие охлажденного указанного первого потока воздуха; и выпуск второго сжатого нагретого потока воздуха.

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 к.п.д., 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 AA-CAES систему с высоким к.п.д., 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, показывающий 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 необязательно 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, входят 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 необязательно 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 к.п.д. в системах производства электроэнергии. Приведенные в этом документе иллюстративные варианты выполнения обеспечивают системы и способы повышения к.п.д. 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 к.п.д. 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 51, 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 к.п.д. 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 71, 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, не 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.

Изобретение относится к системам генерации энергии. Технический результат: повышение КПД. Система для охлаждения воздуха в системе производства электроэнергии содержит камеру обработки воздуха, первый и второй компрессоры, абсорбционный холодильник для пара, устройство аккумулирования энергии. Камера обработки воздуха выполнена с возможностью получения воздуха, его охлаждения и удаления влаги из воздуха. Первый компрессор проточно соединен с камерой обработки воздуха и выполнен с возможностью получения воздуха из камеры обработки воздуха и выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха. Абсорбционный холодильник соединен с первым компрессором и выполнен с возможностью охлаждения первого сжатого нагретого потока воздуха. Второй компрессор соединен с абсорбционным холодильником и выполнен с возможностью получения охлажденного указанного первого потока воздуха и выпуска второго сжатого нагретого потока воздуха. Устройство аккумулирования энергии соединено со вторым компрессором и выполнено с возможностью аккумулирования тепловой энергии от второго сжатого нагретого потока воздуха. Система охлаждения воздуха содержит также емкость, соединенную с устройством аккумулирования энергии и выполненную с возможностью хранения охлажденного сжатого воздуха, полученного из устройства аккумулирования энергии. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Система для охлаждения воздуха в системе производства электроэнергии, содержащая:
камеру обработки воздуха, выполненную с возможностью получения воздуха, охлаждения воздуха и удаления влаги из воздуха,
первый компрессор, проточно соединенный с камерой обработки воздуха и выполненный с возможностью получения воздуха из камеры обработки воздуха и выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха,
абсорбционный холодильник для пара, соединенный с первым компрессором и выполненный с возможностью передачи тепловой энергии между несколькими средами и охлаждения первого сжатого нагретого потока воздуха,
второй компрессор, соединенный с абсорбционным холодильником для пара и выполненный с возможностью получения охлажденного указанного первого потока воздуха и 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.

2. Система по п.1, в которой абсорбционный холодильник для пара, выполненный с возможностью передачи тепловой энергии между несколькими средами и охлаждения первого сжатого нагретого потока воздуха, содержит:
первый теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепловой энергии от первого сжатого нагретого потока воздуха к охлаждающей текучей среде,
второй теплообменник, проточно соединенный с первым теплообменником и выполненный с возможностью охлаждения и конденсации охлаждающей текучей среды,
третий теплообменник, проточно соединенный со вторым теплообменником и выполненный с возможностью передачи тепловой энергии от первой текучей среды к охлаждающей текучей среде, причем первая текучая среда затем охлаждает воздух, полученный камерой обработки воздуха, и
четвертый теплообменник, проточно соединенный с третьим теплообменником и выполненный с возможностью передачи тепловой энергии от охлаждающей текучей среды ко второй текучей среде.

3. Система по п.2, в которой первая текучая среда представляет собой воду или гликоль.

4. Система по п.2, в которой абсорбционный холодильник для пара дополнительно содержит насос, выполненный с возможностью перекачки охлаждающей текучей среды.

5. Система по п.1, в которой первый компрессор представляет собой осевой компрессор, а второй компрессор представляет собой центробежный компрессор.

6. Система по п.2, в которой третий теплообменник соединен как с камерой обработки воздуха, так и с абсорбционным холодильником для пара.

7. Система по п.1, в которой охлажденный первый сжатый нагретый поток воздуха находится при температуре, по существу равной 180°С.

8. Система для охлаждения воздуха в системе производства электроэнергии, содержащая:
камеру обработки воздуха, выполненную с возможностью получения воздуха, охлаждения воздуха и удаления влаги из воздуха,
первый компрессор, проточно соединенный с камерой обработки воздуха и выполненный с возможностью получения воздуха из камеры обработки воздуха и выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха,
абсорбционный холодильник для пара, соединенный с первым компрессором и выполненный с возможностью передачи тепловой энергии между несколькими средами и охлаждения первого сжатого нагретого потока воздуха,
второй компрессор, соединенный с абсорбционным холодильником для пара и выполненный с возможностью получения охлажденного указанного первого потока воздуха и выпуска второго сжатого нагретого потока воздуха.

9. Система по п.8, в которой абсорбционный холодильник для пара, выполненный с возможностью передачи тепловой энергии между несколькими средами и охлаждения первого сжатого нагретого потока воздуха, содержит:
первый теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепловой энергии от первого сжатого нагретого потока воздуха к охлаждающей текучей среде,
второй теплообменник, проточно соединенный с первым теплообменником и выполненный с возможностью охлаждения и конденсации охлаждающей текучей среды,
третий теплообменник, проточно соединенный со вторым теплообменником и выполненный с возможностью передачи тепловой энергии от первой текучей среды к охлаждающей текучей среде, причем первая текучая среда затем охлаждает воздух, полученный камерой обработки воздуха, и
четвертый теплообменник, проточно соединенный с третьим теплообменником и выполненный с возможностью передачи тепловой энергии от охлаждающей текучей среды ко второй текучей среде.

10. Система по п.9, в которой первая текучая среда представляет собой воду или гликоль.

11. Система по п.9, в которой абсорбционный холодильник для пара дополнительно содержит насос, выполненный с возможностью перекачки охлаждающей текучей среды.

12. Система по п.8, в которой первый компрессор представляет собой осевой компрессор, а второй компрессор представляет собой центробежный компрессор.

13. Система по п.8, в которой третий теплообменник соединен как с камерой обработки воздуха, так и с абсорбционным холодильником для пара.

14. Система по п.8, в которой охлажденный указанный первый поток воздуха находится при температуре, по существу равной 180°С.

15. Способ охлаждения воздуха в системе производства электроэнергии, включающий:
получение воздуха в камере обработки воздуха,
охлаждение воздуха в камере обработки воздуха для получения охлажденного воздуха,
удаление влаги из воздуха в камере обработки воздуха для получения охлажденного сухого воздуха,
сжатие охлажденного сухого воздуха посредством первого компрессора,
выпуск первого сжатого нагретого потока воздуха из первого компрессора,
передачу тепловой энергии между несколькими средами, включая сжатый нагретый воздух, в абсорбционном холодильнике для пара,
охлаждение первого сжатого нагретого потока воздуха в абсорбционном холодильнике для пара,
сжатие охлажденного указанного первого потока воздуха во втором компрессоре и
выпуск второго сжатого нагретого потока воздуха из второго компрессора.

16. Способ по п.15, в котором дополнительно:
передают тепловую энергию от первого сжатого нагретого потока воздуха охлаждающей текучей среде в первом теплообменнике в абсорбционном холодильнике для пара,
конденсируют охлаждающую текучую среду во втором теплообменнике в абсорбционном холодильнике для пара,
передают тепловую энергию от первой текучей среды охлаждающей текучей среде в третьем теплообменнике в абсорбционном холодильнике для пара, причем текучая среда затем охлаждает воздух, полученный камерой обработки воздуха, и
передают тепловую энергию от охлаждающей текучей среды второй текучей среде в четвертом теплообменнике в абсорбционном холодильнике для пара.

17. Способ по п.16, в котором первая текучая среда представляет собой воду или гликоль.

18. Способ по п.16, в котором дополнительно перекачивают охлаждающую текучую среду посредством насоса.

19. Способ по п.15, в котором первый компрессор представляет собой осевой компрессор.

20. Способ по п.15, в котором охлажденный первый сжатый нагретый поток воздуха имеет температуру, по существу равную 180°С.