一种压缩空气储能系统中导热油除水除氧的系统及方法

技术领域

本发明属于导热油除水技术领域，特别涉及一种压缩空气储能系统中导热油除水除氧的系统及方法。

背景技术

导热油是沸点较高且可循环使用的烃类混合物，通常由烷烃、环烷烃、芳香烃组成。导热油具有性质稳定、无毒、无腐蚀、无刺激性气味、闪点高等特点，作为一种高效的传热载体，广泛应用于化工、能源、纺织等各个行业，与蒸汽传热相比，具有压力低、传热效率高、易于调节控制温度等优势。

导热油在加注及系统运行过程中难免与环境空气发生直接接触，导致混入水和氧气。水在高温回路中汽化会导致管路压力急剧上升，致使管道剧烈振动甚至破裂，还会使泵发生汽蚀。氧气在高温下使导热油氧化，造成导热油黏度增大，酸度升高以及生成不溶沉淀物，导致传热效果下降，设备腐蚀和结垢。

因此为了系统安全运行，需对新加入系统以及运行过一段时间的导热油进行除水除氧处理。传统除水器采用电加热器作为热源，占地面积较大，运行成本较高。

发明内容

为了解决背景技术中至少一个问题，本发明提出一种压缩空气储能系统中导热油除水除氧的系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种压缩空气储能系统中导热油除水除氧的系统，包括加热罐、气液分离器和回收罐；

所述加热罐的内腔设置有换热管，所述换热管用于通入升温升压后的气体；所述加热罐内注有导热油，所述导热油用于与所述升温升压后的气体进行热交换，生成混合蒸气；

所述气液分离器通过分离管路与所述加热罐连接，用于对所述混合蒸气进行气液分离；

所述回收罐与所述气液分离器连接，用于存储气液分离器中液化的导热油。

优选地，所述换热管的进口连接有压缩管路，出口连接有消音器；

所述压缩管路依次设置有空气过滤器、压缩机和阀门b。

优选地，所述压缩机连接有电机。

优选地，所述压缩机的出口还设置有支路，所述支路上安装有阀门a。

优选地，所述加热罐的内腔连通有加注管路和排油管路；

所述加注管路依次设置有阀门i和加注泵，用于往加热罐的内腔注入导热油；

所述排油管路依次设置有阀门k和排油泵，用于排出加热罐内腔的导热油。

优选地，所述分离管路上依次设置有阀门c和第一换热器；所述阀门c的出口与所述第一换热器的热端进口连接，所述第一换热器的热端出口与气液分离器连接；

所述第一换热器的冷端进口和冷端出口连接有冷却管路，所述冷却管路用于与所述分离管路中的混合蒸气进行热交换。

优选地，所述冷却管路上还设置有第二换热器和阀门e，所述第二换热器的冷端进口和冷端出口均设置在所述冷却管路上，用于与排气管路进行热交换。

优选地，所述排气管路的进口与所述气液分离器连接，所述第二换热器的热端进口和热端出口设置在排气管路上；

所述排气管路上还安装有阀门d。

优选地，所述加热罐和所述回收罐内均设置有保护管，两个所述保护管分别延伸至加热罐和回收罐底部；

两个所述保护管的进口之间连接有保护管路，所述保护管路连通有进气支路，所述进气支路上设置有阀门g，所述进气支路的出口与所述回收罐的保护管之间的管路上还设置有阀门g。

优选地，所述加热罐和回收罐之间还连接有回收管路；

所述回收管路上依次设置有回收泵和阀门j。

一种压缩空气储能系统中导热油除水除氧的方法，用于上述的压缩空气储能系统中导热油除水除氧的系统，包括以下步骤：

往加热罐中注入导热油；

往换热管中通入升温升压后的气体，使导热油升温，导热油中的空气、水蒸气和导热油蒸气组成的混合蒸气从加热罐排出；

对混合蒸气在分离管路进行冷却，得到空气、水蒸气和液态导热油；

将液态导热油回收至回收罐，同时将空气和水蒸气排出；

将回收罐的导热油回收至加热罐；

将加热罐中的导热油全部排出。

优选地，在往加热罐中注入导热油之前，还包括以下步骤：

往加热罐和回收罐注入保护气体，直至回收罐内的导热油全部回收至加热罐。

优选地，将加热罐中的导热油全部排出时，还包括以下步骤：

往加热罐通入保护气体，保持进入加热罐的保护气体体积流量与流出加热罐的导热油体积流量相等。

本发明的有益效果：

本发明利用压缩机启机工况产生的热空气作为除氧除水机构的热源，提高了系统运行效率；同时本发明简化了加热装置，本装置在加热罐内加装换热管，无需布置外部导热油加热器，节省了建造成本，少了占地面积；另外本发明利用冷却管路的冷却水进行二次冷却，在处理尾气废热的同时省去了冷凝器冷端工质的预加热环节，进一步降低了建造成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的一种压缩空气储能系统中导热油除水除氧的系统的结构示意图；

图2示出了本发明的一种压缩空气储能系统中导热油除水除氧的系统的局部图一；

图3示出了本发明一种压缩空气储能系统中导热油除水除氧的系统的局部图二。

图中：1、空气过滤器；2、压缩机；3、加热罐；301、换热管；4、第一换热器；5、气液分离器；6、第二换热器；7、回收罐；8、回收泵；9、消音器；10、加注泵；11、排油泵；12、电机；13、保护管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种压缩空气储能系统中导热油除水除氧的系统，如图1所示，包括加热罐3、气液分离器5和回收罐7；其中加热罐3的内腔设置有换热管301，换热管301用于通入升温升压后的气体，同时加热罐3的内腔注有导热油，导热油可以跟升温升压后的气体进行热交换，生成混合蒸气，混合蒸气中包括空气、水蒸气和导热油蒸气。

另外，在图1中，气液分离器5通过分离管路与加热罐3连接，在工作时可以混合蒸气进行气液分离，而且回收罐7与气液分离器5连接，可以用来存储气液分离器5中液化的导热油。

如图2所示，本发明的压缩空气储能系统中导热油除水除氧的系统还包括压缩管路、加注管路、排油管路、冷却管路、分离管路和排气管路，下面对上述管路进行逐一说明，具体如下：

压缩管路的出口与换热管301的进口连接，而且压缩管路从进口到出口依次设置了空气过滤器1、压缩机2和阀门b，气体经过空气过滤器1后再压缩机2中升温升压，得到高温高压的气体，然后打开阀门b，高温高压气体可以进入换热管301。另外，换热管301的出口连接有消音器9，高温高压气体跟导热油换热后可以通过消音器9排出，而且可以消除气体排出时的大部分噪音。

需要说明的是，压缩机2连接有电机12，用于驱动压缩机2，另外压缩机2的出口还设置有支路，支路上安装有阀门a，当阀门b关闭后可以打开阀门a让压缩机2中的气体排出。

进一步地，加注管路和排油管路的进口均与加热罐3的内腔连通；其中，加注管路依次设置有阀门i和加注泵10，在使用过程中可以打开阀门i和加注泵10，往加热罐3的内腔注入导热油；排油管路依次设置有阀门k和排油泵11，在使用时通过排油泵11排出加热罐3内腔的导热油。

进一步地，分离管路上依次设置有阀门c和第一换热器4；其中第一换热器4有热端进口、热端出口、冷端进口和冷端出口。阀门c的出口与第一换热器4的热端进口连接，第一换热器4的热端出口与气液分离器5连接；而且第一换热器4的冷端进口和冷端出口连接有冷却管路，冷却管路用来与分离管路中的混合蒸气进行热交换。

进一步地，冷却管路上还设置有第二换热器6和阀门e，第二换热器6的冷端进口和冷端出口均设置在冷却管路上，用于与排气管路进行热交换。通过图2可以看出，第二换热器6的热端进口和热端出口设置在排气管路上，排气管路的进口与气液分离器5连接，通过排气管路排出的空气和水蒸气可以通过第二换热器6换热后排出。另外，排气管路上还安装有阀门d，可以通过阀门d控制排气管路的开闭。

进一步地，如图3所示，加热罐3和回收罐7内均设置有保护管13，两个保护管13分别延伸至加热罐3和回收罐7底部，两个保护管13的进口之间连接有保护管路，保护管路连通有进气支路，进气支路上设置有阀门g，进气支路的出口与回收罐7的保护管13之间的管路上还设置有阀门g。

需要说明的是，由于保护管13分别延伸至加热罐3和回收罐7的底部，当保护管13内通入保护气后，部分空气和水蒸气可以被保护气带出加热罐，另外保护气可以采用氮气。

进一步地，加热罐3和回收罐7之间还连接有回收管路，回收管路上依次设置有回收泵8和阀门j，通过开启回收泵8和阀门j可以将回收罐7内的导热油回收至加热罐3。

一种压缩空气储能系统中导热油除水除氧的方法，用于图1中的压缩空气储能系统中导热油除水除氧的系统，包括以下步骤：

往加热罐3中注入导热油；

往换热管301中通入升温升压后的气体，使导热油升温，导热油中的空气、水蒸气和导热油蒸气组成的混合蒸气从加热罐3排出；

对混合蒸气在分离管路进行冷却，得到空气、水蒸气和液态导热油；

将液态导热油回收至回收罐7，同时将空气和水蒸气排出；

将回收罐7的导热油回收至加热罐3；

将加热罐3中的导热油全部排出，同时往加热罐3通入保护气体，保持进入加热罐3的保护气体体积流量与流出加热罐3的导热油体积流量相等。

进一步地，在往加热罐3中注入导热油之前，还包括以下步骤：

往加热罐3和回收罐7注入保护气体，直至回收罐7内的导热油全部回收至加热罐3。

需要说明的是，保护气体可采用氮气，下面以氮气为例，结合图1-图3中的阀门a～k对整个系统的运行流程进行详细说明：

S1：除水器启动时，先打开阀门g、h和f，充入氮气，排尽管路中的空气。

S2：打开阀门c、d和i，启动加注泵10，往加热罐3中注入导热油，待加热罐3液面高度达到罐体高度3/4时关闭加注泵10，关闭阀门i。

S3：打开阀门b，启动压缩机3，往换热管301中通入升温升压后的气体，使导热油升温，导热油中的空气、水蒸气和导热油蒸气组成的混合蒸气从加热罐3排出。

S4：打开阀门e，往冷却管路通入冷却介质，然后混合蒸气在通过分离管路的第一换热器4进行冷却，得到空气、水蒸气和液态导热油，然后进入气液分离器5，然后液态导热油被输送至回收罐7，而空气和水蒸气则进入排气管道，在第二换热器6与冷却介质进行换热，使空气和水蒸气快速降温，同时当第二换热器6出口尾气温度下降至30℃时将阀门e转到半开，待第二换热器6出口不再有液态水流出，说明导热油中的水分已除净。此时开启阀门a，关闭阀门b。

S5：待加热罐3中导热油温度降至30℃后，关闭阀门d，开启阀门j，开启油泵回收泵8，将回收罐7中导热油全部抽到加热罐3中后，关闭回收泵8，关闭阀门f、g、h和j。

S6：开启阀门f和k，开启排油泵11，调节阀门f，保持进入加热罐3的氮气体积流量与流出加热罐3的导热油体积流量相等。

需要说明的是，本发明耦合了压缩空气储能系统中的压缩机2，利用压缩机2启机工况下产生的热空气作为热源，节省了除水能耗，提高了系统效率；另外工业冷却水(即冷却介质)先经过第二换热器6，将尾气冷却到常温，同时自身被加热到100℃以上；然后进入第一换热器4，使混合气体中的烷烃冷凝，并且保证进入气液分离器5的水和空气仍是气态。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。