具有自预警处理功能的高压空气储罐及其控制方法

技术领域

本发明涉及压缩气体储能技术领域，具体涉及具有自预警处理功能的高压空气储罐及其控制方法。

背景技术

压缩气体储能是能够应用于大规模物理储能的新技术，先进压缩气体储能技术更是摆脱传统压缩气体储能系统对地理位置条件束缚，具有广阔的市场应用前景，其核心储能单元一般采用高压空气储罐。一般而言，对于先进压缩气体储能电站而言，需要配套储气装置的容量也很庞大，高压空气储罐的安全性要求较高。如何在有效地降低投资成本的同时，保证高压空气储罐的安全性是本领域技术人员急需解决的技术问题。

现有技术中的压缩储能系统，例如公开号为CN210860625U的专利申请，公开了一种适用于压缩气体储能系统的双层储气罐结构，双层储气罐的内层罐体用于存储高压空气，内层罐体与外层罐体之间的夹层空间用以存储中压空气，该中压空气的压力比内层高压空气低一个压力等级，多个双层储气罐通过管道相联，内层罐体的主管路和夹层存储空间的主管路都与压缩机组、膨胀机组连通，通过调节阀控制压缩、膨胀过程。通过上述结构可以减小内外罐体的壁厚，减少系统成本，还能通过调节阀的匹配来减小膨胀机低负荷工况下的节流损失，具有良好的应用前景。但是，上述双层储气罐结构较为复杂、生产维护成本高。而且，现有技术中的上述装置缺乏压力检测和排气装置，无法有限地降低爆破风险。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的高压空气储罐生产维护成本高且缺乏应急排气装置的问题。为此，本发明提供一种具有自预警处

理功能的高压空气储罐，包括：

双层罐体，包括：外管壁和设置在所述外管壁内侧的内管壁；所述外管壁和所述内管壁二者围成外管腔体，所述内管壁内侧为内管腔体；所述外管腔体和所述内管腔体通过连通管相连；

自预警处理机构，包括：压力检测器和排气阀；所述压力检测器用于检测所述双层罐体内压缩气体的压力值，所述压力检测器与所述排气阀通讯相连，所述排气阀受控制地打开，以释放所述内管腔体内的压缩气体。

可选的，所述压力检测器为与所述外管腔体相连通的压力表，所述压力表用于检测所述外管腔体内的压力数值；

所述排气阀在所述压力表的数值骤降时，受驱动地打开以释放所述内管腔体的压缩气体。

可选的，所述排气阀为电动排气阀，通过控制单元与所述压力检测器相连通。

可选的，所述外管壁为金属材料。

可选的，所述外管壁为钢材料，所述内管壁为高密度聚乙烯材料。

可选的，所述双层罐体端部设置有用于供压缩气体进入和排出的通气管路；

所述外管壁上设置有法兰盘，所述通气管路为所述内管壁穿过所述法兰盘并延伸出所述双层罐体外的部分。

可选的，所述排气阀设置在所述通气管路上。

可选的，所述连通管为多个，且均匀布置在所述双层罐体的周向方向上。

可选的，具有自预警处理功能的高压空气储罐，还包括：

支撑结构，设置在所述双层罐体的底部，且位于所述外管壁和所述内管壁之间，用于支撑所述内管壁，使所述外管腔体和所述内管腔体分隔成两个相连通的腔体。

具有自预警处理功能的高压空气储罐控制方法，包括：

在储气阶段，随着压缩气体充入所述内管腔体中，所述内管腔体首先被高压空气填充，并通过连通管向所述外管壁和所述内管壁围成的所述外管腔体扩散，进而使压缩气体分别充满所述外管腔体和所述内管腔体；

在释气阶段，随着所述内管腔体内的压缩气体排出，所述外管腔体通过连通管向所述内管腔体内补充压缩气体，直到释气结束；

在紧急爆破情况下，所述外管壁发生破裂导致所述外管腔体的压力数值迅速降低；当所述压力检测器检测到所述外管腔体的压力骤降，所述排气阀会自动打开，从而在爆破的瞬间释放所述内管腔体内的压缩气体，进而降低爆破的危害。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的具有自预警处理功能的高压空气储罐，包括：

双层罐体，包括：外管壁和设置在所述外管壁内侧的内管壁；所述外管壁和所述内管壁二者围成外管腔体，所述内管壁内侧为内管腔体；所述外管腔体和所述内管腔体通过连通管相连；

自预警处理机构，包括：压力检测器和排气阀；所述压力检测器用于检测所述双层罐体内压缩气体的压力值，所述压力检测器与所述排气阀通讯相连，所述排气阀受控制地打开，以释放所述内管腔体内的压缩气体。

在本发明中，通过上述外管壁和套置在外管壁内的内管壁，从而形成了外管腔体和内管腔体。上述结构不但结构简单，便于生产。更重要的是，由于内管壁的分割作用，使得外管腔体的空间有限，储存的高压空气量较小，在上述外管壁意外发生爆破时瞬间释放的能量有限；大量的压缩空气位于内管腔体中，内管腔体中的压缩空气需要先通过连通管后才能将大量能量释放，而上述连通管的管径将限制能量释放的速度与强度，从而大大降低整个储罐爆破时带来的破坏力，提高了高压空气储罐的安全性。而且，上述套置配合的外管壁和内管壁结构还可以在保证安全性的前提下，有效地降低外管壁的厚度，从而降低投资成本，增加收益。

另外，在本发明中还设置有自预警处理机构，上述自预警处理机构可以在紧急爆破情况下，瞬间释放内管腔体中的压缩气体。上述排气阀受控制地打开，可以有效地减少压缩空气对连通管的压力，进而保证连通管可以稳定地将内管腔体中的压缩气体排出，从而降低爆破发生部位产生的风险。

2.本发明提供的具有自预警处理功能的高压空气储罐，所述压力检测器为与所述外管腔体相连通的压力表，所述压力表用于检测所述外管腔体内的压力数值；所述排气阀在所述压力表的数值骤降时，受驱动地打开以释放所述内管腔体的压缩气体。

在本发明中，通过压力表测量外管腔体内的压力数值可以实时监控高压空气储罐的工作状态，从而在紧急爆破情况下，压力表的数值骤降从而及时自动触发排气阀的打开，释放所述内管腔体的压缩气体。

3.本发明提供的具有自预警处理功能的高压空气储罐，所述外管壁为金属材料。所述外管壁为钢材料，所述内管壁为高密度聚乙烯材料。

通过将内管壁设置为高密度聚乙烯材料可以在保证高压空气储罐安全性的前提下，有效地降低该高压空气储罐的生产制造成本。

4.本发明提供的具有自预警处理功能的高压空气储罐，所述双层罐体端部设置有用于供压缩气体进入和排出的通气管路；所述外管壁上设置有法兰盘，所述通气管路为所述内管壁穿过所述法兰盘并延伸出所述双层罐体外的部分。

在本发明中，将用于供压缩气体进入和排出高压空气储罐的通气管路设置为与内管腔体相连通的通道，可以有效地保证高压空气储罐进气和排气效率。

5.本发明提供的具有自预警处理功能的高压空气储罐，所述排气阀设置在所述通气管路上。

在本发明中，设置在通气管路上的排气阀可以稳定可靠地排出内管腔体中的高压气体，而且也降低了高压空气储罐的生产维护难度。

6.本发明提供的具有自预警处理功能的高压空气储罐，所述连通管为多个，且均匀布置在所述双层罐体的周向方向上。

在本发明中，通过设置多个上述连通管可以有效地使内管腔体中的高压气体均匀快速地流入外管腔体，尽量保证内管腔体和外管腔体的气体压力值相等。并且，在发生紧急爆破情况下，上述内管腔体可以通过多个连通管稳定地释放高压气体。

7.本发明提供的具有自预警处理功能的高压空气储罐，还包括：支撑结构，设置在所述双层罐体的底部，且位于所述外管壁和所述内管壁之间，用于支撑所述内管壁，使所述外管腔体和所述内管腔体分隔成两个相连通的腔体。

在本发明中，通过上述支撑结构可以保证所述外管腔体和所述内管腔体之间具有间隙，使其二者分隔成两个相连通的腔体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明提供的具有自预警处理功能的高压空气储罐结构示意图。

附图标记说明：

1－双层罐体；2－外管壁；3－内管壁；4－外管腔体；5－内管腔体；6－连通管；7－压力检测器；8－排气阀；9－通气管路；10－法兰盘；11－支撑结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

本实施例中提供一种具有自预警处理功能的高压空气储罐，如图1所示，其包括：

双层罐体1，包括：外管壁2和设置在所述外管壁2内侧的内管壁3；所述外管壁2和所述内管壁3二者围成外管腔体4，所述内管壁3内侧为内管腔体5；所述外管腔体4和所述内管腔体5通过连通管6相连；上述外管壁2为钢材料，所述内管壁3为高密度聚乙烯材料；而且，所述连通管6为多个，且均匀布置

在所述双层罐体1的周向方向上；

自预警处理机构，包括：压力检测器7和排气阀8；所述压力检测器7用于检测所述双层罐体1内压缩气体的压力值，所述压力检测器7与所述排气阀8通讯相连，所述排气阀8受控制地打开，以释放所述内管腔体5内的压缩气体。如图1所示，上述压力检测器7为与所述外管腔体4相连通的压力表，所述压力表用于检测所述外管腔体4内的压力数值；所述排气阀8在所述压力表的数值骤降时，受驱动地打开以释放所述内管腔体5的压缩气体。为了迅速反应以实现泄压，在本发明中的排气阀8为电动排气阀，通过控制单元与所述压力检测器7相连通；

支撑结构11，设置在所述双层罐体1的底部，且位于所述外管壁2和所述内管壁3之间，用于支撑所述内管壁3，使所述外管腔体4和所述内管腔体5分隔成两个相连通的腔体。

在本发明中，如图1所示，所述双层罐体1端部设置有用于供压缩气体进入和排出的通气管路9；所述外管壁2上设置有法兰盘10，所述通气管路9为所述内管壁3穿过所述法兰盘10并延伸出所述双层罐体1外的部分。上述排气阀8设置在所述通气管路9上。

具有自预警处理功能的高压空气储罐控制方法，包括：

在储气阶段，随着压缩气体充入所述内管腔体5中，所述内管腔体5首先被高压空气填充，并通过连通管6向所述外管壁2和所述内管壁3围成的所述外管腔体4扩散，进而使压缩气体分别充满所述外管腔体4和所述内管腔体5；

在释气阶段，随着所述内管腔体5内的压缩气体排出，所述外管腔体4通过连通管6向所述内管腔体5内补充压缩气体，直到释气结束；

在紧急爆破情况下，所述外管壁2发生破裂导致所述外管腔体4的压力数值迅速降低；当所述压力检测器7检测到所述外管腔体4的压力骤降，所述排气阀8会自动打开，从而在爆破的瞬间释放所述内管腔体5内的压缩气体，进而降低爆破的危害。

当然，本实施例对压力检测器7的结构不做具体限定，在其它实施例中，压力检测器7还可以为用于检测气压的压力传感器。

当然，本实施例对排气阀8的结构不做具体限定，在其它实施例中，排气阀8还可以为机械结构控制的机械阀门，以实现内管腔体5的泄压动作。

当然，本实施例对外管壁2和内管壁3的结构不做具体限定，在其它实施例中，上述外管壁2还可以为合金材料，所述内管壁3为其他柔性材料。

当然，本实施例对连通管6的数量和设置位置不做具体限定，在其它实施例中，连通管6还可以根据需要布置在外管壁2和内管壁3之间的不同位置。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。