本發(fā)明屬于co2儲(chǔ)能系統(tǒng)，具體地，涉及一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐及方法。

背景技術(shù)：

1、在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，低谷電能以氣體壓力能和熱能存儲(chǔ)，在電力高峰時(shí)再轉(zhuǎn)為電能，其關(guān)鍵部件之一便是儲(chǔ)氣庫(kù)。目前，為降低儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)成本，儲(chǔ)庫(kù)多選用廢氣礦井及鹽穴，這使得儲(chǔ)能系統(tǒng)選址受限，可能與電網(wǎng)用能分布相矛盾。因此，發(fā)展地上的儲(chǔ)罐勢(shì)在必行。然而，在現(xiàn)有壓縮氣體儲(chǔ)能的工程項(xiàng)目中，以?xún)?chǔ)氣罐為主的儲(chǔ)氣庫(kù)成本在總成本中占比高達(dá)50%，如何進(jìn)一步減少儲(chǔ)罐成本亟待解決。

2、儲(chǔ)罐的成本直接與其體積相關(guān)，在給定儲(chǔ)能容量下盡可能減少儲(chǔ)罐體積將有利于降低儲(chǔ)罐成本。因此，壓縮co2儲(chǔ)能系統(tǒng)通常選擇儲(chǔ)存液態(tài)co2。然而，co2的臨界溫度為31.0℃，臨界壓力為7.38mpa，三相點(diǎn)溫度為-56.6℃，三相點(diǎn)壓力為0.52mpa。這意味著如果壓縮co2儲(chǔ)能均選擇液態(tài)存儲(chǔ)，則其高壓罐壓力最多不超過(guò)7.38mpa,一般選擇7mpa,而低壓罐壓力最少不低于0.52mpa,為防止結(jié)冰一般為0.7mpa。液態(tài)co2儲(chǔ)能系統(tǒng)的壓比較低，使得相同容量下所需co2量急劇上升，同時(shí)在儲(chǔ)釋能過(guò)程中，罐內(nèi)co2將發(fā)生氣液相變轉(zhuǎn)換過(guò)程，會(huì)使罐內(nèi)溫度有一定的波動(dòng)，這有可能帶來(lái)低壓液態(tài)罐內(nèi)形成干冰，從而堵塞管道，影響co2流通。因此，針對(duì)液態(tài)co2儲(chǔ)能系統(tǒng)，必須提出有效措施以防止低壓液態(tài)罐內(nèi)干冰的凝結(jié)。

3、在現(xiàn)有文獻(xiàn)中，專(zhuān)利cn113843226a公開(kāi)了一種預(yù)防和疏通液體co2管道結(jié)干冰的方法，該專(zhuān)利在液體co2管道外側(cè)設(shè)有外加熱管，通過(guò)向外加熱管內(nèi)通入熱蒸汽，可對(duì)已經(jīng)結(jié)冰的液體co2管道進(jìn)行加熱疏通，進(jìn)一步采用破冰機(jī)構(gòu)，可對(duì)液體co2管道內(nèi)壁的結(jié)冰進(jìn)行破碎，提高其受熱效率，加快疏通。

4、在儲(chǔ)能過(guò)程中，低壓罐內(nèi)液體co2不斷流出，會(huì)導(dǎo)致罐內(nèi)一部分液體co2蒸發(fā)吸熱，儲(chǔ)罐溫度下降，液體co2可能會(huì)凝固形成干冰，導(dǎo)致閥門(mén)被凍壞。而現(xiàn)有文獻(xiàn)中針對(duì)防止液態(tài)co2儲(chǔ)罐結(jié)干冰的方法較少。雖然破冰機(jī)構(gòu)可對(duì)液體co2管道內(nèi)壁的結(jié)冰進(jìn)行破碎，但是它不能完全處理干冰，仍會(huì)有余留干冰影響co2流通效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐及方法，使儲(chǔ)罐內(nèi)co2溫度盡可能保持穩(wěn)定，從而預(yù)防液態(tài)co2結(jié)干冰。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐，包括罐體，罐體的注入口設(shè)有液體進(jìn)口閥門(mén)，排出口設(shè)有出口閥門(mén)，儲(chǔ)罐側(cè)壁設(shè)有安全閥，所述罐體內(nèi)沿其軸向間隔設(shè)置若干組相變盤(pán)管，相變盤(pán)管內(nèi)填充相變材料。

3、優(yōu)選的方案中，所述相變盤(pán)管橫向排列或縱向排列。

4、優(yōu)選的方案中，所述相變盤(pán)管外側(cè)纏繞電加熱絲，罐體內(nèi)設(shè)有溫度傳感器。

5、優(yōu)選的方案中，所述罐體的儲(chǔ)罐外壁外側(cè)包覆密封結(jié)構(gòu)層，密封結(jié)構(gòu)層從外向內(nèi)包括低壓罐外殼和柔性相變材料模塊化預(yù)制品，柔性相變材料模塊化預(yù)制品包括預(yù)制殼體和設(shè)置在預(yù)制殼體中的相變材料。

6、優(yōu)選的方案中，所述低壓罐外殼和柔性相變材料模塊化預(yù)制品之間設(shè)有保溫層。

7、優(yōu)選的方案中，所述低壓罐外殼和保溫層之間設(shè)置絕緣層。

8、優(yōu)選的方案中，所述相變材料的相變溫度范圍為-50℃~-20℃。

9、優(yōu)選的方案中，所述罐體底部設(shè)置若干支柱，支柱下端設(shè)置在支墩上。

10、本發(fā)明還提供一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐的運(yùn)行方法，在co2充注時(shí)，儲(chǔ)罐溫度逐漸上升，相變材料吸熱由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，以阻止儲(chǔ)罐溫度上升；在排放時(shí)，儲(chǔ)罐溫度下降，相變材料隨之釋放熱量由液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)，以阻止儲(chǔ)罐溫度下降，保持儲(chǔ)罐溫度恒定。

11、優(yōu)選的方案中，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到儲(chǔ)罐溫度低于三相點(diǎn)溫度時(shí)，啟動(dòng)電加熱絲，使儲(chǔ)罐溫度升高，干冰吸熱熔化。

12、本發(fā)明提供的一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐及方法，具有以下有益效果：

13、1、在儲(chǔ)罐內(nèi)沿軸向間隔布置裝有相變材料的盤(pán)管，從而在儲(chǔ)能和釋能過(guò)程中實(shí)現(xiàn)近等溫效果，防止結(jié)干冰。

14、2、采用柔性相變材料模塊化預(yù)制品吸收儲(chǔ)罐內(nèi)部熱量或?qū)崃總髦羶?chǔ)罐內(nèi)，從而盡可能使儲(chǔ)罐溫度恒定，預(yù)防液態(tài)co2結(jié)干冰。

15、3、在低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐內(nèi)的盤(pán)管外螺旋纏繞電加熱絲，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)可能出現(xiàn)干冰時(shí)，啟動(dòng)電加熱絲，從而使co2溫度升高，預(yù)防結(jié)干冰或者將已有干冰熔化，儲(chǔ)罐溫度保持恒定。

技術(shù)特征：

1.一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐，包括罐體（1），罐體（1）的注入口設(shè)有液體進(jìn)口閥門(mén)（2），排出口設(shè)有出口閥門(mén)（3），儲(chǔ)罐（1）側(cè)壁設(shè)有安全閥（4），其特征在于，所述罐體（1）內(nèi)沿其軸向間隔設(shè)置若干組相變盤(pán)管（5），相變盤(pán)管（5）內(nèi)填充相變材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐，其特征在于，所述相變盤(pán)管（5）橫向排列或縱向排列。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐，其特征在于，所述相變盤(pán)管（5）外側(cè)纏繞電加熱絲（6），罐體（1）內(nèi)設(shè)有溫度傳感器（10）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐，其特征在于，所述罐體（1）的儲(chǔ)罐外壁（101）外側(cè)包覆密封結(jié)構(gòu)層（7），密封結(jié)構(gòu)層（7）從外向內(nèi)包括低壓罐外殼（701）和柔性相變材料模塊化預(yù)制品（704），柔性相變材料模塊化預(yù)制品（704）包括預(yù)制殼體和設(shè)置在預(yù)制殼體中的相變材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐，其特征在于，所述低壓罐外殼（701）和柔性相變材料模塊化預(yù)制品（704）之間設(shè)有保溫層（703）。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐，其特征在于，所述低壓罐外殼（701）和保溫層（703）之間設(shè)置絕緣層（702）。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐，其特征在于，所述相變材料的相變溫度范圍為-50℃~-20℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐，其特征在于，所述罐體（1）底部設(shè)置若干支柱（8），支柱（8）下端設(shè)置在支墩（9）上。

9.根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐的運(yùn)行方法，其特征在于，在co2充注時(shí)，儲(chǔ)罐溫度逐漸上升，相變材料吸熱由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，以阻止儲(chǔ)罐溫度上升；在排放時(shí)，儲(chǔ)罐溫度下降，相變材料隨之釋放熱量由液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)，以阻止儲(chǔ)罐溫度下降，保持儲(chǔ)罐溫度恒定。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)co2儲(chǔ)罐的運(yùn)行方法，其特征在于，當(dāng)溫度傳感器（10）檢測(cè)到儲(chǔ)罐溫度低于三相點(diǎn)溫度時(shí)，啟動(dòng)電加熱絲（6），使儲(chǔ)罐溫度升高，干冰吸熱熔化。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于CO<subgt;2</subgt;儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種預(yù)防結(jié)干冰的低壓液態(tài)CO<subgt;2</subgt;儲(chǔ)罐及方法，包括罐體，罐體的注入口設(shè)有液體進(jìn)口閥門(mén)，排出口設(shè)有出口閥門(mén)，儲(chǔ)罐側(cè)壁設(shè)有安全閥，所述罐體內(nèi)沿其軸向間隔設(shè)置若干組相變盤(pán)管，相變盤(pán)管內(nèi)填充相變材料。該低壓液態(tài)CO<subgt;2</subgt;儲(chǔ)罐及方法使儲(chǔ)罐內(nèi)CO<subgt;2</subgt;溫度盡可能保持穩(wěn)定，從而預(yù)防液態(tài)CO<subgt;2</subgt;結(jié)干冰。

技術(shù)研發(fā)人員：關(guān)蘇敏,鐘聲遠(yuǎn),葉青平,鄭志美,郭鈺靜,蘇文,王建蘭,杜娟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17