本发明公开了一种适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器，涉及非补燃式压缩空气储能电站技术领域。它包括壳体、换热管束、压缩气体入口、压缩气体出口和气水分离装置，气水分离装置包括排气室、转向室和气水分离器；排气室位于两个转向室之间，排气室底部与压缩气体出口连接。采用本发明可解决传统的换热器与气水分离器分开布置占地面积大、系统集成化程度低问题，同时可降低压缩空气侧流动阻力，减少压缩空气管道工程量，提高全厂的电电转化效率，降低全厂造价。本发明还公开了这种一种适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器的使用方法。
1.适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器，其特征在于：包括壳体(1)，位于壳体(1)内的换热管束(2)，位于壳体(1)顶部的多个压缩气体入口(11)，位于壳体(1)底部的多个压缩气体出口(12)，位于壳体(1)底部的多组气水分离装置(3)，所述气水分离装置(3)包括排气室(31)、转向室(32)和气水分离器(34)；所述排气室(31)位于两个转向室(32)之间，排气室(31)底部与压缩气体出口(12)连接；
所述转向室(32)底部设置有排水孔板(321)，所述排水孔板(321)下方有与壳体(1)外连通的疏水出口(322)，所述转向室(32)与排气室(31)连通；
所述转向室(32)通过气水分离器(34)与排气室(31)连通；
2.根据权利要求1所述的适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器，其特征在于：所述排气室(31)为凹形的排气空腔，所述转向室(32)侧面和排水孔板(321)形成凹形的排水空腔(33)。
3.根据权利要求1‑2中任一权利要求所述适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：高温高压空气通过壳体的压缩气体入口(11)进入壳体(1)上部，由上而下经换热管束(2)冷却后进入下部的转向室(32)，经转向室(32)分两路气流分别流向两侧的气水分离器(34)；
步骤2：高温高压空气经换热管束(2)冷却后，空气中的部分水汽析出，较大粒径的水滴经过转向室(32)时被离心分离，沿排水空腔(33)的底部被收集；粒径较小的水滴随空气通过转向室(32)后进入气水分离器(34)被进一步分离，分离出的液态水沿排水空腔(33)侧边被收集，并通过排水孔板(321)与排水空腔(33)内的液态水汇合，排水空腔(33)保证一定的液位，形成液态水密封，防止高压空气旁通；当液位达到一定高度后自动通过疏水出口(322)进行疏水；
步骤3：经气水分离后的饱和空气沿气水分离器(34)两侧呈轴向流动，在排气空腔汇合为一路，由压缩气体出口(12)流出后进入下一级压缩机或储气系统。
适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及非补燃式压缩空气储能电站技术领域，更具体地说它是一种适用于非补燃式压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器。本发明还涉及这种适用于非补燃式压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器的使用方法。
背景技术
[0002] 在构建新型电力系统和实现双碳目标的背景下，储能将发挥至关重要作用；其中，压缩空气储能以其规模大、效率高、成本低、环保灵活等优点脱颖而出，可实现电网调峰、调频、调相、旋转备用、应急响应等储能服务，提高电力系统经济性和可靠性。
[0003] 非补燃式压缩空气储能电站主要包括空气压缩系统、换热系统、储热系统、储气系统、膨胀发电系统；换热系统又分为压缩侧换热系统和膨胀侧换热系统，其中压缩侧换热系统主要由换热器和气水分离器组成，在每段压缩机后均配置有换热器和气水分离器，换热器的目的是将压缩后高温空气的热量传递给温度较低的储热介质(水、导热油、熔融盐等)，以降低空气温度，提高压缩机的效率；每级换热器后配置一台气水分离器，其目的是将空气冷却后析出的水分分离出来，以降低空气含水率，保证压缩机设备的安全稳定运行，提高设备使用寿命。
[0004] 目前，非补燃式压缩空气储能电站压缩侧换热系统均采用换热器和气水分离器单独布置的形式；此种布置形式占地面积大，设备间连接管路较长，空气流动阻力大，这对储能电站转换效率会产生不利影响。
[0005] 鉴于此，研发一种满足降低空气温度和含水率要求的同时，又可以减少占地面积，提高系统集成化程度；还可以缩短管路流程，降低空气流通阻力，最大程度减少能量损失，从而达到更好的经济性和更高的电站转换效率的一体式气水分离换热器很有必要。
发明内容
[0006] 本发明的第一目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器。
[0007] 本发明的第二目的是为了提供这种适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器的使用方法。
[0008] 为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器，其特征在于：包括壳体，位于壳体内的换热管束，位于壳体顶部的多个压缩气体入口，位于壳体底部的多个压缩气体出口，位于壳体底部的多组气水分离装置，所述气水分离装置包括排气室、转向室和气水分离器；所述排气室位于两个转向室之间，排气室底部与压缩气体出口连接；
[0009] 所述转向室底部设置有排水孔板，所述排水孔板下方有与壳体外连通的疏水出口，所述转向室与排气室连通。
[0010] 在上述技术方案中，所述排气室为凹形的排气空腔，所述转向室侧面和排水孔板形成凹形的排水空腔。
[0011] 在上述技术方案中，所述转向室通过气水分离器与排气室连通。
[0012] 为了实现上述第二目的，本发明的技术方案为：
[0013] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0014] 步骤1：高温高压空气通过壳体的压缩气体入口进入壳体上部，由上而下经换热管束冷却后进入下部的转向室，经转向室分两路气流分别流向两侧的气水分离器；
[0015] 步骤2：高温高压空气经换热管束冷却后，空气中的部分水汽析出，较大粒径的水滴经过转向室时被离心分离，沿排水空腔的底部被收集；粒径较小的水滴随空气通过转向室后进入气水分离器被进一步分离，分离出的液态水沿排水空腔侧边被收集，并通过排水孔板与排水空腔内的液态水汇合，排水空腔保证一定的液位，形成液态水密封，防止高压空气旁通；当液位达到一定高度后自动通过疏水出口进行疏水。
[0016] 步骤3：经气水分离后的饱和空气沿气水分离器两侧呈轴向流动，在排气空腔汇合为一路，由压缩气体出口流出后进入下一级压缩机或储气系统。
[0017] 1)采用本发明可解决传统的换热器与气水分离器分开布置占地面积大、系统集成化程度低问题，同时可降低压缩空气侧流动阻力，减少压缩空气管道工程量，提高全厂的电电转化效率，降低全厂造价。
[0018] 2)本发明解决压缩侧换热系统换热器及气水分离器分开布置占地面积大、系统集成化低的问题；解决压缩侧压缩空气管路长，空气流动阻力高而导致储能电站电电转换效率降低的问题；解决压缩侧压缩空气管路长，压缩空气管道投资高的问题。
附图说明
[0019] 图1为本发明的结构示意图。
[0020] 图2为图1中A‑A处的剖视图。
[0021] 图3为图1中B‑B处的剖视图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
[0023] 参阅附图可知：适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器，其特征在于：包括壳体1，位于壳体1内的换热管束2，位于壳体1顶部的多个压缩气体入口11，位于壳体1底部的多个压缩气体出口12，位于壳体1底部的多组气水分离装置3，所述气水分离装置3包括排气室31、转向室32和气水分离器34；所述排气室31位于两个转向室32之间，排气室31底部与压缩气体出口12连接；
[0024] 所述转向室32底部设置有排水孔板321，所述排水孔板321下方有与壳体1外连通的疏水出口322，所述转向室32与排气室31连通。
[0025] 所述排气室31为由隔板311组成的凹形的排气空腔，所述转向室32侧面和排水孔板321形成凹形的排水空腔33。
[0026] 所述转向室32通过气水分离器34与排气室31连通。
[0027] 适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0028] 步骤1：从压缩机出口来的高温高压空气通过壳体的压缩气体入口11进入壳体1上部，由上而下经换热管束2冷却后进入下部的转向室32，经转向室32分两路气流分别流向两侧的气水分离器34；
[0029] 步骤2：高温高压空气经换热管束2冷却后，空气中的部分水汽析出，较大粒径的水滴经过转向室32时被离心分离，沿排水空腔33的底部被收集；粒径较小的水滴随空气通过转向室32后进入气水分离器34被进一步分离，分离出的液态水沿排水空腔33侧边被收集，并通过排水孔板321与排水空腔33内的液态水汇合，排水空腔33保证一定的液位，形成液态水密封，防止高压空气旁通；当液位达到一定高度后自动通过疏水出口322进行疏水。
[0030] 步骤3：经气水分离后的饱和空气沿气水分离器34两侧呈轴向流动，在排气空腔汇合为一路，由压缩气体出口12流出后进入下一级压缩机或储气系统。
[0031] 实际使用中，壳体1底部设置有多个支腿5；壳体1侧面的底部设置有储热介质入口41，顶部设置有储热介质出口42。
[0032] 换热管束2采用多流程卧式布置，根据换热面积需求，换热管可采用高翅片管或低翅片管；气水分离器34根据出口含水率要求可采用丝网除雾器或屋脊式除雾器；压缩空气走壳侧，储热介质走管侧，压缩空气与储热介质整体呈交叉流动形式。
[0033] 为减少换热器壳侧流动阻力，保证换热器内空气流场均匀，压缩空气出入口采用多接口设计，接口数量N根据空气流量确定，换热器中心线以下气水分离装置3由隔板311分隔成N+1个区域，既压缩气体出口12数量为N，疏水出口322数量为N+1。
[0034] 其它未说明的部分均属于现有技术。
