一种应用于试车台燃气冷却流程的储能固碳系统的制作方法

技术特征：
1.一种应用于试车台燃气冷却流程的储能固碳系统，其特征在于，系统包括：高温燃气冷却模块(ⅰ)，所述高温燃气冷却模块(ⅰ)用于对试车台排放的燃气进行初步冷却，将燃气温度降低至梯级储能模块(ⅱ)允许的工作温度后再排放给梯级储能模块(ⅱ)；梯级储能模块(ⅱ)，所述梯级储能模块(ⅱ)用于对高温燃气冷却模块(ⅰ)排放出的燃气进行二次冷却，同时用于对高温燃气冷却模块(ⅰ)排放出的燃气热能进行储存；朗肯循环发电模块(ⅲ)，所述朗肯循环发电模块(ⅲ)用于将梯级储能模块(ⅱ)中所储存的热能转化为电能并进行储存；低品位燃气储存模块(ⅳ)，所述低品位燃气储存模块(ⅳ)用于对梯级储能模块(ⅱ)二次冷却后排放出燃气进行再次冷却，以进行气液分离并对将气体储存：干冰制取模块(
ⅴ
)，所述干冰制取模块(
ⅴ
)用于将低品位燃气储存模块(ⅳ)所储存气体中的co2转化为干冰并进行储存。2.根据权利要求1所述的一种应用于试车台燃气冷却流程的储能固碳系统，其特征在于，所述梯级储能模块(ⅱ)包括储能换热器；所述储能换热器内设置有充能管束、释能管束、储热工质；其中，储热工质位于充能管束和释能管束之外，用于储存热能；所述充能管束与高温燃气冷却模块(ⅰ)相连通，所述释能管束与朗肯循环发电模块(ⅲ)相连通；高温燃气冷却模块(ⅰ)排出的燃气经储能换热器的充能管束传输，所述储热工质与充能管束中流经的燃气进行换热并对燃气热能进行储存，充能管束输出的燃气得到进一步冷却降温；所述所述储热工质还通过释能管束向朗肯循环发电模块(ⅲ)释放所储存的热能。3.根据权利要求2所述的一种应用于试车台燃气冷却流程的储能固碳系统，其特征在于，所述梯级储能模块(ⅱ)在充能状态和释能状态之间进行切换，若处于充能状态，则梯级储能模块(ⅱ)中的储热工质对高温燃气冷却模块(ⅰ)排出的燃气热能进行存储；若处于释能状态，则梯级储能模块(ⅱ)中的储热工质向朗肯循环发电模块(ⅲ)释放所储存的热能；所述储能换热器的储热工质内设置有温度传感器，根据温度传感器反馈的温度信息，判断系统是否达到释能状态。4.根据权利要求2所述的一种应用于试车台燃气冷却流程的储能固碳系统，其特征在于，所述储热工质为熔融盐类材料；所述储能换热器中的充能管束和释能管束均为金属换热管，且均为纵向翅片管；充能管束和释能管束二者呈十字交叉布置。5.根据权利要求2或3或4所述的一种应用于试车台燃气冷却流程的储能固碳系统，其特征在于，所述高温燃气冷却模块(ⅰ)包括冷却水箱(1)、燃气冷却器(4)、高温水储罐(6)；所述朗肯循环发电模块(ⅲ)包括回热器(11)、汽轮机(12)、发电机(13)、蓄电池(14)、冷凝器(16)、冷却塔(17)；所述燃气冷却器(4)的壳程入口与试车台实验舱(32)的燃气排放口相连通，燃气冷却器(4)的壳程出口与储能换热器的充能管束相连通；所述燃气冷却器(4)的管程入口与冷却水箱(1)的出口相连通，燃气冷却器(4)的管程出口与高温水储罐(6)的入口相连通；试车台实验舱(32)排放的燃气流经燃气冷却器(4)的壳程，冷却工质依次流经冷却水箱(1)、燃气冷却器(4)的管程、高温水储罐(6)；所述高温水储罐(6)的出口与回热器(11)的壳程入口相连通；
所述储能换热器的释能管束入口与回热器(11)的壳程出口相连通，储能换热器的释能管束出口与汽轮机(12)的入口相连通；所述汽轮机(12)与发电机(13)之间通过联轴器相连通，发电机(13)和蓄电池(14)之间通过电路相连通；所述汽轮机(12)的出口与回热器(11)的管程入口相连通，回热器(11)的管程出口与冷凝器(16)的管程入口相连通，冷凝器(16)的管程出口与冷却水箱(1)的入口相连通，冷凝器(16)的壳程与冷却塔(17)相连通。6.根据权利要求5所述的一种应用于试车台燃气冷却流程的储能固碳系统，其特征在于，所述高温燃气冷却模块(ⅰ)还包括：第一电动调节阀(2)、第一低压泵(3)、第一电动开关阀(5)；所述朗肯循环发电模块(ⅲ)还包括：第二电动调节阀(9)、增压泵(10)、第二低压泵(15)；所述第一电动调节阀(2)和第一低压泵(3)沿冷却工质传输方向依次设置在冷却水箱(1)与燃气冷却器(4)之间；所述第一电动开关阀(5)设置在燃气冷却器(4)的壳程入口与实验舱(32)的燃气排放口之间；所述第二电动调节阀(9)和增压泵(10)沿冷却工质传输方向依次设置在高温水储罐(6)与回热器(11)之间；所述第二低压泵(15)设置在冷凝器(16)的壳程出口与冷却塔(17)的入口之间；燃气冷却器(4)的壳程入口处设置有温度传感器和流量传感器，第一电动调节阀(2)根据来流燃气的温度和流量调节冷却介质流量；所述蓄电池(14)用于对系统中的用电设备进行供电。7.根据权利要求5所述的一种应用于试车台燃气冷却流程的储能固碳系统，其特征在于，所述梯级储能模块(ⅱ)包括两级储能换热器，分别为一级储能换热器(7)和二级储能换热器(8)；所述一级储能换热器(7)的充能管束入口与高温燃气冷却模块(ⅰ)相连通，一级储能换热器(7)的充能管束出口与二级储能换热器(8)的充能管束入口相连通，二级储能换热器(8)的充能管束出口即为梯级储能模块(ⅱ)的燃气输出口；所述二级储能换热器(8)的释能管束入口与与回热器(11)的壳程出口相连通，二级储能换热器(8)的释能管束出口与一级储能换热器(7)的释能管束入口与相连通，一级储能换热器(7)的释能管束出口与汽轮机(12)的入口相连通。8.根据权利要求1所述的一种应用于试车台燃气冷却流程的储能固碳系统，其特征在于，所述低品位燃气储存模块(ⅳ)包括喷淋罐(18)、气液分离器(19)、深水井(22)、引射器(20)、气体储罐(21)；所述喷淋罐(18)分别与梯级储能模块(ⅱ)的燃气输出口和气液分离器(19)相连通，喷淋罐(18)将梯级储能模块(ⅱ)排放出的燃气喷淋冷却后再传输给气液分离器(19)进行气液分离；所述气液分离器(19)与深水井(22)相连通，所述深水井(22)利用压力差将燃气中的冷凝水排出；所述引射器(20)分别与气液分离器(19)和气体储罐(21)相连通，用于将经气液分离器(19)输出的负压气体抽出至气体储罐(21)内进行存储。9.根据权利要求1所述的一种应用于试车台燃气冷却流程的储能固碳系统，其特征在于，所述干冰制取模块(
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)包括压缩机(24)、气体冷凝器(25)、液态co2储罐(26)、干冰机
(28)、干冰低温储罐(29)、制冷机(30)；所述低品位燃气储存模块(ⅳ)中存储的气体通过压缩机(24)加压后，再送入气体冷凝器(25)的管程中；所述气体冷凝器(25)与制冷机(30)形成循环回路，制冷机(30)中载冷剂流经气体冷凝器(25)壳程，向气体冷凝器(25)提供冷能所述气体冷凝器(25)利用制冷机(30)提供的冷能将燃气中的气态co2冷凝为液态co2，并将液态co2存储至液态co2储罐(26)中；所述液态co2储罐(26)中所存储的液态co2送入干冰机(28)中，液态co2在干冰机(28)内凝固为干冰，并送入干冰低温储罐(29)中存储。10.根据权利要求9所述的一种应用于试车台燃气冷却流程的储能固碳系统，其特征在于，在干冰机(28)内存在部分液态co2吸热升温气化为低温气态co
2，
，所述干冰机(28)将此部分低温气态co2送回低品位燃气储存模块(ⅳ)中进行存储；所述液态co2储罐(26)设置有气体排出口，将燃气中未冷凝的气态n2及o2通过气体排出口排出。

技术总结
本发明公开了一种应用于试车台燃气冷却流程的储能固碳系统，包括：高温燃气冷却模块对试车台排放的燃气进行初步冷却，将燃气温度降低至梯级储能模块允许的工作温度后再排放给梯级储能模块；梯级储能模块对高温燃气冷却模块排放出的燃气进行二次冷却，同时用于对高温燃气冷却模块排放出的燃气热能进行储存；朗肯循环发电模块将梯级储能模块中所储存的热能转化为电能并进行储存；低品位燃气储存模块对梯级储能模块二次冷却后排放出燃气进行再次冷却，以进行气液分离并对将气体储存：干冰制取模块将低品位燃气储存模块所储存气体中的CO2转化为干冰并进行储存。本发明系统能够提升航空发动机高空模拟试车台的余热资源利用率并减少碳排放量。用率并减少碳排放量。用率并减少碳排放量。


技术研发人员：王严冬 陈永东 邓靜 闫永超 韩冰川
受保护的技术使用者：合肥通用机械研究院有限公司
技术研发日：2022.07.26
技术公布日：2022/12/1