[发明专利]一种变直径螺旋管式压缩空气储能换热装置及系统

说明书

本申请提供了一种变直径螺旋管式压缩空气储能换热装置及系统。变直径螺旋管式压缩空气储能换热装置包括用于输送换热气体的气体输送管和用于输送换热工质的变径螺旋管，变径螺旋管沿气体输送管的输送方向布置于气体输送管内。螺旋管为变径螺旋管，且变径螺旋管沿气体输送管的输送方向布置于气体输送管内，空气进入气体输送管内后，变径螺旋管的变径结构可增加空气的扰动，提高了空气侧换热系数，加强了空气侧的换热，进而提高了空气侧的换热效率。

技术领域

本申请涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种变直径螺旋管式压缩空气储能换热装置及系统。

背景技术

目前较为成熟的大规模储能技术主要有抽水蓄能、蓄电池储能和压缩空气储能三种。压缩空气储能与抽水蓄能相比建设限制条件较少，与蓄电池储能相比环境友好。作为一种大规模储能技术，压缩空气储能具有容量大、使用寿命长、造价成本低、适用范围广等优点。是实现电网“削峰填谷”、解决风电、光伏等波动性新能源消纳问题最经济有效的技术手段之一。

相比于存在碳排放和污染等问题的补燃式压缩空气储能电站，无污染的高效非补燃式压缩空气储能逐渐成为储能领域的一个研究热点。非补燃式压缩空气储能系统最为常见的实现方式是先进绝热压缩空气储能技术。由于采用了回热系统和补热环节，实现压力势能和热能的解耦，故可摒弃燃料的补燃并且实现效率的提升。但是，目前常规采用的换热设备为管壳式换热器，这种管壳式换热器空气侧的换热效率较低。

发明内容

本申请实施例提供一种变直径螺旋管式压缩空气储能换热装置及系统，以改善现有的管壳式换热器的空气侧的换热效率较低的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种变直径螺旋管式压缩空气储能换热装置，包括用于输送换热气体的气体输送管和用于输送换热工质的变径螺旋管，所述变径螺旋管沿所述气体输送管的输送方向布置于所述气体输送管内。

上述技术方案中，气体输送管用于输送气体工质(如空气)，变径螺旋管用于输送换热工质(比如水、油液等)，在气体输送管内流动的气体工质与在变径螺旋管内流动的换热工质可进行热交换。螺旋管为变径螺旋管，且变径螺旋管沿气体输送管的输送方向布置于气体输送管内，空气进入气体输送管内后，变径螺旋管的变径结构可增加空气的扰动，提高了空气侧换热系数，加强了空气侧的换热，进而提高了空气侧的换热效率。

在本申请的一些实施例中，所述变径螺旋管由管道按照直径不等的两种圆周螺旋盘绕而成。

上述技术方案中，变径螺旋管由管道按照直径不等的两种圆周螺旋盘绕而成，结构简单，便于成型制造。

在本申请的一些实施例中，所述变径螺旋管包括沿轴向间隔分布的多个第一圆周部和沿轴向间隔分布且与所述第一圆周部的直径不等的多个第二圆周部；

每相邻的两个第一圆周部之间设置一个第二圆周部。

上述技术方案中，变径螺旋管中每相邻的两个第一圆周部之间设置一个第二圆周部，即第一圆周部与第二圆周部按照一大一小错落布置，使得变径螺旋管在气体输送管内形成错落相间的布管形态，对气态输送管内的空气流体而言，相当于在错落的第一圆周部和第二圆周部之间横掠，增加了空气之间的扰动，使得换热更充分。

在本申请的一些实施例中，所述第一圆周部的轴线与所述第二圆周部的轴线平行。

上述技术方案中，第一圆周部的轴线与第二圆周部的轴线平行，即第一圆周部的轴线与第二圆周部的轴线未重合，这种结构进一步增加了空气之间的扰动，使得换热更充分。

在本申请的一些实施例中，所述管道的管径为16-25mm。

上述技术方案中，管道的管径为16-25mm，使得管道的整体管径较小，可提高在变径螺旋管内流动的换热工质流速，从而提高变径螺旋管内侧的换热系数。