CN114263900A - 一种利用生物质进行熔盐储能发电的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用生物质进行熔盐储能发电的方法，包括生物质反应装置、燃气熔盐加热炉、熔盐电加热装置、蒸汽发生器、过热器和汽轮发电机；燃气熔盐加热炉的供气口连接生物质反应装置的可燃气体出口，使生物质反应装置产生的可燃气体进入燃气熔盐加热炉内进行燃烧，燃烧产生的热量传递给流经燃气熔盐加热炉的熔盐；熔盐电加热装置用于对熔盐进行电加热，将电能转换为热能存储在热熔盐中；热熔盐储罐的出料口连接过热器，过热器连接蒸汽发生器，过热器的蒸汽出口连接至汽轮发电机的蒸汽进口，通过高压蒸汽推动汽轮发电机进行发电。
Description
技术领域
本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种利用生物质进行熔盐储能发电的方法。
背景技术
目前，随着我国能源结构的转型升级，“3060”计划的提出，我国向全球承诺，2030年实现碳达峰，而电力系统的转型是碳达峰的关键，2050年我国非化石能源占比要从现在的32％上升到90％。近年来，随着光伏、风电装机量的大幅提高，这种不稳定的电力输出对电网的稳定形成了巨大的挑战，因此储能电站的发展变得愈发重要。
由于熔盐储能可以进行GW级的电量存储，因此储能电站采用熔盐储能，用熔盐提供热源，产生过热蒸汽，推动汽轮机发电，该电具有转动惯量，是对电网友好的电，由于熔盐换热的快捷性，可参与电网的调峰调频。目前熔盐储能电站的能源输入主要是光伏风电的弃电或者谷电，将不稳定的电能储存在熔盐里。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用生物质进行熔盐储能发电的方法，该方法实现了利用可再生能源进行调峰，并且可以大规模的减少“弃光弃风”现象，以及农村地区秸秆焚烧问题，以及生物质的规模化问题。同时，该生物质气化，除了产生可燃性气体，用于储能电站。同时还可以产生多种农业副产品，对土壤改良有很大的作用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用生物质进行熔盐储能发电的方法，采用：生物质反应装置、燃气熔盐加热炉、冷熔盐储罐、热熔盐储罐、熔盐电加热装置、蒸汽发生器、过热器和汽轮发电机；
将燃气熔盐加热炉的冷熔盐进口通过管路与冷熔盐储罐的出料口相连，燃气熔盐加热炉的热熔盐出口通过管路连接至热熔盐储罐的进料口；燃气熔盐加热炉的供气口通过管路连接生物质反应装置的可燃气体出口，利用生物质反应装置产生可燃气体，并使生物质反应装置产生的可燃气体进入燃气熔盐加热炉内进行燃烧，燃烧产生的热量传递给流经燃气熔盐加热炉的熔盐；
所述熔盐电加热装置用于对熔盐进行电加热，将电能转换为热能存储在热熔盐中，熔盐电加热装置的进口通过管路与冷熔盐储罐的出料口相连，熔盐电加热装置的出口通过管路与燃气熔盐加热炉的热熔盐出口相并连；
将所述热熔盐储罐的出料口通过管路连接过热器的熔盐进口，过热器的熔盐出口通过管路连接蒸汽发生器的熔盐进口，蒸汽发生器的熔盐出口通过管路连接至冷熔盐储罐的进料口；
将过热器的蒸汽出口通过管路连接至汽轮发电机的蒸汽进口，通过高压蒸汽推动汽轮发电机进行发电，蒸汽发生器的进水口连接供水管路，蒸汽发生器的蒸汽出口通过管路连接过热器的蒸汽进口；
所述生物质反应装置具有加热功能，生物质反应装置包括反应罐体，反应罐体的外围设置有第一夹层，第一夹层外包裹有第二夹层，第二夹层外还包裹有保温层，所述第一夹层内填充有水，第二夹层设置有进液口和出液口，第二夹层的进液口与冷熔盐储罐的出料口通过管路连接，第二夹层的出液口与冷熔盐储罐的进料口通过管路连接，并在管路上设置循环泵，使冷熔盐储罐中的熔盐循环流经第二夹层，第二夹层中的熔盐的热量转移到第一夹层中的水中，第一夹层中的水中的热量再转移到反应内，从而使反应内维持较高的温度(优选为46～60℃)。
在上述技术方案中，所述燃气熔盐加热炉，包括供气口、冷熔盐进口和热熔盐出口，其内部具有燃气加热腔和熔盐流动通道，供气口与燃气加热腔连通，冷熔盐进口和热熔盐出口与熔盐流动通道连通；冷熔盐从燃气熔盐加热炉的冷熔盐进口进入到燃气熔盐加热炉内的熔盐流动通道中，可燃气体从供气口进入，在燃气熔盐加热炉的燃气加热腔中充分燃烧，对流经熔盐流动通道的熔盐进行加热，将冷熔盐转换成热熔盐从燃气熔盐加热炉的热熔盐出口排出。
在上述技术方案中，在冷熔盐储罐的出料口的管路上设置有泵送装置，熔盐能够从冷熔盐储罐流经燃气熔盐加热炉后进入热熔盐储罐。
在上述技术方案中，在冷熔盐储罐的进料口的管路上设置有泵送装置，实现热熔盐储罐中的热熔盐能够依次流过过热器和蒸汽发生器再流至冷熔盐储罐。
在上述技术方案中，冷熔盐储罐中的熔盐温度在260-310度。
在上述技术方案中，热熔盐储罐中的熔盐温度在480-520度。
本发明的优点和有益效果为：
本发明的熔盐储能发电系统，实现了利用可再生能源进行调峰，并且可以大规模的减少“弃光弃风”现象，以及农村地区秸秆焚烧问题，以及生物质的规模化问题。同时，该生物质气化，除了产生可燃性气体，用于储能电站。同时还可以产生多种农业副产品，对土壤改良有很大的作用。
附图说明
图1是本发明的利用生物质进行熔盐储能发电系统的结构示意图。
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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
参见附图，一种利用生物质进行熔盐储能发电的方法，采用：生物质反应装置、燃气熔盐加热炉、冷熔盐储罐、热熔盐储罐、熔盐电加热装置、蒸汽发生器、过热器和汽轮发电机。
所述生物质反应装置，包括进料口、可燃气体出口和排料口。生物质原料通过送料装置送入生物质反应装置的进料口，然后在生物质反应装置内进行反应，产生可燃气体，可燃气体通过生物质反应装置的可燃气体出口排出，生物质反应装置内的反应后的剩余固液产物通过排料口排出。
所述燃气熔盐加热炉，包括供气口、冷熔盐进口和热熔盐出口，其内部具有燃气加热腔和熔盐流动通道，供气口与燃气加热腔连通，冷熔盐进口和热熔盐出口与熔盐流动通道连通。冷熔盐从燃气熔盐加热炉的冷熔盐进口进入到燃气熔盐加热炉内的熔盐流动通道中，可燃气体从供气口进入，在燃气熔盐加热炉的燃气加热腔中充分燃烧，对流经熔盐流动通道的熔盐进行加热，将冷熔盐(冷熔盐温度一般在290度)转换成热熔盐(热熔盐温度一般在550度)从燃气熔盐加热炉的热熔盐出口排出。
所述燃气熔盐加热炉的冷熔盐进口通过管路与冷熔盐储罐的出料口相连，燃气熔盐加热炉的热熔盐出口通过管路连接至热熔盐储罐的进料口，并且在管路上设置有泵送装置，从而实现熔盐能够从冷熔盐储罐流经燃气熔盐加热炉后进入热熔盐储罐；燃气熔盐加热炉的供气口通过管路连接所述生物质反应装置的可燃气体出口，使生物质反应装置产生的可燃气体进入燃气熔盐加热炉内进行燃烧，燃烧产生的热量传递给流经燃气熔盐加热炉的熔盐流动通道中的熔盐。
所述熔盐电加热装置用于对熔盐进行电加热，将电能转换为热能存储在热熔盐中，熔盐电加热装置的进口通过管路与冷熔盐储罐的出料口相连，熔盐电加热装置的出口通过管路与燃气熔盐加热炉的热熔盐出口相并连。
所述热熔盐储罐的出料口通过管路连接过热器的熔盐进口，过热器的熔盐出口通过管路连接蒸汽发生器的熔盐进口，蒸汽发生器的熔盐出口通过管路连接至冷熔盐储罐的进料口，并且在冷熔盐储罐的进料口的管路上设置有泵送装置，从而实现热熔盐储罐中的热熔盐能够依次流过过热器和蒸汽发生器再流至冷熔盐储罐。
过热器的蒸汽出口通过管路连接至汽轮发电机的蒸汽进口，通过高压蒸汽推动汽轮发电机进行发电，汽轮发电机排出的低压蒸汽经过冷凝器后变成液态水再供给蒸汽发生器的进水口，蒸汽发生器的蒸汽出口通过管路连接过热器的蒸汽进口。这样高温熔盐中储存的热能在蒸汽发生器和过热器中与水汽进行换热，使水变成高温高压水蒸气，进而驱动汽轮发电机，产生电能。
工作时，通过生物质反应装置、燃气熔盐加热炉和熔盐电加热装置的协同工作对熔盐进行加热，可根据生物质反应装置产生的可燃气体效率来调节熔盐电加热装置的效率。
进一步的说，生物质反应装置内进行生物质的厌氧发酵反应，发酵过程中产生的可燃气体为甲烷(即沼气)，生物质反应装置内发酵液的温度，对产生沼气的多少有很大影响，这是因为在适宜的温度范围内温度越高，沼气细菌的生长、繁殖越快，产沼气就多；如果温度不适宜，沼气细菌生长发育慢，产气就少或不产气。因此，为了提高沼气产生的效率，使生物质反应装置内维持较高的温度(优选为46～60℃)，本发明中的生物质反应装置具有加热功能，具体的讲：生物质反应装置包括反应罐体，反应罐体的外围设置有第一夹层，第一夹层外包裹有第二夹层，第二夹层外还包裹有保温层，所述第一夹层内填充有水，第二夹层设置有进液口和出液口，第二夹层的进液口与冷熔盐储罐的出料口通过管路连接，第二夹层的出液口与冷熔盐储罐的进料口通过管路连接，并在管路上设置循环泵，这样能够使冷熔盐储罐中的熔盐循环流经第二夹层，第二夹层中的熔盐的热量转移到第一夹层中的水中，第一夹层中的水中的热量再转移到罐体内，从而使罐体内维持较高的温度。
进一步的说，生物质反应装置还可以产生多种农业副产品(例如肥料)，对土壤改良有很大的作用。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种利用生物质进行熔盐储能发电的方法，其特征在于：采用：生物质反应装置、燃气熔盐加热炉、冷熔盐储罐、热熔盐储罐、熔盐电加热装置、蒸汽发生器、过热器和汽轮发电机；
将燃气熔盐加热炉的冷熔盐进口通过管路与冷熔盐储罐的出料口相连，燃气熔盐加热炉的热熔盐出口通过管路连接至热熔盐储罐的进料口；燃气熔盐加热炉的供气口通过管路连接生物质反应装置的可燃气体出口，利用生物质反应装置产生可燃气体，并使生物质反应装置产生的可燃气体进入燃气熔盐加热炉内进行燃烧，燃烧产生的热量传递给流经燃气熔盐加热炉的熔盐；
所述熔盐电加热装置用于对熔盐进行电加热，将电能转换为热能存储在热熔盐中，熔盐电加热装置的进口通过管路与冷熔盐储罐的出料口相连，熔盐电加热装置的出口通过管路与燃气熔盐加热炉的热熔盐出口相并连；
将所述热熔盐储罐的出料口通过管路连接过热器的熔盐进口，过热器的熔盐出口通过管路连接蒸汽发生器的熔盐进口，蒸汽发生器的熔盐出口通过管路连接至冷熔盐储罐的进料口；
将过热器的蒸汽出口通过管路连接至汽轮发电机的蒸汽进口，通过高压蒸汽推动汽轮发电机进行发电，蒸汽发生器的进水口连接供水管路，蒸汽发生器的蒸汽出口通过管路连接过热器的蒸汽进口；
所述生物质反应装置具有加热功能，生物质反应装置包括反应罐体，反应罐体的外围设置有第一夹层，第一夹层外包裹有第二夹层，第二夹层外还包裹有保温层，所述第一夹层内填充有水，第二夹层设置有进液口和出液口，第二夹层的进液口与冷熔盐储罐的出料口通过管路连接，第二夹层的出液口与冷熔盐储罐的进料口通过管路连接，并在管路上设置循环泵，使冷熔盐储罐中的熔盐循环流经第二夹层，第二夹层中的熔盐的热量转移到第一夹层中的水中，第一夹层中的水中的热量再转移到反应内，从而使反应内维持在46～60℃的温度。
2.根据权利要求1所述的利用生物质进行熔盐储能发电的方法，其特征在于：所述燃气熔盐加热炉，包括供气口、冷熔盐进口和热熔盐出口，其内部具有燃气加热腔和熔盐流动通道，供气口与燃气加热腔连通，冷熔盐进口和热熔盐出口与熔盐流动通道连通；冷熔盐从燃气熔盐加热炉的冷熔盐进口进入到燃气熔盐加热炉内的熔盐流动通道中，可燃气体从供气口进入，在燃气熔盐加热炉的燃气加热腔中充分燃烧，对流经熔盐流动通道的熔盐进行加热，将冷熔盐转换成热熔盐从燃气熔盐加热炉的热熔盐出口排出。
3.根据权利要求1所述的利用生物质进行熔盐储能发电的方法，其特征在于：在冷熔盐储罐的出料口的管路上设置有泵送装置，熔盐能够从冷熔盐储罐流经燃气熔盐加热炉后进入热熔盐储罐。
4.根据权利要求1所述的利用生物质进行熔盐储能发电的方法，其特征在于：在冷熔盐储罐的进料口的管路上设置有泵送装置，实现热熔盐储罐中的热熔盐能够依次流过过热器和蒸汽发生器再流至冷熔盐储罐。
5.根据权利要求1所述的利用生物质进行熔盐储能发电的方法，其特征在于：冷熔盐储罐中的熔盐温度在260-310度。
6.根据权利要求5所述的利用生物质进行熔盐储能发电的方法，其特征在于：热熔盐储罐中的熔盐温度在480-520度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |