CN114991895B - 一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法 - Google Patents

一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114991895B
CN114991895B CN202210602334.0A CN202210602334A CN114991895B CN 114991895 B CN114991895 B CN 114991895B CN 202210602334 A CN202210602334 A CN 202210602334A CN 114991895 B CN114991895 B CN 114991895B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coal
air
heat exchanger
communicated
steam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210602334.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114991895A (zh
Inventor
石慧
马汀山
许朋江
张可臻
王朝阳
严俊杰
刘明
赵永亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Huaneng Power International Inc
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Huaneng Power International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University, Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd, Huaneng Power International Inc filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202210602334.0A priority Critical patent/CN114991895B/zh
Publication of CN114991895A publication Critical patent/CN114991895A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114991895B publication Critical patent/CN114991895B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/02Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K19/00Regenerating or otherwise treating steam exhausted from steam engine plant
    • F01K19/02Regenerating by compression
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B33/00Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
    • F22B33/18Combinations of steam boilers with other apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22DPREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/50Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters incorporating thermal de-aeration of feed-water
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22DPREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D3/00Accumulators for preheated water
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明涉及燃煤发电技术领域,具体涉及一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组。所述耦合压缩空气储能的燃煤发电机组包括:燃煤发电机组、空气压缩储能系统和空气膨胀发电系统,燃煤发电机组包括燃煤锅炉、磨煤机、汽轮机组、凝汽器、加热器组及换热器A组,空气压缩储能系统包括N级压缩机组、N级换热器B组、储冷罐、储热罐和储气罐,空气膨胀发电系统,包括M级膨胀机组和M级换热器C组。通过本发明提供的耦合压缩空气储能的燃煤发电机组,能够实现燃煤发电机组输出功率以及变负荷速率的调节,同时利用燃煤发电机组的蒸汽热能对高压空气进行加热,避免设置天然气燃烧室,减少了天然气的消耗。

Description

一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法
技术领域
本发明涉及燃煤发电技术领域,具体涉及一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法。
背景技术
随着全球对太阳能、风能等可再生能源的利用急剧增加,其波动性、间歇性和不可预测性等特点给电网的稳定安全运行带来了巨大的挑战。在当前电力系统中,燃煤发电机组仍是重要的电能供应来源,所以要进行频繁的调峰调频来保证电网的安全稳定运行。目前燃煤发电机组调峰调频能力还尚不能满足电网的需求。
另一方面,压缩空气储能(CBES)是一种公认的适合大规模储能技术,其采用压缩机将空气从常压压缩到高压空气完成储能,储能成本低,储能介质容易获得,储能过程中对环境基本无影响。但是,其释能过程往往借助燃气轮机,利用天然气燃烧将空气升温后进入膨胀机中做功,需要消耗一定量的天然气。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中燃煤发电机组调峰调频能力尚不能满足电网需求、以及压缩空气储能在释能时需要消耗一定天然气的缺陷,从而提供一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法。
本发明提供的一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组,包括:
燃煤发电机组,包括燃煤锅炉、磨煤机、汽轮机组、凝汽器、加热器组及换热器A组,所述汽轮机组的末级蒸汽出口、凝汽器、加热器组及燃煤锅炉的给水入口沿流体流向依次连通,所述加热器组的蒸汽进口与所述汽轮机组的抽气出口连通,所述换热器A组的给水入口和给水出口皆连通于所述加热器组的给水管道上;
空气压缩储能系统,包括N级压缩机组、N级换热器B组、储冷罐、储热罐和储气罐,N≥1,每一级压缩机的出口皆与同级换热器B的空气入口连通,首级压缩机的入口适于通入空气,2级-N级压缩机的入口与上一级换热器B的空气出口连通,末级换热器B的空气出口与储气罐的入口连通,所有级换热器B的储热介质入口皆与所述储冷罐的出口连通,所有级换热器B的储热介质出口皆与储热罐的入口连通,所述储热罐的出口与所述换热器A组的储热介质入口连通,所述储冷罐的入口与所述换热器A组的储热介质出口连通;
空气膨胀发电系统,包括M级膨胀机组和M级换热器C组,M≥1,每一级换热器C的空气出口皆与同级膨胀机的入口连通,首级换热器C的空气入口与储气罐的出口连通,2级-N级换热器C的空气入口与上一级膨胀机的出口连通,末级膨胀机的出口与所述磨煤机连通,每个换热器C的蒸气入口和蒸汽出口皆连通于所述燃煤发电机组的蒸汽通道上。
可选的,所述汽轮机组包括高压汽轮机、中压汽轮机和低压汽轮机。
可选的,所述燃煤发电机组还包括除氧器,所述除氧器的蒸汽入口与所述中压汽轮机的抽气出口连通,所述除氧器位于所述加热器组的给水管道上且位于所述凝汽器的下游。
可选的,所述加热器组包括低压加热器和高压加热器,所述凝汽器、低压加热器、除氧器、高压加热器及燃煤锅炉沿流体流向依次连通,所述高压汽轮机的抽汽出口和中压汽轮机的抽汽出口皆与所述高压加热器的蒸汽入口连通,所述低压汽轮机的抽气出口与所述低压加热器的蒸汽入口连通。
可选的,所述换热器A组包括第一换热器A和第二换热器A,所述储热罐、第一换热器A的储热介质通道、第二换热器A的储热介质通道及储冷罐沿流体流向依次连通,所述第一换热器的给水入口与所述除氧器的给水出口连通,所述第一换热器的给水出口与所述燃煤锅炉的给水入口连通,所述第二换热器的给水入口与所述凝汽器的给水出口连通,所述第二换热器的给水出口与所述除氧器的给水入口连通。
可选的,M=2,储气罐、第一级换热器C的空气通道、第一级膨胀机、第二级换热器C的空气通道、第二级膨胀机及磨煤机沿流体方向依次连通,第一级换热器C的蒸汽入口与中压汽轮机的蒸汽出口连通且蒸汽出口与所述凝汽器的蒸汽入口连通,第二级换热器C的蒸汽入口与所述燃煤锅炉的蒸汽出口连通且蒸汽出口与所述除氧器的蒸汽入口连通。
可选的,N=2,第一级压缩机、第一级换热器B的空气通道、第二级压缩机、第二级换热器B的空气通道及储气罐沿流体方向依次连通,两级换热器B的储热介质入口皆与所述储冷罐的出口连通,两级换热器B的储热介质出口皆与储热罐的入口连通。
可选的,所述燃煤锅炉的蒸汽出口设有两个,一个与所述高压汽轮机的蒸汽入口连通,另一个与所述中压汽轮机的蒸汽入口连通,所述高压汽轮机的蒸汽出口与所述燃煤锅炉的蒸汽入口连通,所述中压汽轮机的蒸汽出口与所述低压汽轮机的蒸汽入口连通,所述低压汽轮机的蒸汽出口与所述凝汽器连通。
本发明提供的耦合压缩空气储能的燃煤发电机组的运行方法,具体如下:
当燃煤发电机组需降低负荷运行时,将电力供给空气压缩储能系统,驱动N级压缩机组将常压空气压缩成高压空气并存储在储气罐中;同时储冷罐中的储热介质流经N级换热器B组,吸收压缩空气过程中产生的热量,加热后的储热介质进入储热罐储存;通过调节供给空气压缩储能系统的电力大小,实现燃煤发电机组输出功率的调节;
当燃煤发电机组需提高负荷运行时,将高压空气从储气罐中释放,高压空气流经M级换热器C组且同时被汽轮机组的输出蒸汽加热后做功发电,将电力并网;离开末级膨胀机的空气进入磨煤机;通过调节高压空气释放流量,实现空气膨胀发电系统的输出功率的调节,从而实现燃煤发电机组输出功率的调节;
打开储热罐,使储热罐内的储热介质流入换热器A组,对部分加热器组中的给水进行加热,加热后的给水进入燃煤锅炉;通过调节流出储热罐的储热介质流量与加热器组中被加热给水量,实现汽轮机抽汽流量的调节,从而实现燃煤发电机组输出功率以及变负荷速率的调节。
本发明技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法,在燃煤发电机组需要降低负荷运行时,能够将电力供给空气压缩储能系统,并且通过调节供给空气压缩储能系统的电力大小,可大幅度降低燃煤发电机组的输出功率,最低实现零功率输出;在燃煤发电机组需要提高负荷运行时,能够获取空气膨胀发电系统的电力,并且通过调节高压空气释放流量,能够实现空气膨胀发电系统的输出功率的调节,从而增大燃煤发电机组的输出功率;空气压缩储能系统形成的热量能传递给加热器组中的给水,从而输入燃煤锅炉,并且通过调节流出储热罐的储热介质流量与加热器组中被加热给水量,实现汽轮机抽汽流量的调节,从而实现燃煤发电机组输出功率以及变负荷速率的调节。如此,使得燃煤发电系统的最小负荷可从30%THA最大降低至0MW,最大负荷从100%THA最大提高到120%THA,变负荷速率可从传统的1-1.5Pe0/min提高到3.0Pe0/min,大大提高了燃煤发电机组的调峰调频能力;
本发明利用燃煤发电机组的蒸汽热能对高压空气进行加热,避免设置天然气燃烧室,减少了天然气的消耗,此外,压缩空气储能与燃煤发电机组汽机侧耦合,对燃煤锅炉影响小,改造工作少,而且蒸汽的换热系数高,可以大大增加空气的换热速率,减少换热器的换热面积;
本发明高压空气膨胀做功后其排气温度可达150-200℃,通入磨煤机中对煤粉进行干燥,既降低了燃煤锅炉内送风机的功率,又提高了锅炉燃烧时的燃烧效率,提高了燃煤发电系统整体的能量利用水平;
本发明利用储热介质对汽轮机系统内的给水与凝结水进行加热,减少了汽轮机抽汽流量,在提高汽轮机输出功率的同时降低了回热系统的换热不可逆性,进一步提高了热能的利用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中耦合压缩空气储能的燃煤发电系统的示意图;
图2为本发明实施例中耦合压缩空气储能的燃煤发电系统与现有机组负荷区间的对比图;
图3为本发明实施例中耦合压缩空气储能的燃煤发电系统与现有机组变负荷速率的对比图。
附图标记说明:
101、燃煤锅炉;102、磨煤机;103、凝汽器;104、高压汽轮机;105、中压汽轮机;106、低压汽轮机;107、除氧器;108、低压加热器;109、高压加热器;110、第一换热器A;111、第二换热器A;112、高压旁路调节阀;113、低压旁路调节阀;201、储冷罐;202、储热罐;203、储气罐;204、第一级压缩机;205、第二级压缩机;206、第一级换热器B;207、第二级换热器B;208、储热调节阀;209、储热出口泵;210、储气调节阀;211、储气进口阀;212、储冷出口泵;213、储冷调节阀;301、第一级膨胀机;302、第二级膨胀机;303、第一级换热器C;304、第二级换热器C。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
结合图1所示,本实施例提供的耦合压缩空气储能的燃煤发电机组,包括:
燃煤发电机组,包括燃煤锅炉101、磨煤机102、汽轮机组、凝汽器103、加热器组及换热器A组,汽轮机组的末级蒸汽出口、凝汽器103、加热器组及燃煤锅炉101的给水入口沿流体流向依次连通,加热器组的蒸汽进口与汽轮机组的抽气出口连通,换热器A组的给水入口和给水出口皆连通于加热器组的给水管道上;
空气压缩储能系统,包括N级压缩机组、N级换热器B组、储冷罐201、储热罐202和储气罐203,N≥1,每一级压缩机的出口皆与同级换热器B的空气入口连通,首级压缩机的入口适于通入空气,2级-N级压缩机的入口与上一级换热器B的空气出口连通,末级换热器B的空气出口与储气罐203的入口连通,所有级换热器B的储热介质入口皆与储冷罐201的出口连通,所有级换热器B的储热介质出口皆与储热罐202的入口连通,储热罐202的出口与换热器A组的储热介质入口连通,储冷罐201的入口与换热器A组的储热介质出口连通;
空气膨胀发电系统,包括M级膨胀机组和M级换热器C组,M≥1,每一级换热器C的空气出口皆与同级膨胀机的入口连通,首级换热器C的空气入口与储气罐203的出口连通,2级-N级换热器C的空气入口与上一级膨胀机的出口连通,末级膨胀机的出口与磨煤机102连通,每个换热器C的蒸气入口和蒸汽出口皆连通于燃煤发电机组的蒸汽通道上。
上述燃煤发电机组具有如下优点:
第一,在燃煤发电机组需要降低负荷运行时,能够将电力供给空气压缩储能系统,并且通过调节供给空气压缩储能系统的电力大小,可大幅度降低燃煤发电机组的输出功率,最低实现零功率输出;在燃煤发电机组需要提高负荷运行时,能够获取空气膨胀发电系统的电力,并且通过调节高压空气释放流量,能够实现空气膨胀发电系统的输出功率的调节,从而增大燃煤发电机组的输出功率;空气压缩储能系统形成的热量能传递给加热器组中的给水,从而输入燃煤锅炉101,并且通过调节流出储热罐202的储热介质流量与加热器组中被加热给水量,实现汽轮机抽汽流量的调节,从而实现燃煤发电机组输出功率以及变负荷速率的调节。如此,使得燃煤发电系统的最小负荷可从30%THA最大降低至0MW,最大负荷从100%THA最大提高到120%THA,变负荷速率可从传统的1-1.5Pe0/min提高到3.0Pe0/min,大大提高了燃煤发电机组的调峰调频能力,如图2和图3所示,为一种采用本发明耦合压缩空气储能的燃煤发电机组的数据对比图,从图2可以看出,相对于现有机组,本发明机组的最低负荷从198MW降低到98MW,最高负荷从660MW增加到720MW,变负荷速率从原始的1.5%额定负荷每分钟提高到3.15%额定负荷每分钟。
第二,利用燃煤发电机组的蒸汽热能对高压空气进行加热,避免设置天然气燃烧室,减少了天然气的消耗,此外,压缩空气储能与燃煤发电机组汽机侧耦合,对燃煤锅炉101影响小,改造工作少,而且蒸汽的换热系数高,可以大大增加空气的换热速率,减少换热器的换热面积;
第三,高压空气膨胀做功后其排气温度可达150-200℃,通入磨煤机102中对煤粉进行干燥,既降低了燃煤锅炉101内送风机的功率,又提高了锅炉燃烧时的燃烧效率,提高了燃煤发电系统整体的能量利用水平;
第四,利用储热介质对汽轮机系统内的给水与凝结水进行加热,减少了汽轮机抽汽流量,在提高汽轮机输出功率的同时降低了回热系统的换热不可逆性,进一步提高了热能的利用效率。
需要理解的,燃煤锅炉101、磨煤机102和汽轮机组采用本领域成熟结构即可。磨煤机102、燃煤锅炉101、汽轮机组依次连接。汽轮机组设有至少一个汽轮机,优选采用图1中所示的三个,从左至右依次为高压汽轮机104、中压汽轮机105和低压汽轮机106。具体的,燃煤锅炉101采用π型煤粉锅炉。
进一步的,燃煤发电机组还包括除氧器107,除氧器107的蒸汽入口与中压汽轮机105的抽气出口连通,除氧器107位于加热器组的给水管道上且位于凝汽器103的下游。除氧器107能够去除凝结水中的氧气,避免对燃煤锅炉101内相关结构的腐蚀。
上述加热器组的结构不作限定,可以是只有单个加热器,也可以是两个或多个加热器串联的结构,例如图1所示,加热器组包括低压加热器108和高压加热器109,凝汽器103、低压加热器108、除氧器107、高压加热器109及燃煤锅炉101沿流体流向依次连通,高压汽轮机104的抽汽出口和中压汽轮机105的抽汽出口皆与高压加热器109的蒸汽入口连通,低压汽轮机106的抽气出口与低压加热器108的蒸汽入口连通。高压加热器109与高压汽轮机104和中压汽轮机105对应,低压加热器108与低压汽轮机106对应,通过两个加热器的设置更利于汽轮机的抽汽出口对应,同时也能使给水吸收更多热量后进入燃煤锅炉101。
上述换热器A组的数量不作限定,可以是单个或两个或多个,例如如图1所示,换热器A组包括第一换热器A110和第二换热器A111,储热罐202、第一换热器A110的储热介质通道、第二换热器A111的储热介质通道及储冷罐201沿流体流向依次连通,第一换热器A110的给水入口与除氧器107的给水出口连通,第一换热器A110的给水出口与燃煤锅炉101的给水入口连通,第二换热器A111的给水入口与凝汽器103的给水出口连通,第二换热器的给水出口与除氧器107的给水入口连通。通过两次换热,能够充分将储热介质中的热量吸收,以使所需抽汽量更少。
具体的,在第一换热器A110的给水入口处设有高压旁路调节阀112,在第二换热器A111的给水入口处设有低压旁路调节阀113,在储热罐202的出口处串联有储热调节阀208和储热出口泵209,通过高压旁路调节阀112控制进入第一换热器A110内的给水量,通过低压旁路调节阀113控制进入第二换热器A111内的给水量,通过储热调节阀208控制从储热罐202输出储热介质的量,三者配合实现汽轮机抽汽流量的调节,从而实现燃煤发电机组输出功率以及变负荷速率的调节。
上述空气膨胀发电系统的级数不作限定,可以为一级,也可以为二级或多级,例如图1中所示,M=2,储气罐203、第一级换热器C303的空气通道、第一级膨胀机301、第二级换热器C304的空气通道、第二级膨胀机302及磨煤机102沿流体方向依次连通,第一级换热器C303的蒸汽入口与中压汽轮机105的蒸汽出口连通且蒸汽出口与凝汽器103的蒸汽入口连通,第二级换热器C304的蒸汽入口与燃煤锅炉101的蒸汽出口连通且蒸汽出口与除氧器107的蒸汽入口连通。容易理解的,第一级膨胀机301为低压膨胀机,第二级膨胀机302为高压膨胀机。
具体的,在储气罐203的出口处设有储气调节阀210,在储气罐203的进口处设有储气进口阀211。在第一换热器C的蒸汽入口处设有第一蒸汽分流阀,在第二换热器C的蒸汽入口处设有第二蒸汽分流阀。
实际操作时,控制进入第一换热器C的蒸汽进口的蒸汽温度大于350℃,进入第二换热器C的蒸汽进口的蒸汽温度大于500℃,离开第一换热器C的空气出口的蒸汽温度大于300℃,离开第二换热器C的空气出口的蒸汽温度大于450℃。
实际操作时,控制储气罐203内的压缩空气的压力不低于60bar,储气罐203可由已存在或者专门挖掘的盐洞、矿洞代替。
实际操作时,控制压缩空气离开第一级膨胀机301时,压力不高于5bar,温度不高于200℃。
上述空气压缩储能系统的级数不作限定,可以为一级,也可以为二级或多级,例如图1中所示,N=2,第一级压缩机204、第一级换热器B206的空气通道、第二级压缩机205、第二级换热器B207的空气通道及储气罐203沿流体方向依次连通,两级换热器B的储热介质入口皆与储冷罐201的出口连通,两级换热器B的储热介质出口皆与储热罐202的入口连通。
具体的,在储冷罐201的出口处设有储冷出口泵212和储冷调节阀213。
具体的,储热罐202和储冷罐201内的储热介质采用导热油、熔融盐等单相流动的介质。
实际操作时,控制储热介质进入储热罐202时温度不低于250℃。
本实施例中,燃煤锅炉101的蒸汽出口设有两个,一个与高压汽轮机104的蒸汽入口连通,另一个与中压汽轮机105的蒸汽入口连通,高压汽轮机104的蒸汽出口与燃煤锅炉101的蒸汽入口连通,中压汽轮机105的蒸汽出口与低压汽轮机106的蒸汽入口连通,低压汽轮机106的蒸汽出口与凝汽器103连通。
实施例2
本实施例提供一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组的运行方法,具体如下:
当燃煤发电机组需降低负荷运行时,将电力供给空气压缩储能系统,驱动N级压缩机组将常压空气压缩成高压空气并存储在储气罐203中;同时储冷罐201中的储热介质流经N级换热器B组,吸收压缩空气过程中产生的热量,加热后的储热介质进入储热罐202储存;通过调节供给空气压缩储能系统的电力大小,实现燃煤发电机组输出功率的调节;
当燃煤发电机组需提高负荷运行时,将高压空气从储气罐203中释放,高压空气流经M级换热器C组且同时被汽轮机组的输出蒸汽加热后做功发电,将电力并网;离开末级膨胀机的空气进入磨煤机102;通过调节高压空气释放流量,实现空气膨胀发电系统的输出功率的调节,从而实现燃煤发电机组输出功率的调节;
打开储热罐202,使储热罐202内的储热介质流入换热器A组,对部分加热器组中的给水进行加热,加热后的给水进入燃煤锅炉101;通过调节流出储热罐202的储热介质流量与加热器组中被加热给水量,实现汽轮机抽汽流量的调节,从而实现燃煤发电机组输出功率以及变负荷速率的调节。
实际操作时,当燃煤发电机组升负荷需求在50MW以内时,优先采用压缩空气释能以达到调整负荷的目的。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组,其特征在于,包括:
燃煤发电机组,包括燃煤锅炉(101)、磨煤机(102)、汽轮机组、凝汽器(103)、加热器组及换热器A组,所述汽轮机组的末级蒸汽出口、凝汽器(103)、加热器组及燃煤锅炉(101)的给水入口沿流体流向依次连通,所述加热器组的蒸汽进口与所述汽轮机组的抽气出口连通,所述换热器A组的给水入口和给水出口皆连通于所述加热器组的给水管道上;
空气压缩储能系统,包括N级压缩机组、N级换热器B组、储冷罐(201)、储热罐(202)和储气罐(203),N≥1,每一级压缩机的出口皆与同级换热器B的空气入口连通,首级压缩机的入口适于通入空气,2级-N级压缩机的入口与上一级换热器B的空气出口连通,末级换热器B的空气出口与储气罐(203)的入口连通,所有级换热器B的储热介质入口皆与所述储冷罐(201)的出口连通,所有级换热器B的储热介质出口皆与储热罐(202)的入口连通,所述储热罐(202)的出口与所述换热器A组的储热介质入口连通,所述储冷罐(201)的入口与所述换热器A组的储热介质出口连通;
空气膨胀发电系统,包括M级膨胀机组和M级换热器C组,M≥1,每一级换热器C的空气出口皆与同级膨胀机的入口连通,首级换热器C的空气入口与储气罐(203)的出口连通,2级-N级换热器C的空气入口与上一级膨胀机的出口连通,末级膨胀机的出口与所述磨煤机(102)连通,每个换热器C的蒸气入口和蒸汽出口皆连通于所述燃煤发电机组的蒸汽通道上。
2.根据权利要求1所述的耦合压缩空气储能的燃煤发电机组,其特征在于,所述汽轮机组包括高压汽轮机(104)、中压汽轮机(105)和低压汽轮机(106)。
3.根据权利要求2所述的耦合压缩空气储能的燃煤发电机组,其特征在于,所述燃煤发电机组还包括除氧器(107),所述除氧器(107)的蒸汽入口与所述中压汽轮机(105)的抽气出口连通,所述除氧器(107)位于所述加热器组的给水管道上且位于所述凝汽器(103)的下游。
4.根据权利要求3所述的耦合压缩空气储能的燃煤发电机组,其特征在于,所述加热器组包括低压加热器(108)和高压加热器(109),所述凝汽器(103)、低压加热器(108)、除氧器(107)、高压加热器(109)及燃煤锅炉(101)沿流体流向依次连通,所述高压汽轮机(104)的抽汽出口和中压汽轮机(105)的抽汽出口皆与所述高压加热器(109)的蒸汽入口连通,所述低压汽轮机(106)的抽气出口与所述低压加热器(108)的蒸汽入口连通。
5.根据权利要求4所述的耦合压缩空气储能的燃煤发电机组,其特征在于,所述换热器A组包括第一换热器A(110)和第二换热器A(111),所述储热罐(202)、第一换热器A(110)的储热介质通道、第二换热器A(111)的储热介质通道及储冷罐(201)沿流体流向依次连通,所述第一换热器A(110)的给水入口与所述除氧器(107)的给水出口连通,所述第一换热器A(110)的给水出口与所述燃煤锅炉(101)的给水入口连通,所述第二换热器A(111)的给水入口与所述凝汽器(103)的给水出口连通,所述第二换热器A(111)的给水出口与所述除氧器(107)的给水入口连通。
6.根据权利要求3-5任一项所述的耦合压缩空气储能的燃煤发电机组,其特征在于,M=2,储气罐(203)、第一级换热器C(303)的空气通道、第一级膨胀机(301)、第二级换热器C(304)的空气通道、第二级膨胀机(302)及磨煤机(102)沿流体方向依次连通,第一级换热器C(303)的蒸汽入口与中压汽轮机(105)的蒸汽出口连通且蒸汽出口与所述凝汽器(103)的蒸汽入口连通,第二级换热器C(304)的蒸汽入口与所述燃煤锅炉(101)的蒸汽出口连通且蒸汽出口与所述除氧器(107)的蒸汽入口连通。
7.根据权利要求1-5任一项所述的耦合压缩空气储能的燃煤发电机组,其特征在于,N=2,第一级压缩机(204)、第一级换热器B(206)的空气通道、第二级压缩机(205)、第二级换热器B(207)的空气通道及储气罐(203)沿流体方向依次连通,两级换热器B的储热介质入口皆与所述储冷罐(201)的出口连通,两级换热器B的储热介质出口皆与储热罐(202)的入口连通。
8.根据权利要求2-5任一项所述的耦合压缩空气储能的燃煤发电机组,其特征在于,所述燃煤锅炉(101)的蒸汽出口设有两个,一个与所述高压汽轮机(104)的蒸汽入口连通,另一个与所述中压汽轮机(105)的蒸汽入口连通,所述高压汽轮机(104)的蒸汽出口与所述燃煤锅炉(101)的蒸汽入口连通,所述中压汽轮机(105)的蒸汽出口与所述低压汽轮机(106)的蒸汽入口连通,所述低压汽轮机(106)的蒸汽出口与所述凝汽器(103)连通。
9.一种如根据权利要求1-8任一项所述耦合压缩空气储能的燃煤发电机组的运行方法,其特征在于:
当燃煤发电机组需降低负荷运行时,将电力供给空气压缩储能系统,驱动N级压缩机组将常压空气压缩成高压空气并存储在储气罐(203)中;同时储冷罐(201)中的储热介质流经N级换热器B组,吸收压缩空气过程中产生的热量,加热后的储热介质进入储热罐(202)储存;通过调节供给空气压缩储能系统的电力大小,实现燃煤发电机组输出功率的调节;
当燃煤发电机组需提高负荷运行时,将高压空气从储气罐(203)中释放,高压空气流经M级换热器C组且同时被汽轮机组的输出蒸汽加热后做功发电,将电力并网;离开末级膨胀机的空气进入磨煤机(102);通过调节高压空气释放流量,实现空气膨胀发电系统的输出功率的调节,从而实现燃煤发电机组输出功率的调节;
打开储热罐(202),使储热罐(202)内的储热介质流入换热器A组,对部分加热器组中的给水进行加热,加热后的给水进入燃煤锅炉(101);通过调节流出储热罐(202)的储热介质流量与加热器组中被加热给水量,实现汽轮机抽汽流量的调节,从而实现燃煤发电机组输出功率以及变负荷速率的调节。
CN202210602334.0A 2022-05-30 2022-05-30 一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法 Active CN114991895B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210602334.0A CN114991895B (zh) 2022-05-30 2022-05-30 一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210602334.0A CN114991895B (zh) 2022-05-30 2022-05-30 一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114991895A CN114991895A (zh) 2022-09-02
CN114991895B true CN114991895B (zh) 2023-04-28

Family

ID=83030354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210602334.0A Active CN114991895B (zh) 2022-05-30 2022-05-30 一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114991895B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115899660B (zh) * 2023-03-09 2023-05-05 中国电力工程顾问集团有限公司 一种燃煤机组的调峰系统及方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103644081A (zh) * 2013-11-28 2014-03-19 华北电力大学 风力发电、火力发电和压缩空气储能一体化发电系统
CN108224535A (zh) * 2018-01-18 2018-06-29 中国科学院工程热物理研究所 一种火电厂热电联产与压缩空气储能互补集成系统
WO2019138766A1 (ja) * 2018-01-12 2019-07-18 株式会社神戸製鋼所 冷熱発電装置
CN112177693A (zh) * 2020-10-27 2021-01-05 西安热工研究院有限公司 一种利用燃煤发电机组冷端的压缩空气储能系统及方法
CN113153448A (zh) * 2021-04-22 2021-07-23 西安热工研究院有限公司 一种液态压缩空气储能与垃圾焚烧电站的耦合系统及方法
CN213807777U (zh) * 2020-11-20 2021-07-27 华北理工大学 火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统
CN113565590A (zh) * 2021-06-18 2021-10-29 东方电气集团东方汽轮机有限公司 压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统
CN114033515A (zh) * 2021-11-09 2022-02-11 西安西热节能技术有限公司 具有引射汇流装置的液态压缩空气储能方法及系统
CN114483290A (zh) * 2022-01-27 2022-05-13 西安交通大学 一种甲醇重整器耦合内燃机的复合压缩空气储能系统及方法
CN114542224A (zh) * 2022-01-30 2022-05-27 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种液态压缩空气与火电机组耦合的系统装置和方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060254280A1 (en) * 2005-05-12 2006-11-16 Siemens Westinghouse Power Corporation Combined cycle power plant using compressor air extraction
US9003763B2 (en) * 2012-10-04 2015-04-14 Lightsail Energy, Inc. Compressed air energy system integrated with gas turbine

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103644081A (zh) * 2013-11-28 2014-03-19 华北电力大学 风力发电、火力发电和压缩空气储能一体化发电系统
WO2019138766A1 (ja) * 2018-01-12 2019-07-18 株式会社神戸製鋼所 冷熱発電装置
CN108224535A (zh) * 2018-01-18 2018-06-29 中国科学院工程热物理研究所 一种火电厂热电联产与压缩空气储能互补集成系统
CN112177693A (zh) * 2020-10-27 2021-01-05 西安热工研究院有限公司 一种利用燃煤发电机组冷端的压缩空气储能系统及方法
CN213807777U (zh) * 2020-11-20 2021-07-27 华北理工大学 火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统
CN113153448A (zh) * 2021-04-22 2021-07-23 西安热工研究院有限公司 一种液态压缩空气储能与垃圾焚烧电站的耦合系统及方法
CN113565590A (zh) * 2021-06-18 2021-10-29 东方电气集团东方汽轮机有限公司 压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统
CN114033515A (zh) * 2021-11-09 2022-02-11 西安西热节能技术有限公司 具有引射汇流装置的液态压缩空气储能方法及系统
CN114483290A (zh) * 2022-01-27 2022-05-13 西安交通大学 一种甲醇重整器耦合内燃机的复合压缩空气储能系统及方法
CN114542224A (zh) * 2022-01-30 2022-05-27 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种液态压缩空气与火电机组耦合的系统装置和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chaoyang Wang等.Peak shaving operational optimization of supercritical coal-fired power plants by revising control strategy for water-fuel ratio.《Applied Energy》.2018,全文. *
赵明 ; 陈星 ; 梁俊宇 ; 张晓磊 ; 张会岩 ; 肖睿 ; .基于液态空气储能技术的新型整体煤气化联合循环系统分析.化工进展.2015,(第S1期),全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114991895A (zh) 2022-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109854313B (zh) 一种灵活燃煤发电系统及运行方法
KR20190122050A (ko) 액체공기 저장 장치와 연계한 발전 시스템 및 방법
CN102518480A (zh) 一种压缩空气蓄能与燃煤锅炉集成的发电系统
CN111485964B (zh) 一种基于透平膨胀机的燃煤电厂热电解耦方法
CN112627912A (zh) 一种火电厂汽驱供应压缩空气的节能系统
CN213807777U (zh) 火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统
CN112412561B (zh) 压缩空气储能系统和火力发电厂控制系统耦合控制方法
CN114991895B (zh) 一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法
CN216554042U (zh) 一种基于熔盐储热的储热耦合火电机组系统
CN111396154A (zh) 一种附加超临界二氧化碳循环的燃煤发电机组热力系统
CN111271143A (zh) 一种提高电力灵活性的系统及方法
CN114383176A (zh) 一种超临界再热型双背压机双抽汽工业供热系统
WO2023226666A1 (zh) 一种与煤电机组耦合的二氧化碳储能系统及方法
CN209959302U (zh) 热电联产与压缩空气相结合的储能装置
CN114810243B (zh) 一种锅炉烟气耦合压缩空气储能的燃煤发电系统及运行方法
CN216482441U (zh) 蒸汽蓄热、放热系统
CN113982893B (zh) 可调峰储能的闭式微型燃气轮机循环系统及其操作方法
CN212054837U (zh) 一种提高电力灵活性的系统
CN110080845B (zh) 热电联产与压缩空气相结合的储能系统及其工作方法
CN113494321A (zh) 一种基于高压缸零出力的母管制连接系统及运行方法
CN220434982U (zh) 一种燃煤机组深度调峰系统
CN115263461B (zh) 一种耦合多级蒸汽储能的燃煤发电系统及运行方法
CN219638903U (zh) 一种耦合压缩空气储能的火力发电热力系统
CN221220579U (zh) 一种补燃式储能系统
CN216588750U (zh) 一种固体储热耦合火电机组系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant