CN116104598A - 一种联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统及方法，其中，联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统包括：燃气轮机发电系统适于将化学能转化为电能，且燃气轮机发电系统适于与电网电连接；余热回收系统包括余热锅炉，余热锅炉与燃气轮机发电系统的烟气出口连通；补燃系统包括补燃器，补燃器设置余热锅炉内，且补燃器适于与合成气源连通；储能系统包括压缩机组、第一储气件以及第一发电机组，压缩机组产生的压缩空气依次经过第一储气件和余热锅炉后输入第一发电机组，且第一发电机组适于与电网电连接。通过补燃器提高余热锅炉内的烟气能量，使得第一发电机组产生的电量提高，从而拓宽了压缩空气的调峰范围。

Description

一种联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统和方法

技术领域

本发明涉及发电技术领域，具体涉及一种联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统和方法。

背景技术

随着可再生能源的大规模并网发电以及用电端的实时变化，对电网发电侧的调峰要求越来越高，建设大规模储能装置，是平抑可再生能源发电波动性、提高电力系统运行可靠性的有效手段；发展较为成熟的储能技术主要有抽水蓄能、压缩空气蓄能、电化学蓄能等，抽水蓄能效率较高，但地理条件要求苛刻；电化学蓄能存在寿命短、工业污染等问题；而压缩空气储能技术具有寿命长、环境污染小、运行维护费用低等特点。

现有一种压缩空气与燃气蒸汽循环的调峰系统，包括燃气轮机发电单元、压缩空气储能单元、余热锅炉发电单元以及换热单元，燃气轮机发电单元的入口接入压缩空气和燃气，燃气轮机发电单元的烟气出口连通余热锅炉发电单元的烟气入口以及换热单元，换热单元连通余热锅炉发电单元；压缩空气储能单元包括依次连通的压缩机组、储气容器以及膨胀发电机组，压缩机组的排气口与储气容器之间设置吸热单元，储气容器的出气口经换热单元连通膨胀发电机组的工质入口；将燃气轮机与热量利用率较高的压缩气体吸热膨胀过程耦合，从而实现压缩空气的调峰功能。

但是，上述的压缩空气与燃气蒸汽循环的调峰系统，当燃气轮机以低负载运行时，产生的烟气量少，导致经由余热锅炉后输入膨胀发电机机组的压缩空气温度和压力降低，从而使得产生的电量偏低，进而导致压缩空气调峰范围降低。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于当燃气轮机以低负载运行时，产生的烟气量浓度少，导致经由余热锅炉后输入膨胀发电机机组的压缩空气温度和压力降低，从而使得产生的电量偏低，进而导致压缩空气调峰范围降低。

为此，本发明提供一种联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其特征在于，包括：

燃气轮机发电系统，所述燃气轮机发电系统适于将化学能转化为电能，且所述燃气轮机发电系统适于与电网电连接；

余热回收系统，所述余热回收系统包括余热锅炉，所述余热锅炉与所述燃气轮机发电系统的烟气出口连通；

补燃系统，所述补燃系统包括补燃器，所述补燃器设置在所述余热锅炉内，且所述补燃器适于与合成气源连通；

储能系统，所述储能系统包括压缩机组、第一储气件以及第一发电机组，所述压缩机组适于与所述电网电连接，所述压缩机组产生的压缩空气适于依次经过所述第一储气件和所述余热锅炉后输入所述第一发电机组，且所述第一发电机组适于与所述电网电连接。

可选地，上述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，所述合成气源为气化炉，所述气化炉产生的合成气适于依次经过过滤件和第一开关件后输入所述补燃器内。

可选地，上述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，所述储能系统还包括导热罐，其设置在所述压缩机组与所述第一储气件之间，所述压缩机组产生的压缩空气适于经过所述导热罐后输入所述第一储气件内，将过滤件内的合成气输入所述导热罐与其换热，再将所述导热罐内的合成气经由所述第一开关件输入所述补燃器内。

可选地，上述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，所述储能系统还包括第一换热器，所述第一换热器设置在所述余热锅炉内，所述第一储气件内的压缩空气适于经过所述第一换热器后输入所述第一发电机组。

可选地，上述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，所述储能系统还包括第二换热器，所述第二换热器设置在所述余热锅炉中，所述第二换热器设置在所述第一换热器与所述第一发电机组之间，经过所述第一换热器的压缩空气导入所述第二换热器换热，再由所述第二换热器输入所述第一发电机组，且所述第二换热器通过第一管道与所述补燃器相连通。

可选地，上述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，所述第一发电机组包括：

第一透平机，经由所述第二换热器换热的压缩空气输入第一透平机；

第一发电机，所述第一发电机通过第一驱动轴与所述第一透平机连接。

可选地，上述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，所述储能系统还包括第二储气件，经由所述第二换热器换热的压缩空气输入所述第二储气件内，且所述第二储气件内的压缩空气可输入所述第一透平机内。

可选地，上述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，所述余热回收系统还包括：

凝结水泵，所述凝结水泵适于与所述燃气轮机发电系统凝结水出口连通；

第三换热器，所述第三换热器设置在所述余热锅炉中；

第二透平机，所述第二透平机通过第二驱动轴与第二发电机连接；

所述凝结水泵抽取的凝结水适于依次流经所述第一换热器和所述第三换热器后输入所述第二透平机内。

可选地，上述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，所述余热回收系统还包括：

第三透平机，所述第三透平机设置在所述第二驱动轴上；

第四换热器，经由第一换热器的换热的水蒸气流经所述第四换热器后输入所述第三透平机内。

可选地，上述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，所述余热回收系统还包括分隔件，所述分隔件将所述余热锅炉分隔为第一容纳腔和第二容纳腔，且所述分隔件上设置有风门，所述第二容纳腔通过所述风门与所述第一容纳腔连通，第一容纳腔与燃气轮机发电烟气出口连通，且第一换热器、第三换热器以及第四换热器均设置与第一容纳腔内，第二换热器设置在所述第二容纳腔内。

本发明还提供一种联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰方法，适于采用上述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，包括下述步骤：

S1：当所述燃气轮机发电系统启动时，启动所述压缩机组压缩空气，并将压缩后的空气输入所述导热罐内换热，再将温度降低的压缩空气存储到所述第一储气件中；

S2：将所述燃气轮机发电系统产生的烟气输送至所述余热锅炉内，所述分隔件上的风门打开，烟气分别扩散至所述第一容纳腔和所述第二容纳腔内，所述第一储气件内的压缩空气依次输入至所述第一换热器和所述第二换热器内进行换热，所述凝结水泵打开，凝结水输送至所述第一换热器、所述第三换热器以及第四换热器分别进行换热；

S3：所述气化炉开始工作，产生的合成气经过所述过滤件输入所述导热罐内，使得合成气温度升高，将升温的合成气输送至所述补燃器内，所述补燃器使得余热锅炉内的温度进一步提高；

S4：将所述第二换热器内的压缩空气输入至所述第一透平机内，并驱动所述第一透平机转动，所述第一透平机通过所述第一驱动轴带动所述第一发电机发电；将所述第三换热器内的升温后的水蒸气输送至所述第二透平机，同时将所述第四换热器内的高温水蒸气输送至所述第三透平机内，所述第二透平机和所述第三透平机同时驱动所述第二驱动轴转动，所述第二驱动轴带动所述第二发电机发电；

S5：当所述燃气轮机发电系统停止时，所述气化炉停止工作，将所述第二换热器内的高温压缩空气输送至所述第二储气件内。

可选地，上述联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰方法，在上述S4步骤之后且S5步骤之前，还包括：

S41：当需要快速使得发电总量与电网载荷持平时，将所述第二储气件内的高温压缩空气输送至所述第一透平中，并带动所述第一透平转动，所述第一透平通过所述第一驱动轴带动所述第一发电机发电。

可选地，上述联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰方法，在上述S42步骤之后且S5步骤之前，还包括：

S42：当发电总量大于电网载荷时，所述压缩机组启动，所述压缩机组产生的压缩空气经由所述导热罐换热后输入所述第一储气罐储存。

本发明提供的技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，包括燃气轮机发电系统、余热回收系统、补燃系统以及储能系统，燃气轮机发电系统适于将化学能转化为电能，且所述燃气轮机发电系统适于与电网电连接；所述余热回收系统包括余热锅炉，所述余热锅炉与所述燃气轮机发电系统的烟气出口连通；所述补燃系统包括补燃器，所述补燃器设置所述余热锅炉内，且所述补燃器适于与合成起源连通；所述储能系统包括压缩机组、第一储气件以及第一发电机组，所述压缩机组适于与所述电网电连接，所述压缩机组产生的压缩空气依次经过所述第一储气件和所述余热锅炉后输入所述第一发电机组，且所述第一发电机组适于与所述电网电连接。

此结构的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，当燃气轮机发电系统以低负载运行时，产生的烟气量少，可通过补燃器提高余热锅炉内的烟气能量，从而使得经由余热锅炉后输入第一发电机组的压缩空气温度和压力提高，从而使得第一发电机组产生的电量提高，进而拓宽了压缩空气的调峰范围。

2.本发明提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，分隔板将余热锅炉分为第一容纳腔和第二容纳腔，且所述分隔件上设置有风门，第二容纳腔通过风门与第一容纳腔连通，第一容纳腔与燃气轮机发电烟气出口连通，且第一换热器、第三换热器以及第四换热器均设置与第一容纳腔内，第二换热器设置在第二容纳腔内。余热锅炉内设置有多个换热器，从而使得余热锅炉内的烟气温度降幅增大，提高了余热锅炉的效率，使得烟气的热量充分利用，使得该联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统的调峰能力进一步提升，通过烟气同时加热水蒸气和压缩空气，提高了能源的利用率。

3.本发明提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，压缩机组产生的压缩空气经过导热罐换热后输入第一储气件内，使得压缩空气的热量传递给导热罐，流经第一开关件的合成气输入导热罐换热后输入补燃器，通过导热罐提高合成气的温度，使得合成气接近燃点，从而使得合成气充分燃烧，提高了合成气的燃烧效率，避免了燃烧不充分产生污染物。

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为本发明提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统示意图；

图2为本发明提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统另一个视角的示意图。

附图标记说明：

1、燃气轮机发电系统；

21、余热锅炉；211、第一容纳腔；212、第二容纳腔；213、风门；22、凝结水泵；23、第三换热器；24、第二发电机组；241、第二透平机；242、第二驱动轴；243、第二发电机；244、第三透平机；25、第四换热器；26、分隔件；

31、补燃器；32、气化炉；33、过滤件；34、第一开关件；35、第二开关件；

41、压缩机组；42、第一储气件；43、第一发电机组；431、第一透平机；432、第一发电机；433、第一驱动轴；44、导热罐；45、第一换热器；46、第二换热器；47、第二储气件。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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

本实施例提供一种循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，如图1和图2所示，包括燃气轮机发电系统1、余热回收系统、补燃系统以及储能系统，燃气轮机发电系统1适于将化学能转化为电能，且所述燃气轮机发电系统1适于与电网电连接；所述余热回收系统包括余热锅炉21，所述余热锅炉21与所述燃气轮机发电系统1的烟气出口连通；所述补燃系统包括补燃器31，所述补燃器31设置所述余热锅炉21内，且所述补燃器31适于与合成起源连通；所述储能系统包括压缩机组41、第一储气件42以及第一发电机432组43，所述压缩机组41适于与所述电网电连接，所述压缩机组41产生的压缩空气依次经过所述第一储气件42和所述余热锅炉21后输入所述第一发电机432组43，且所述第一发电机432组43适于与所述电网电连接。

本实施例提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，当燃气轮机发电系统1以低负载运行时，产生的烟气量少，可通过补燃器31提高余热锅炉21内的烟气能量，从而使得经由余热锅炉21后输入第一发电机432组43的压缩空气温度和压力提高，从而使得第一发电机432组43产生的电量提高，进而拓宽了压缩空气的调峰范围。

如图1所示，本实施例提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，燃气轮机发电系统1包括汽轮机、锅炉以及发电机组，向锅炉内输入燃气和氧气，使得两者燃烧并加热锅炉内的水产生高温高压的水蒸气，然后将高温高压的水蒸气输入至汽轮机内，高温高压的水蒸气对汽轮机做功带动汽轮机转动，汽轮机带动发电机组发电，发电机组与电网通过电线连接，锅炉产生的烟气通过烟气管道送入余热锅炉21内，高温高压的水蒸气对汽轮机做功后冷凝成凝结水。

如图1和图2所示，本实施例提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，补燃系统还包括第一开关件34和过滤件33，合成气源为气化炉32，可将工业、生活垃圾以及污染性生物质能源送入气化炉32内进行燃烧处理，并生成合成气，相较于垃圾填埋法，减少了环境污染，且充分利用垃圾中蕴含的能源，过滤件33为水烟袋过滤器，用于过滤掉合成气内的灰分等杂质，气化炉32生成的合成气经过过滤件33后输入导热罐44内进行换热，使得合成气的温度升高，导热罐44内的升温合成气通过管道与补燃器31连通，补燃器31位于余热锅炉21内，该管道远离导热罐44的一端伸入余热锅炉21内与补燃器31连通，该管道靠近余热锅炉21的烟气进口，该管道从余热锅炉21内壁顶部直至余热过内壁底部，然后向上延伸与补燃器31的底部连接，增加该管道在余热锅炉21内的长度，从而增大合成气在余热锅炉21内流经的时间，利用余热锅炉21的烟气热量进一步预热合成气，且该管道上设置有第一开关件34，用于控制该管道内介质的流量。通过导热罐44提高合成气的温度，使得合成气接近燃点，从而使得合成气充分燃烧，提高了合成气的燃烧效率，避免了合成气燃烧不充分产生污染物。补燃器31包括管状主体、点火器和喷嘴，管状主体壁面上分布多个喷嘴，多个喷嘴使合成气呈发散状膨胀喷入余热锅炉21内，在点火器的引燃下与余热锅炉21内烟气中的氧气反应，进一步提升烟气的温度，从而进一步提升余热锅炉21内的温度。

如图1所示，本实施例提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，储能系统还包括导热罐44，压缩机组41包括多个空气压缩机，压缩机组41通过电线与电网连接，当电网载荷小于发电总量时，压缩机组41启动，抽取空气并进行多级压缩，将压缩后的空气送入导热罐44内，导热罐44内盛放导热油，由于空气压缩后会产生热量，将输入导热罐44内的压缩空气和导热油换热，导热油的温度提高，导热罐44的罐体为保温材质，将冷却后的压缩空气送入第一储气件42内储存，第一储气件42为罐体，压缩空气经由导热罐44冷却后，从而使得第一储气件42可储存更多的压缩空气，经由压缩机组41输入导热罐44内的压缩空气提升导热油的温度，合成气与导热罐44的导热油换热，降低导热油的温度，形成换热循环，充分利用压缩空气产生的热量。

如图1所示，本实施例提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，储能系统还包括第一换热器45、第二换热器46以及第二储气件47，第一换热器45以及第二换热器46均设置在余热锅炉21内，第一换热器45为低温换热器，第二换热器46为高温空气换热器，第一换热器45设置在余热锅炉21的左侧，即第一换热器45远离余热锅炉21的烟气进口，第二换热器46设置在第一换热器45与补燃器31之间，第一换热器45包括空气换热器部分和蒸汽换热器部分，第一储气件42内的压缩空气流经第一换热器45和第二换热器46，第二换热器46通过管道与余热锅炉21外连通，该管道伸出余热锅炉21外的末端连接有三通阀，三通阀的第一出口与第一发电机组43连通，三通阀的第二出口与第二储气件47连通，三通阀的第三出口通过第一管道与补燃器31连通，且该第一管道上设置有第二开关件35，用于控制第一管道内的高温压缩空气流量。第二储气件47也为罐体，且罐体为保温材质，第二储气件47的高温压缩空气用于输入第一发电机组43。

如图1所示，本实施例提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，第一发电机组43包括第一透平机431和第一发电机432，第一透平机431为空气透平机，第一发电机432通过第一驱动轴433与第一透平机431连接，燃气轮机发电系统1与第一发电机432共用第一驱动轴433，作为可替代的实施方式，燃气轮机发电系统1用另一驱动轴带动燃气轮机的发电机组发电。第二换热器46内的高温压缩空气通过管道输入第一透平机431，冲击第一透平机431并使其转动，第一透平机431带动第一发电机432发电。第一发电机432与电网通过导线连接。经过第一透平机431的压缩空气送入燃气轮机发电系统1参与燃烧。

如图1所示，本实施例提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，余热回收系统还包括凝结水泵22、第三换热器23、第二透平机241、第三透平机244以及第四换热器25，第三换热器23和第四换热器25均位于余热锅炉21内，第三换热器23为中温蒸汽换热器，第四换热器25为高温蒸汽换热器，第四换热器25靠近补燃器31，第三换热器23设置在第一换热器45和第四换热器25之间，第二透平机241通过第二驱动轴242与第二发电机243连接，第三透平机244设置第二驱动轴242上，第一换热器45的蒸汽换热部分通过管道与燃气轮机发电系统1的汽轮机连通，凝结水泵22设置在该管道上，用于将汽轮机产生的凝结水抽取并输送至第一换热器45的蒸汽换热部分内，第一换热器45具有两个支路，凝结水通过第一换热器45换热后变成水蒸气，然后输入第三换热器23内，第三换热器23使得水蒸气的温度升高，然后将升温后的水蒸气送入余热锅炉21外的第二透平机241内，升温后的水蒸气对第二透平机241做功，并使得第二透平机241转动，第二透平机241通过第二驱动轴242带动第二发电机243转动，从而产生电能。凝结水通过第一换热器45后也输入第四换热器25，第四换热器25对水蒸气进行加温，由于第四换热器25更靠近烟气进口以及补燃器31，因此，第四换热器25能使得水蒸气提升较高的温度，第四换换热器内的高温水蒸气输入第三透平机244内，使得第三透平机244转动，第三透平机244通过第二驱动轴242带动第二发电机243转动，从而产生电能。

如图1所示，本实施例提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，余热回收系统还包括分隔件26，分隔件26将余热锅炉21分隔为第一容纳腔211和第二容纳腔212，且分隔件26上开设有风门213，第二容纳腔212通过风门213与第一容纳腔211连通，第一容纳腔211与燃气轮机发电烟气出口连通，且第一换热器45、第三换热器23以及第四换热器25均设置与第一容纳腔211内，第二换热器46设置在第二容纳腔212内。可通过风门213封闭第二容纳腔212，使得烟气经过第一容纳腔211后从余热锅炉21的烟气排出口排出。当第一储气件42内的压缩空气用完时，将该风门213关闭，使得烟气的余热只供给第一换热器45、第三换热器23以及第四换热器25。

本实施例提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其工作过程如下所述：

当发电总量大于电网的载荷时，压缩机组41工作，压缩机组41产生的高温压缩空气输入导热罐44内，高温压缩空气将热量传递至导热罐44内的导热油中，将降温后的压缩空气输入第一储气件42内储存。

当发电总量小于电网的载荷时，将生物质垃圾送入气化炉32内产生合成气，将产生的合成气通过过滤件33过滤后送入导热罐44内，合成气吸收导热油中的热量后升温，将升温后的合成气通过管道输送至补燃器31中，并通过第一开关件34控制输入补燃器31中的升温合成气的量，同时燃气轮机发电系统1产生的烟气输入余热锅炉21，且分隔件26上的风门213打开，第一储气件42内的压缩空气经过第一换热器45后升温，升温后的压缩空气输入第二换热器46内进一步提升温度，变成高温压缩空气，高温压缩空气经过管道输送至三通阀处，从三通阀第一出口输送至第一透平机431，高温压缩空气冲击第一透平机431并其转动，第一透平机431通过第一驱动轴433带动第一发电机432转动并发电。高温压缩空气从三通阀第三出口通过第一管道输送至补燃器31内，第一管道上设置有第二开关件35，第二开关件35用于控制输入补燃器31内的高温压缩空气量，输入高温压缩空气与高温合成气混合并充分燃烧，提升余热锅炉21内的温度，此时，凝结水泵22将燃气轮机发电系统1产生的凝结水通过管道输送至第一换热器45内，凝结水与第一换热器45换热后升温后形成水蒸气，将水蒸气输送至第三换热器23内进行升温，将升温后的水蒸气输送至第二透平机241内，升温后的水蒸气冲击第二透平机241并使其转动，第二透平机241带动第二发电机243转动并使其发电，同时，将第一换热器45内的水蒸气输送至第四换热器25内进行升温后形成高温水蒸气，将高温水蒸气输送至第三透平机244内，高温水蒸气冲击第三透平机244并使其转动，第三透平机244通过第二驱动轴242带动第二发电机243转动并使其发电。

实施例2

本实施例提供一种联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰方法，包括实施例1中的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，还包括：

S1：当燃气轮机发电系统1启动时，启动压缩机组41压缩空气，并将压缩后的空气输入导热罐44内换热，再将温度降低的压缩空气存储到所述第一储气件42中；

S2：将燃气轮机发电系统1产生的烟气输送至余热锅炉21内，分隔件26上的风门213打开，烟气分别输入第一容纳腔211和第二容纳腔212内，第一储气件42的压缩空气输入到第一换热器45内和第二换热器46内加热，凝结水泵22打开，凝结水输送至第一换热器45、第三换热器23以及第四换热器25分别进行加热；

S3：气化炉32开始工作，产生的合成气经过过滤件33输入至导热罐44内，使得合成气温度升高，将温度升高的合成气输送至补燃器31内，增热件使得余热锅炉21内的烟气温度和热量进一步提高；合成气与烟气混合和进一步燃烧，从而提升余热锅炉21内的热量；

S4：将第二换热器46内的压缩空气输入至第一透平机431内，并驱动第一透平机431转动，第一透平机431通过第一驱动轴433带动发电机发电；将第三换热器23内的蒸汽输送至第二透平机241，同时将第四换热器25内的蒸汽输送至第三透平机244，第二透平机241和第三透平机244同时驱动第二驱动轴242转动，第二驱动轴242带动第二发电机243发电；

S41：当需要快速使得发电总量与电网载荷持平时，将第二储气件47内的高温压缩空气输送至第一透平中，并带动第一透平转动，第一透平通过第一驱动轴433带动发电机发电。

S42：当发电总量大于电网载荷时，压缩机组41启动，压缩机组41产生的压缩空气经由导热罐44换热后输入第一储气罐储存。

S5：当燃气轮机发电系统1停止时，气化炉32停止工作，将第二换热器内的高温压缩空气输送至第二储气件47内。

本实施例提供的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰方法，使得烟气充分燃烧，减少了有害气体的排放，从而减少了对环境的污染。

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 (13)

1.一种联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其特征在于，包括：

燃气轮机发电系统(1)，所述燃气轮机发电系统(1)适于将化学能转化为电能，且所述燃气轮机发电系统(1)适于与电网电连接；

余热回收系统，所述余热回收系统包括余热锅炉(21)，所述余热锅炉(21)与所述燃气轮机发电系统(1)的烟气出口连通；

补燃系统，所述补燃系统包括补燃器(31)，所述补燃器(31)设置在所述余热锅炉(21)内，且所述补燃器(31)适于与合成气源连通；

储能系统，所述储能系统包括压缩机组(41)、第一储气件(42)以及第一发电机组(43)，所述压缩机组(41)适于与所述电网电连接，所述压缩机组(41)产生的压缩空气适于依次经过所述第一储气件(42)和所述余热锅炉(21)后输入所述第一发电机组(43)，且所述第一发电机组(43)适于与所述电网电连接。

2.根据权利要求1所述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其特征在于，所述合成气源为气化炉(32)，所述气化炉(32)产生的合成气适于依次经过过滤件(33)和第一开关件(34)后输入所述补燃器(31)内。

3.根据权利要求2所述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其特征在于，所述储能系统还包括导热罐(44)，其设置在所述压缩机组(41)与所述第一储气件(42)之间，所述压缩机组(41)产生的压缩空气适于经过所述导热罐(44)后输入所述第一储气件(42)内，将过滤件(33)内的合成气输入所述导热罐(44)与其换热，再将所述导热罐(44)内的合成气经由所述第一开关件(34)输入所述补燃器(31)内。

4.根据权利要求3所述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其特征在于，所述储能系统还包括第一换热器(45)，所述第一换热器(45)设置在所述余热锅炉(21)内，所述第一储气件(42)内的压缩空气适于经过所述第一换热器(45)后输入所述第一发电机组(43)。

5.根据权利要求4所述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其特征在于，所述储能系统还包括第二换热器(46)，所述第二换热器(46)设置在所述余热锅炉(21)中，所述第二换热器(46)设置在所述第一换热器(45)与所述第一发电机组(43)之间，经过所述第一换热器(45)的压缩空气导入所述第二换热器(46)换热，再由所述第二换热器(46)输入所述第一发电机组(43)，且所述第二换热器(46)通过第一管道与所述补燃器(31)相连通。

6.根据权利要求5所述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其特征在于，所述第一发电机组(43)包括：

第一透平机(431)，经由所述第二换热器(46)换热的压缩空气输入第一透平机(431)；

第一发电机(432)，所述第一发电机(432)通过第一驱动轴(433)与所述第一透平机(431)连接。

7.根据权利要求6所述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其特征在于，所述储能系统还包括第二储气件(47)，经由所述第二换热器(46)换热的压缩空气输入所述第二储气件(47)内，且所述第二储气件(47)内的压缩空气可输入所述第一透平机(431)内。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其特征在于，所述余热回收系统还包括：

凝结水泵(22)，所述凝结水泵(22)适于与所述燃气轮机发电系统(1)凝结水出口连通；

第三换热器(23)，所述第三换热器(23)设置在所述余热锅炉(21)中；

第二透平机(241)，所述第二透平机(241)通过第二驱动轴(242)与第二发电机(243)连接；

所述凝结水泵(22)抽取的凝结水适于依次流经所述第一换热器(45)和所述第三换热器(23)后输入所述第二透平机(241)内。

9.根据权利要求8所述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其特征在于，所述余热回收系统还包括：

第三透平机(244)，所述第三透平机(244)设置在所述第二驱动轴(242)上；

第四换热器(25)，经由所述第一换热器(45)换热的凝结水流经所述第四换热器(25)后输入所述第三透平机(244)内。

10.根据权利要求9所述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其特征在于，所述余热回收系统还包括分隔件(26)，所述分隔件(26)将所述余热锅炉(21)分隔为第一容纳腔(211)和第二容纳腔(212)，且所述分隔件(26)上设置有风门(213)，所述第二容纳腔(212)通过所述风门(213)与所述第一容纳腔(211)连通，第一容纳腔(211)和第二容纳腔(212)均与与燃气轮机发电系统(1)的烟气出口连通，且第一换热器(45)、第三换热器(23)以及第四换热器(25)均设置在第一容纳腔(211)内，第二换热器(46)设置在所述第二容纳腔(212)内。

11.一种联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰方法，适于采用上述1-10中任一项所述的联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰系统，其特征在于，包括下述步骤：

S1：当燃气轮机发电系统(1)启动时，启动压缩机组(41)压缩空气，并将压缩后的空气输入导热罐(44)内换热，再将温度降低的压缩空气存储到第一储气件(42)中；

S2：将燃气轮机发电系统(1)产生的烟气输送至余热锅炉(21)内，分隔件(26)上的风门(213)打开，烟气分别扩散至第一容纳腔(211)和第二容纳腔(212)内，第一储气件(42)内的压缩空气依次输入至第一换热器(45)和第二换热器(46)内进行换热，凝结水泵(22)打开，凝结水输送至第一换热器(45)、第三换热器(23)以及第四换热器(25)分别进行换热；

S3：气化炉(32)开始工作，产生的合成气经过过滤件(33)输入导热罐(44)内，使得合成气温度升高，将升温的合成气输送至补燃器(31)内，补燃器(31)使得余热锅炉(21)内的温度进一步提高；

S4：将第二换热器(46)内的压缩空气输入至第一透平机(431)内，并驱动第一透平机(431)转动，第一透平机(431)通过第一驱动轴(433)带动第一发电机(432)发电；将第三换热器内的升温后的水蒸气输送至第二透平机(241)，同时将第四换热器内的高温水蒸气输送至第三透平机(244)内，第二透平机(241)和第三透平机(244)同时驱动第二驱动轴(242)转动，第二驱动轴(242)带动第二发电机(243)发电；

S5：当燃气轮机发电系统(1)停止时，气化炉(32)停止工作，将第二换热器内的高温压缩空气输送至第二储气件(47)内。

12.根据权利要求11联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰方法，其特征在于，在上述S4步骤之后且S5步骤之前，还包括：

S41：当需要快速使得发电总量与电网载荷持平时，将第二储气件(47)内的高温压缩空气输送至第一透平中，并带动第一透平转动，第一透平通过第一驱动轴(433)带动第一发电机(432)发电。

13.根据权利要求12联合循环耦合压缩空气和合成气补燃调峰方法，其特征在于，在上述S41步骤之后且S5步骤之前，还包括：

S42：当发电总量大于电网载荷时，压缩机组(41)启动，压缩机组(41)产生的压缩空气经由导热罐(44)换热后输入第一储气罐储存。

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