CN201714432U - 一种集成太阳能/风能发电装置的富氧燃烧燃煤发电系统 - Google Patents

一种集成太阳能/风能发电装置的富氧燃烧燃煤发电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种集成太阳能/风能发电装置的富氧燃烧燃煤发电系统，将太阳能/风能发电装置与富氧燃烧燃煤发电系统进行耦合，利用运行成本较低的太阳能/风能发电装置所产生的电能，来供应富氧燃烧系统中耗电量较大的制氧系统和储气压缩系统。从而解决富氧燃烧燃煤发电系统由于制氧系统存在而引起的运行成本过大的问题。本实用新型可以实现采用太阳能/风能发电系统补偿氧燃烧系统中因为制氧系统而多消耗的厂用电，从而在保障电力供应总量的同时，不额外增加化石燃料消耗。

Description

一种集成太阳能/风能发电装置的富氧燃烧燃煤发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种发电系统，特别是涉及一种富氧燃烧燃煤发电系统。
背景技术
目前，国内外传统燃煤电站都是以空气作为燃料的氧化剂，将燃烧产生的烟气经过一定处理后排放大气。虽然空气随处可用，无需专门的制取设备，但是由于空气中的N2不能参与燃烧，且会带走燃烧产生的部分热量，从而增大了排烟损失；同时，N2在燃烧的过程中会被氧化生成对环境产生污染的氮氧化物，且烟气含有的12％～15％的CO2排放到大气中会产生温室效应，因为CO2浓度较低，CO2的分离回收难度较大。
现阶段国内外正在大力研究发展的氧燃烧燃煤技术，是采用纯氧与循环烟气代替空气进行助燃的燃烧方式，是一种既能直接获得高浓度CO2，又能综合控制燃煤污染排放的新一代技术。这种燃烧方式的主要特点是采用纯氧燃烧与烟气再循环，以烟气中的CO2替代传统助燃空气中的氮气，与氧气一起参与燃烧，这样能使排烟中的CO2浓度大为提高(95％以上)，CO2无须分离即可利用和处理，从而有效降低CO2向大气的排放。同时烟气再循环使得燃烧装置的排烟量大为减少(仅为传统方式的1/5)，大大减少了排烟损失，由此锅炉热效率得以显著提高。除此，这种新型燃烧方式还具有高效脱硫和脱硝的效能。由于燃烧装置中不存在N2，减少了热力NOx生成的机会；同时，部分NO跟随烟气进行再循环，较容易被还原成N2，从而极大地降低了NOx的排放。因此，这是一种污染物综合排放低的环境友好型的燃烧方式。
相比传统电厂，氧燃烧电厂主要增加了制氧系统和烟气循环系统，其中制氧系统的投资成本和运行成本占新增成本的绝大部分。在国家863计划资助下，煤燃烧国家重点实验室对中国主流燃煤机组(2×300MW亚临界电厂和2×600MW超临界电厂)改造为氧燃烧系统进行了技术-经济分析，结果表明：传统电厂改造的氧燃烧电厂的投资成本(包括贷款、还贷利息等)为原电厂(配备脱硫脱硝系统)的1.17～1.21倍，新增的投资成本主要用于深冷空分制氧、锅炉升级改造等；氧燃烧电厂的运行费(包括燃料、维护、消耗、折旧、污染物排放税等)比传统电厂增加14.6％～24.5％，主要原因是制氧系统消耗了较多的发电功率。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种富氧燃烧燃煤发电系统，将太阳能/风能发电系统与富氧燃烧燃煤发电系统进行耦合的新型发电系统，解决上述富氧燃烧燃煤发电系统中由于制氧系统存在而引起的运行成本过大的问题。
采用的具体技术方案如下：
一种集成太阳能/风能发电装置的富氧燃烧燃煤发电系统，包括太阳能/风能发电装置和富氧燃烧的燃煤发电系统，所述富氧燃烧燃煤发电系统用于并网发电，所述太阳能/风能发电装置用于向该富氧燃烧燃煤发电系统的制氧系统和储气压缩系统供电，以产生富氧燃烧所需的氧气。
作为本实用新型的进一步改进，所述的太阳能/风能发电装置包括风力发电机组、光伏组件、运行控制器，总控制器和选择开关，所述风力发电机组和光伏组件产生的电能分别通过各自的运行控制器输送到总控制器，所述总控制器控制所述选择开关，以将上述产生的电能供给制氧系统和储气压缩系统。
作为本实用新型的进一步改进，所述富氧燃烧燃煤发电系统包括制氧系统、储气压缩系统、给煤系统、锅炉、烟气循环系统、汽轮机和发电机，所述制氧系统将分离产生的氧气通过储气压缩系统输送到锅炉，以提供支持煤粉燃烧所需的氧气；所述给煤系统向提供锅炉提供煤粉；所述烟气循环系统从锅炉炉膛内抽取烟气，其中一部分烟气用于给煤系统输送煤粉，其余烟气循环返回炉膛；所述锅炉产生蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电。
作为本实用新型的进一步改进，所述总控制器还可以控制所述选择开关同时或单独选择厂用电向制氧系统和储气压缩系统供电。
作为本实用新型的进一步改进，所属制氧系统采用空气分离制氧或电解水制氧。
与现有技术相比，本实用新型改变了氧燃烧燃煤发电系统用厂用电来供给制氧系统的现状。在氧燃烧燃煤发电系统的基础上，增加了相应规模的太阳能/风能发电系统。在风力充足，光强足够的时候，总控制器控制选择开关，完全利用太阳能/风能发电系统为制氧系统供电，节省会造成化石燃料消耗的厂用电。在风力不足、光强不够，太阳能/风能发电系统不能为制氧系统提供足够的电能时，总控制器控制选择开关，由太阳能/风能发电系统和厂用电共同为制氧系统供电。
本实用新型的有益效果是：在建设富氧燃烧发电机组的同时，配套建设相应规模的太阳能/风能发电系统，用太阳能/风能发电系统补偿氧燃烧发电系统因为深冷空分而多消耗的厂用电，从而在保障电力供应总量的同时，不额外增加化石燃料消耗。真正解决氧燃烧燃煤发电系统中所存在的运行成本过大的问题。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中表示信息流，
Figure GDA0000022071300000032
表示电量流，→表示物质流。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示的集成太阳能/风能发电装置的富氧燃烧燃煤发电系统，包括太阳能/风能发电装置和富氧燃烧的燃煤发电系统，所述富氧燃烧燃煤发电系统用于并网发电，所述太阳能/风能发电装置用于向该富氧燃烧燃煤发电系统的制氧系统和储气压缩系统供电，以产生富氧燃烧所需的氧气。
所述的太阳能/风能发电装置包括风力发电机组1、光伏组件2、运行控制器(3、4)，总控制器5和选择开关6，所述风力发电机组1和光伏组件2产生的电能分别通过各自的运行控制器(3、4)输送到总控制器5，所述总控制器5控制所述选择开关6，该总控制器5经选择开关6与负荷配电柜7连接，以将上述产生的电能供给制氧系统8和储气压缩系统9。
所述富氧燃烧燃煤发电系统包括制氧系统8、储气压缩系统9、给煤系统10、锅炉11、烟气循环系统12、汽轮机13和发电机14，所述制氧系统8可以是空气分离制氧或电解水制氧，制氧系统8将分离产生的氧气通过储气压缩系统9输送到锅炉11，以提供支持煤粉燃烧所需的氧气，所述给煤系统10向提供锅炉11提供煤粉；所述烟气循环系统12从锅炉10炉膛内抽取烟气，其中一部分烟气用于给煤系统10输送煤粉，其余烟气循环返回炉膛；所述锅炉11产生蒸汽驱动汽轮机13带动发电机14发电。
本系统在风力发电机组和光伏组件组成的太阳能/风能发电系统能够满足制氧系统和储气压缩系统的用电时，通过总控制器调控，经选择开关选择由太阳能/风能发电系统向负载的制氧系统和储气压缩系统供电。
当风力不足，光强不足时，太阳能/风能发电系统不能满足负载制氧系统和储气压缩系统用电时，由总控制器调控，经选择开关由太阳能/风能发电系统和厂用电共同向负载供电。
当太阳能/风能发电系统出现故障，需要检修时，由总控制器调控，经选择开关由厂用电向负载供电。
通过上述技术，可以实现采用太阳能/风能发电系统补偿氧燃烧系统中因为制氧系统而多消耗的厂用电，从而在保障电力供应总量的同时，不额外增加化石燃料消耗。
应用实例：以300MW氧燃烧燃煤发电机组为例，此容量机组典型需配置两套6万标米的空气分离制氧系统，其制氧单位能耗约为0.38kW/Nm3，其总能耗约46MW，其空气分离制氧系统全寿命运行成本约23亿(按照30年，年运行7000小时，厂用电0.22元/度估算)；若配套建设总容量为50MW级别的太阳能/风能发电系统，按照其造价分别为4000元/kW和19000元/kW计算，太阳能/风能发电系统的投资成本分别为2亿元和9.5亿元，相当于空气分离制氧系统的0.7～3.6倍，但可因此节省后者的巨额运行费用。

Claims (5)

1.一种集成太阳能/风能发电装置的富氧燃烧燃煤发电系统，包括太阳能/风能发电装置和富氧燃烧的燃煤发电系统，所述富氧燃烧燃煤发电系统用于并网发电，所述太阳能/风能发电装置用于向该富氧燃烧燃煤发电系统的制氧系统(8)和储气压缩系统(9)供电，以产生富氧燃烧所需的氧气。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的太阳能/风能发电装置包括风力发电机组(1)、光伏组件(2)、运行控制器(3、4)，总控制器(5)和选择开关(6)，所述风力发电机组(1)和光伏组件(2)产生的电能分别通过各自的运行控制器输送到总控制器(5)，所述总控制器(5)控制所述选择开关(6)，以将上述产生的电能供给制氧系统(8)和储气压缩系统(9)。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述富氧燃烧燃煤发电系统包括制氧系统(8)、储气压缩系统(9)、给煤系统(10)、锅炉(11)、烟气循环系统(12)、汽轮机(13)和发电机(14)，所述制氧系统(8)将分离产生的氧气通过储气压缩系统(9)输送到锅炉(11)，以提供支持煤粉燃烧所需的氧气；所述给煤系统(10)向提供锅炉(11)提供煤粉；所述烟气循环系统(12)从锅炉(10)炉膛内抽取烟气，其中一部分烟气用于给煤系统(10)输送煤粉，其余烟气循环返回炉膛；所述锅炉(11)产生蒸汽驱动汽轮机(13)带动发电机(14)发电。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述总控制器(5)还可以控制所述选择开关(6)同时或单独选择厂用电向制氧系统(8)和储气压缩系统(9)供电。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所属制氧系统(8)采用空气分离制氧或电解水制氧。
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