CN217421291U - 一种热电联产压缩空气储能联合循环发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种热电联产压缩空气储能联合循环发电系统，所述热电联产压缩空气储能联合循环发电系统包括热电联产背压发电机组和压缩空气储能发电机组，所述热电联产背压发电机组包括沿着汽水流向依次连接的加热器、除氧器、给水泵、能量转换器和背压式汽轮发电机，所述背压式汽轮发电机设有排汽主路连接热用户；压缩空气储能发电机组包括按介质流向依次连接的小汽轮机、空气压缩机、冷却器、储气空间、换热器和膨胀发电机。优点是，热用户用汽量和小汽轮机用汽量互补，在维持背压式汽轮发电机排汽量的稳定时，保证其出力不再受热负荷变化的影响；小汽轮机直接驱动空气压缩机，减少了能量转换的过程，提高了小汽轮机驱动空气压缩机的效率。

Description

一种热电联产压缩空气储能联合循环发电系统

技术领域

本实用新型涉及供热与发电技术领域，具体涉及一种热电联产压缩空气储能联合循环发电系统及方法。

背景技术

背压式发电机组是一种以热电联合生产方式运行的机组，其取消了凝汽器的冷源损失，在众多汽轮发电机组中，其热力循环效率是最高的。背压式发电机组具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益。背压式发电机组的建设是提高能源利用率的重要措施，是集中供热的重要组成部分，也是提高生活质量的公益性基础设施。背压式发电机组存在下述缺点：其对负荷变化的适应性差，机组发电量受制于热负荷变化。当热负荷低时，机组负荷随之降低，同时效率下降，从而使经济效益降低。

压缩空气储能发电技术，是一种高密度、长寿命、高效率、布置灵活的物理储能技术，能增加机组的调峰能力，并提高供电的可靠性。压缩空气储能发电工艺系统包括空气压缩系统、储热系统、储气系统和膨胀发电系统4个系统。在储能过程中，空气压缩系统、储热系统、储气系统工作，利用电能将空气压缩至高压，并储存在压缩空气罐中，压缩过程中产生的压缩热用于加热导热油和水，升温后的导热油和水分别储存在高温储热罐和高温水箱中。在发电过程中，储气系统、储热系统和膨胀发电系统工作，高温储罐中的导热油和水加热高压空气，利用高压空气进行膨胀发电，降温后的导热油储存在低温储罐中。压缩空气储能发电存在下述缺点：需要大量的高温/低温储热罐，储热系统过于复杂，且储热过程中不可避免有散热损失，储热时间越长散热损失越大。

综上所述，急需一种热电联产压缩空气储能联合循环发电系统及方法以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

为了克服上述问题，本实用新型提供了一种热电联产压缩空气储能联合循环发电系统及方法，解决了背压机组发电量受制于热负荷变化的问题，并简化了压缩空气储能发电技术中的储热系统，具体技术方案如下：

一种热电联产压缩空气储能联合循环发电系统，包括热电联产背压发电机组和压缩空气储能发电机组，所述热电联产背压发电机组包括沿着汽水流向依次连接的加热器、除氧器、给水泵、能量转换器和背压式汽轮发电机，所述背压式汽轮发电机设有主路连接热用户；压缩空气储能发电机组包括按介质流向依次连接的小汽轮机、空气压缩机、冷却器、储气空间、换热器和膨胀发电机；

其中，所述背压式汽轮发电机设有一条排汽支路连接小汽轮机；

所述冷却器设有一条支路连接加热器。

优选的，背压式汽轮发电机还设有一条排汽支路连接除氧器。

优选的，所述小汽轮机设有一条排汽支路连接凝汽器，所述凝汽器连接凝结水泵，所述凝结水泵连接所述除氧器。

优选的，所述空气压缩机上设有用于净化大气的空气过滤器。

优选的，所述储气空间为储气罐或者储气洞穴。

优选的，所述冷却器内设有用于冷却压缩空气的除盐水。

优选的，所述加热器为轴封加热器。

优选的，所述能量转换器为锅炉。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型中的背压式汽轮发电机分别连接热用户和小汽轮机，将多余的排出蒸汽作为小汽轮机的驱动汽源，小汽轮机驱动空气压缩机将能量转化为压缩空气能，并存储在储气空间中，储气空间中的压缩空气可以随时调出用于发电；冷却器以及加热器联合可以进行除盐水预热，所述除盐水进入热电联产背压发电机组中参与发电，实现了热电联产背压发电机组和压缩空气储能发电机组之间的联合循环发电。

(2)本实用新型中的热电联产压缩空气储能联合循环发电系统通过设置排汽主路和排汽支路，实现了热用户和小汽轮机用汽量互补的供热发电方式，热用户用汽量和小汽轮机用汽量互补，即热用户用汽少时，多余排出蒸汽进入小汽轮机，驱动空气压缩机储存压缩空气能，当热用户用汽多时，则减少小汽轮机进汽，空气压缩机储能速度下降，进而实现调节对外供热用汽量的作用。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是热电联产压缩空气储能联合循环发电系统的结构示意图。

其中，1-热电联产背压发电机组，1.1-加热器，1.2-除氧器，1.3-给水泵，1.4-能量转换器，1.5-背压式汽轮发电机，2-压缩空气储能发电机组，2.1-小汽轮机，2.2-凝汽器，2.3-凝结水泵，2.4-空气过滤器，2.5-空气压缩机，2.6-冷却器，2.7-储气空间，2.8-换热器，2.9-膨胀发电机，A-热用户，B-大气，C-尾气，D-除盐水。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

如图1所示，本实施例公开了一种热电联产压缩空气储能联合循环发电系统，包括热电联产背压发电机组1和压缩空气储能发电机组2。

具体的，所述热电联产背压发电机组1包括沿着汽水流向依次连接的加热器1.1、除氧器1.2、给水泵1.3、能量转换器1.4和背压式汽轮发电机1.5，所述背压式汽轮发电机1.5设有排汽主路连接热用户A。所述加热器1.1用于加热除盐水D，回收轴封漏汽，从而减少轴封漏汽及热量损失，并改善系统内的环境条件，本实施例优选的加热器1.1为轴封加热器；所述除氧器1.2用于除去溶解于给水的氧及其它气体，防止和降低其它设备的腐蚀；所述给水泵1.3用于提高进入能量转换器1.4的汽水压力；本实施例优选的能量转换器1.4为锅炉；所述背压式汽轮发电机1.5接收来自所述锅炉的高温高压蒸汽，所述高温高压蒸汽在背压式汽轮发电机1.5膨胀做功发电。

具体的，压缩空气储能发电机组2包括小汽轮机2.1、凝汽器2.2、凝结水泵2.3、空气过滤器2.4、空气压缩机2.5、冷却器2.6、储气空间2.7、换热器2.8和膨胀发电机2.9，其中，小汽轮机2.1、空气过滤器2.4、空气压缩机2.5、冷却器2.6、储气空间2.7、换热器2.8和膨胀发电机2.9依次沿着介质流向连接形成用于发电的排汽支路，另外，沿着介质流向还设有一条用于循环的排汽支路，小汽轮机2.1、凝汽器2.2和凝结水泵2.3依次连接，再由凝结水泵2.3连接除氧器1.2。

进一步地，所述背压式汽轮发电机1.5设有一条排汽支路连接小汽轮机2.1；所述冷却器2.6设有一条支路连接加热器1.1。所述小汽轮机2.1通过来自背压式汽轮发电机1.5的部分排出蒸汽驱动所述空气压缩机2.5，所述空气压缩机2.5吸收大气B制造压缩空气，所述压缩空气经过冷却器2.6进入储气空间2.7中，上述过程实现了将背压式汽轮发电机1.5的多余排出蒸汽为压缩空气存储在储气空间2.7中；进一步地，所述储气空间2.7可以释放压缩空气并经过换热器2.8进入膨胀发电机2.9，所述膨胀发电机做功对外发电；进一步地，所述小汽轮机2.1采用凝汽式机组，其排汽进入凝气器2.2凝结后，再由凝结水泵2.3打入除氧器1.2。

具体的，背压式汽轮发电机1.5还设有一条排汽支路连接除氧器1.2，背压式汽轮发电机1.5发电做功后的部分排出蒸汽作为除氧器1.2的加热汽源。

需要说明的是，本实施例优选的储气空间2.7可以是储气罐，也可以是储气洞穴。

具体的，冷却器2.6内用于冷却压缩空气的冷却水为除盐水D。所述冷却器2.6采用除盐水D来吸收压缩空气的热量，提高进入除氧器1.2的补水温度，提高了热电联产背压发电机组1的发电效率。

所述热电联产压缩空气储能联合循环发电系统的工作原理如下：

除盐水D经过冷却器2.6和加热器1.1预热后，进入除氧器1.2进行除氧和进一步加热；由给水泵1.3送入锅炉，在锅炉中蒸发成高温高压蒸汽；所述高温高压蒸汽在背压式汽轮发电机1.5中膨胀做功向外界供电后，变成低温低压蒸汽排出，排出蒸汽主要供给热用户A，其余排出蒸汽作为小汽轮机2.1的驱动汽源进入小汽轮机2.1。

本实施例的热电联产压缩空气储能联合循环发电系统中，热用户A用汽量和小汽轮机2.1用汽量互补，维持背压式汽轮发电机1.5排汽量的稳定时，保证其出力不再受热负荷变化的影响。进一步地，所述热电联产压缩空气储能联合循环发电系统采用小汽轮机2.1直接驱动空气压缩机2.5，减少了能量转换的过程，提高了小汽轮机驱动空气压缩机的效率。

另外，本实施例实现了热用户和小汽轮机用汽量互补的供热发电方式，具体方式如下：

当热用户A用汽量下降时，背压式汽轮发电机1.5减少供给热用户A的排出蒸汽，增加进入小汽轮机2.1的排出蒸汽，小汽轮机2.1驱动空气压缩机2.5，所述空气压缩机2.5向储气空间2.7存储压缩空气；

当热用户A用汽量上升时，背压式汽轮发电机1.5增加供给热用户A的排出蒸汽，减少进入小汽轮机2.1的排出蒸汽；

当热用户A用电量上升时，储气空间2.7中的压缩空气经过换热器2.8加热后，进入膨胀发电机2.9发电用于外界用电，其尾气C经换热器2.8回收热量后，再排入外界。需要说明的是，本实施例中的换热器2.8连接有用于将尾气C排入外界的烟囱。

应用上述供热发电方式，热用户A用汽量和小汽轮机2.1用汽量互补，即热用户A用汽少时，多余排出蒸汽进入小汽轮机2.1，驱动空气压缩机2.5储存压缩空气能，当热用户A用汽多时，则减少小汽轮机2.1进汽，空气压缩机2.5储能速度下降，进而实现调节对外供热用汽量的作用；进一步地，所述热电联产压缩空气储能联合循环发电方法，在背压式汽轮发电机1.5发电后，将排出蒸汽向热用户A输送供热，将多余的排出蒸汽通过压缩空气储能发电机组转化为压缩空气进行存储，在需要提高发电量的时候，再利用压缩空气发电，实现了电-热-电循环利用，具有良好的经济效益和能量利用率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种热电联产压缩空气储能联合循环发电系统，其特征在于，包括热电联产背压发电机组(1)和压缩空气储能发电机组(2)；

所述热电联产背压发电机组(1)包括沿着汽水流向依次连接的加热器(1.1)、除氧器(1.2)、给水泵(1.3)、能量转换器(1.4)和背压式汽轮发电机(1.5)，所述背压式汽轮发电机(1.5)设有排汽主路连接热用户(A)；

所述压缩空气储能发电机组(2)包括按介质流向依次连接的小汽轮机(2.1)、空气压缩机(2.5)、冷却器(2.6)、储气空间(2.7)、换热器(2.8)和膨胀发电机(2.9)；

所述背压式汽轮发电机(1.5)设有一条排汽支路连接小汽轮机(2.1)；

所述冷却器(2.6)设有一条支路连接加热器(1.1)。

2.根据权利要求1所述的热电联产压缩空气储能联合循环发电系统，其特征在于，背压式汽轮发电机(1.5)还设有一条排汽支路连接除氧器(1.2)。

3.根据权利要求1所述的热电联产压缩空气储能联合循环发电系统，其特征在于，所述小汽轮机(2.1)连接凝汽器(2.2)，所述凝汽器(2.2)连接凝结水泵(2.3)，所述凝结水泵(2.3)连接所述除氧器(1.2)。

4.根据权利要求1所述的热电联产压缩空气储能联合循环发电系统，其特征在于，所述空气压缩机(2.5)上设有用于净化大气(B)的空气过滤器(2.4)。

5.根据权利要求1所述的热电联产压缩空气储能联合循环发电系统，其特征在于，所述储气空间(2.7)为储气罐或者储气洞穴。

6.根据权利要求1所述的热电联产压缩空气储能联合循环发电系统，其特征在于，所述冷却器(2.6)内设有用于冷却压缩空气的除盐水(D)。

7.根据权利要求1所述的热电联产压缩空气储能联合循环发电系统，其特征在于，所述加热器(1.1)为轴封加热器。

8.根据权利要求1所述的热电联产压缩空气储能联合循环发电系统，其特征在于，所述能量转换器(1.4)为锅炉。

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