CN220103167U - 一种烟气热能储能系统 - Google Patents
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Abstract
本新型涉及一种烟气热能储能系统，包括锅炉和烟气排放处理系统，锅炉的烟气出口连接烟气排放处理系统，蓄能系统包括氢氧化钙分解反应器、氧化钙料仓和水汽冷凝器，氢氧化钙分解反应器的烟气出口连接烟气排放处理系统，氢氧化钙分解反应器的氧化钙出口连接氧化钙料仓，氢氧化钙分解反应器的蒸汽出口连接水汽冷凝器的入口；用能系统包括氧化钙水化反应器、氢氧化钙料仓和热能再循环设备，氧化钙料仓连接氧化钙水化反应器的氧化钙入口，氢氧化钙料仓连接氢氧化钙分解反应器的氢氧化钙入口，水汽冷凝器的出口连接氧化钙水化反应器的加水口，热能再循环设备与氧化钙水化反应器换热。优点：实现锅炉中低温烟气的余热利用，同时实现锅炉烟气的蓄能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电厂热能储能及调峰等技术领域，特别涉及一种烟气热能储能系统。
背景技术
新能源发电(太阳能和风能)具有较大的波动性，为实现连续供电，需要配储能及调峰的装置。随新能源占比的提高，火力发电厂的灵活性改造也是目前发展的趋势，将机组最小技术处理由传统的50％将至40％-20％，提高火电机组的调峰深度、快速响应能力以及快速的启停能力。电化学储能是新型电力系统的重要组成部分，它可解决再生能源间歇性和不稳定性、提高常规电力系统和区域能源系统效率。
目前，存储热量的方式主要有三种显热储能、潜热储能和化学储能。其中显热储能利用储热材料的热容量，通过温度的变化来储存热量，是目前成熟的热储能技术，但能量密度和热导率较低。潜热储能又被称为相变储能，利用材料的相变热来储存热量，比显热储能的能量密高。热化学储能的能量密度最高，热化学储能是利用可逆的化学反应，热量以化学键能的方式存储在化学产物中，可长期保存、热损低、适用范围广。
化学储能的材料众多，基于钙循环的CaCO3/CaO和Ca(OH)2/CaO热化学储能体系安全无毒，成本低廉易获得且储能密度高[Ca(OH)2/CaO，693kW·h/m3，得到了广泛的关注与研究,其中Ca(OH)2/CaO基体系，适用于中低温储能系统。
基于此，特研发了一种烟气热能(化学)储能工艺系统，要解决电厂机组调峰及可再生能源机组的储能及调峰问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种烟气热能储能系统，有效的克服了现有技术的缺陷。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
一种烟气热能储能系统，包括锅炉和烟气排放处理系统，上述锅炉的烟气出口连接上述烟气排放处理系统，还包括蓄能系统和用能系统，上述蓄能系统包括氢氧化钙分解反应器、氧化钙料仓和水汽冷凝器，上述氢氧化钙分解反应器用于吸收烟气热量并加热分解氢氧化钙，其具有氢氧化钙入口、氧化钙出口、蒸汽出口、烟气入口和烟气出口，上述氢氧化钙分解反应器的烟气入口连接上述锅炉的烟气出口，上述氢氧化钙分解反应器的烟气出口连接上述烟气排放处理系统，上述氢氧化钙分解反应器的氧化钙出口连接上述氧化钙料仓，上述氢氧化钙分解反应器的蒸汽出口连接上述水汽冷凝器的入口；上述用能系统包括氧化钙水化反应器、氢氧化钙料仓和热能再循环设备，上述氧化钙水化反应器用于在其内部对氧化钙加水生成氢氧化钙，其具有氧化钙入口、氢氧化钙出口和加水口，上述氧化钙料仓通过第一输送装置连接上述氧化钙水化反应器的氧化钙入口，上述氢氧化钙料仓通过第二输送装置连接上述氢氧化钙分解反应器的氢氧化钙入口，上述水汽冷凝器的出口连接上述氧化钙水化反应器的加水口，上述热能再循环设备与上述氧化钙水化反应器连接并相互换热。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，上述烟气排放处理系统包括顺次连接的SCR设备、空气预热器、布袋除尘器、脱硫塔和节水塔，上述氢氧化钙分解反应器的烟气出口连接上述SCR设备。
进一步，上述氢氧化钙分解反应器包括第一外壳、第一内腔、第一上料装置和第一下料装置，上述第一内腔设置在上述第一外壳中，上述第一内腔表面设有间隔分布的换热板或换热翅片，上述第一外壳的相对两侧分别设有烟气入口和烟气出口，上述第一外壳的顶部设有与上述第一内腔的顶部连通的氢氧化钙入口，上述第一外壳的底部设有与上述第一内腔的底部连通的氧化钙出口，上述第一外壳的上部连接有与上述第一内腔上端的内部连通的蒸汽出口，上述第一上料装置和第一下料装置分别安装在上述氢氧化钙入口和氧化钙出口处。
进一步，上述第一上料装置和第一下料装置均为螺旋给料机。
进一步，上述氧化钙水化反应器包括第二外壳、第二内腔、第二上料装置和第二下料装置，上述第二内腔设置于上述第二外壳中，上述第二内腔与上述第二外壳之间设有介质换热盘管，该介质换热盘管的入口和出口分别分布在上述第二外壳的相对两侧，上述热能再循环设备与上述介质换热盘管的入口和出口连接，上述第二外壳的顶部设有与上述第二内腔的顶部连通的氧化钙入口，上述第二外壳的底部设有与上述第二内腔的底部连通的氢氧化钙出口，上述第二外壳的上部连接有与上述第二内腔上端的内部连通的加水口，上述第二上料装置和第二下料装置分别安装在上述氧化钙入口和氢氧化钙出口处。
进一步，上述热能再循环设备包括介质换热器、汽轮发电机和介质冷却器，上述介质换热盘管的入口连接上述介质换热器的热侧介质出口，上述介质换热盘管的出口连接上述介质换热器的热侧介质入口，上述介质换热器的冷侧介质出口连接上述汽轮发电机的气体入口，上述汽轮发电机的气体出口连接上述介质冷却器的入口，上述介质冷却器的出口连接上述介质换热器的冷侧介质入口。
进一步，上述第二上料装置和第二下料装置均为螺旋给料机。
进一步，上述第一输送装置和第二输送装置均为气力输送设备。
进一步，上述水汽冷凝器的出口与上述氧化钙水化反应器的加水口之间还通过管路顺次连接有冷凝水缓冲罐和冷凝水加热器，且该管路上设有输送泵。
本实用新型的有益效果是：结构设计合理，实现锅炉中低温烟气的余热利用，同时实现锅炉烟气的蓄能；实现电厂的调峰功能，增加电厂出力的灵活性；蓄能的热损耗低，远小于常规的显热蓄能及潜热蓄能。
附图说明
图1为本实用新型的烟气热能储能系统的结构示意图；
图2为本实用新型的烟气热能储能系统中氢氧化钙分解反应器的结构示意图；
图3为本实用新型的烟气热能储能系统中氧化钙水化反应器的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、锅炉；2、烟气排放处理系统；31、氢氧化钙分解反应器；32、氧化钙料仓；33、水汽冷凝器；34、第一输送装置；41、氧化钙水化反应器；42、氢氧化钙料仓；44、第二输送装置；51、介质换热器；52、汽轮发电机；53、介质冷却器；311、第一外壳；312、第一内腔；313、第一上料装置；314、第一下料装置；331、冷凝水缓冲罐；332、冷凝水加热器；411、第二外壳；412、第二内腔；413、第二上料装置；414、第二下料装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例：如图1所示，本实施例的烟气热能储能系统，包括锅炉1和烟气排放处理系统2，上述锅炉1的烟气出口连接上述烟气排放处理系统2，还包括蓄能系统和用能系统，上述蓄能系统包括氢氧化钙分解反应器31、氧化钙料仓32和水汽冷凝器33，上述氢氧化钙分解反应器31用于吸收烟气热量并加热分解氢氧化钙，其具有氢氧化钙入口、氧化钙出口、蒸汽出口、烟气入口和烟气出口，上述氢氧化钙分解反应器31的烟气入口连接上述锅炉1的烟气出口，上述氢氧化钙分解反应器31的烟气出口连接上述烟气排放处理系统2，上述氢氧化钙分解反应器31的氧化钙出口连接上述氧化钙料仓32，上述氢氧化钙分解反应器31的蒸汽出口连接上述水汽冷凝器33的入口；上述用能系统包括氧化钙水化反应器41、氢氧化钙料仓42和热能再循环设备，上述氧化钙水化反应器41用于在其内部对氧化钙加水生成氢氧化钙，其具有氧化钙入口、氢氧化钙出口和加水口，上述氧化钙料仓32通过第一输送装置34连接上述氧化钙水化反应器41的氧化钙入口，上述氢氧化钙料仓42通过第二输送装置44连接上述氢氧化钙分解反应器31的氢氧化钙入口，上述水汽冷凝器33的出口连接上述氧化钙水化反应器41的加水口，上述热能再循环设备与上述氧化钙水化反应器41连接并相互换热。
蓄能及用能过程如下：
温度为400-500摄氏度的锅炉烟气进入蓄能系统的氢氧化钙分解反应器31中，来自氢氧化钙料仓42的氢氧化钙分解，随后，烟气返回到烟气排放处理系统2，氢氧化钙在氢氧化钙分解反应器31中分解产生的富含CaO的颗粒进入氧化钙料仓32，而分解产生的水气，经水汽冷凝器33冷却凝储存，完成烟气蓄能的过程。
用能时，经水汽冷凝器33水进入氧化钙水化反应器41中与氧化钙反应，其中，该部分氧化钙来自氧化钙料仓32，由第一输送装置34输送至氧化钙水化反应器41，在这里，氧化钙与水反应生成了氢氧化钙，生成的氢氧化钙进入氢氧化钙料仓42，生成的热量由热能再循环设备换取使用，完成用能的过程。
本实施例中，上述锅炉烟气的温度在300-650摄氏度之间，用于分解完成后返回原锅炉的烟气系统，优选的烟气温度在400-500摄氏度之间。
本实施例中，上述烟气排放处理系统2包括顺次连接的SCR设备a、空气预热器b、布袋除尘器c、脱硫塔d和节水塔e，上述氢氧化钙分解反应器31的烟气出口连接上述SCR设备，能够有效的对烟气尾气进行脱硫脱硝净化处理，该技术属于本领域的常规技术手段，在此不做赘述。
本实施例中，氢氧化钙分解反应器31可以采用现有技术的流化床反应器、固定床反应器、移动床反应器的一种或几种，或者几种的组合。当然，也可以采用下述的结构产品：
如图2所示，上述氢氧化钙分解反应器31包括第一外壳311、第一内腔312、第一上料装置313和第一下料装置314，上述第一内腔312设置在上述第一外壳311中，上述第一内腔312表面设有间隔分布的换热板或换热翅片，上述第一外壳311的相对两侧分别设有烟气入口和烟气出口，上述第一外壳311的顶部设有与上述第一内腔312的顶部连通的氢氧化钙入口，上述第一外壳311的底部设有与上述第一内腔312的底部连通的氧化钙出口，上述第一外壳311的上部连接有与上述第一内腔312上端的内部连通的蒸汽出口，上述第一上料装置313和第一下料装置314分别安装在上述氢氧化钙入口和氧化钙出口处。
氢氧化钙经第一上料装置313送入第一内腔312中，与第一外壳311内部进入的高热烟气换热，第一内腔312中的氢氧化钙分解成氧化钙和水，水经蒸汽出口排出，氧化钙经底部的氧化钙出口进入氧化钙料仓32，大致结构与板式换热器结构相似。
本实施例中，上述第一上料装置313和第一下料装置314均采用现有技术的螺旋给料机，具体型号根据实际使用需求灵活、合理的选择即可，在此不做赘述。
本实施例中，氧化钙水化反应器41可以采用现有技术的流化床反应器、固定床反应器、移动床反应器的一种或几种，或者几种的组合。当然，也可以采用下述的结构产品：
如图3所示，上述氧化钙水化反应器41包括第二外壳411、第二内腔412、第二上料装置413和第二下料装置414，上述第二内腔412设置于上述第二外壳411中，上述第二内腔412与上述第二外壳411之间设有介质换热盘管，该介质换热盘管的入口和出口分别分布在上述第二外壳411的相对两侧，上述热能再循环设备与上述介质换热盘管的入口和出口连接，上述第二外壳411的顶部设有与上述第二内腔412的顶部连通的氧化钙入口，上述第二外壳411的底部设有与上述第二内腔412的底部连通的氢氧化钙出口，上述第二外壳411的上部连接有与上述第二内腔412上端的内部连通的加水口，上述第二上料装置413和第二下料装置414分别安装在上述氧化钙入口和氢氧化钙出口处。
氧化钙经第二上料装置413送入第二内腔412中，与蓄能系统产生并加入的冷凝水反应生成氢氧化钙，并放热，然后经介质换热盘管通入的介质进行换热，该介质吸热有由液体变为高能气体，然后参与热能再循环设备的用能。
作为一种优选的实施方式，上述热能再循环设备包括介质换热器51、汽轮发电机52和介质冷却器53，上述介质换热盘管的入口连接上述介质换热器51的热侧介质出口，上述介质换热盘管的出口连接上述介质换热器51的热侧介质入口，上述介质换热器51的冷侧介质出口连接上述汽轮发电机52的气体入口，上述汽轮发电机52的气体出口连接上述介质冷却器53的入口，上述介质冷却器53的出口连接上述介质换热器51的冷侧介质入口。
上述实施方案中，冷却介质进入介质换热盘管吸收氧化钙水化反应器41反应产生的热量，然后使得介质蒸发形成高热气体，高热气体再进入汽轮发电机52中作为气体动能，将气体转化为机械能发电，然后，气体再经介质冷却器53冷凝呈液体再循环进入介质换热盘管。整个结构设计非常合理，通过换热及汽轮发电机52实现能量的转化使用。
本实施例中，介质冷却器53可以是冷凝器，也可以是其他能够满足气体向液体冷凝的设备。
本实施例中，上述第二上料装置413和第二下料装置414均采用现有技术的螺旋给料机，具体型号根据实际使用需求灵活、合理的选择即可，在此不做赘述。
本实施例中，上述第一输送装置34和第二输送装置44均采用现有技术的气力输送设备即可，该气力输送设备的进料口均与对应的料仓出料连接，或是直接与料仓的底部连通。
本实施例中，上述水汽冷凝器33的出口与上述氧化钙水化反应器41的加水口之间还通过管路顺次连接有冷凝水缓冲罐331和冷凝水加热器332，且该管路上设有输送泵，冷凝水在冷凝水缓冲罐331内缓存，在冷凝水加热器332处补充热能然后与后续的热能再循环设备换热使用，其设计非常合理，实现有效蓄能。
本实施例中，冷凝水加热器332可以是液体加热装置，也可以是常规的换热器。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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 (9)
1.一种烟气热能储能系统，包括锅炉(1)和烟气排放处理系统(2)，所述锅炉(1)的烟气出口连接所述烟气排放处理系统(2)，其特征在于：还包括蓄能系统和用能系统，所述蓄能系统包括氢氧化钙分解反应器(31)、氧化钙料仓(32)和水汽冷凝器(33)，所述氢氧化钙分解反应器(31)用于吸收烟气热量并加热分解氢氧化钙，其具有氢氧化钙入口、氧化钙出口、蒸汽出口、烟气入口和烟气出口，所述氢氧化钙分解反应器(31)的烟气入口连接所述锅炉(1)的烟气出口，所述氢氧化钙分解反应器(31)的烟气出口连接所述烟气排放处理系统(2)，所述氢氧化钙分解反应器(31)的氧化钙出口连接所述氧化钙料仓(32)，所述氢氧化钙分解反应器(31)的蒸汽出口连接所述水汽冷凝器(33)的入口；所述用能系统包括氧化钙水化反应器(41)、氢氧化钙料仓(42)和热能再循环设备，所述氧化钙水化反应器(41)用于在其内部对氧化钙加水生成氢氧化钙并放热，其具有氧化钙入口、氢氧化钙出口和加水口，所述氧化钙料仓(32)通过第一输送装置(34)连接所述氧化钙水化反应器(41)的氧化钙入口，所述氢氧化钙料仓(42)通过第二输送装置(44)连接所述氢氧化钙分解反应器(31)的氢氧化钙入口，所述水汽冷凝器(33)的出口连接所述氧化钙水化反应器(41)的加水口，所述热能再循环设备与所述氧化钙水化反应器(41)连接并相互换热。
2.根据权利要求1所述的一种烟气热能储能系统，其特征在于：所述烟气排放处理系统(2)包括顺次连接的SCR设备、空气预热器、布袋除尘器、脱硫塔和节水塔，所述氢氧化钙分解反应器(31)的烟气出口连接所述SCR设备。
3.根据权利要求1所述的一种烟气热能储能系统，其特征在于：所述氢氧化钙分解反应器(31)包括第一外壳(311)、第一内腔(312)、第一上料装置(313)和第一下料装置(314)，所述第一内腔(312)设置在所述第一外壳(311)中，所述第一内腔(312)表面设有间隔分布的换热板或换热翅片，所述第一外壳(311)的相对两侧分别设有烟气入口和烟气出口，所述第一外壳(311)的顶部设有与所述第一内腔(312)的顶部连通的氢氧化钙入口，所述第一外壳(311)的底部设有与所述第一内腔(312)的底部连通的氧化钙出口，所述第一外壳(311)的上部连接有与所述第一内腔(312)上端的内部连通的蒸汽出口，所述第一上料装置(313)和第一下料装置(314)分别安装在所述氢氧化钙入口和氧化钙出口处。
4.根据权利要求3所述的一种烟气热能储能系统，其特征在于：所述第一上料装置(313)和第一下料装置(314)均为螺旋给料机。
5.根据权利要求3所述的一种烟气热能储能系统，其特征在于：所述氧化钙水化反应器(41)包括第二外壳(411)、第二内腔(412)、第二上料装置(413)和第二下料装置(414)，所述第二内腔(412)设置于所述第二外壳(411)中，所述第二内腔(412)与所述第二外壳(411)之间设有介质换热盘管，该介质换热盘管的入口和出口分别分布在所述第二外壳(411)的相对两侧，所述热能再循环设备与所述介质换热盘管的入口和出口连接，所述第二外壳(411)的顶部设有与所述第二内腔(412)的顶部连通的氧化钙入口，所述第二外壳(411)的底部设有与所述第二内腔(412)的底部连通的氢氧化钙出口，所述第二外壳(411)的上部连接有与所述第二内腔(412)上端的内部连通的加水口，所述第二上料装置(413)和第二下料装置(414)分别安装在所述氧化钙入口和氢氧化钙出口处。
6.根据权利要求5所述的一种烟气热能储能系统，其特征在于：所述热能再循环设备包括介质换热器(51)、汽轮发电机(52)和介质冷却器(53)，所述介质换热盘管的入口连接所述介质换热器(51)的热侧介质出口，所述介质换热盘管的出口连接所述介质换热器(51)的热侧介质入口，所述介质换热器(51)的冷侧介质出口连接所述汽轮发电机(52)的气体入口，所述汽轮发电机(52)的气体出口连接所述介质冷却器(53)的入口，所述介质冷却器(53)的出口连接所述介质换热器(51)的冷侧介质入口。
7.根据权利要求5所述的一种烟气热能储能系统，其特征在于：所述第二上料装置(413)和第二下料装置(414)均为螺旋给料机。
8.根据权利要求1所述的一种烟气热能储能系统，其特征在于：所述第一输送装置(34)和第二输送装置(44)均为气力输送设备。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种烟气热能储能系统，其特征在于：所述水汽冷凝器(33)的出口与所述氧化钙水化反应器(41)的加水口之间还通过管路顺次连接有冷凝水缓冲罐(331)和冷凝水加热器(332)，且该管路上设有输送泵。
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| CN202320926893.7U CN220103167U (zh) | 2023-04-23 | 2023-04-23 | 一种烟气热能储能系统 |
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Family Applications (1)
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2023
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