CN221035803U - 烟气循环煤气发电热储调峰系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气循环煤气发电热储调峰系统，该系统包括：煤气锅炉，具有锅炉烟道；换热烟道，与锅炉烟道并联设置，换热烟道的两端与锅炉烟道相连通；吸热换热器，设置在换热烟道内，吸热换热器的入口与低温罐相连，吸热换热器的出口与高温罐相连；放热换热器，高温罐与放热换热器通过管道相连，低温罐与放热换热器通过管道相连。本实用新型采用基于煤气锅炉中烟气调节的方式，不需要额外设置换热工质加热炉，也省去了换热工质加热炉的后续烟气处理装置，减少了排烟热损失，提升了储热过程中能源的利用率。

Description

烟气循环煤气发电热储调峰系统

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，尤其涉及一种烟气循环煤气发电热储调峰系统。

背景技术

储能是能源革命的关键支撑技术，也是解决可再生能源大规模接入、提高区域能源系统效率的迫切需要，随着双碳战略的实施，储能技术和产业得到飞速发展。

如果能结合峰谷工业用电计价特点，通过削峰填谷改造对现有煤气资源进行“按需储放”利用，多购谷价电，少购峰价电，必然能带来可观的经济收益。同时，降低限电特殊时期对钢厂生产的影响，做好钢厂持续生产用电保供，大幅度提高企业经济效益。

现有的煤气发电调峰系统通过电加热的方式对低温换热工质进行加热，将用电低谷时的电量转化为换热工质中的热量，能量转换效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种烟气循环煤气发电热储调峰系统，采用基于烟气调节的方式，不需要额外设置换热工质加热炉，也省去了换热工质加热炉的后续烟气处理装置，减少了排烟热损失，提升了储热过程中能源的利用率。

本实用新型的上述实施目的主要由以下技术方案来实现：

本实用新型提供一种烟气循环煤气发电热储调峰系统，其包括：

煤气锅炉，具有锅炉烟道；

换热烟道，与所述锅炉烟道并联设置，所述换热烟道的两端与所述锅炉烟道相连通；

吸热换热器，设置在所述换热烟道内，所述吸热换热器的入口与低温罐相连，所述吸热换热器的出口与高温罐相连；

放热换热器，所述高温罐与所述放热换热器通过管道相连，所述低温罐与所述放热换热器通过管道相连。

在本实用新型的一个较佳的实施方式中，所述放热换热器的液体入口外接有与水源相连的液体管路，所述放热换热器的蒸汽出口通过蒸汽管路与发电机组相连。

在本实用新型的一个较佳的实施方式中，所述高温罐和所述低温罐内的换热工质为导热油或熔盐。

在本实用新型的一个较佳的实施方式中，所述高温罐的出口处和所述低温罐的出口处均设有加压泵以驱动所述换热工质流动。

在本实用新型的一个较佳的实施方式中，沿所述锅炉烟道内烟气的流动方向，所述锅炉烟道内依次设有中温过热器、低温过热器、低温省煤器、以及空气预冷器。

在本实用新型的一个较佳的实施方式中，所述换热烟道的入口位于所述中温过热器和所述低温过热器之间。

在本实用新型的一个较佳的实施方式中，所述换热烟道的出口位于所述低温过热器与所述低温省煤器之间。

在本实用新型的一个较佳的实施方式中，所述吸热换热器具有多个密排管，所述密排管内通有换热工质，所述换热烟道内的烟气流经所述密排管的外部；多个所述密排管的入口连接在一起形成换热入口，多个所述密排管的出口连接在一起形成换热出口。

在本实用新型的一个较佳的实施方式中，所述密排管为蛇形管，多个所述蛇形管并排设置，所述蛇形管沿所述换热烟道的长度方向延伸。

在本实用新型的一个较佳的实施方式中，所述密排管为螺旋管，多个所述螺旋管沿径向方向间隔设置，各所述螺旋管沿所述换热烟道的长度方向延伸。

与现有技术相比，本实用新型所述的技术方案具有以下特点和优点：

在用电低谷时间段内，利用烟气热能加热换热工质，以热能的形式储存在高温罐内，在用电高峰时间段内将换热工质中的能量释放，增加电力或蒸汽的供应量，有益于区域电网负荷调节，提高能源利用率，具有良好的社会效益。

采用基于煤气锅炉中的烟气调节的方式，本申请中的换热工质通过煤气锅炉内的烟气进行加热，不需要额外设置换热工质加热炉，也省去了换热工质加热炉的后续烟气处理装置，节约了占地和系统的复杂性，同时减少了排烟热损失，提升了储热过程能源的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。在附图中：

图1为本实用新型所述基于烟气调节的煤气发电调峰系统的结构示意图；

图2为本实用新型所述吸热换热器的结构示意图；

图3为本实用新型所述吸热换热器的另一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

10、煤气锅炉；11、锅炉烟道；111、中温过热器；112、低温过热器；113、低温省煤器；114、空气预热器；12、换热烟道；13、引风机；

20、吸热换热器；21、蛇形管；22、螺旋管；23、换热入口；24、换热出口；

30、低温罐；31、高温罐；32、第一加压泵；33、第二加压泵。

40、放热换热器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图3所示，本实用新型提供一种基于烟气调节的煤气发电调峰系统，其包括：煤气锅炉10，具有锅炉烟道11；换热烟道12，与锅炉烟道11并联设置，换热烟道12的两端与锅炉烟道11相连通；吸热换热器20，设置在换热烟道12内，吸热换热器20的入口与低温罐30相连，吸热换热器20的出口与高温罐31相连；放热换热器40，高温罐31与放热换热器40通过管道相连，低温罐30与放热换热器40通过管道相连。

本实用新型所述的煤气发电调峰系统，在用电低谷时间段内，利用煤气锅炉10产生的烟气中的热能加热换热工质，将热能储存在高温罐31内，在用电高峰时间段内将换热工质中的能量释放，增加电力或水蒸汽的供应量，有益于区域电网负荷调节，提高能源利用率，具有良好的社会效益。

相对于常规的煤气发电调峰系统，本实用新型所述的技术方案不需要额外设置换热工质加热炉对换热工质进行加热，也省去了换热工质加热炉的后续烟气处理装置，节约了占地和系统的复杂性，同时减少了排烟热损失，提升了储热过程能源的利用率。

煤气锅炉10为发电系统中常用的燃烧发热设备，通过煤气燃烧产生的热能将水加热成水蒸气，然后将水蒸气用于蒸汽发电机组中发电。随着社会生产力的逐渐提升，工业用电的需求也逐渐增大；在煤气锅炉10功率有限的情形下，用电高峰时间段内，单靠煤气锅炉10产生的水蒸气并不能有效满足用电需求。因此，在整个发电系统中通常设置有储能设备，用于在用电高峰时间段内，储能设备释放热能，能够产生足够多的水蒸气，进而满足用电需求。

在本实用新型所述的基于烟气调节的煤气发电调峰系统，将储能设备的充能过程设置在用电低谷时间段内，利用用电低谷时间段内的煤气锅炉10产生的烟气对储能设备进行充能，提高能源的利用率。

具体的，如图1所示，煤气锅炉10具有锅炉烟道11，煤气燃烧产生的高温烟气在锅炉烟道11内进行换热，从而产生用于发电的水蒸气。沿所述锅炉烟道11内烟气的流动方向，所述锅炉烟道11内依次设有中温过热器111、低温过热器112、低温省煤器113、以及空气预热器114，上述结构为煤气锅炉10中的常规结构，此处不在进行详细说明。

在锅炉烟道11的一侧设置与锅炉烟道11相连通的换热烟道12，换热烟道12与锅炉烟道11并行设置，换热烟道12的两端均与锅炉烟道11相连通，锅炉烟道11内的部分烟气能够进入换热烟道12内，该部分烟气在通过换热烟道12后回流入锅炉烟道11内。

换热烟道12内设置有能够与烟气进行换热处理的吸热换热器20，吸热换热器20的两端分别与高温罐31和低温罐30相连，低温罐30内的低温换热工质能够进入吸热换热器20中与烟气进行换热升温，产生的高温换热工质进入并存储在高温罐31内。

根据本实用新型的一个实施方式，低温罐30和高温罐31中的换热工质为换热油或者熔盐。

根据本实用新型的一个实施方式，低温罐30的出口处设有第一加压泵32，第一加压泵32为低温换热工质进入吸热换热器20进行换热升温提供动力。

高温罐31的出口通过放热换热器40与低温罐30的入口相连，高温罐31内的高温换热工质能够进入放热换热器40内进行换热降温，在放热换热器40中，水与高温换热工质进行换热产生水蒸气，生产出的水蒸气可以用于蒸汽发电，经过换热降温产生的低温换热工质进入并存储在低温罐30内。

根据本实用新型的一个实施方式，高温罐31的出口处设有第二加压泵33，第二加压泵33为高温换热工质进入放热换热器40进行换热降温提供动力。

进一步的，放热换热器40的液体入口外接有与水源相连的液体管路，放热换热器40的蒸汽出口通过蒸汽管路与发电机组相连。液体管路为放热换热器40提供换热用水，水在放热换热器40中吸热形成水蒸气并通过蒸汽管路进入发电机组中进行发电，进而实现将高温换热工质中存储的热能转换为电能。

根据本实用新型的一个实施方式，如图2所示，吸热换热器20包括平行设置的多个蛇形管21，蛇形管21沿换热烟道12的长度方向延伸设置；多个蛇形管21的入口连接在一起形成换热入口23，多个蛇形管21的出口连接在一起形成换热出口24，吸热换热器20整体呈一个矩形体结构，该结构设计的吸热换热器20适用于截面为矩形的换热烟道12内。

该结构设计的吸热换热器20在进行工作时，烟气在多个蛇形管21的外侧由上部向下部流动，低温换热工质通过下部的换热入口23进入多个蛇形管21内部，在第一加压泵32的驱动下逐级向上方流动，流动过程中通过蛇形管21的管壁与烟气进行换热升温，换热后产生的高温换热工质通过上部的换热出口24流出并进入高温罐31。采用该结构设置，换热工质在蛇形管21内逐级上升，当设备发生故障停机时，蛇形管21内的换热工质会向下回流并从换热入口23返回低温罐30，避免了换热工质冻堵在蛇形管21内，进而导致吸热换热器20不能够正常工作。

进一步的，吸热换热器20中的蛇形管21的上升坡度优选为1/100～5/100。

根据本实用新型的一个实施方式，如图3所示，吸热换热器20具有沿径向方向间隔设置的多个螺旋管22，各螺旋管22沿换热烟道12的长度方向延伸设置；多个螺旋管22的入口连接在一起形成换热入口23，多个螺旋管22的出口连接在一起形成换热出口24。吸热换热器20整体呈一个圆柱体结构，该结构设计的吸热换热器20适用于截面为圆形的换热烟道12内。

该结构设计的吸热换热器20在进行工作时，烟气在多个螺旋管22的外侧由上部向下部流动，低温换热工质通过下部的换热入口23进入多个螺旋管22内部，在第一加压泵32的驱动下螺旋上升，流动上升过程中通过螺旋管22的管壁与烟气进行换热升温，换热后产生的高温换热工质通过上部的换热出口24流出并进入高温罐31。采用该结构设置，换热工质在螺旋管22内螺旋上升，当设备发生故障停机时，螺旋管22内的换热工质会向下回流并从换热入口23返回低温罐30，避免了换热工质冻堵在螺旋管22内，进而导致吸热换热器20不能够正常工作。

进一步的，吸热换热器20中径向间隔设置的螺旋管22的个数优选为2个～5个，如图3所示，在本实施例中，螺旋管22的数量为4个。

根据本实用新型的一个实施方式，如图1所示，换热烟道12内设有引风机13。引风机13用于将锅炉烟道11内的部分烟气引导进入换热烟道12内，并可以根据实际用电情况实时调整引风机13的工作状态进而控制进入换热烟道12内的烟气流量。

根据本实用新型的一个实施方式，如图1所示，换热烟道12的入口位于中温过热器111和低温过热器112之间，换热烟道12的出口位于低温过热器112与低温省煤器113之间。煤气锅炉10在实际工作过程中，由于锅炉烟道11上设有大量的水冷受热面，且各水冷受热面上的热力负荷相互耦合，因此，在锅炉烟道11上连接换热烟道12需要考虑水冷受热面的热量匹配，烟气污染物处理系统温度匹配，水力计算的匹配等。在本实施例中，综合上述设计因素，将换热烟道12的入口设置在中温过热器111和低温过热器112之间，将换热烟道12的出口设置在低温过热器112与低温省煤器113之间，可以满足对煤气锅炉10的换热要求。

当然，在本实用新型的其他实施例中，在满足煤气锅炉10换热要求的基础上，可以将换热烟道12的入口和出口设置在锅炉烟道11上的其他位置处。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (10)

1.一种烟气循环煤气发电热储调峰系统，其特征在于，包括：

煤气锅炉，具有锅炉烟道；

换热烟道，与所述锅炉烟道并联设置，所述换热烟道的两端与所述锅炉烟道相连通；

吸热换热器，设置在所述换热烟道内，所述吸热换热器的入口与低温罐相连，所述吸热换热器的出口与高温罐相连；

放热换热器，所述高温罐与所述放热换热器通过管道相连，所述低温罐与所述放热换热器通过管道相连。

2.根据权利要求1所述的烟气循环煤气发电热储调峰系统，其特征在于，所述放热换热器的液体入口外接有与水源相连的液体管路，所述放热换热器的蒸汽出口通过蒸汽管路与发电机组相连。

3.根据权利要求1或2所述的烟气循环煤气发电热储调峰系统，其特征在于，所述高温罐和所述低温罐内的换热工质为导热油或熔盐。

4.根据权利要求3所述的烟气循环煤气发电热储调峰系统，其特征在于，所述高温罐的出口处和所述低温罐的出口处均设有加压泵以驱动所述换热工质流动。

5.根据权利要求1所述的烟气循环煤气发电热储调峰系统，其特征在于，沿所述锅炉烟道内烟气的流动方向，所述锅炉烟道内依次设有中温过热器、低温过热器、低温省煤器、以及空气预冷器。

6.根据权利要求5所述的烟气循环煤气发电热储调峰系统，其特征在于，所述换热烟道的入口位于所述中温过热器和所述低温过热器之间。

7.根据权利要求6所述的烟气循环煤气发电热储调峰系统，其特征在于，所述换热烟道的出口位于所述低温过热器与所述低温省煤器之间。

8.根据权利要求1或2所述的烟气循环煤气发电热储调峰系统，其特征在于，所述吸热换热器具有多个密排管，所述密排管内通有换热工质，所述换热烟道内的烟气流经所述密排管的外部；多个所述密排管的入口连接在一起形成换热入口，多个所述密排管的出口连接在一起形成换热出口。

9.根据权利要求8所述的烟气循环煤气发电热储调峰系统，其特征在于，所述密排管为蛇形管，多个所述蛇形管并排设置，所述蛇形管沿所述换热烟道的长度方向延伸。

10.根据权利要求8所述的烟气循环煤气发电热储调峰系统，其特征在于，所述密排管为螺旋管，多个所述螺旋管沿径向方向间隔设置，各所述螺旋管沿所述换热烟道的长度方向延伸。