火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统技术方案

本实用新型专利技术属于储能技术领域，具体公开了一种火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，包括压缩空气储能系统和火力发电系统，锅炉与汽轮机组连接，汽轮机组通过除氧器与锅炉连接，汽轮机组与发电机连接；汽轮机组与凝汽器连接，凝汽器通过凝结水泵与除氧器连接；压缩机组与储气罐连通，储气罐经膨胀机加热器组与膨胀机组连通，电动机与电网连接，发电机与电网连接；凝结水泵与除氧器连接，给水泵与锅炉进水口连通，汽轮机组通过膨胀机加热器组与凝汽器连接，膨胀机组与凝汽器连接。本实用新型专利技术提供的火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，减少了系统能源的消耗，提高了系统的效率，可操作性强。本实用新型专利技术适用于火力发电厂发电。

【技术实现步骤摘要】
火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统
本技术属于储能
，涉及一种压缩空气储能系统，具体地说是一种火力发电厂和压缩空气储能系统的耦合系统。
技术介绍
压缩空气储能是基于燃气轮机技术提出的一种能量存储系统，在用电低谷通过压缩机把空气压缩到较高的压力后经过冷却存储到空气储罐中，储存多余的电能；在用电高峰把储罐中的高压空气释放，加热到一定温度后送入空气膨胀机做功发电，向电网提供电能。压缩空气储能系统相对于其它储能技术具有机组容量大、单位功率投资低、设计寿命长等特点，具有巨大的发展潜力。目前工业化运行的压缩空气储能机组属于非绝热压缩空气储能系统，需要在系统放电过程中由外界输入燃料把空气加热到一定的温度后送入空气膨胀机中进行做功，这种系统不仅效率低，对环境也有一定的污染。
技术实现思路
本技术的目的，是要提供一种火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，提高压缩空气储能系统效率，优化火力发电机组的非设计工况运行特性。本技术为了实现上述目的，所采用的技术方案如下：一种火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，包括压缩空气储能系统和火力发电系统，火力发电系统包括汽轮机组、凝汽器、凝结水泵、锅炉、除氧器和给水泵，锅炉的蒸汽出口与汽轮机组的高压进汽口和中压进汽口连接，汽轮机组的高压排汽口和中压排汽口均与除氧器连接，除氧器通过给水泵与锅炉进水口连接，汽轮机组的低压排汽口的第一路与发电机连接；汽轮机组的低压排汽口的第二路与凝汽器连接，凝汽器与凝结水泵进水口连接，凝结水泵第一出水口与除氧器连接；汽轮机组的低压排汽口的第三路与除氧器连接；压缩空气储能系统包括压缩机组、压缩机冷却器组、膨胀机组、膨胀机加热器组、储气罐、电动机和发电机，压缩机组的进气口与大气连通，压缩机组的排气口经过压缩机冷却器组的与储气罐的进气口连通，储气罐的出气口经膨胀机加热器组与膨胀机组的进气口连通，电动机与电网连接并通过离合器机械驱动压缩机组，发电机与电网连接并由膨胀机组通过离合器机械驱动；火力发电系统中的凝结水泵第二出水口通过压缩机冷却器组冷端与除氧器连接，给水泵通过压缩机冷却器组热端与锅炉进水口连通，汽轮机组的低压排汽口的第四路与膨胀机加热器组连通，膨胀机加热器组和膨胀机组均与凝汽器连接。作为限定：火力发电系统还包括低压回热加热器、高压回热加热器，凝结水泵第一出水口经过低压回热加热器与除氧器连接；汽轮机组的低压排汽口的第三路经过低压回热加热器分别与凝汽器和除氧器连接；汽轮机组的中压排汽口分为两路，第一路与除氧器连接；汽轮机组的中压排汽口的第二路和高压排汽口均经过高压回热加热器与除氧器连接；给水泵经过高压回热加热器分别与锅炉进水口和压缩机冷却器组热端连接。作为进一步限定：汽轮机组包括一个高压缸、一个中压缸、两个低压缸和八个汽轮机，高压缸、中压缸和低压缸串联，高压回热加热器数量设置为三个，分别为第一高压回热加热器、第二高压回热加热器、第三高压回热加热器，低压回热加热器数量设置为四个，分别为第一低低压回热加热器、第二低压回热加热器、第三低压回热加热器、第四低压加热器，锅炉的蒸汽出口与高压缸连接，高压缸分别通过第一汽轮机和第二汽轮机与第一高压回热加热器和第二高压回热加热器连接，中压缸通过第三汽轮机与第三高压回热加热器连接，中压缸通过第四汽轮机与除氧器连接，第一低压缸分别通过第五汽轮机和第六汽轮机与第一低压回热加热器和第二低压回热加热器连接，第二低压缸分别通过第七汽轮机和第八汽轮机与第三低压回热加热器和第四低压回热加热器连接，第三高压回热加热器与除氧器连接，第四低压回热加热器和第二低压缸均与凝汽器连接，凝汽器依次经过凝结水泵、第四低压回热加热器、第三低压回热加热器、第二低压回热加热器、第一低压回热加热器与除氧器连接，除氧器依次经过给水泵、第三高压回热加热器、第二高压回热加热器、第一高压回热加热器与锅炉进水口连接。作为另一种限定：火力发电系统还包括冷却塔，冷却塔与凝汽器连接。作为限定：压缩机冷却器组包括第一高温冷却器、第二高温冷却器、第一低温冷却器、第二低温冷却器，膨胀机加热器组包括第一空气加热器、第二空气加热器、第三空气加热器，压缩机组为两级压缩机组，膨胀机组为三级膨胀机组，第一级压缩机经过第一高温冷却器、第一低温冷却器与第二级压缩机连接，第二级压缩机经过第二高温冷却器、第二低温冷却器与储气罐连接，储气罐经过第一空气加热器与第三级膨胀机连接，第三级膨胀机经过第二空气加热器与第二级膨胀机连接，第二级膨胀机经过第三空气加热器与第一级膨胀机连接，第一级膨胀机的排气管与凝汽器连接，凝结水泵分别经过第二低温冷却器和第一低温冷却器与除氧器连接，第一高压回热加热器分别经过第一高温冷却器和第二高温冷却器与锅炉的进水口连接，第六汽轮机分别经过第一空气加热器、第二空气加热器和第三空气加热器与凝结水泵连接。作为进一步限定：压缩空气储能系统还包括节流阀，储气罐经过节流阀与第一空气加热器连接。由于采用了上述的技术方案，本技术与现有技术相比，所取得的有益效果是：（1）本技术提供的火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，在压缩空气储能系统的放电过程中采用低压缸中的蒸汽经过汽轮机和空气加热器进入膨胀机组，减少了系统的热耗，更加节能；（2）本技术提供的火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，给水泵通过高压回热加热器和高温冷却器与锅炉的进水口连接，在充电过程中利用压缩机出口的压缩热量提高给水温度，节省锅炉燃料，提高系统效率，此外，在低负荷时，使省煤器烟气出口温度满足脱硝系统正常工作的范围；（3）本技术提供的火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，在放电过程利用膨胀机排出温度低的气体，对汽轮机循环水进行冷却，避免凝汽器采用过多的冷凝水，能够节约冷却塔的水，同时可以节省水泵耗电，可操作性强，提高火力发电系统的效率；（4）本技术提供的火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，系统耦合在充电和放电过程中分别采用了两级压缩机和三级膨胀机，保证了在充电压缩过程中压缩机出口能够具有较高的空气温度，使得能够在充电过程取代更多高参数的汽轮机抽汽，而在放电的膨胀过程中采用了三级膨胀，压比更低，保证能够利用更多的低参数抽汽，减少汽轮机组的冷源损失。综上所述，本技术提供的火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，减少了系统能源的消耗，提高了系统的效率，可操作性强。本技术适用于火力发电厂发电。附图说明图1为本技术实施例火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统的原理图；图中：1、锅炉；2、离合器；3、换热器；4、循环水泵。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例进行说明。应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和理解本技术，并不用于限制本技术。实施例火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统一种火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，其原理图如图1所示，包括压缩空气储能系统和火力发电系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，包括压缩空气储能系统和火力发电系统，其特征在于，火力发电系统包括汽轮机组、凝汽器、凝结水泵、锅炉、除氧器和给水泵，锅炉的蒸汽出口与汽轮机组的高压进汽口和中压进汽口连接，汽轮机组的高压排汽口和中压排汽口均与除氧器连接，除氧器通过给水泵与锅炉进水口连接，汽轮机组的低压排汽口的第一路与发电机连接；汽轮机组的低压排汽口的第二路与凝汽器连接，凝汽器与凝结水泵进水口连接，凝结水泵第一出水口与除氧器连接；汽轮机组的低压排汽口的第三路与除氧器连接；/n压缩空气储能系统包括压缩机组、压缩机冷却器组、膨胀机组、膨胀机加热器组、储气罐、电动机和发电机，压缩机组的进气口与大气连通，压缩机组的排气口经过压缩机冷却器组与储气罐的进气口连通，储气罐的出气口经膨胀机加热器组与膨胀机组的进气口连通，电动机与电网连接并通过离合器机械驱动压缩机组，发电机与电网连接并由膨胀机组通过离合器机械驱动；/n火力发电系统中的凝结水泵第二出水口通过压缩机冷却器组冷端与除氧器连接，给水泵通过压缩机冷却器组热端与锅炉进水口连通，汽轮机组的低压排汽口的第四路与膨胀机加热器组连通，膨胀机加热器组和膨胀机组均与凝汽器连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，包括压缩空气储能系统和火力发电系统，其特征在于，火力发电系统包括汽轮机组、凝汽器、凝结水泵、锅炉、除氧器和给水泵，锅炉的蒸汽出口与汽轮机组的高压进汽口和中压进汽口连接，汽轮机组的高压排汽口和中压排汽口均与除氧器连接，除氧器通过给水泵与锅炉进水口连接，汽轮机组的低压排汽口的第一路与发电机连接；汽轮机组的低压排汽口的第二路与凝汽器连接，凝汽器与凝结水泵进水口连接，凝结水泵第一出水口与除氧器连接；汽轮机组的低压排汽口的第三路与除氧器连接；
压缩空气储能系统包括压缩机组、压缩机冷却器组、膨胀机组、膨胀机加热器组、储气罐、电动机和发电机，压缩机组的进气口与大气连通，压缩机组的排气口经过压缩机冷却器组与储气罐的进气口连通，储气罐的出气口经膨胀机加热器组与膨胀机组的进气口连通，电动机与电网连接并通过离合器机械驱动压缩机组，发电机与电网连接并由膨胀机组通过离合器机械驱动；
火力发电系统中的凝结水泵第二出水口通过压缩机冷却器组冷端与除氧器连接，给水泵通过压缩机冷却器组热端与锅炉进水口连通，汽轮机组的低压排汽口的第四路与膨胀机加热器组连通，膨胀机加热器组和膨胀机组均与凝汽器连接。


2.根据权利要求1所述的火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，其特征在于，火力发电系统还包括低压回热加热器、高压回热加热器，凝结水泵第一出水口经过低压回热加热器与除氧器连接；汽轮机组的低压排汽口的第三路经过低压回热加热器分别与凝汽器和除氧器连接；汽轮机组的中压排汽口分为两路，第一路与除氧器连接；汽轮机组的中压排汽口的第二路和高压排汽口均经过高压回热加热器与除氧器连接；给水泵经过高压回热加热器分别与锅炉进水口和压缩机冷却器组热端连接。


3.根据权利要求2所述的火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统，其特征在于，汽轮机组包括一个高压缸、一个中压缸、两个低压缸和八个汽轮机，高压缸、中压缸和低压缸串联，高压回热加热器数量设置为三个，分别为第一高压回热加热器、第二高压回热加热器、第三高压回热加热器，低压回热加热器数量设置为四个，分别为第一低低压回热加热器、第二低压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，杨涛，肖焕秀，姬爱民，王绍龙，刘良旭，姚鑫，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：新型
国别省市：河北;13