一种集成等离子垃圾气化、燃气蒸汽联合循环和压缩空气储能的发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种集成等离子垃圾气化、燃气蒸汽联合循环和压缩空气储能的发电系统。该系统将垃圾等离子气化技术结合到燃气

【技术实现步骤摘要】
一种集成等离子垃圾气化、燃气蒸汽联合循环和压缩空气储能的发电系统


[0001]本技术涉及电能储存、能源循环再利用
，特别涉及到一种基于垃圾等离子气化技术的压缩空气储能系统，具体涉及了一种与燃气
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蒸汽循环机组耦合的压缩空气储能系统。

技术介绍

[0002]随着国民经济的快速发展以及人们绿色节能意识的不断提高，如何处理生活垃圾成为公共生活中城市建设者和公民要面临的主要问题之一；同时，在用户侧电力消耗在一段时间内不是恒定，现代社会对在工业、服务业、日常生活对能源的需求量越来越高，如何合理利用能源以及提高能源利用率成为工业建设所要解决的考题之一；再者对于电力系统会出现电耗的峰值和低谷，如何平衡电网在一段时间内的不平衡负荷以及将电网多余的电能储存起来成为电力研究工作者的技术课题之一。
[0003]根据智研数据研究中心发布的《2020
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2026年中国生活垃圾处理行业深度分析与投资战略研究报告》显示，全世界垃圾年均增长速度为8.42％，而中国垃圾增长率达到10％以上。全世界每年产生4.9亿吨垃圾，仅中国每年就产生近1.5亿吨城市垃圾。中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨。而目前城市管理者处理生活垃圾主要采用将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧化的焚烧法以及将生活垃圾堆积成堆，保温至55～70℃储存、发酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分解成无机养分的堆肥处理法，目前这两种处理垃圾的方法不仅造成能源的浪费还对环境产生较大的危害。
[0004]我国是以燃煤发电为主的国家，在我国的电力市场中煤电机组的装机容量占总装机容量的70％以上，但是燃煤发电会产生二氧化硫等气体污染环境，因此我国逐渐将目光投向“洁净煤技术”，燃气
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蒸汽循环机组是在此之下实现燃料“洁净燃烧”发电技术的重要方式之一，并随着技术不断完善以及我国能源结构的不断调整在我国发电市场的地位日益提高。
[0005]由于电网负荷的波动性，促使寻找低成本调峰和将多余电能储存起来在用电峰值释放的方法成为研究热点。目前大规模电力储能技术有压缩空气储能、抽水蓄能、电磁储能、电池储能等，由于技术、成本、污染等因素，目前能商用的主要是压缩空气储能和抽水储能，其中压缩空气储能技术相对复杂，相关原理及设备呈多样化发展。

技术实现思路

[0006]本技术针对目前存在的生活垃圾处理问题、绿色发电问题以及储存多余电能的问题，提出了公开了一种集成等离子垃圾气化、燃气蒸汽联合循环和压缩空气储能的发电系统。系统主要包括有垃圾等离子气化炉、冷凝器、净化装置、燃气轮机、余热锅炉、汽轮机、凝汽器、回热器、压缩机、储气罐、膨胀机以及燃烧室等。
[0007]该系统将日益增长的生活垃圾再利用在垃圾等离子气化炉产生供给整个系统的
燃料合成气，合成气经过冷凝器冷却之后进入净化装置排出硫化物、氮化物和粉尘等。在燃气
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蒸汽联合循环的子系统中，合成气作为燃料在燃烧室中与压气机产生的压缩空气混合燃烧，产生的高温高压气体工质在顶循环中的燃气轮机发电机组中做功发电，燃气轮机排出的气体工质在余热锅炉中加热给水，使之变成水蒸汽，高温高压的水蒸汽进入底循环中的汽轮机发电机组中做功发电，汽轮机排出的乏汽经凝汽器后又送入余热锅炉，而气体工质在余热锅炉做功后排入环境中。在压缩空气储能子系统中，电网多余的电能将驱动压缩机将空气压缩后经冷却装置冷却后排入储气罐储存，合成气作为燃料在燃烧室与储气罐排出的压缩空气混合燃烧形成高温高压气体工质，高温高压气体工质在膨胀机中做功带动发电机发电。
[0008]所述的垃圾等离子气化炉排出的合成气的主要成分是甲烷、一氧化碳、氢气及二氧化碳，同时也含有一些氯化氢、硫化氢、二氧化硫等污染环境的气体，因此合成气需要冷却净化才能作为燃料使用。
[0009]所述的垃圾等离子气化炉中垃圾从侧面投下，垃圾中的可燃物质与气化剂(氧气、空气等)发生一系列氧化还原反应产生合成气。
[0010]所述的净化装置主要是去除垃圾等离子气化炉产生的合成气中的粉尘和酸性物质，由于燃气轮机等装置是高转速机械，大量半径过大的颗粒的存在会使燃气轮机等装置损坏，而酸性污染物会腐蚀燃气轮机、膨胀机等机械，缩短机组的使用寿命。
[0011]所述的净化装置主要是由除尘器和脱酸系统组成，除尘器可以采用袋式除尘器、旋风除尘器以及电除尘器等，合成气脱酸可以采用干法、半干法和湿法脱酸。
[0012]在用电高峰期，之前储存在储气罐的压缩空气可以从储气罐排出与合成气混合燃烧之后驱动燃气轮机发电机组发电补给电网。
[0013]在用电低谷期，电网中多余的电能驱动电动机带动压缩机将空气压缩后经冷却后储存在储气罐中，达到节能效果。
[0014]本技术的有益效果为：
[0015]1)针对目前储量和增量在不断扩大的生活垃圾，将生活垃圾变废为宝成为发电系统的燃料，不仅缓解了生活垃圾对环境施加的压力，也为发电系统找到了新燃料；
[0016]2)实现了将垃圾气化后的合成气净化后再燃烧，本技术相对于传统的燃煤发电机组更具有环保性，该技术排出的废气中的氮化物、硫化物远低于传统燃煤发电机组。
[0017]3)针对电网存在的负荷不平衡的现象，本技术有效地在电网调峰起到一定的积极作用。
[0018]4)实现了将电网多余的电能物理储存起来，能够起到节约能源的有益效果。
附图说明
[0019]图1是一种集成等离子垃圾气化、燃气蒸汽联合循环和压缩空气储能的发电系统。
[0020]1‑
垃圾等离子气化炉、2
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冷凝器、3
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净化装置、4
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燃烧室A、5
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燃气轮机、6
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发电机A、7
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余热锅炉、8
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汽轮机、9
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发电机B、10
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凝汽器、 11
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回热器、12
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电动机、13
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压缩机、14
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冷却器、15
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储气罐、16
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燃烧室B、17
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膨胀机、18发电机C。
具体实施方式
[0021]本技术提供了一种集成等离子垃圾气化、燃气蒸汽联合循环和压缩空气储能的发电系统。下面结合图例与具体的实施方法对该系统进行具体的说明。
[0022]图1所示为一种集成等离子垃圾气化、燃气蒸汽联合循环和压缩空气储能的发电系统。如图所示，该系统可以看作三个子系统耦合后的结果，主要包括垃圾气化系统、燃气
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蒸汽联合循环系统以及压缩空气储能系统，垃圾气化系统包括有垃圾等离子气化炉1、冷凝器2以及净化装置3；燃气
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蒸汽联合循环系统包括有燃烧室A 4、燃气轮机 5、发电机A 6、余热锅炉7、汽轮机8、发电机B 9、凝汽器10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成等离子垃圾气化、燃气蒸汽联合循环和压缩空气储能的发电系统，其特征在于：所述系统由3个子系统构成，包括一种有垃圾等离子气化系统、燃气
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蒸汽联合循环系统以及压缩空气储能系统；垃圾等离子气化系统包括垃圾等离子气化炉(1)、冷凝器(2)、净化装置(3)；燃气
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蒸汽联合循环系统包括燃烧室A(4)、燃气轮机(5)、发电机A(6)、余热锅炉(7)、汽轮机(8)、发电机B(9)、凝汽器(10)以及回热器(11)；压缩空气储能系统包括电动机(12)、压缩机(13)、冷却器(14)、储气罐(15)、燃烧室B(16)、膨胀机(17)以及发电机C(18)；垃圾等离子气化炉(1)出口与冷凝器(2)入口相连，冷凝器(2)出口与净化装置(3)入口相连，净化装置(3)出口分别与燃烧室A(4)入口以及燃烧室B(16)入口相连；燃烧室A(4)出口与燃气轮机(5)入口相连，燃气轮机(5)与发电机A(6)相连，燃气轮机(5)出口与余热锅炉(7)入口相连，余热锅炉(7)、汽轮机(8)、凝汽器(10)、回热器(11)依次相连，汽轮机(8)与发电机B(9)相连，汽轮机(8)抽汽口与回热器(11)相连；压缩机(13)与电动机(12)相连，压缩机(13)、冷却器(14)、储气罐(15)依次相连，储气罐(15)出口与燃烧室B(16)入口连接，燃烧室B(16)出口与膨胀机(17)入...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈衡，李镓睿，卢荻，徐钢，刘彤，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：