一种压缩空气储能和电站锅炉耦合运行系统技术方案

本实用新型专利技术涉及压缩空气储能设备技术领域，特别是涉及一种压缩空气储能和电站锅炉耦合运行系统，包括压缩

【技术实现步骤摘要】
一种压缩空气储能和电站锅炉耦合运行系统


[0001]本技术涉及压缩空气储能设备
，特别是涉及一种压缩空气储能和电站锅炉耦合运行系统。

技术介绍

[0002]目前较为成熟的大规模储能技术主要有抽水蓄能、蓄电池储能和压缩空气储能三种。抽水蓄能电站是一种很好的大量存储电能的方式，然而其建设严格受到地理条件限制，难以满足大规模推广的需求。蓄电池储能技术相对成熟，且在上述三种储能方式中电能转换效率最高，但其工作寿命往往只有3 ～ 5 年，不仅更新换代成本高昂，且后期处理环境污染严重。相比之下，压缩空气储能系统的建设限制条件较少，且对环境友好、综合效率较高。但是在压缩空气储能压缩过程会产生大量的热量，这部分热量往往不能得到很好的利用；而锅炉不仅需要消耗大量的热量，同时锅炉尾气也会向环境排放大量的余热，同样造成大量的能源损失。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本技术提出了一种压缩空气储能和电站锅炉耦合运行的系统，能有效解决压缩空气储能和锅炉运行所各自造成的能源损失的问题。本耦合系统将压缩空气储能和锅炉运行二者结合在一起，压缩空气储能压缩过程中产生大量的热量可以被锅炉进风回收；而锅炉烟气中含有大量的余热可以用来加热低温压缩空气，压缩空气回热后再膨胀做工，能有效提高气体做功能力，压缩空储能与锅炉耦合运行系统可以完美互补。
[0004]本技术是通过采用下述技术方案实现的：
[0005]一种压缩空气储能和电站锅炉耦合运行系统，其特征在于：包括压缩
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冷却设备、常温储气设备、电站锅炉和回热
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膨胀做功设备；所述压缩
‑
冷却设备包括空气压缩机组和锅炉进风加热器，所述空气压缩机组包括驱动电机和空气压缩机；所述回热
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膨胀做功设备包括锅炉尾气余热回收器和空气涡轮发电机组，所述空气涡轮发电机组包括空气涡轮机和发电机；所述锅炉进风加热器用于空气压缩机产生的高温压缩空气与锅炉进风冷空气之间的换热，经冷却后的低温压缩空气导入常温储气设备，同时将加热后的锅炉进风导入电站锅炉参与燃烧；所述锅炉尾气余热回收器用于锅炉尾气与低温压缩空气之间的换热，被加热的压缩空气导入空气涡轮机用于发电，余热被回收后的锅炉尾气排入大气。
[0006]所述压缩
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冷却设备包括至少一级空气压缩机组和与空气压缩机组一一对应的锅炉进风加热器，空气从第一级空气压缩机的进气口进入，各级空气压缩机的出气口分别与对应的锅炉进风加热器的压缩空气进气口相连，各级锅炉进风加热器的压缩空气出气口与下一级的空气压缩机的进气口相连，最后一级锅炉进风加热器的压缩空气出气口与常温储气设备的进气口相连；各级锅炉进风加热器中进入的锅炉进风经过换热后进入电站锅炉中。
[0007]所述回热
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膨胀做功设备包括至少一级一一对应的空气涡轮发电机组和锅炉尾气
余热回收器；所述常温储气设备内的常温压缩空气先导入锅炉尾气余热回收器中与锅炉尾气进行热交换，压缩空气温度升高后，导入到空气涡轮机中膨胀做功，做功后的压缩空气温度降低，再次导入下一级锅炉尾气余热回收器，直到最后一级经过膨胀做功后排入大气。
[0008]除能吸纳电网富余电能之外，还包括太阳能和风能发出的电能，通过空气压缩机转换成势能存储到压缩空气中。
[0009]所述电站锅炉还包括锅炉水冷壁、锅炉过热器、锅炉再热器、锅炉省煤器和空气预热器，所述锅炉尾气余热回收器可与锅炉同体布置；所述电站锅炉的炉膛燃烧后的尾气依次经过锅炉水冷壁、锅炉过热器、锅炉再热器、锅炉省煤器、空气预热器和锅炉尾气余热回收器后排出。
[0010]与现有技术相比，本技术的有益效果表现在：
[0011]1、本技术的压缩空气储能和电站锅炉耦合运行系统，具体为压缩空气储能系统的压缩
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冷却、回热
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膨胀做功两个过程与锅炉运行之间的耦合运行，压缩空气产生的压缩热能被锅炉回收利用，而锅炉尾气的余热又被压缩空气储能系统有效回收利用，有效克服了各自单独运行时的缺点。压缩空气储能系统经过回热储能做功效率更高，而电站锅炉由于排放温度降低，燃料的利用效率整体也更高，综合来看压缩空气储能和电站锅炉耦合运行能有效提高全系统的效率。
[0012]2、本技术中，包括空气压缩机组、锅炉进风加热器、常温储气设备、锅炉尾气余热回收器和空气涡轮发电机组，除了锅炉尾气余热回收器与锅炉同体布置外，其它设备可以单独设置，两个系统可以相对地独立地运行。当电网有大量电力富裕，此时压缩空气储存量大，压缩空气消耗量小，锅炉运行功率调低，正好满足储能系统所需回热量减小；当电网有电力不足需要补充时，此时压缩空气储存量小，消耗量大，锅炉运行功率调高，正好满足储能系统所需回热量增大的需求；使得压缩空储能与锅炉耦合运行系统可以完美互补。
[0013]3、本技术在空气压缩过程中，根据设计的存储压力，采用一级或者多级压缩
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冷却过程，经压缩后的高温高压空气进入锅炉进风加热器中用来加热锅炉进风，同时冷却压缩空气，加热后的锅炉进风进入电站锅炉参与燃烧；如果采用多级压缩，冷却的压缩空气进行第二级压缩，然后再次进行冷却，直至达到存储所需要的压力和温度，根据热力学原理可知，多级压缩，定压冷却，可以大大降低压缩空气的所需功耗。
[0014]4、本技术在压缩空气回热
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膨胀过程中，根据存储的压力，采用一级或者多级回热
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膨胀做功，常温压缩空气进入锅炉尾气余热回收器，被锅炉尾气加热后导入空气涡轮机中膨胀做功；如果采用多级回热
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膨胀，膨胀后的冷压缩空气再次进入锅炉尾气余热回收器中加热，然后再导入空气涡轮机中做功，直至膨胀到大气压，做完功的乏气排入大气中。根据热力学原理可知，回热能有效提供气体膨胀做功能力和热效率。
[0015]5、本系统不仅能吸收电网中富余的电力，还能吸纳太阳能和风能发出的电能，通过空气压缩机把电能转换成空气势能存储到压缩气体中，使得本技术既能有效增加新能源电力的消纳，满足作为电网的基本电源的要求，又可作为电网的调峰电站起到“削峰填谷”的作用。
[0016]6、本技术中，由于设备相对独立，对原电站改变不大，可以在现有火电站的基础上进行直接改造。
[0017]7、所述锅炉设备还包括锅炉水冷壁、锅炉过热器、锅炉再热器、锅炉省煤器和空气
预热器，锅炉尾气余热回收器可与锅炉同体布置，所述锅炉炉膛燃烧后的烟气依次经过锅炉水冷壁、锅炉过热器、锅炉再热器、锅炉省煤器、空气预热器和锅炉尾气余热回收器后排出，充分利用锅炉炉膛燃烧后尾气的热量，降低排入大气中的尾气温度。
附图说明
[0018]下面将结合说明书附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明，其中：
[0019]图1为本技术的结构示意图；
[0020]图中标记：
[0021]1、锅炉进风加热器，2、常温储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩空气储能和电站锅炉耦合运行系统，其特征在于：包括压缩
‑
冷却设备、常温储气设备（2）、电站锅炉（7）和回热
‑
膨胀做功设备；所述压缩
‑
冷却设备包括空气压缩机组和锅炉进风加热器（1），所述空气压缩机组包括驱动电机（4）和空气压缩机（3）；所述回热
‑
膨胀做功设备包括锅炉尾气余热回收器（6）和空气涡轮发电机组，所述空气涡轮发电机组包括空气涡轮机（8）和发电机（9）；所述锅炉进风加热器（1）用于将空气压缩机（3）产生的压缩空气与锅炉进风充分换热后，经冷却后导入常温储气设备（2），同时将加热后的锅炉进风导入电站锅炉（7）参与燃烧；所述锅炉尾气余热回收器（6）用于回收锅炉尾气中的余热，用于加热从常温储气设备（2）导出的常温压缩空气；被加热的压缩空气用于导入空气涡轮机（8），用于发电。2.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能和电站锅炉耦合运行系统，其特征在于：所述压缩
‑
冷却设备包括至少一级空气压缩机组和与空气压缩机组一一对应的锅炉进风加热器（1），空气从第一级空气压缩机（3）的进气口进入，各级空气压缩机（3）的出气口分别与对应的锅炉进风加热器（1）的压缩空气进气口相连，各级锅炉进风加热器（1）的压缩空气出气口与下一级的空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：余水龙，
申请(专利权)人：东方电气集团国际合作有限公司，
类型：新型
国别省市：