一种用于储能调峰调频的分轴燃机系统及工作方法技术方案

本发明专利技术实施例提出了一种用于储能调峰调频的分轴燃机系统及工作方法，其中分轴燃机本体与空气压缩存储装置分轴布置，其中空气压缩存储装置为现有技术中燃机的空气压气机，使得该分轴燃机系统的运行方式更加灵活，不仅保证了燃机本身优越的调峰调频特性，而且兼具储能特性，极大拓展了燃机的应用场景。此外该分轴燃机系统可利用电网谷电压缩空气，有效降低了空气压缩储能的成本，使得分轴燃机本体部分热

【技术实现步骤摘要】
一种用于储能调峰调频的分轴燃机系统及工作方法


[0001]本专利技术涉及燃机
，尤其涉及一种用于储能调峰调频的分轴燃机系统及工作方法。

技术介绍

[0002]燃机系统由于运行灵活，响应速率快，已经在发电行业广泛应用。常规燃机的压缩机转子、透平转子和发电机转子同轴刚性布置，燃机的压缩机与燃气透平具有强耦合关系。另外在燃机系统中压缩机的耗功占整个燃机耗功的50％
‑
60％，使得燃机本身的热效率在40％左右。近年来随着压缩空气储能技术大规模发展，大量存储的压缩空气高效利用消纳也将成为一个难题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的目的在于提出一种用于储能调峰调频的分轴燃机系统及工作方法，将燃机压缩部分与燃烧做功发电部分分轴布置，中间嵌入空气透平发电单元，并增加温度调节管路。新系统在功能上可利用电网谷电压缩空气进行存储，在电网需要顶峰时段启动空气透平及燃机进行发电，当电网需要深调负荷时段可停运空气透平甚至全停燃机，具有全容量调峰能力；同时利用燃机的快速调节特性对电网进行调频。因此利用现有高压气体替代部分压气机的耗功，进而降低运行成本，同时将燃机的压缩过程与透平做功过程解耦，实现储能功能，可广泛拓展燃机的应用场景。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提出的一种用于储能调峰调频的分轴燃机系统，包括：
[0006]空气压缩存储装置，其用于压缩空气并将压缩后的高压气体进行存储；
>[0007]分轴燃机本体；其用于将燃气进气系统输入的燃气和调节温度后的部分所述高压气体在所述分轴燃机本体的燃烧室内混合燃烧，驱动第二发电机进行做功发电；
[0008]空气透平发电装置，其利用所述高压气体进行空气透平发电做功，且做功后的所述高压气体的乏气加热后进入所述分轴燃机本体的燃烧室；和
[0009]换热系统；其用于对压缩空气过程中产生的热量进行存储，并在所述高压气体进入所述分轴燃机本体和所述空气透平发电装置做功前加热所述高压气体。
[0010]在一些实施例中，所述空气压缩存储装置包括上下游依次设置的空气过滤件、多级空气压缩机和储气装置；其中空气进入空气过滤件净化后进入多级的所述空气压缩机，生成的高压气体通过储能管路与所述储气装置连接。
[0011]在一些实施例中，所述空气透平发电装置包括空气透平和第一发电机；所述储气装置的出口通过第一释能管路与所述空气透平的进口连接；所述空气透平转动带动所述第一发电机做功发电。
[0012]在一些实施例中，所述分轴燃机本体包括所述燃气进气系统、燃烧室和排气室；其中所述燃气进气系统用于向所述燃烧室内输入所述燃气；所述储气装置的出口通过第二释
能管路与所述燃烧室上的高压气体进口连接；所述空气透平的高压气体出口通过第三释能管路与所述燃烧室上的高压气体进口连接。
[0013]在一些实施例中，所述换热系统包括第一换热装置、第二换热装置和第三换热装置；其中所述第一换热装置设置在所述储能管路上，其用于对所述空气压缩机压缩空气产生的热量进行存储和利用；所述第二换热装置和所述第三换热装置分别设置在所述第一释能管路和所述第三释能管路上，用于对进入所述空气透平和所述燃烧室的高压气体加热。
[0014]在一些实施例中，所述第二释能管路包括调温管路和旁路管道；其中所述调温管路上设置温度调节阀，且其入口与第一释能管路连通并位于所述第二换热装置的上游；所述调温管路的出口分别连通所述旁路管道入口和位于所述第二换热装置下游的所述第一释能管路上；所述旁路管道上设置旁路调节阀，其出口连接所述燃烧室上的高压气体进口。
[0015]在一些实施例中，所述第二换热装置和所述第三换热装置的热侧进口分别与所述排气室上的排气抽气口连接；所述第二换热装置和所述第三换热装置的热侧出口分别与所述排气室上的回气口连接。
[0016]在一些实施例中，所述第二换热装置和所述第三换热装置的热侧进口分别与所述排气室上的排气抽气口连接的通路上均设置烟气滤网。
[0017]在一些实施例中，提出了一种用于储能调峰调频的分轴燃机系统的运行工作方法，其对上述任一所述的分轴燃机系统进行运行，包括：
[0018]储能阶段：利用电网谷电启动空气压缩机将空气进行压缩升压，压缩过程产生的热量存储于第一换热装置中，高压气体储存在储气装置中；
[0019]释能阶段：所述储气装置中的所述高压气体经过所述第一换热装置预热后，分别通过第二换热装置和温度调节阀后全部由旁路管道通入燃烧室与燃气混合后燃烧并驱动第二发电机进行做功发电；
[0020]分轴燃机本体运行稳定后，将排气室内的排气抽气通入第二换热装置，逐级加热所述高压气体至空气透平的冲转参数；经过所述第二换热装置和所述温度调节阀后的所述高压气体一部分进入所述旁路管道通入所述燃烧室，另一部分进入所述空气透平至所述空气透平到达设定的转速后驱动第一发电机并网发电；进入所述空气透平做功后的所述高压气体经过第三释能管路上的第三换热装置加热后进入所述燃烧室。
[0021]在一些实施例中所述第一发电机并网发电运行正常后，所述温度调节阀自动关闭，且所述第二换热装置逐级加热所述高压气体的升温率为1
‑
2℃/min。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0023]本专利技术中将空气压缩存储装置与分轴燃机本体分轴布置，相较于现有技术燃机压缩机与燃机本体部分的强耦合关系，本系统分轴燃机本体与空气压缩存储装置分轴布置使得本分轴燃机系统的运行方式更加灵活，不仅保证了燃机本身优越的调峰调频特性，而且兼具储能特性，极大拓展了燃机的应用场景。此外本实施例中的分轴燃机系统可利用电网谷电压缩空气，有效降低了空气压缩储能的成本，使得分轴燃机本体部分热
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电转化效率大大提升，提高了整体的经济性。最后本分轴燃机系统中增加空气透平发电装置，利用背压式的空气透平，不仅可以回收部分高压气体的能量，同时利用空气透平做功后的高压气体排气作为分轴燃机本体的燃烧气源，实现能量的梯级利用。
[0024]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0025]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0026]图1是本专利技术一实施例提出的用于储能调峰调频的分轴燃机系统的结构示意图；
[0027]图中，1、空气过滤件；2、空气压缩机；3、第一换热器；4、第二换热器；5、电动机；6、储气装置；7、第三换热器；8、进气调节阀；9、空气透平；10、第一发电机；11、第四换热器；12、温度调节阀；13、旁路调节阀；14、分轴燃机本体；15、第二发电机；16、燃气进气系统；17、第一排气抽气口；18、第二排气抽气口；19、回气口；20、烟气滤网。
具体实施方式<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于储能调峰调频的分轴燃机系统，其特征在于，包括：空气压缩存储装置，其用于压缩空气并将压缩后的高压气体进行存储；分轴燃机本体；其用于将燃气进气系统输入的燃气和调节温度后的部分所述高压气体在所述分轴燃机本体的燃烧室内混合燃烧，驱动第二发电机进行做功发电；空气透平发电装置，其利用所述高压气体进行空气透平发电做功，且做功后的所述高压气体的乏气加热后进入所述分轴燃机本体的燃烧室；和换热系统；其用于对压缩空气过程中产生的热量进行存储，并在所述高压气体进入所述分轴燃机本体和所述空气透平发电装置做功前加热所述高压气体。2.根据权利要求1所述的分轴燃机系统，其特征在于，所述空气压缩存储装置包括上下游依次设置的空气过滤件、多级空气压缩机和储气装置；其中空气进入所述空气过滤件净化后进入多级的所述空气压缩机，生成的所述高压气体通过储能管路与所述储气装置连接。3.根据权利要求2所述的分轴燃机系统，其特征在于，所述空气透平发电装置包括空气透平和第一发电机；所述储气装置的出口通过第一释能管路与所述空气透平的进口连接；所述空气透平转动带动所述第一发电机做功发电。4.根据权利要求3所述的分轴燃机系统，其特征在于，所述分轴燃机本体包括所述燃气进气系统、燃烧室和排气室；其中所述燃气进气系统用于向所述燃烧室内输入所述燃气；所述储气装置的出口通过第二释能管路与所述燃烧室上的高压气体进口连接；所述空气透平的高压气体出口通过第三释能管路与所述燃烧室上的高压气体进口连接。5.根据权利要求4所述的分轴燃机系统，其特征在于，所述换热系统包括第一换热装置、第二换热装置和第三换热装置；其中所述第一换热装置设置在所述储能管路上，其用于对所述空气压缩机压缩空气产生的热量进行存储和利用；所述第二换热装置和所述第三换热装置分别设置在所述第一释能管路和所述第三释能管路上，分别用于对进入所述空气透平和所述燃烧室的所述高压气体加热。6.根据权利要求5所述的分轴燃机系统，其特征在于，所述第二释能...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓辉，韩伟，姬海民，付康丽，陆续，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：