一种百兆瓦级亚临界水压缩饱和蒸汽生成系统及储能方法技术方案

本发明专利技术公开了一种百兆瓦级亚临界水压缩饱和蒸汽生成系统及储能方法，包括空气压缩机组、主储热罐、多个压缩空气储气罐、储水罐、多个高压蓄热器、饱和蒸汽室、热蒸汽室、亚临界液态水储水罐；在基于压缩空气将液态水转换为水蒸气推动汽轮机发电的基础上进一步改善其饱和蒸汽生成流程，充分利用亚临界水比热大、来源多的特点，通过亚临界水循环系统为饱和蒸汽生成提供必要条件和热源；亚临界水可作为饱和蒸汽生成的工质来源，也可以作为饱和蒸汽生成的热源，具备较强的灵活性和便利性；基于易于存储的亚临界水及其循环系统生成的饱和蒸汽能够具备较高的热量和焓值，避免了产生过热蒸汽时需要更多热量，减少了储热罐的投资，具备较强的适用性。较强的适用性。较强的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种百兆瓦级亚临界水压缩饱和蒸汽生成系统及储能方法


[0001]本专利技术涉及压缩空气储能
，具体为一种百兆瓦级亚临界水压缩饱和蒸汽生成系统及储能方法。

技术介绍

[0002]压缩空气储能电阻是一种新型蓄能电站，它利用电力系统低容负荷时的多余电能将空气压缩储存在地下洞穴中，需要时再放出，经加热后通过燃气轮机发电机组发电，以供尖峰负荷的需要。供给燃气轮机的能量是压缩空气的势能和用以加热空气的燃料化学能的总和。压缩空气蓄能电站在一个充压和释放的循环中发出的电量大于充压所需的电量。充、放能量之比称为电量比，一般为0.72~0.80，它取决于电站的规模和设计情况。在发电过程中，燃料消耗大约为4220kJ/kWh。
[0003]压缩空气蓄能电站是在常规的简单循环燃气轮机电站基础上发展起来的。压缩空气蓄能电站燃气轮机的输出功率是其轴功率的全部；而在常规燃气轮机电站，输出功率约为燃汽轮机轴功率的三分之一，其余三分之二用于推动压缩机。所以消耗同样的燃料量，压缩空气蓄能电站的发电输出是常规燃汽轮机电站的3倍。
[0004]但是大规模地储藏压缩空气需要占用大面积土地。研究者们使用特殊材料制成一个50米宽，80米高的巨型风袋，将其置于600米以下的深水中，根据计算，这样一个容积的袋子中，每立方米容积内可以储存25兆焦耳的能量。在CAES的储存中，水下是关键，只有深水巨大的压力才能使能源的储量增大，并且在准备相关设施的时候会产生很多的费用。
[0005]而传统压缩空气储能系统仍然依赖燃烧化石燃料提供热源，面临化石燃料价格上涨和污染物控制的限制。此外，同抽水蓄能电站类似，压缩空气储能系统也需要特殊的地理条件建造大型储气室，如岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等，而苛刻的地理条件就成为限制其推广的主要因素。
[0006]在传统的水储热技术中，直接利用水储热无法持续保障高压环境，所得蒸汽压力不足。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种百兆瓦级亚临界水压缩饱和蒸汽生成系统及储能方法，通过亚临界水循环系统为饱和蒸汽生成提供必要条件和热源，也可以作为饱和蒸汽生成的热源，具备较强的灵活性和便利性；且基于易于存储的亚临界水及其循环系统生成的饱和蒸汽能够具备较高的热量和焓值，避免了产生过热蒸汽时需要更多热量，减少了储热罐的投资，具备较强的适用性，并直接适用于百兆瓦级高压汽轮机的发电。技术方案如下：一种百兆瓦级亚临界水压缩饱和蒸汽生成系统，包括空气压缩机组、主储热罐、多个压缩空气储气罐、储水罐、多个高压蓄热器、饱和蒸汽室、热蒸汽室、亚临界液态水储水罐和高压汽轮机；
空气压缩机组出气口处设置有第一换热器，通过第一换热器后，压缩空气通过输气管道连接到每个压缩空气储气罐，压缩空气时产生的热量存储至主储热罐；各压缩空气储气罐的进气口处设有储气罐阀门，排气口分别通过蓄热器阀门对应的连接到各高压蓄热器的进气口；各高压蓄热器进水口通过输水管道连接到储水罐，且各进水口处均设有储水罐阀门；且各高压蓄热器的内部设有加热装置，用于加热液态水至亚临界温度；其中一个高压蓄热器作为主蓄热器，其的出水口通过高压调节阀连接到蒸汽室的入水口，所述高压调节阀内设有喷雾装置，用于将主蓄热器中亚临界液态水导通至饱和蒸汽室内，形成饱和蒸汽；所述主蓄热器还通过亚临界水储水罐阀门连接亚临界液态水储水罐；其余高压蓄热器的出水口分别通过亚临界水循环调节阀连接到饱和蒸汽室内的亚临界水循环管道，通过亚临界水循环管道将亚临界液态水输送到亚临界液态水储水罐中，向主蓄热器输送亚临界液态水；所述饱和蒸汽室的出气口通过饱和蒸汽高压调节阀连接到过热蒸汽室的进气口，过热蒸汽室还通过过热蒸汽换热器连接到主储热罐，从中获取热量用于加热蒸汽至预定温度；过热蒸汽室的出气口通过过热蒸汽高压调节阀和过热蒸汽管连接到高压汽轮机，通过高压蒸汽推动高压汽轮机持续发电；通过高压汽轮机的低压蒸汽通过输气管道导入凝汽器，进一步回流到储水罐。
[0008]进一步的，所述各高压蓄热器中除主蓄热器外还存在其他高压蓄热器通过装有的喷雾装置的高压调节阀直接到饱和蒸汽室的进气口。
[0009]更进一步的，还包括余热回收储热罐，用于通过第三换热器存储通过高压汽轮机后的低压蒸汽中的热量，并通过第二换热器将热量回收入主储热罐中。
[0010]一种采用百兆瓦级亚临界水压缩饱和蒸汽生成系统的储能方法，包括储能状态和发电状态；当系统工作在储能状态时，控制过程如下：步骤1.1：依次打开各储水罐阀门，将各高压蓄热器中的液态水调节至合适水位后，再依次关闭各储水罐阀门；步骤1.2：依次打开各储气罐阀门，启动电动机和空气压缩机组，将压缩空气依次注入到各压缩空气储气罐中；同时将空气压缩机组在压缩空气时产生的热量存储至主储热罐中备用；步骤1.3：待定所有储气罐内压力达到第一预定压力后，依次关闭各储气罐阀门；步骤1.4：依次打开各蓄热器阀门，并依次启动各高压蓄热器内的加热装置，提升各高压蓄热器中的液态水至亚临界温度后，关闭加所有热装置，至此储能结束；当系统工作在发电状态时：步骤2.1：依次打开亚临界水循环调节阀，使得亚临界水循环流入亚临界水循环管道，并保持饱和蒸汽室温度为所述亚临界温度，循环用亚临界水流入亚临界液态水储水罐暂存；步骤2.2：打开含喷雾装置的高压调节阀，导通主蓄热器中的亚临界液态水至饱和
蒸汽室内，亚临界水在吸收循环管道热量后形成饱和蒸汽；步骤2.3：利用含喷雾装置的高压调节阀控制亚临界液态水流量，使得高压蒸汽室压力维持在第二预定压力下；步骤2.4：启动过热蒸汽换热器，利主储热罐热量加热过热蒸汽室的温度到预定温度；步骤2.5：打开饱和蒸汽高压调节阀，使得饱和蒸汽进入过热蒸汽室过热，并利用饱和蒸汽高压调节阀调节过热蒸汽室压力维持在第三预定压力下；步骤2.6：打开过热蒸汽高压调节阀，并使得过热蒸汽通过过热蒸汽管推动高压汽轮机持续发电；同时将通过高压汽轮机后的低压蒸汽导入凝汽器中，使得水蒸气冷却并通过储水罐存储；步骤2.7：当主蓄热器中的亚临界液态水消耗完毕，打开亚临界水储水罐阀门将亚临界循环水存储于已经使用完毕的主蓄热器中；步骤2.8：继续利用其他储气罐和高压蓄热器重复以上操作，直至所有高压蓄热器中的亚临界液态循环水无法维持饱和蒸汽室温度为亚临界温度为止，停止发电。
[0011]进一步的，在发电过程中，当储水罐容量不足时，打开已经消耗完毕亚临界液态水的储水罐阀门，将消耗完毕亚临界液态水的高压蓄热器作为备用储水罐。
[0012]更进一步的，在发电过程中，将通过高压汽轮机后的低压蒸汽的热量通过第三换热器存储至余热回收储热罐中，进一步通过第二换热器将热量回收入主储热罐中。
[0013]更进一步的，所述第一预定压力为15Mpa，第二预定压力为10Mpa，第三预定压力为9Mpa；所述亚临界温度为335℃，所述预定温度为550℃。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供了一种适用于大规模储能的百兆瓦级亚临界水压缩饱和蒸汽生成系统及储能方法，所提方法在基于压缩空气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种百兆瓦级亚临界水压缩饱和蒸汽生成系统，其特征在于，包括空气压缩机组、主储热罐、多个压缩空气储气罐、储水罐、多个高压蓄热器、饱和蒸汽室、热蒸汽室、亚临界液态水储水罐和高压汽轮机；空气压缩机组出气口处设置有第一换热器，通过第一换热器后，压缩空气通过输气管道连接到每个压缩空气储气罐，压缩空气时产生的热量存储至主储热罐；各压缩空气储气罐的进气口处设有储气罐阀门，排气口分别通过蓄热器阀门对应的连接到各高压蓄热器的进气口；各高压蓄热器进水口通过输水管道连接到储水罐，且各进水口处均设有储水罐阀门；且各高压蓄热器的内部设有加热装置，用于加热液态水至亚临界温度；其中一个高压蓄热器作为主蓄热器，其的出水口通过高压调节阀连接到蒸汽室的入水口，所述高压调节阀内设有喷雾装置，用于将主蓄热器中亚临界液态水导通至饱和蒸汽室内，形成饱和蒸汽；所述主蓄热器还通过亚临界水储水罐阀门连接亚临界液态水储水罐；其余高压蓄热器的出水口分别通过亚临界水循环调节阀连接到饱和蒸汽室内的亚临界水循环管道，通过亚临界水循环管道将亚临界液态水输送到亚临界液态水储水罐中，向主蓄热器输送亚临界液态水；所述饱和蒸汽室的出气口通过饱和蒸汽高压调节阀连接到过热蒸汽室的进气口，过热蒸汽室还通过过热蒸汽换热器连接到主储热罐，从中获取热量用于加热蒸汽至预定温度；过热蒸汽室的出气口通过过热蒸汽高压调节阀和过热蒸汽管连接到高压汽轮机，通过高压蒸汽推动高压汽轮机持续发电；通过高压汽轮机的低压蒸汽通过输气管道导入凝汽器，进一步回流到储水罐。2.根据权利要求1所述的百兆瓦级亚临界水压缩饱和蒸汽生成系统，其特征在于，所述各高压蓄热器中除主蓄热器外还存在其他高压蓄热器通过装有的喷雾装置的高压调节阀直接到饱和蒸汽室的进气口。3.根据权利要求1所述的百兆瓦级亚临界水压缩饱和蒸汽生成系统，其特征在于，还包括余热回收储热罐，用于通过第三换热器存储通过高压汽轮机后的低压蒸汽中的热量，并通过第二换热器将热量回收入主储热罐中。4.一种采用权利要求1所述的百兆瓦级亚临界水压缩饱和蒸汽生成系统的储能方法，其特征在于，包括储能状态和发电状态；当系统工作在储能状态时，控制过程如下：步骤1.1：依次打开各储水罐阀门，将各高压蓄热器中的液态水调节至合适水位后，再依次关闭各储水罐阀门；步骤1.2：依次打开各储气罐阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李保宏，江琴，
申请(专利权)人：江琴，
类型：发明
国别省市：