有机固体废弃物耦合压缩空气储能的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及空气储能技术领域，具体涉及一种有机固体废弃物耦合压缩空气储能的系统及方法。包括有机固体废弃物气化子系统，其包括依次串联的气化炉、净化除尘器、风机；发电子系统，其包括依次串联的燃烧器、燃气轮机、发电机；换热子系统，其包括并行布置的蓄热换热器装置、蓄热换热器的低温侧流道、蓄热换热器的高温侧流道；空气压缩及存储子系统，其包括依次串联的电机、压缩机、储气库；尾气处理子系统，其包括依次串联的风机、烟气净化装置。通过将有机固体废弃物气化与压缩空气储能系统进行耦合，实现有机固体废弃物的无害化处置与利用，避免焚烧温度不够导致的二恶英排放问题，减少了化石能源消耗及排放问题。减少了化石能源消耗及排放问题。减少了化石能源消耗及排放问题。

【技术实现步骤摘要】
有机固体废弃物耦合压缩空气储能的系统及方法


[0001]本专利技术涉及空气储能
，具体涉及一种有机固体废弃物耦合压缩空气储能的系统及方法。

技术介绍

[0002]伴随着经济和社会的不断发展，能源与环境问题越来越严重。一方面能源消耗量不断增长，且消纳波动性大的新能源又带来巨量的储能需求；作为一种新型的大规模储能技术，压缩空气储能对于能源结构的优化以及电网运行调节具有十分重大的意义，其主要工作原理为：利用电力系统的低谷电价，通过电机带动空气压缩机将环境大气的常压空气压缩后储存在储气库中，即将电能转化为空气的势能；当电网处于用电负荷高峰、电价较高时，将储气库中的压缩空气通过管路受控有序地释放出来，在汽轮机中膨胀做功，从而带动发电机发电；通过以上过程，压缩空气储能系统能够将用电负荷低谷时期便宜的电能存储为压缩空气的势能，在电力系统用电负荷高峰时再转化为电能，通过削峰填谷实现电网运行优化调节。
[0003]传统的压缩空气储能系统，需要利用天然气和压缩空气混合燃烧得到的高温烟气驱动汽轮机膨胀做功发电，这存在着不可再生的化石能源消耗以及碳排放引起的环境问题。另外，燃气轮机高达近600摄氏度的烟气带来大量的能量损失，这部分能量如果通过换热器蓄热，再传递给储气库过来的压缩空气，这可以提高压缩空气进入汽轮机前的温度和压力，从而提高压缩空气膨胀做功的能力以及整个压缩空气储能系统的效率。
[0004]另一方面，经济和社会发展带来的城市生活垃圾围城亟待解决，农林业秸秆类废弃物禁止焚烧后也面临着处置问题，这两类固体废弃物由于含有大量的有机质，可以通过燃烧发电实现有效利用，但常规垃圾焚烧技术由于温度不够，会产生二恶英等有害气体，采用等离子体高温焚烧技术则面临着成本高、寿命短等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种有机固体废弃物耦合压缩空气储能的系统及方法，通过将有机固体废弃物气化与压缩空气储能系统进行耦合，实现有机固体废弃物无害化和资源化利用的同时，解决燃气轮机高温尾气释放带来的热量损失问题以及常规焚烧技术温度不够产生二恶英有害气体的问题，减少补燃式压缩空气储能系统使用天然气补燃带来的化石能源消耗及排放问题，同时实现高温高压尾气的热量回收利用。
[0006]本专利技术提供的一种有机固体废弃物耦合压缩空气储能的系统，包括
[0007]有机固体废弃物气化子系统，其包括依次串联的气化炉、净化除尘器、风机；
[0008]发电子系统，其包括依次串联的燃烧器、燃气轮机、发电机；
[0009]换热子系统，其包括并行布置的蓄热换热器装置、蓄热换热器的低温侧流道、蓄热换热器的高温侧流道；
[0010]空气压缩及存储子系统，其包括依次串联的电机、压缩机、储气库；
[0011]尾气处理子系统，其包括依次串联的风机、烟气净化装置。
[0012]所述有机固体废弃物气化子系统中风机的输出端与燃烧器的输入端连接；
[0013]所述的换热子系统中的蓄热换热器的低温侧流道上游连通储气库输出端，下游连通燃烧器的输入端；
[0014]所述的换热子系统中的蓄热换热器的高温侧流道上游连通燃气轮机的输出端，下游连通风机的输入端。
[0015]较为优选的，所述有机固体废弃物气化子系统中加入至气化炉内的有机固体废弃物为城市生活垃圾、农林业秸秆类生物质、污泥、禽畜粪便、煤炭副产物中的一种或多种原料混合物。
[0016]较为优选的，所述蓄热换热器装置的结构为板式或管壳式，所述蓄热换热器装置内充装有热载体，所述热载体为液态工质、相变蓄热材料、具备一定流动性的颗粒状蓄热工质中的任意一种。
[0017]较为优选的，所述气化炉为固体床、鼓泡流化床、循环流化床中的任意一种，所述气化炉以常压或加压状态运行。
[0018]较为优选的，所述储气库包括盐岩洞穴、硬岩洞穴、含水层、废弃矿洞、人造洞穴、金属储气罐、复合材料储气罐、水下气囊的任意一种，储气库包括单个储气装置或多个并联的储气装置。
[0019]本专利技术还提供一种有机固体废弃物耦合压缩空气储能的系统的控制方法，该控制方法包括储能过程和释能过程，所述储能过程包括空气压缩储能过程和燃烧热储能过程；
[0020]所述空气压缩储能过程包括：
[0021]利用电能驱动压缩机将空气压缩存储在储气库，将电能转换为压缩空气的势能；
[0022]所述燃烧热储能过程包括：
[0023]气化炉产生的气体，依次流经净化除尘器、风机进入燃烧器中燃烧，产生的高温高压气体驱动燃气轮机做功后，尾气通过蓄热换热器的高温侧流道将热量存储在蓄热换热器装置中。
[0024]较为优选的，所述释能过程包括第一释能方式：
[0025]有机固体废弃物气化子系统产生的气体与环境大气一起进入到燃烧室燃烧推动燃气轮机做功。
[0026]较为优选的，所述释能过程包括第二释能方式：
[0027]空气压缩及存储子系统的压缩空气从储气库经过蓄热换热器的低温侧流道进入燃烧器，驱动燃气轮机做功。
[0028]较为优选的，所述释能过程包括第三释能方式，所述第三释能方式为第一释能方式与第二释能方式交替进行。
[0029]较为优选的，所述释能过程包括第四释能方式，所述第四释能方式为第一释能方式与第二释能方式同时进行。
[0030]本专利技术的有益效果为：
[0031]1、本系统通过将有机固体废弃物气化与压缩空气储能系统进行耦合，实现有机固体废弃物无害化和资源化利用的同时，解决燃气轮机高温尾气释放带来的热量损失问题以及常规焚烧技术温度不够产生二恶英有害气体的问题，减少补燃式压缩空气储能系统使用
天然气补燃带来的化石能源消耗及排放问题，同时实现高温高压尾气的热量回收利用。具体的，本系统设有有机固体废弃物气化子系统、换热子系统和发电子系统，有机固体废弃物气化子系统包括依次串联的气化炉、净化除尘器、风机，换热子系统包括蓄热换热器装置、蓄热换热器的低温侧流道、蓄热换热器的高温侧流道，发电子系统包括依次串联的燃烧器、燃气轮机、发电机；风机出口端与蓄热换热器低温侧流道一同接入燃烧器。蓄热换热器低温侧流道的高温高压压缩气体，将显著提高有机固体废弃物气化子系统产生的燃气燃烧温度和压力，从而减少甚至避免温度不够导致的二恶英释放问题，实现有机固体废弃物的无害化和资源化利用；同时，燃烧气体温度和压力的提高，会提升燃气轮机的膨胀做功能力。
[0032]2、空气压缩及存储子系统包括电机、压缩机、储气库，换热子系统包括蓄热换热器装置、蓄热换热器的低温侧流道、蓄热换热器的高温侧流道，发电子系统包括依次串联的燃烧器、燃气轮机、发电机；储气库的输出端与蓄热换热器的低温侧流道的输入端连通，燃气轮机的输出端与蓄热换热器的高温侧流道的输入端连通。燃气轮机做完工后的尾气仍高达近600摄氏度，这部分热量通过蓄热换热器的高温侧流道将热量存储在蓄热换热器装置中，提升了能量利用率和系统效率；当储气库中的压缩空气进入到蓄热换热器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机固体废弃物耦合压缩空气储能的系统，其特征在于：包括有机固体废弃物气化子系统，其包括依次串联的气化炉(1)、净化除尘器(2)、风机(3)；发电子系统，其包括依次串联的燃烧器(4)、燃气轮机(5)、发电机(6)；换热子系统，其包括并行布置的蓄热换热器装置(7)、蓄热换热器的低温侧流道(8)、蓄热换热器的高温侧流道(9)；空气压缩及存储子系统，其包括依次串联的电机(10)、压缩机(11)、储气库(12)；尾气处理子系统，其包括依次串联的风机(13)、烟气净化装置(14)。所述有机固体废弃物气化子系统中风机(3)的输出端与燃烧器(4)的输入端连接；所述的换热子系统中的蓄热换热器的低温侧流道(8)上游连通储气库(12)输出端，下游连通燃烧器(4)的输入端；所述的换热子系统中的蓄热换热器的高温侧流道(9)上游连通燃气轮机(5)的输出端，下游连通风机(13)的输入端。2.根据权利要求1所述的有机固体废弃物耦合压缩空气储能的系统，其特征在于：所述有机固体废弃物气化子系统中加入至气化炉(1)内的有机固体废弃物为城市生活垃圾、农林业秸秆类生物质、污泥、禽畜粪便、煤炭副产物中的一种或多种原料混合物。3.根据权利要求1所述的有机固体废弃物耦合压缩空气储能的系统，其特征在于：所述蓄热换热器装置(7)的结构为板式或管壳式，所述蓄热换热器装置(7)内充装有热载体，所述热载体为液态工质、相变蓄热材料、具备一定流动性的颗粒状蓄热工质中的任意一种。4.根据权利要求1所述的有机固体废弃物耦合压缩空气储能的系统，其特征在于：所述气化炉(1)为固体床、鼓泡流化床、循环流化床中的任意一种，所述气化炉(1)以常压或加压状态运...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹俊，刘海波，何杰，喻飞，刘凯，张鹏，甘乐，张甜甜，陈昕，张铭，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：