基于固体颗粒储放热的热电联产系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种热电联产系统及控制方法，该热电联产系统包括：蒸汽发电机组及太阳能集热单元；第一气固换热器，适于以从太阳能集热单元引出的传热工质的热量加热通过第一气固换热器的第一固体颗粒，第一固体颗粒升温后为第二固体颗粒，释放热量后的传热工质回到太阳能集热单元内；第一存储装置，适于存储第二固体颗粒；第二气固换热器，第二固体颗粒适于在第二气固换热器内与流经第二气固换热器的流体换热以降温成第一固体颗粒，流体经升温后进入到蒸汽发电机组内；颗粒输送装置，用于将来自第二气固换热器的第一固体颗粒返回到第一气固换热器。气固换热器。气固换热器。

【技术实现步骤摘要】
基于固体颗粒储放热的热电联产系统及控制方法


[0001]本专利技术的实施例涉及太阳能光热发电
，尤其涉及一种基于固体颗粒储放热的热电联产系统以及一种基于固体颗粒储放热的热电联产系统的控制方法。

技术介绍

[0002][0003]太阳能光热电站中太阳能先转换成热能再转化为电能，储热系统的加入可以消除太阳能的间隙性和天气因素的影响，保证光热电站的连续运行。储热介质的特性是影响储热系统性能的重要因素，目前受到众多研究者关注的储热介质包括空气、水/蒸汽、导热油、有机物、熔盐和液态金属、固体颗粒等。其中空气储热的导热系数较差、效率低；水/蒸汽储热的传热性能较差；导热油和有机物的长时储热成本高；熔盐和液态金属高温储热的腐蚀性强；上述储热技术均非新型电力系统构建目标下太阳能光热电站电热高效灵活联产的最佳选择。固体颗粒来源广泛，成本低，热稳定性和材料相容性好，工作温度上限高，气力输送与传热性能优良，系统简单易控，利于存储热量的充分利用。面向太阳能光热电站的固体颗粒储放热技术将进入快速发展阶段。
[0004]不过，当前储热技术存在能量存储时短、成本高、能效低、腐蚀性强等问题；也亟待突破基于固体颗粒储热的太阳能光热电站灵活、高效、经济的电热联产技术。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中技术问题的至少一个方面或一个点，如当前储热技术存在能效低、成本高、高温易腐蚀等问题，再如，亟待突破基于固体颗粒储热的太阳能光热电站灵活、高效、经济的电热联产技术，提出本专利技术。
[0006]根据本专利技术的实施例的一个方面，提出了一种热电联产系统，包括：
[0007]蒸汽发电机组以及太阳能集热单元；
[0008]第一气固换热器，在第一气固换热器中适于以从太阳能集热单元引出的传热工质的热量加热通过第一气固换热器的第一固体颗粒，第一固体颗粒升温后为第二固体颗粒，释放热量后的传热工质回到太阳能集热单元内；
[0009]第一存储装置，适于存储第二固体颗粒；
[0010]第二气固换热器，来自第一存储装置的第二固体颗粒适于在第二气固换热器内与流经第二气固换热器的流体换热以降温成第一固体颗粒，流经第二气固换热器的流体经升温后至少一部分进入到蒸汽发电机组内；
[0011]颗粒输送装置，颗粒输送装置用于将来自第二气固换热器的第一固体颗粒返回到第一气固换热器。
[0012]根据本专利技术的实施例的另一方面，提出了一种热电联产的控制方法，包括步骤：
[0013]在第一气固换热器中以从太阳能集热单元引出的作为第一流体的传热工质的热量加热通过第一气固换热器的第一固体颗粒，第一固体颗粒升温后为第二固体颗粒，释放
热量后的第一流体回到太阳能集热单元内；
[0014]在第一存储装置存储升温后的第二固体颗粒；
[0015]将存储的第二固体颗粒通入到第二气固换热器中以加热流经第二气固换热器的第二流体，第二固体颗粒经换热后成为第一固体颗粒，第二流体经换热升温后为第三流体；
[0016]将第三流体通入到蒸汽发电机组内；
[0017]将从第二气固换热器流出的第一固体颗粒返回到第一气固换热器。
附图说明
[0018]图1为根据本专利技术的一个示例性实施例的基于固体颗粒储热的热电联产系统的示意图。
[0019]附图标记：
[0020]101.太阳能集热单元；102.传热工质；103.空气加热器或者第一换热器；104.高温空气；105.低温颗粒储罐；106.高温气固混合换热器；107.高温颗粒储罐；108.高温颗粒；109.中温空气；110.中温换热器；111.换热后空气；112.热水；113.颗粒输送装置；114.低温颗粒；115.气固混合多级换热器；116.热空气；117.蒸汽；118.常温空气；119.常温水；120.电力；200.蒸汽发电机组；300.热网或供热单元
具体实施方式
[0021]下述参照附图1对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。
[0022]本专利技术旨在解决现有技术中存在的缺点的至少一个方面，提出一种基于固体颗粒储放热的热电联产系统，以及一种基于固体颗粒储放热的太阳能光热朗肯循环电站的电热联产系统及方法。
[0023]如图1所示，提出了一种基于固体颗粒储放热的热电联产系统，包括蒸汽发电机组200、太阳能集热单元101、传热工质102、空气加热器103、低温颗粒储罐105、高温气固混合换热器106、高温颗粒储罐107、中温换热器110、多级气固混合换热器115、颗粒输送装置113及连接组件。
[0024]在本专利技术中，储热介质为固体颗粒。储热颗粒选择性能稳定的固体颗粒，例如石英砂、氧化铝颗粒、氧化铁颗粒、惰性灰渣等，相较于采用液体工质、气体工质或其他易于相变的工质(例如熔融盐)进行储热，采用性能稳定的固体颗粒，其工作温度范围大，高温时性能稳定，易于实现多种能量的分级耦合吸收以及后续释放，此外，由于可以工作在较高温度下(温度达到900℃以上)，固体颗粒吸热会提高热量利用率，并且使用成本低廉。
[0025]在本专利技术中，高温固体颗粒，其温度例如可以在500
‑
800℃之间。
[0026]气固换热器为可以流化床、鼓泡床、移动床、气流床等气固混合结构。
[0027]颗粒输送装置113可以是气固输送泵的形式，或者其他适合输送固体颗粒的装置。
[0028]如能够理解的，在本专利技术中，高温颗粒储罐107为保温罐，从而即使固体颗粒经过了较长的时间例如12个小时，仍然能够保持在较高的温度。
[0029]对于固体颗粒在气固换热器中换热之后，可以通过专门的气固分离器将气体与固体颗粒分离，也可以通过鼓泡流化的方式使得气体向上流动而固体颗粒向下流动从而在彼
此混流中完成换热和分离，这里不再赘述。
[0030]对于本专利技术中的传热工质，即太阳能集热单元101中产生的传热工质，可以是导热油或熔盐，传热工质释放了热量后又回到太阳能集热单元101中从而以降低蒸汽发电机组200负荷的方式实现热量的存储。
[0031]在本专利技术中，如图1所示，蒸汽发电机组200、太阳能集热单元101、传热工质102、空气加热器103、高温气固混合换热器106、高温颗粒储罐107组成一个高温固体颗粒储热单元，而高温颗粒储罐107、气固混合多级换热器115、蒸汽发电机组200组成一个气固混合多级放热单元。
[0032]基于固体颗粒储放热的太阳能光热朗肯循环电站在连续稳定运行基础上，既实现了太阳能光热朗肯循环电站的供热能力，也有效提高了电网调峰能力。
[0033]储热过程：在电网电力需求低谷时，太阳能集热单元101产生的富余高温传热工质进入空气加热器103产生高温空气。固体颗粒由冷颗粒储罐105进入高温气固流动换热器106，并在其中与高温空气直接接触，气固两相通过混合完成热量传递，升温后颗粒(400～600℃)进入高温颗粒储罐107中存储；通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热电联产系统，包括：蒸汽发电机组以及太阳能集热单元；第一气固换热器，在第一气固换热器中适于以从太阳能集热单元引出的传热工质的热量加热通过第一气固换热器的第一固体颗粒，第一固体颗粒升温后为第二固体颗粒，释放热量后的传热工质回到太阳能集热单元内；第一存储装置，适于存储第二固体颗粒；第二气固换热器，来自第一存储装置的第二固体颗粒适于在第二气固换热器内与流经第二气固换热器的流体换热以降温成第一固体颗粒，流经第二气固换热器的流体经升温后至少一部分进入到蒸汽发电机组内；颗粒输送装置，颗粒输送装置用于将来自第二气固换热器的第一固体颗粒返回到第一气固换热器。2.根据权利要求1所述的热电联产系统，还包括：第二存储装置，颗粒输送装置用于将来自第二气固换热器的第一固体颗粒输送到第二存储装置内存储，第二存储装置与第一气固换热器连通以提供第一固体颗粒。3.根据权利要求1所述的热电联产系统，还包括：第一换热装置，太阳能集热单元产生的传热工质适于流经第一换热装置以加热流经第一换热装置的第一空气后返回太阳能集热单元，第一空气流经第一换热器经升温后为第二空气，其中：第一固体颗粒适于在第一气固换热器内吸收来自第一换热装置的第二空气的热量，且第二空气适于被第一固体颗粒冷却后降温为第三空气，第一固体颗粒经升温后为第二固体颗粒。4.根据权利要求3所述的热电联产系统，其中：所述第三空气适于直接通入到第一换热装置中；或者所述热电联产系统还包括第二换热装置，第三空气适于流经第二换热装置而与流经第二换热装置的第一水热交换，第三空气适于降温为第四空气，第一水适于流经第二换热装置后升温为第二水，第四空气适于通入到第一换热装置中或者第二气固换热器中。5.根据权利要求4所述的热电联产系统，还包括：供热单元，用于供热，其中：来自第二换热装置的第二水适于供给到供热单元和/或蒸汽发电机组，流经第二气固换热器的流体包括第一水且升温后形成的热水和/或蒸汽适于与所述供热单元相通。6.根据权利要求5所述的热电联产系统，其中：流经第二气固换热器的流体包括第一空气，经第二气固换热器加热而升温成第五空气，所述第五空气适于通入到第一换热装置；流经第二气固换热器的流体包括第一水，经第二气固换热器加热而升温成过热蒸汽，所述过热蒸汽适于通入到蒸汽发电机组作为发电工质。7.根据权利要求1所述的热电联产系统，还包括：供热单元，用于供热，其中：流经第二气固换热器的流体包括第一水且被第二气固换热器加热升温后形成的热水和/或蒸汽适于与所述供热单元相通。
8.一种热电联产的控制方法，包括步骤：在第一气固换热器中以从太阳能集热单元引出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾光，高鸣，纪阳，李百航，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：