[發明專利]一種聯合富氧燃燒和液態氧儲能的集成發電系統及方法

在審

• 申請號: 201811399902.1
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109412183A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 白文剛;楊玉;張純;顧正萌;李紅智;姚明宇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;F01B23/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種聯合富氧燃燒和液態氧儲能的集成發電系統及方法，該系統包括空分裝置、氧液化裝置、液氧儲罐、蒸發器、富氧燃燒發電裝置和電網；本發明將液態氧儲能和富氧燃燒發電集成到同一系統和工藝流程中，不存在傳統液態空氣或液態氧儲能系統中放電時所需的熱能轉換為電能的二次轉換過程，因此，本發明具有系統簡單、儲能效率高和經濟性優等優點，能夠顯著提升富氧燃燒發電廠的負荷調節能力和經濟性。

技領域

本發明屬于富氧燃燒和儲能發電領域，具體涉及一種聯合富氧燃燒和液態氧儲能的集成發電系統及方法。

背景技術

隨著全球氣候變暖問題的日趨嚴峻，如何降低化石燃料電廠的CO₂排放已成為全世界關注的熱點。在化石燃燒電廠CO₂減排技術中，富氧燃燒(O₂/CO₂燃燒技術)被認為是一種最具有前景的CO₂減排技術。

但是，富氧燃燒電廠的空分設備和CO₂壓縮提純設備的高能耗，使得富氧燃燒電廠的發電效率大打折扣，與傳統空氣燃燒電廠相比，其發電效率降低約8～13％。此外，對于富氧燃燒電廠來講，為了使各設備經濟高效運行，進一步提高發電效率和保證煙氣中CO₂的捕集回收效果，最理想的運行方式是使富氧燃燒電廠只帶基礎負荷運行，而不參與電網系統的調峰和調頻需要。然而，這與整個電網系統的運行特點相互矛盾。上述缺點已成為限制富氧燃燒技術發展應用的主要瓶頸。

發明內容

本發明針對富氧燃燒電廠存在的空分和CO₂壓縮提純設備能耗高以及系統發電效率低的問題，提出了一種聯合富氧燃燒和液態氧儲能的集成發電系統及方法，本發明將液態氧儲能和富氧燃燒發電集成到同一系統和工藝流程中，不存在傳統液態空氣或液態氧儲能系統中放電時所需的熱能轉換為電能的二次轉換過程，因此，本發明具有系統簡單、儲能效率高和經濟性優等優點，能夠顯著提升富氧燃燒發電廠的負荷調節能力和經濟性。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

所述的一種聯合富氧燃燒和液態氧儲能的集成發電系統包括空分裝置1，氧液化裝置2，液氧儲罐3，蒸發器4，富氧燃燒發電裝置5和電網6；

所述空分裝置1的氧氣出口分別與氧液化裝置2和富氧燃燒發電裝置5的氧氣入口相連通；氧液化裝置2的液氧出口與液氧儲罐3的液氧入口相連通；液氧儲罐3的液氧出口與蒸發器4的氧氣入口相連通；蒸發器4的氧氣出口與富氧燃燒發電裝置5的氧氣入口相連通，富氧燃燒發電裝置5的出口連接電網6和空分裝置1。

所述液氧儲罐3中的儲存壓力為1～5bar，溫度比相應儲存壓力下氧氣的飽和溫度低5～30℃。

所述富氧燃燒發電裝置5輸出的電能包括有三個用途：帶動電網6中的基礎負荷發電；帶動電網6中的用電高峰時發電，也即尖峰負荷發電；給空分裝置1供電。

所述的一種聯合富氧燃燒和液態氧儲能的集成發電系統的發電方法，當用電負荷處于低谷時，富氧燃燒發電裝置5輸出的電能主要用來帶動電網6中的基礎負荷發電和給空分裝置1供電，由空分裝置1輸出的氧氣，一部分供富氧燃燒發電裝置5燃燒發電用，另一部分經氧液化裝置2液化后進入液氧儲罐3進行儲存；當用電負荷處于高峰時，富氧燃燒發電裝置5輸出的電能主要用來帶動電網6中的基礎負荷發電和尖峰負荷發電，而僅有少量電能供空分裝置1用或不給空分裝置1供電，此時富氧燃燒發電裝置5燃燒所需的氧氣主要或全部來自消耗谷電產生的并儲存在液氧儲罐3中的氧。

本發明具有以下有益效果：