[發(fā)明專(zhuān)利]一種具備調(diào)峰和穩(wěn)燃功能的空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011189255.9
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112302742B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建元;居文平;許朋江;馬汀山;范慶偉;呂凱;王妍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司;西安西熱節(jié)能技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F01K7/02
• 分類(lèi)號(hào): F01K7/02;F01K13/00;F01K13/02;F01K17/00;F01K21/00;F01K27/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

1.一種具備調(diào)峰和穩(wěn)燃功能的空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：由第一壓縮機(jī)(1)、第一冷卻器(2)、第二壓縮機(jī)(3)、第一閥門(mén)(4)、第二冷卻器(5)、儲(chǔ)冷裝置(6)、第二閥門(mén)(7)、分離裝置(8)、第三閥門(mén)(9)、第四閥門(mén)(10)、富氧液空儲(chǔ)罐(11)、第五閥門(mén)(12)、鍋爐燃燒系統(tǒng)(13)、第六閥門(mén)(14)、升壓泵(15)、第一加熱器(16)、第一膨脹機(jī)(17)、第二加熱器(18)、第二膨脹機(jī)(19)、第七閥門(mén)(20)、機(jī)組熱力系統(tǒng)(21)、第八閥門(mén)(22)、第九閥門(mén)(23)和第十閥門(mén)(24)組成；

所述第一壓縮機(jī)(1)出口依次與第一冷卻器(2)高溫側(cè)入口、第一冷卻器(2)高溫側(cè)出口、第二壓縮機(jī)(3)、第二冷卻器(5)高溫側(cè)入口、第二冷卻器(5)高溫側(cè)出口、儲(chǔ)冷裝置(6)高壓空氣側(cè)入口、儲(chǔ)冷裝置(6)高壓空氣側(cè)出口、第二閥門(mén)(7)和分離裝置(8)干流側(cè)入口連接；第一冷卻器(2)高溫側(cè)出口還通過(guò)第一閥門(mén)(4)依次與儲(chǔ)冷裝置(6)低壓空氣側(cè)入口、儲(chǔ)冷裝置(6)低壓空氣側(cè)出口和分離裝置(8)輔流側(cè)入口連接；分離裝置(8)富氮空氣側(cè)出口通過(guò)第三閥門(mén)(9)依次與儲(chǔ)冷裝置(6)富氮空氣側(cè)入口、儲(chǔ)冷裝置(6)富氮空氣側(cè)出口連接，分離裝置(8)富氧空氣側(cè)出口通過(guò)第四閥門(mén)(10)與富氧液空儲(chǔ)罐(11)入口連接；富氧液空儲(chǔ)罐(11)出口通過(guò)第五閥門(mén)(12)依次與儲(chǔ)冷裝置(6)低壓富氧空氣側(cè)入口、儲(chǔ)冷裝置(6)低壓富氧空氣側(cè)出口、鍋爐燃燒系統(tǒng)(13)入口連接，富氧液空儲(chǔ)罐(11)出口還通過(guò)第六閥門(mén)(14)依次與升壓泵(15)、儲(chǔ)冷裝置(6)高壓富氧空氣側(cè)入口、儲(chǔ)冷裝置(6)高壓富氧空氣側(cè)出口、第一加熱器(16)低溫側(cè)入口、第一加熱器(16)低溫側(cè)出口、第一膨脹機(jī)(17)、第二加熱器(18)低溫側(cè)入口、第二加熱器(18)低溫側(cè)出口和第二膨脹機(jī)(19)連接；第二膨脹機(jī)(19)出口分別與第七閥門(mén)(20)和第十閥門(mén)(24)連接，第二膨脹機(jī)(19)出口通過(guò)第十閥門(mén)(24)與鍋爐燃燒系統(tǒng)(13)入口連接；機(jī)組熱力系統(tǒng)(21)的水側(cè)子系統(tǒng)出口通過(guò)第八閥門(mén)(22)分別與第一冷卻器(2)低溫側(cè)入口和第二冷卻器(5)低溫側(cè)入口連接，第一冷卻器(2)低溫側(cè)出口和第二冷卻器(5)低溫側(cè)出口與機(jī)組熱力系統(tǒng)(21)的水側(cè)子系統(tǒng)入口連接；機(jī)組熱力系統(tǒng)(21)的蒸汽側(cè)子系統(tǒng)出口通過(guò)第九閥門(mén)(23)分別與第一加熱器(16)高溫側(cè)入口和第二加熱器(18)高溫側(cè)入口連接，第一加熱器(16)高溫側(cè)出口和第二加熱器(18)高溫側(cè)出口與機(jī)組熱力系統(tǒng)(21)的蒸汽側(cè)子系統(tǒng)入口連接；該系統(tǒng)基于儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存液化空氣的特征，設(shè)計(jì)分離裝置(8)使得儲(chǔ)存的空氣為富氧液體凈化空氣，使用過(guò)的富氧凈化空氣被送至鍋爐燃燒系統(tǒng)(13)，能改善鍋爐內(nèi)的燃燒條件，提高鍋爐對(duì)劣質(zhì)煤的適應(yīng)性，還能提高燃燒效率、降低鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷；

所述的一種具備調(diào)峰和穩(wěn)燃功能的空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行方法，包括儲(chǔ)能模式和釋能模式，具體如下：

儲(chǔ)能模式：電網(wǎng)用電低谷、需要燃煤機(jī)組降低發(fā)電負(fù)荷時(shí)開(kāi)啟儲(chǔ)能模式，打開(kāi)第一閥門(mén)(4)、第二閥門(mén)(7)、第三閥門(mén)(9)、第四閥門(mén)(10)和第八閥門(mén)(22)，關(guān)閉第六閥門(mén)(14)、第七閥門(mén)(20)、第九閥門(mén)(23)和第十閥門(mén)(24)；利用燃煤機(jī)組電能驅(qū)動(dòng)第一壓縮機(jī)(1)和第二壓縮機(jī)(3)轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣經(jīng)第一壓縮機(jī)(1)提高壓力后進(jìn)入第一冷卻器(2)降溫，一部分空氣經(jīng)儲(chǔ)冷裝置(6)降溫后進(jìn)入分離裝置(8)下部，另一部分空氣進(jìn)入第二壓縮機(jī)(3)提高壓力，再依次進(jìn)入第二冷卻器(5)和儲(chǔ)冷裝置(6)降溫，液化后的空氣經(jīng)第二閥門(mén)(7)節(jié)流后進(jìn)入分離裝置(8)上部；分離裝置(8)分離出的富氮空氣經(jīng)儲(chǔ)冷裝置(6)回收冷能后排出，分離出的富氧液空經(jīng)第四閥門(mén)(10)進(jìn)入富氧液空儲(chǔ)罐(11)儲(chǔ)存；機(jī)組熱力系統(tǒng)(21)中的水側(cè)子系統(tǒng)將溫水送至第一冷卻器(2)和第二冷卻器(5)冷卻壓縮空氣，再回到水側(cè)子系統(tǒng)；機(jī)組需要進(jìn)一步降低發(fā)電負(fù)荷時(shí)，打開(kāi)第五閥門(mén)(12)，富氧液體空氣經(jīng)儲(chǔ)冷裝置(6)回收冷能后送至鍋爐燃燒系統(tǒng)(13)，能夠降低鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷，從而進(jìn)一步提高燃煤機(jī)組調(diào)峰能力；

釋能模式：電網(wǎng)用電高峰、需要燃煤機(jī)組提升發(fā)電負(fù)荷時(shí)開(kāi)啟釋能模式，關(guān)閉第一閥門(mén)(4)、第二閥門(mén)(7)、第三閥門(mén)(9)、第四閥門(mén)(10)、第五閥門(mén)(12)和第八閥門(mén)(22)，打開(kāi)第六閥門(mén)(14)、第九閥門(mén)(23)和第十閥門(mén)(24)；富氧液體空氣從富氧液空儲(chǔ)罐(11)中流出，經(jīng)升壓泵(15)提升壓力后進(jìn)入儲(chǔ)冷裝置(6)回收冷能，得到的常溫高壓空氣依次進(jìn)入第一加熱器(16)、第一膨脹機(jī)(17)、第二加熱器(18)和第二膨脹機(jī)(19)，在第一加熱器(16)和第二加熱器(18)中空氣吸熱升溫，在第一膨脹機(jī)(17)和第二膨脹機(jī)(19)中膨脹輸出有用功，第二膨脹機(jī)(19)出口得到常溫常壓的富氧空氣，通過(guò)第十閥門(mén)(24)送往鍋爐燃燒系統(tǒng)(13)，能改善鍋爐內(nèi)的燃燒條件，提高鍋爐對(duì)劣質(zhì)煤的適應(yīng)性，還能提高燃燒效率；機(jī)組熱力系統(tǒng)(21)中的蒸汽側(cè)子系統(tǒng)將低壓蒸汽送至第一加熱器(16)和第二加熱器(18)加熱壓縮空氣，疏水再回到蒸汽側(cè)子系統(tǒng)，從而提高空氣的做功能力；鍋爐燃燒系統(tǒng)(13)無(wú)法消耗第二膨脹機(jī)(19)出口的全部富氧空氣時(shí)，打開(kāi)第七閥門(mén)(20)，將多余富氧空氣排至環(huán)境。