[發明專利]電廠鍋爐蓄熱和二氧化碳發電集成深度調峰系統及方法

在審

• 申請號: 202110283591.8
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN112984598A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 鄭建濤;李衛東;楊劍
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: F24D11/00
• 分類號: F24D11/00;F24D19/10;F01K11/02;F01K25/10;F01D15/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發明公開了電廠鍋爐蓄熱和二氧化碳發電集成深度調峰系統及方法，包括電廠鍋爐、高溫煙氣換熱器、低溫儲熱罐、高溫煙氣換熱器、高溫儲熱罐、高溫儲熱蒸汽換熱器、汽輪發電機組、二氧化碳換熱器、低溫換熱器及二氧化碳透平發電機組。本發明可最大程度的利用鍋爐煙氣熱量，結合汽輪機抽汽熱量采用儲熱介質進行蓄熱，可將通過汽輪機最小蒸汽流量發電電能也儲熱到儲熱罐中，實現機組零出力。

技術領域

本發明屬火電廠發電領域，特別涉及一種電廠鍋爐蓄熱和二氧化碳發電集成深度調峰系統及方法。

背景技術

隨著經濟社會的不斷發展，能源的需求與日俱增，化石能源存在污染日益嚴重，發展清潔可再生的能源勢在必行。截止2019年底可再生能源發電裝機占40％，隨著能源結構進一步調整，新能源裝機規模和發電量仍將進一步增加。全國范圍內鼓勵清潔能源發電和供熱，如此火電廠必然將會清潔能源發展讓路，如何解決和可再生能源發電協調調度，能更好的使火電廠深度調峰將是火電廠目前面臨的問題。清潔高效靈活運行已經成為火電行業轉型發展的重要目標，火電廠靈活性改造市場需求持續擴大。

目前，火電廠靈活性改造主要解決的是“三北”地區供熱電廠在采暖季運行靈活性不足的問題，提高供熱機組的調峰能力是靈活性改造的主要目標。國內供熱機組通常以熱定電的方式運行,這種運行方式為滿足熱用戶的需求,限制了供熱機組的調峰靈活性。給電廠配置儲熱罐實現熱電解耦可以增大供熱機組調峰靈活性。目前火電廠靈活性調峰很多種形式，熔鹽儲熱，熱水罐儲熱，固體儲熱，相變儲熱等技術和方案。

目前火電廠靈活性改造的技術方案主要有：一是增加機組供熱能力，減小機組出力，主要有汽輪機旁路供熱技術，低壓缸零出力供熱技術和高背壓供熱技術等。具有較強的調峰能力。但只能增加機組的低負荷調峰能力，不能增加機組高峰負荷時的頂負荷能力，甚至高背壓供熱改造會降低機組的頂負荷能力，屬于“能下不能上”的靈活性改造技術。

二是電熱供暖調峰技術，將機組發出的電能轉化為熱能對外供暖，如電極鍋爐技術和電鍋爐固體儲熱技術。優點是不需要對汽輪機本體設備改造，對正常運行影響較小。但缺點是投資、運行成本高，適合市場初期收益較高的深度調峰市場需求。

三是儲熱調峰技術，即將蒸汽熱能在儲能介質存儲起來，當需要時將熱能釋放，增加機組靈活性的調峰技術。當電力負荷處于低谷時，減小鍋爐負荷和汽輪機出力，當電力負荷處于高峰時，增強機組的頂負荷能力，這兩種情況下，供熱不足的部分由儲熱設備補充。但仍未能達到全面靈活性調峰或運行目標。即沒有使熱源，電源，電負荷，熱負荷之間靈活性的配置和運行。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷，本發明提供一種電廠鍋爐蓄熱和二氧化碳發電集成深度調峰系統及方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

電廠鍋爐蓄熱和二氧化碳發電集成深度調峰系統，包括電廠鍋爐、高溫煙氣換熱器、低溫儲熱罐、高溫煙氣換熱器、高溫儲熱罐、高溫儲熱蒸汽換熱器、汽輪發電機組、二氧化碳換熱器、低溫換熱器及二氧化碳透平發電機組；

所述電廠鍋爐引出的煙氣管道和高溫煙氣換熱器的殼側相連，所述低溫儲熱罐的輸出端和高溫煙氣換熱器管側下方連接，高溫煙氣換熱器的管側上方連接至高溫儲熱罐，高溫儲熱罐的出口端連接至二氧化碳換熱器的管側入口，二氧化碳換熱器的管側出口連接至低溫換熱器的管側入口，低溫換熱器的管側出口連接至低溫儲熱罐的輸入端，二氧化碳換熱器的殼側入口連接至二氧化碳透平發電機組的排氣口，二氧化碳換熱器的殼側出口連接至二氧化碳透平發電機組的入口，低溫換熱器的殼側連接至熱網回水，所述高溫儲熱蒸汽換熱器與高溫煙氣換熱器并聯設置，所述高溫儲熱蒸汽換熱器的殼側入口連接至汽輪發電機組的抽汽口，所述高溫儲熱蒸汽換熱器的殼側出口連接至設置在電廠鍋爐中的煙道過熱器，煙道過熱器的出口連接至汽輪發電機組的進汽口，所述高溫儲熱蒸汽換熱器的管側入口與低溫儲熱罐連接，所述高溫儲熱蒸汽換熱器的管側出口與高溫儲熱罐連接。

進一步地，所述高溫儲熱蒸汽換熱器的殼側出口通過給水泵連接至煙道過熱器。