[發(fā)明專利]一種耦合超臨界CO2

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210324494.3
• 申請(qǐng)日: 2022-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN114811577A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白文剛;張純;吳家榮;高煒;張一帆;李紅智;姚明宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司;華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號(hào): F23C99/00
• 分類號(hào): F23C99/00;F23D1/02;F01K25/10;F01K7/22;C25C3/06
• 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: 王晶

本發(fā)明公開了一種耦合超臨界CO₂循環(huán)的鋁?空氣燃燒儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括釋能子系統(tǒng)和儲(chǔ)能子系統(tǒng)；儲(chǔ)能子系統(tǒng)包括氧化鋁電解裝置，氧化鋁電解裝置用于對(duì)熔融的氧化鋁進(jìn)行電解，將可再生能源電力通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成鋁燃料的化學(xué)能進(jìn)行儲(chǔ)存；釋能子系統(tǒng)包括鋁粉空氣旋風(fēng)燃燒器，鋁粉空氣旋風(fēng)燃燒器用于接收氧化鋁電解裝置產(chǎn)生的固體鋁燃料，通過主爐膛和超臨界CO₂循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)將鋁燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，對(duì)外實(shí)現(xiàn)供電，并可協(xié)同供熱；鋁粉旋風(fēng)燃燒器底部設(shè)置有燃燒產(chǎn)物收集罐，燃燒產(chǎn)物收集罐收集的氧化鋁用于氧化鋁電解裝置電解。本發(fā)明具有儲(chǔ)能密度高、儲(chǔ)能周期長(zhǎng)可實(shí)現(xiàn)永久儲(chǔ)存、燃料循環(huán)再生無消耗、可實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)和便于開展全球能源貿(mào)易等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)電和先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耦合超臨界CO₂循環(huán)的鋁-空氣燃燒儲(chǔ)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域的研究十分活躍，各種儲(chǔ)能技術(shù)迅猛發(fā)展，如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、鋰電池儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、儲(chǔ)氫等。然而，現(xiàn)有的儲(chǔ)能技術(shù)難以同時(shí)滿足儲(chǔ)能密度大、可移動(dòng)性、自耗損失小和全球能源貿(mào)易的要求。因此，需要開發(fā)一種新的儲(chǔ)能技術(shù)，從而使可再生能源發(fā)電在全世界范圍內(nèi)向更深、更廣方向發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種耦合超臨界CO₂循環(huán)的鋁-空氣燃燒儲(chǔ)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)將基于鋁燃料儲(chǔ)能、鋁-空氣燃燒、超臨界CO₂循環(huán)發(fā)電和電解鋁等進(jìn)行有效地耦合，具有儲(chǔ)能密度高、儲(chǔ)能周期長(zhǎng)可實(shí)現(xiàn)永久儲(chǔ)存、燃料循環(huán)再生無消耗、可實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)和便于開展全球能源貿(mào)易等優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種耦合超臨界CO₂循環(huán)的鋁-空氣燃燒儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括釋能子系統(tǒng)和儲(chǔ)能子系統(tǒng)；

所述儲(chǔ)能子系統(tǒng)包括氧化鋁電解裝置19，氧化鋁電解裝置19用于對(duì)熔融的氧化鋁進(jìn)行電解，將可再生能源電力通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成鋁燃料的化學(xué)能進(jìn)行儲(chǔ)存；

所述釋能子系統(tǒng)包括鋁粉空氣旋風(fēng)燃燒器2，鋁粉空氣旋風(fēng)燃燒器2用于接收氧化鋁電解裝置19產(chǎn)生的固體鋁燃料，通過主爐膛6和超臨界CO₂循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)將鋁燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，對(duì)外實(shí)現(xiàn)供電，并可協(xié)同供熱；

所述鋁粉旋風(fēng)燃燒器2底部設(shè)置有燃燒產(chǎn)物收集罐5，燃燒產(chǎn)物收集罐5收集的固體產(chǎn)物氧化鋁用于氧化鋁電解裝置19電解。

所述鋁粉旋風(fēng)燃燒器2的內(nèi)壁鋪設(shè)有一層燃燒器耐火襯里3，在燃燒器耐火襯里3的底部布置有燃燒器冷卻受熱面4，所述燃燒器冷卻受熱面4的工質(zhì)出口與一次氣受熱面61的進(jìn)口相連接，一次氣受熱面61的工質(zhì)出口與高壓透平12的進(jìn)口相連接，高壓透平12的出口與再熱氣受熱面62的工質(zhì)進(jìn)口相連接，在再熱氣受熱面62中吸收高溫?zé)煔鉄崃亢筮M(jìn)入低壓透平13中膨脹做功，低壓透平13的出口與高溫回?zé)崞?4的熱側(cè)進(jìn)口相連接，高溫回?zé)崞?4的熱側(cè)出口與低溫回?zé)崞?5的熱側(cè)進(jìn)口相連接，低溫回?zé)崞?5的熱側(cè)出口分為兩路，其中一路經(jīng)預(yù)冷器17與主壓縮機(jī)18的入口相連通，主壓縮機(jī)18的出口與低溫回?zé)崞?5的冷側(cè)入口相連通，另一路與再壓縮機(jī)16的入口相連通，再壓縮機(jī)16的出口與低溫回?zé)崞?5的冷側(cè)出口通過管道并管后分為兩路，其中，一路與高溫回?zé)崞?4的冷側(cè)入口相連通，另一路與分流省煤器63的工質(zhì)入口相連通，高溫回?zé)崞?4的冷側(cè)出口與分流省煤器63的工質(zhì)出口經(jīng)管道并管后與燃燒器冷卻受熱面4的工質(zhì)入口相連通。

所述鋁粉旋風(fēng)燃燒器2通過送風(fēng)機(jī)11提供氧氣，所述送風(fēng)機(jī)11的進(jìn)口與環(huán)境空氣相連通，送風(fēng)機(jī)11的出口與空氣預(yù)熱器65的進(jìn)口相連接，空氣預(yù)熱器65的出口與鋁粉旋風(fēng)燃燒器2的燃料輸送管路的進(jìn)口相連接，在燃料輸送管路上連接有鋁燃料儲(chǔ)罐1，經(jīng)高溫空氣輸送的鋁粉空氣混合物進(jìn)入鋁粉旋風(fēng)燃燒器2中發(fā)生燃燒反應(yīng)。