[发明专利]压缩空气蓄能-煤气化发电一体化系统及集成发电方法

权利要求书

1.一种压缩空气蓄能-煤气化发电一体化系统，其特征在于，所述的压缩空气蓄能-煤气化发电一体化系统包括3个子系统：压缩空气蓄能系统，煤气化系统以及透平发电系统；其中，

所述的压缩空气蓄能系统为原动机(1)连接三个串联的压气机组成的压气机系统(2)，其中后两级压气机的输入分别连接20-1空气冷却器和20-2空气冷却器的输出；三个串联的压气机的输出分别与低温蓄热器(3)连接，20-1空气冷却器和20-2空气冷却器的输入与低温蓄热器(3)连接，低温蓄热器(3)通过20-3空气冷却器和储气室(5)连接，储气室(5)再与换热器(17)连接；

所述煤气化系统为空气分离装置(6)与气化炉(7)连接，气化炉(7)输出串联连接高温蓄热器(8)、中温蓄热器(9)、煤气净化装置(10)和煤气储气室(11)，煤气储气室(11)出口再返回连接中温蓄热器(9)；中温蓄热器(9)输出连接至煤气透平(12)；

所述的透平发电系统为空气膨胀透平(13)和燃气透平(14)连接至第二发电机(15)；煤气透平(12)单独连接第一发电机(23)；燃烧室(16)的输入分别连接高温蓄热器(8)输出和煤气透平(12)输出，燃烧室(16)的输出接至燃气透平(14)输入；空气膨胀透平(13)和燃气透平(14)的排气均连接至换热器(17)；两级蒸汽轮机(18)串联并连接至发电机(22)，两级蒸汽轮机(18)的输入均连接至低温蓄热器3输出；末级蒸汽轮机连接凝汽器(19)，凝汽器(19)输出通过两个并联的给水泵(4)和低温蓄热器(3)连接；第一级蒸汽轮机通过单向阀(21)和低温蓄热器(3)连接。

2.根据权利要求1所述一种压缩空气蓄能-煤气化发电一体化系统，其特征在于，所述煤气储气室为利用现存的盐洞、矿洞，或是专门挖掘而成的岩石洞。

3.一种压缩空气蓄能-煤气化发电一体化系统的集成发电方法，其特征在于，所述压缩空气蓄能-煤气一体化发电系统的集成发电方法为当电网处于用电低谷或者电网面临大规模不稳定的可再生能源电源、无法消纳多余电能时，将剩余电力用作压缩空气蓄能系统的原动力，驱动压缩空气蓄能发电系统中的原动机(1)带动压气机系统(2)压缩空气，并将高压空气储存于储气室(5)；同时通过气化炉7产生合成煤气，依次经过高温蓄热器(8)、中温蓄热器(9)、净化装置(10)冷却、净化后，进入煤气储气室(11)储存；在用电高峰时，将煤气和高压空气分别释放出来，煤气经中温蓄热器(9)预热后驱动煤气透平(12)发电，高压空气经过换热器(17)预热后驱动空气膨胀透平(13)发电、并再次经过换热器(17)和高温蓄热器(8)后，与煤气在燃烧室(16)中燃烧并进入燃气透平(14)发电，供给电网，实现压缩空气蓄能-煤气一体化发电。

4.根据权利要求3所述压缩空气蓄能-煤气化发电一体化系统的集成发电方法，其特征在于，所述燃气透平(14)做功采用一级燃烧，并充分利用煤气化系统中产生的热量，60-150bar的压缩空气先经换热器(17)预热到400-550℃，进入空气膨胀透平(13)膨胀做功，空气膨胀透平(13)排出250-300℃的热空气，热空气首先进入换热器(17)中进行一级再热，将温度升高到280-330℃，然后经过高温蓄热器(8)二级再热到400-550℃，之后与煤气透平(12)出口的煤气一同在燃烧室(16)中混合燃烧，产生高温(1000-1350℃)燃气，并驱动燃气透平(14)做功。

5.根据权利要求3所述压缩空气蓄能-煤气化发电一体化系统的集成发电方法，其特征在于，所述煤气化系统中，冷却、净化后的煤气最终储存于专门的煤气存储室(11)中，保证随时供给燃气透平的燃料需求，实现煤气的不间断供给。在调峰发电时，50-100bar的高压煤气从煤气储存室(11)中释放出来，首先进入中温蓄热器(9)预热到250-350℃，之后在煤气透平(12)中膨胀做功，达到回收压强势能的目的，煤气透平(12)的排出温度为140-240℃，压力为15-30bar的煤气，与再热后的高温空气一同进入燃烧室(16)燃烧并驱动燃气透平(14)发电。在空气压缩蓄能时，多级压气机(2)各级出口的压缩空气进入低温蓄热器(3)并将其所具有的部分热能储存于其中；在发电期间，给水泵(4)驱动给水进入蓄热器(3)，接收其中储存的热量产生中低压蒸汽、进入小型汽轮机(18)做功并驱动发电机(22)发电。