[发明专利]旧火电厂锅炉改造的压缩空气复合储能系统及其运行方法

说明书

本发明公开一种旧火电厂锅炉改造的压缩空气复合储能系统及其运行的方法，系统包括空气压缩机组、储气室、导热油‑空气换热器、高温储油罐、太阳能集热器和透平发电机组；空气经过空气压缩机组压缩后存储在储气室，压缩空气进入导热油‑空气换热器与太阳能集热器来的导热油换热，后进入透平发电机组做功发电，储油罐采用旧锅炉的汽包，导热油‑空气换热器采用旧锅炉的过热器，太阳能集热器的内流管束采用表面涂覆吸收辐射层的水冷壁管道；导热油在太阳能集热器中加热，实现旧火电厂的废弃设备重新利用，化解过剩产能，节省压缩空气储能系统总体成本，克服关火电厂设备浪费、传统压缩空气储能系统燃料消耗量较大和建设成本高的问题。

技术领域

本发明属于压缩空气储能领域，具体涉及旧火电厂锅炉改造的压缩空气复合储能系统及其运行方法。

背景技术

近年来，为缓解日益严重的环境污染问题，需要大力推进重点领域化解过剩产能工作，积极稳妥推进煤电优化升级。充分发挥市场调节和宏观调控作用，淘汰关停不达标落后煤电机组。同时可再生能源发电装机总量逐年提升，在总发电量中的比重也越来越高。然而可再生能源的不稳定性会造成电网稳定性、安全性降低，压缩空气储能作为一种可靠的储能技术，在实现可再生能源发电方面有重要支撑作用。

对于压缩空气储能技术，储气室出口空气补热是释能过程的关键环节。传统的压缩空气储能技术利用燃料燃烧加热空气，不可再生资源消耗量大且造成环境污染。同时因产能过剩而废弃、关停得火电厂暂无合适处理手段，造成设备闲置、浪费。

发明内容

为了实现旧火电厂的废弃设备重新利用，节省压缩空气储能系统总体成本，同时降低能源消耗和减少污染，本发明提供一种旧火电厂锅炉改造用于太阳能和压缩空气复合储能系统及其运行方法，整个系统将废旧锅炉改造作为加热储气室出口空气的设备，去掉燃料燃烧环节，有效降低资源消耗，减少环境污染，降低成本，来自储气室的高压空气在通过导热油-空气换热器时与来自高温储油罐的高温导热油换热，然后进入透平做功，带动发电机发电。低温导热油被收集流入太阳能集热器加热。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：旧火电厂锅炉改造的压缩空气复合储能系统，包括空气压缩机组、储气室、导热油-空气换热器、高温储油罐、太阳能集热器、高压透平、低压透平和发电机；空气压缩机组的第一级空气压缩机进气口连通大气，第一级空气压缩机的出气口连通第二级空气压缩机进气口，第二级空气压缩机的出气口连接储气室的入口，高压透平和低压透平连接发电机；导热油-空气换热器包括高温段和低温段，储气室的出气口连接导热油-空气换热器低温段管外侧入口，导热油-空气换热器低温段管外侧出口连接低压透平的入口，低压透平的出口连接导热油-空气换热器高温段入口，导热油-空气换热器高温段出口连接高压透平入口，低压透平的出口连通大气；太阳能集热器的出口依次连通高温储油罐和导热油-空气换热器的管侧入口，导热油-空气换热器的管侧出口连通太阳能集热器的入口，导热油经过太阳能集热器时进行辐射换热，高温储油罐采用旧锅炉的汽包，导热油-空气换热器采用旧锅炉的过热器，所述过热器管路外设置承压外壳，同时在过热器的原低温过热器区域与原高温过热区域之间设置金属隔板，将过热器分为高温段和低温段，太阳能集热器的内流管束采用表面涂覆吸收辐射层的水冷壁管道。

第一级空气压缩机的出口连接中间冷却器的进口，中间冷却器的出口连接第二级空气压缩机的进口，第二级空气压缩机的出口连接后冷器的进口，后冷器的出口连接储气室的进口；中间冷却器和后冷器的冷却介质均为水。

旧锅炉的过热器外侧设置承压外壳，其内部形成可承压空气流道，导热油填充在过热器的管道内，在旧锅炉原低温过热器与原高温过热器之间设置金属隔板，将导热油-空气换热器分为高温段和低温段，原低温过热器管束设置在所述高温段中，原高温过热器管束设置在所述低温段中，高温段开设进油口，进油口连通高温储油罐，低温段开设出油口，出油口连通太阳能集热器；导热油在导热油-空气换热器依次经过原低温过热器管束和原高温过热器管束。