[发明专利]一种空分储能耦合富氧燃烧的系统及方法

说明书

本发明公开了一种空分储能耦合富氧燃烧的系统及方法，该系统由压缩系统、蓄热子系统、填充床式蓄冷器、空气液化子系统、空分子系统、膨胀发电系统及电厂锅炉组成，该系统能够转化低谷剩余电能，帮助火电机组参与深度调峰，保证火电机组长时间稳定运行；所述方法包括：空气在压缩系统内加压升温，经过蓄热子系统的级末换热器降温后，再进入填充床式蓄冷器内进一步降温；高压低温空气经过深冷膨胀机膨胀后部分液化，通过气液分离器将液态空气存储于液空储罐中；当空分和膨胀发电时，液态空气经过分流后分别进入空分子系统，进行空气分离从而生成富氧空气供锅炉快速燃烧；另一部分液空经过液泵加压后进入膨胀发电系统进行膨胀发电，向外输出电能。

技术领域

本发明涉及液化空气储能、空气分离及电厂调峰技术领域，具体涉及一种耦合液化空气储能及空气分离生成富氧燃烧的系统和方法。

背景技术

随着能源和环境的问题日益突出，储能技术的研究和应用得到了广大的重视，储能技术的大规模应用将对能源的生产和利用产生重大的变革。液化空气储能技术将空气作为能量输入和输出双向流动的载体，可以将多余的电能储存于低温液态空气中，在需要使用的时候释放出来。

同时，随着我国能源政策的倾斜以及不稳定的新能源电量并网，大量的火电机组将参与电网的深度调峰。伴随着参与深度调峰，火电机组长时间偏离设计值运行，造成机组安全性、经济性下降，还不同程度地存在锅炉低负荷燃烧不稳和水动力循环的安全性问题、脱硝装置全负荷投入和汽轮机低负荷冷却问题、长期低负荷和快速变负荷时控制系统的灵活性问题、设备运行周期和寿命衰减的问题以及供热机组热电解耦等问题。

发明内容

为了解决上述参与深度调峰的火电机组性能下降的问题，本发明提出了一种耦合液化空气储能，空气分离及富氧燃烧的系统和方法，该系统利用低谷过剩电量作为系统能量输入，一部分电能驱动压缩系统对空气进行压缩增压，高压空气经过深度冷却及膨胀做功后液化存入耐低温液空储罐，通过液泵加压及再热后进入膨胀机做功发电；另一部分电能驱动空分系统，在精馏塔中将液化空气分离成纯度较高的富氧和氮气，生成的富氧通入锅炉内燃烧，实现锅炉的快速爬峰。因此，本发明的目的在于储存低谷过剩电量，保证火电机组的长时间稳定运行，有效地减少机组经济性能和安全性能下降，提高能源利用率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种空分储能耦合富氧燃烧的系统，由压缩系统1，级末冷却器2，蓄热罐3，填充床式蓄冷器4，深冷膨胀机5，气液分离器6，液空储罐7，分流器8，液泵9，再热器10，膨胀发电系统11，液压机12，精馏塔13，节流阀14，电厂锅炉15组成；

所述压缩系统1末级出口与级末冷却器2热端入口连通，级末冷却器2热端出口与填充床式蓄冷器4热端入口连通，填充床式蓄冷器4热端出口与深冷膨胀机5入口连通，深冷膨胀机5出口与气液分离器6入口连通，气液分离器6液相出口与液空储罐7进口连通，液空储罐7出口与分流器8入口连通，分流器8第一出口与液泵9入口连通，液泵9出口与填充床式蓄冷器4第一冷端入口连通，填充床式蓄冷器4第一冷端出口与再热器10冷端入口连通，再热器10冷端出口与膨胀发电系统11初级膨胀机入口连通，膨胀发电系统11末级膨胀机出口与大气连通；压缩系统1多级压缩机级间冷却器出口与蓄热罐3入口连通，蓄热罐3出口与膨胀发电系统11多级膨胀机级间入口连通；级末冷却器2冷端出口与蓄热罐3入口连通，蓄热罐3出口与再热器10热端入口连通；气液分离器6气相出口与填充床式蓄冷器4第二冷端入口连通，填充床式蓄冷器4第二冷端出口与压缩系统1的初级压缩机入口连通；分离器8第二出口与液压机12入口连通，液压机12出口与精馏塔13下塔入口连通，精馏塔13下塔出口与节流阀14入口连通，节流阀14出口与精馏塔13上塔入口连通，精馏塔13上塔出口与电厂锅炉15入口连通；