[发明专利]一种含液态空气储能的超临界二氧化碳发电系统及方法

摘要

本发明公开了一种含液态空气储能的超临界二氧化碳发电系统及方法，该系统包括液态空气储能子系统和煤基超临界二氧化碳发电子系统，液态空气储能子系统的空气尾气出口与煤基超临界二氧化碳发电子系统的空气预热器的入口相连通；本发明将煤基超临界二氧化碳发电与液态空气储能进行有机结合，无需火电机组降低负荷就能满足电网消纳大规模可再生能源发电的要求，同时还能提高原有煤基超临界二氧化碳发电机组的发电出力，具有系统发电效率高、调峰灵活性强和经济性好等优点。

主权项

1.一种含液态空气储能的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，包括液态空气储能子系统和煤基超临界二氧化碳发电子系统；所述液态空气储能子系统中，来自环境中的空气经空气过滤器(10)过滤净化后与第一级压缩机(11)的入口相连通，经压缩后的高温空气通过第一级压缩机(11)的出口与第一级压缩热储罐(12)的入口相连通，高温空气在第一级压缩热储罐(12)中与储热介质进行换热将热量储存在第一级压缩热储罐(12)中，第一级压缩热储罐(12)的高温空气出口与第二级压缩机(13)的入口相连通，经压缩后的高温空气通过第二级压缩机(13)的出口与第二级压缩热储罐(15)的高温空气入口相连通，高温空气在第二级压缩热储罐(15)中与储热介质进行换热将热量储存在第二级压缩热储罐(15)中，第二级压缩热储罐(15)的高温空气出口与第一级空气冷却器(16)的高温空气入口相连通，被冷却后通过第一级空气冷却器(16)的高温空气出口与第二级空气冷却器(22)的高温空气入口相连通，并被进一步冷却，第二级空气冷却器(22)的高温空气出口与空气液化节流阀(28)入口相连通，通过节流降压使空气部分液化，含液态空气的气液混合工质进入液态空气分离器(29)进行气液分离，其中气相工质通过液态空气分离器(29)的顶部出口与节流阀(30)的入口相连通，节流阀(30)的出口工质与第二级空气冷却器(22)的气相冷侧入口相连通，第二级空气冷却器(22)的气相冷侧出口与第一级空气冷却器(16)的气相冷侧入口相连通，第一级空气冷却器(16)的气相冷侧出口工质与回热器(33)的高温侧出口空气混合后与煤基超临界二氧化碳发电子系统中空气预热器(69)的空气入口相连通；从液态空气分离器(29)得到的液态空气通过液态空气分离器(29)的底部出口与液态空气储罐(31)的入口相连通；上述过程构成液态空气储能子系统的充电系统；液态空气储罐(31)的工质出口与液态空气泵(32)的入口相连通，经泵加压后的工质与第二级空气加热器(25)的低温侧入口相连通，第二级空气加热器(25)的低温侧出口与第一级空气加热器(19)的低温侧入口相连通，第一级空气加热器(19)的低温侧出口与回热器(33)的低温侧入口相连通，回热器(33)的低温侧出口工质与第二级压缩热储罐(15)的低温侧入口相连通，通过与第二级压缩热储罐(15)中的储热介质进行换热，被加热的高温工质进入第一级空气透平(34)做功，第一级空气透平(34)的出口与第一级压缩热储罐(12)的低温侧入口相连通，通过与第一级压缩热储罐(12)中的储热介质进行换热，被加热的高温工质进入第二级空气透平(35)做功，第二级空气透平(35)的出口与回热器(33)的高温侧入口相连通，回热器(33)的高温侧出口空气与第一级空气冷却器(16)的气相冷侧出口工质通过管道并管后与煤基超临界二氧化碳发电子系统中空气预热器(69)的空气入口相连通；上述过程构成液态空气储能子系统的放电系统；所述煤基超临界二氧化碳发电子系统包括预冷器(1)、主压缩机(2)、再压缩机(3)、低温回热器(4)、高温回热器(5)、锅炉(6)、高压透平(7)、低压透平(8)及发电机(9)；低温回热器(4)的热侧出口分为两路，其中一路经预冷器(1)与主压缩机(2)的入口相连通，主压缩机(2)的出口与低温回热器(4)的冷侧入口相连通，另一路与再压缩机(3)的入口相连通，再压缩机(3)的出口与低温回热器(4)的冷侧出口通过管道并管后分为两路，其中一路与烟气冷却器(67)的入口相连通，另一路与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器(5)的冷侧入口相连通，烟气冷却器(67)的出口及超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器(5)的冷侧出口通过管道并管后与一次气气冷壁(61)的入口相连通；一次气气冷壁(61)的出口与低温过热器(66)的入口相连通，低温过热器(66)的出口与高温过热器(63)的入口相连通，高温过热器(63)的出口与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的高压透平(7)的入口相连通；超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高压透平(7)的出口与再热气冷壁(62)的入口相连通，再热气冷壁(62)的出口与低温再热器(65)的入口相连通，低温再热器(65)的出口经高温再热器(64)与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的低压透平(8)相连通；低压透平(8)的出口与高温回热器(5)的热侧入口相连通，高温回热器(5)的热侧出口与低温回热器(4)的热侧入口相连通，低压透平(8)的输出轴与发电机(9)的驱动轴相连接。