一种可调峰储能的汽轮发电机组与燃氨燃气轮机联合系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可调峰储能的汽轮发电机组与燃氨燃气轮机联合系统，所述系统包括：锅炉两出口与反应室的第一、二入口连通，反应室第二出口连通蒸汽透平高压缸入口，蒸汽透平高压缸出口分别经过蒸汽透平低压缸、第一换热器连通至冷凝器入口，冷凝器出口经水泵、第一换热器与锅炉入口连通；两蒸汽透平发电并传输至电解池，电解池连通反应室第三入口，反应室第一出口经氨冷凝器与储氨罐入口连通；储氨罐出口经液氨泵连通至燃烧室第一入口，压缩机出口经第二换热器连通至燃烧室第二入口，燃烧室出口连通燃气透平进口，燃气透平出口经第二换热器与脱硝塔连通。本发明专利技术提供的联合系统可提高机组效率及安全性，通过储氨及燃氨灵活实现调峰储能。调峰储能。调峰储能。

【技术实现步骤摘要】
一种可调峰储能的汽轮发电机组与燃氨燃气轮机联合系统


[0001]本专利技术属于储能
，具体涉及一种可调峰储能的汽轮发电机组与燃氨燃气轮机联合系统。

技术介绍

[0002]用户用电谷值时，火力发电站输出电量需求减小，为了与电量需求匹配，汽轮机组进气端温度压力下降。当锅炉出口温度过低时，锅炉循环变慢，导致管壁出现局部过热以及温度不均匀的安全隐患。锅炉出口蒸汽温度过低也会导致锅炉效率降低，整体机组运行偏离设计工况致使系统运行效率下降。为保证锅炉部件以及汽轮机的安全高效运行，对于用电量谷值时维持锅炉出口温度压力十分必要。当处于用电量谷值时，若汽轮发电机组按照设计工况运行，则较用户需求用电量有富余，该部分电量可以转化为其他形式实现储能及调峰功能。目前使用的一种储物储能方式为储氢储能，然而其需要厚重的耐压容器，并且存在易泄漏及容器爆破等不安全因素，故其推行受限。当处于用电量峰值时，用电量往往超过汽轮发电机组能够提供电量，单一的汽轮发电机组发电量无法与用电量匹配，需要配合调峰发电机组以满足需求。
[0003]因此现有的汽轮机及储能系统仍存在以下设计不足：
[0004]电量存在波动会造成汽轮机存在偏离设计点的情况，当用电量低时要求汽轮机以低功率运行，此时锅炉出口温度降低，导致机组效率降低且存在安全隐患；当功率高时，单一汽轮发电机组难以达到用户供电需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种可调峰储能的汽轮发电机组与燃氨燃气轮机联合系统，以解决上述存在的技术问题。本专利技术设计的储能系统能够更安全地实现调峰储能，保证锅炉管路部件以及汽轮机系统的高效安全运行，结合燃氨燃气轮机系统能够实现调峰，进一步扩展系统的适用范围，提高能量利用率以及系统安全性。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种可调峰储能的汽轮发电机组与燃氨燃气轮机联合系统，包括锅炉、蒸汽透平高压缸、蒸汽透平低压缸、第一发电机、冷凝器、水泵、第一换热器、电解池、反应室、氨冷凝器、储氨罐、液氨泵、燃烧室、燃气透平、压缩机、第二发电机、变速器、第二换热器和脱硝塔；
[0008]锅炉的第一出口连接至反应室的第一入口，锅炉的第二出口连接至反应室的第二入口，反应室的第二出口连接至蒸汽透平高压缸，蒸汽透平高压缸的出口与第一换热器的第一入口相连，第一换热器的第一出口连接至冷凝器，蒸汽透平高压缸的出口同时连接至蒸汽透平低压缸，蒸汽透平高压缸与蒸汽透平低压缸连接至第一发电机，蒸汽透平低压缸的出口与冷凝器相连，冷凝器与水泵相连，水泵出口连接至第一换热器的第二入口，第一换热器的第二出口连接至锅炉；
[0009]第一发电机产生电能传输至电解池，电解池从第三入口连接至反应室，反应室第
一出口与氨冷凝器相连，氨冷凝器连接至储氨罐；
[0010]储氨罐液氨泵由第一入口连接至燃烧室，其他燃料经第三入口连接至燃烧室，燃烧室出口连接至燃气透平，空气通连接至压缩机，燃气透平与压缩机通过变速器连接至第二发电机实现发电；燃气透平出口连接至第二换热器第一入口，第二换热器的第一出口连接至脱硝塔，压缩机出口连接至第二换热器的第二入口，第二换热器的第二出口与燃烧室的第二入口相连。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，还包括第一控制阀，锅炉的第一出口经第一控制阀连接至反应室的第一入口。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，还包括第二控制阀，储氨罐通过第二控制阀及液氨泵由第一入口连接至燃烧室。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，还包括第三控制阀，空气通过第三控制阀连接至压缩机。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，工作时，初始状态下，所有控制阀均处于关闭状态；
[0015]当用户处于用电低谷时，第一控制阀打开，第二控制阀及第三控制阀保持关闭，将第一发电机输出电能部分接通至电解池；锅炉中高温蒸汽经过反应室后进入蒸汽透平高压缸，推动蒸汽透平高压缸膨胀做功，部分蒸汽流过蒸汽透平高压缸后直接进入蒸汽透平低压缸膨胀做功，部分蒸汽连接至第一换热器的第二入口；蒸汽透平高压缸与蒸汽透平低压缸通过主轴连接至第一发电机，通过带动主轴旋转将机械能转化为电能，从蒸汽透平低压缸流出的蒸汽进入冷凝器后被冷凝为水，水由水泵泵入第一换热器第一入口，与蒸汽透平高压缸中抽取的蒸汽换热，预热后的水由第一换热器的第一出口流入锅炉，冷却后的蒸汽由第一换热器的第二出口流入冷凝器；此时汽轮发电机组发电功率输出稳定，高于用户用电量，富余发电量通过第一发电机将部分电量接通至电解池，利用富余电量电解制得氢气；电解池电解制得氢气经第三入口进入反应室，锅炉内空气充分燃烧后的氮气经过第一控制阀由第一入口进入反应室，经过锅炉由第二入口进入反应室的蒸汽提供的高温高压条件后，混合的氮气、氢气反应制得氨气，氨气经过氨冷凝器后冷凝为液氨流入储氨罐，在储氨罐中实现储氨储能。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，当发电机组处于用电峰值时，燃氨燃气轮机系统参与调峰，关闭第一控制阀，打开第二控制阀及第三控制阀，切断第一发电机向电解池的电能输送；由高温蒸汽推动蒸汽透平高压缸及蒸汽透平低压缸膨胀做功，带动第一发电机输出电能，此时所有电能输出至用户；储氨罐中的液氨经过第二控制阀由液氨泵泵入燃烧室的第一入口，经过压缩预热后的空气经过第二入口进入燃烧室，其他燃料经第三入口进入燃烧室，将液氨、其他燃料与高压空气在燃烧室中充分混合燃烧后获得高温高压燃气，燃气由燃烧室流入燃气透平带动主轴旋转，经变速器连接至压缩机与第二发电机，压缩机对由第三控制阀进入的空气进行压缩，第二发电机发电用于对汽轮发电机组进行调峰；流出燃气透平的燃气进入第二换热器的第一入口，流出压缩机的压缩空气进入第二换热器的第二入口，冷却后的燃气经过第二换热器的第一出口进入脱硝塔进行尾气处理，加热后的高压空气则由第二换热器的第二出口流入燃烧室的第二入口与燃料充分燃烧。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，其他燃料为天然气、液化气、生物质气和氢气。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，在用电量高峰期时，燃氨燃气轮机运行对汽轮发电机
组调峰，存储的液氨燃烧后通过燃氨燃气轮机运行输出电能，该过程产生的电量能够满足汽轮发电机组输出电量与用电峰值之间的差值，完成调峰功能实现。
[0019]本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
[0020]本专利技术设置合成氨过程，用电量谷值时，合成氨过程能够使汽轮机系统维持设计工况，保证锅炉部件及蒸汽透平部件能够以高效、安全的状态运行，提升系统安全性，保证了系统在用户用电量谷值时的稳定可靠运行。
[0021]进一步的，本专利技术利用合成氨技术进行储能，能够有效地将用电量谷值时的能量进行存储，氨在常温下仅需要加压至0.7MPa
‑
0.8MPa即可液化，而现有的储氢罐压力常在30MPa
‑
70MPa，储氨储能相较于传统的储氢储能过程所需压力更低、设备更简单易实现，能够更好地保证储氨储能过程的安全运行。
[0022]进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调峰储能的汽轮发电机组与燃氨燃气轮机联合系统，其特征在于，包括锅炉、蒸汽透平高压缸、蒸汽透平低压缸、第一发电机、冷凝器、水泵、第一换热器、电解池、反应室、氨冷凝器、储氨罐、液氨泵、燃烧室、燃气透平、压缩机、第二发电机、变速器、第二换热器和脱硝塔；锅炉的第一出口连接至反应室的第一入口，锅炉的第二出口连接至反应室的第二入口，反应室的第二出口连接至蒸汽透平高压缸，蒸汽透平高压缸的出口与第一换热器的第一入口相连，第一换热器的第一出口连接至冷凝器，蒸汽透平高压缸的出口同时连接至蒸汽透平低压缸，蒸汽透平高压缸与蒸汽透平低压缸连接至第一发电机，蒸汽透平低压缸的出口与冷凝器相连，冷凝器与水泵相连，水泵出口连接至第一换热器的第二入口，第一换热器的第二出口连接至锅炉；第一发电机产生电能传输至电解池，电解池从第三入口连接至反应室，反应室第一出口与氨冷凝器相连，氨冷凝器连接至储氨罐；储氨罐液氨泵由第一入口连接至燃烧室，其他燃料经第三入口连接至燃烧室，燃烧室出口连接至燃气透平，空气通连接至压缩机，燃气透平与压缩机通过变速器连接至第二发电机实现发电；燃气透平出口连接至第二换热器第一入口，第二换热器的第一出口连接至脱硝塔，压缩机出口连接至第二换热器的第二入口，第二换热器的第二出口与燃烧室的第二入口相连。2.根据权利要求1所述的一种可调峰储能的汽轮发电机组与燃氨燃气轮机联合系统，其特征在于，还包括第一控制阀，锅炉的第一出口经第一控制阀连接至反应室的第一入口。3.根据权利要求2所述的一种可调峰储能的汽轮发电机组与燃氨燃气轮机联合系统，其特征在于，还包括第二控制阀，储氨罐通过第二控制阀及液氨泵由第一入口连接至燃烧室。4.根据权利要求3所述的一种可调峰储能的汽轮发电机组与燃氨燃气轮机联合系统，其特征在于，还包括第三控制阀，空气通过第三控制阀连接至压缩机。5.根据权利要求4所述的一种可调峰储能的汽轮发电机组与燃氨燃气轮机联合系统，其特征在于，工作时，初始状态下，所有控制阀均处于关闭状态；当用户处于用电低谷时，第一控制阀打开，第二控制阀及第三控制阀保持关闭，将第一发电机输出电能部分接通至电解池；锅炉中高温蒸汽经过反应室后进入蒸汽透平高压缸，推动蒸汽透平高压缸膨胀做功，部分蒸汽流过蒸汽透平高压缸后直接进入蒸汽透平低压缸膨胀做功，部分蒸汽连接至第一换热器的第二入口；蒸汽透平高压缸与蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荻，王培宇，孙磊，谢永慧，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：