耦合电解烟气余热、压缩空气余热和空气储能的发电系统，属于余热利用技术领域，包括压缩空气余热热能单元、空气储能发电单元、电解烟气余热发电单元，所述压缩空气余热热能单元中，空气一路供给用户，另一路经二次升压、二次冷却后储存；所述空气储能发电单元释放储存的空气，加热、发电降压后供给用户；所述压缩空气余热热能单元通过冷却水与电解烟气余热发电单元进行热量交换，空气储能发电单元吸收电解烟气余热发电单元中有机质热量，电解烟气余热发电单元利用电解烟气余热对有机质进行加热，有机质蒸汽进行发电。本发明专利技术能够提高电解烟气余热利用效率,实现余热的梯级利用，实现电解铝厂压缩空气系统深度调峰，减少放空。减少放空。减少放空。
【技术实现步骤摘要】
耦合电解烟气余热、压缩空气余热和空气储能的发电系统
[0001]本专利技术属于余热利用
，尤其涉及一种耦合电解烟气余热、压缩空气余热和空气储能的发电系统。
技术介绍
[0002]电解铝厂是压缩空气用气大户，以50万吨产能的电解铝厂为例，压缩空气用量达到1200Nm3/min，主要用在电解槽打壳下料、电解烟气脱硫、收尘等工段，压缩空气用气特点为负荷波动大，往往是夜间压缩空气负荷低，白天压缩空气负荷高，夜间存在压缩空气放空现象。空压机的压缩过程产生的压缩热通过冷却水带到冷却塔，散发到大气中，这两种情况都造成能源的大大浪费。
[0003]铝电解烟气以二氧化碳为主要成分，以氟化物、二氧化硫、粉尘为主要污染物。电解槽出口烟气温度一般为110~140℃，大量的热能随着电解烟气的排放散失到空气中。目前，对于电解烟气的余热利用主要采用设置热交换器，将回收的热量用于取暖和洗浴，热量没有得到充分的利用。
技术实现思路
[0004]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种耦合电解烟气余热、压缩空气余热和空气储能的发电系统，能够提高电解烟气余热利用效率；配合空压机余热热能实现余热的梯级利用；利用压缩空气储能，可以实现电解铝厂压缩空气系统深度调峰，减少放空。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：耦合电解烟气余热、压缩空气余热和空气储能的发电系统，包括压缩空气余热热能单元、空气储能发电单元、电解烟气余热发电单元，所述压缩空气余热热能单元中，空气经初次升压，一次冷却，一路供给用户，另一路经二次升压、二次冷却后储存；所述空气储能发电单元释放储存的空气，加热、发电降压后供给用户；所述压缩空气余热热能单元通过冷却水与电解烟气余热发电单元进行热量交换，空气储能发电单元吸收电解烟气余热发电单元中有机质热量，电解烟气余热发电单元利用电解烟气余热对有机质进行加热，有机质蒸汽进行发电。
[0006]进一步地，所述压缩空气余热热能单元包括中压空压机、1#空气冷却器、高压空压机、2#空气冷却器、高压储气罐，所述中压空压机输出端与1#空气冷却器相连，所述1#空气冷却器输出端分成两路，一路与电解铝厂用户相连，另一路与高压空压机的输入端相连；所述高压空压机输出端与2#空气冷却器相连；所述2#空气冷却器输出端与高压储气罐相连；所述1#空气冷却器与电解烟气余热发电单元中的换热器相连；所述2#空气冷却器与电解烟气余热发电单元中的换热器相连。
[0007]进一步地，所述空气储能发电单元使压缩空气余热热能单元储存的高压空气进入空气加热器，空气加热器的输出端与空气透平输入端相连，所述空气透平与1#发电机相连，空气透平的空气出口与1#空气冷却器的输出端相连，所述空气加热器与电解烟气余热发电
单元中的冷却器相连。
[0008]进一步地，所述电解烟气余热发电单元包括有机质蒸发器，有机质蒸发器与有机质透平的输入端相连，所述有机质透平与2#发电机相连；所述有机质透平的有机质出口与空气储能发电单元的空气加热器相连，空气储能发电单元的空气加热器的管程侧出口与有机质冷凝器相连，所述有机质冷凝器与有机质储存箱相连；所述有机质储存箱与有机质泵相连；所述有机质泵与1#换热器相连；所述1#换热器相连与2#换热器相连；所述2#换热器与有机质蒸发器相连。
[0009]进一步地，所述电解烟气余热发电单元的电解烟气来自于电解槽，电解烟气进入有机质蒸发器中，电解烟气设有旁通管路，有机质蒸发器烟气出口与风机相连，风机与烟囱相连。
[0010]进一步地，所述1#空气冷却器、2#空气冷却器设有与外界循环水连通的旁路。
[0011]进一步地，所述有机质蒸发器设有烟气旁路系统。
[0012]进一步地，所述有机质蒸发器有机质走管程，烟气走壳程，烟气有机质在有机质蒸发器中变成有机质蒸汽，压强为1.0MPa，在有机质透平做功后降压至0.15MPa。
[0013]进一步地，所述1#空气冷却器、2#空气冷却器的冷却介质为循环水，循环水连通1#空气冷却器与电解烟气余热发电单元的换热器，以及2#空气冷却器与电解烟气余热发电单元的另一换热器。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种耦合电解烟气余热、压缩空气余热和空气储能的发电系统，能够提高电解烟气余热利用效率；配合空压机余热热能实现余热的梯级利用；利用压缩空气储能，可以实现电解铝厂压缩空气系统深度调峰，减少放空。
附图说明
[0015]图1是本申请用于耦合电解烟气余热、压缩空气余热和空气储能的发电系统的示意图。
[0016]图中：1、中压空压机；2、1#空气冷却器；3、高压空压机；4、2#空气冷却器；5、高压储气罐；6、空气加热器；7、空气透平；8、1#发电机；9、有机质蒸发器；10、有机质透平；11、2#发电机；12、有机质冷凝器；13、有机质储存箱；14、有机质泵；15、1#换热器；16、2#换热器；17、1#空气冷却器循环泵；18、2#空气冷却器循环泵19、风机；20、烟囱； V1~V7阀门。
具体实施方式
[0017]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。
[0018]本专利技术提供了一种耦合电解烟气余热、压缩空气余热和空气储能的发电系统，包括压缩空气余热热能单元、空气储能发电单元、电解烟气余热发电单元，所述压缩空气余热热能单元中，空气经初次升压，一次冷却，一路供给用户，另一路经二次升压、二次冷却后储存；所述空气储能发电单元释放储存的空气，加热、发电降压后供给用户；所述压缩空气余热热能单元通过冷却水与电解烟气余热发电单元进行热量交换，空气储能发电单元吸收电解烟气余热发电单元中有机质热量，电解烟气余热发电单元利用电解烟气余热对有机质进行加热，有机质蒸汽进行发电。
[0019]压缩空气余热单元所述空气吸入中压空压机中升压，中压空压机后设置空气冷却器，空气冷却器的冷却介质为循环水，循环水吸收压缩空气的热量后，进入换热器中与电解烟气余热发电单元的有机质间接换热后，有机质升温，循环水降温后循环使用。压缩空气经空气冷却器降温后一路供给用户，另一路降温后的压缩空气进入高压空压机继续提高压力，经空气冷却器冷却后进入高压储气罐中储存。空气冷却器的冷却介质也为循环水，循环水吸收压缩空气的热量后，进入电解烟气余热发电单元换热器中与有机质间接换热后，有机质升温，循环水降温后循环使用。
[0020]空气储能发电单元所述用电用气高峰时，释放高压储气罐中空气的压力能进行发电，压缩空气在进入空气透平之前，设置预热装置空气加热器，提高压缩空气温度，增加做功能力。空气加热器加热介质为来自电解烟气余热发电单元的有机质；空气经空气透平降温降压后，并入厂区压缩空气管网，供给电解铝厂用户，空气透平拖动发电机进行发电。
[0021]电解烟气余热发电单元所述有机质侧：所述有机质在蒸发器中与电解烟气进行换热升温后变成有机质蒸汽，有机质蒸汽进入有机质透平中拖动发电机进行发电，有机质在透平中温度压力降低为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.耦合电解烟气余热、压缩空气余热和空气储能的发电系统，其特征在于：包括压缩空气余热热能单元、空气储能发电单元、电解烟气余热发电单元，所述压缩空气余热热能单元中，空气经初次升压，一次冷却，一路供给用户，另一路经二次升压、二次冷却后储存；所述空气储能发电单元释放储存的空气，加热、发电降压后供给用户；所述压缩空气余热热能单元通过冷却水与电解烟气余热发电单元进行热量交换，空气储能发电单元吸收电解烟气余热发电单元中有机质热量，电解烟气余热发电单元利用电解烟气余热对有机质进行加热，有机质蒸汽进行发电。2.根据权利要求1所述的耦合电解烟气余热、压缩空气余热和空气储能的发电系统，其特征在于：所述压缩空气余热热能单元包括中压空压机（1）、1#空气冷却器（2）、高压空压机（3）、2#空气冷却器（4）、高压储气罐（5），所述中压空压机（1）输出端与1#空气冷却器（2）相连，所述1#空气冷却器（2）输出端分成两路，一路与电解铝厂用户相连，另一路与高压空压机（3）的输入端相连；所述高压空压机（3）输出端与2#空气冷却器（4）相连；所述2#空气冷却器（4）输出端与高压储气罐（5）相连；所述1#空气冷却器（2）与电解烟气余热发电单元中的换热器相连；所述2#空气冷却器（4）与电解烟气余热发电单元中的换热器相连。3.根据权利要求1所述的耦合电解烟气余热、压缩空气余热和空气储能的发电系统，其特征在于：所述空气储能发电单元使压缩空气余热热能单元储存的高压空气进入空气加热器（6），空气加热器（6）的输出端与空气透平（7）输入端相连，所述空气透平（7）与1#发电机（8）相连，空气透平（7）的空气出口与1#空气冷却器（2）的输出端相连，所述空气加热器（6）与电解烟气余热发电单元中的冷却器相连。4.根据权利要求1所述的耦合电解烟气余热、压缩空气余热和空气储能的发电系统，其特征在于：所述电解烟气余热发电单元包括有机质蒸发器（...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭平，赵宏伟，高鹏飞，刘显晨，
申请(专利权)人：沈阳铝镁设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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