[发明专利]一种回收烟气中潜热的火电系统储能调峰系统及工作方法

说明书

本发明公开了一种回收烟气中潜热的火电系统储能调峰系统及工作方法，该系统包括烟道、烟气冷却器、水泵、水‑二氧化碳换热器、回热器、压缩机、电动机、二氧化碳‑颗粒/熔盐换热器、节流阀、冷罐、泵、和热罐；本发明结合二氧化碳热泵冷端温度低、热端温度高、COP高的优势，首先将饱和湿烟气中的低品位余热进行提质回收，随后通过大型储热系统将提质后的热量进行存储并实现高效灵活应用。该发明可有效解决火电机组脱硫后的饱和湿烟气中大量低品位余热利用难的问题，回收了烟气中的大量低品位余热的同时，还可回收大量水资源；另外，可以根据火电机组调峰的需求，利用储热系统进行机组辅助调峰，取代能效不高的电锅炉、热水储罐等。

技术领域

本发明属于火力发电技术领域，特别涉及一种回收烟气中潜热的火电系统储能调峰系统及工作方法。

背景技术

近年来，随着我国发电行业的迅猛发展，我国火电机组在余热利用方面取得了瞩目的成就，比如“低温省煤器+暖风器”，“旁路烟道省煤器+排挤抽气加热给水”等技术，使的我国火电机组大部分可以直接利用余热均得到了有效利用，火电机组效率达到世界先进水平。

然而，火电机组中还有大量热量以低品位废热的形式存在，该部分废热通常温度在50℃以下，通过常规的余热利用手段难以直接利用，绝大部分废热通过循环冷却水和锅炉排烟散失到环境中。但是该部分废热总量巨大，约占到输入燃料总热量的50％，直接排放造成了严重的能源浪费。要进一步提高火电机组能效，低品位废热的回收利用则不可避免。

此外，伴随低品位废热向环境的排放，需要消耗大量的水资源。例如，循环冷却水在冷却塔向环境排放废热的过程中，会有大量的蒸发损失，同时会产生大量白雾，形成视觉污染；脱硫后的饱和湿烟气在排放的过程中，会产生白色烟羽，形成视觉污染，其损耗的水分大多来自脱硫塔的补水。

如果将火电机组中大量低品位废热加以合理的回收利用，既提高了机组的能效，又显著降低了水资源的消耗。因此，火电机组低品位废热的深度回收利用具有重要意义。

目前火电厂低品位余热利用方面，虽然已有不少研究，但是大多采用吸收式热泵等，存在余热品质提升较小，COP较低，用途较为单一，经济性一般等问题。因此，还需要大量原创性的工作。结合二氧化碳热泵冷端温度低、热端温度高、COP高的优势，首先将饱和湿烟气中的低品位余热进行提质回收，随后通过大型储热系统将提质后的热量进行存储并实现高效灵活应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种回收烟气中潜热的火电系统储能调峰系统及工作方法，结合二氧化碳热泵冷端温度低、热端温度高、COP高的优势，首先将饱和湿烟气中的低品位余热进行提质回收，随后通过大型储热系统将提质后的热量进行存储并实现高效灵活应用。该发明可有效解决火电机组脱硫后的饱和湿烟气中大量低品位余热利用难的问题，回收了烟气中的大量低品位余热的同时，还可回收大量水资源；另外，可以根据火电机组调峰的需求，利用储热系统进行机组辅助调峰，取代能效不高的电锅炉、热水储罐等。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种回收烟气中潜热的火电系统储能调峰系统，包括烟气冷却回路、二氧化碳热泵回路和储能回路；所述烟气冷却回路和二氧化碳热泵回路通过水-二氧化碳换热器4进行热量交换；二氧化碳热泵回路和储能回路通过二氧化碳-颗粒/熔盐换热器8进行热量交换。

所述烟气冷却回路包括烟道1、烟气冷却器2、水泵3和水-二氧化碳换热器4；其中烟气冷却器2布置在烟道1内，实现冷却水和烟气的换热；水泵3出口依次和水-二氧化碳换热器4热侧、烟气冷却器2冷侧连接，再和水泵3入口相连，形成闭式冷却水循环。