[发明专利]一种耦合超临界CO2

说明书

本发明公开了一种耦合超临界CO₂循环的铝‑空气燃烧储能系统，包括释能子系统和储能子系统；储能子系统包括氧化铝电解装置，氧化铝电解装置用于对熔融的氧化铝进行电解，将可再生能源电力通过电化学反应转化成铝燃料的化学能进行储存；释能子系统包括铝粉空气旋风燃烧器，铝粉空气旋风燃烧器用于接收氧化铝电解装置产生的固体铝燃料，通过主炉膛和超临界CO₂循环发电系统将铝燃料的化学能转化成电能，对外实现供电，并可协同供热；铝粉旋风燃烧器底部设置有燃烧产物收集罐，燃烧产物收集罐收集的氧化铝用于氧化铝电解装置电解。本发明具有储能密度高、储能周期长可实现永久储存、燃料循环再生无消耗、可实现热电联产和便于开展全球能源贸易等优点。

技术领域

本发明属于发电和先进储能技术领域，具体涉及一种耦合超临界CO₂循环的铝-空气燃烧储能系统。

背景技术

目前，储能技术领域的研究十分活跃，各种储能技术迅猛发展，如抽水蓄能、压缩空气储能、锂电池储能、超级电容器储能、飞轮储能、储氢等。然而，现有的储能技术难以同时满足储能密度大、可移动性、自耗损失小和全球能源贸易的要求。因此，需要开发一种新的储能技术，从而使可再生能源发电在全世界范围内向更深、更广方向发展。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明提供了一种耦合超临界CO₂循环的铝-空气燃烧储能系统，该系统将基于铝燃料储能、铝-空气燃烧、超临界CO₂循环发电和电解铝等进行有效地耦合，具有储能密度高、储能周期长可实现永久储存、燃料循环再生无消耗、可实现热电联产和便于开展全球能源贸易等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种耦合超临界CO₂循环的铝-空气燃烧储能系统，包括释能子系统和储能子系统；

所述储能子系统包括氧化铝电解装置19，氧化铝电解装置19用于对熔融的氧化铝进行电解，将可再生能源电力通过电化学反应转化成铝燃料的化学能进行储存；

所述释能子系统包括铝粉空气旋风燃烧器2，铝粉空气旋风燃烧器2用于接收氧化铝电解装置19产生的固体铝燃料，通过主炉膛6和超临界CO₂循环发电系统将铝燃料的化学能转化成电能，对外实现供电，并可协同供热；

所述铝粉旋风燃烧器2底部设置有燃烧产物收集罐5，燃烧产物收集罐5收集的固体产物氧化铝用于氧化铝电解装置19电解。

所述铝粉旋风燃烧器2的内壁铺设有一层燃烧器耐火衬里3，在燃烧器耐火衬里3的底部布置有燃烧器冷却受热面4，所述燃烧器冷却受热面4的工质出口与一次气受热面61的进口相连接，一次气受热面61的工质出口与高压透平12的进口相连接，高压透平12的出口与再热气受热面62的工质进口相连接，在再热气受热面62中吸收高温烟气热量后进入低压透平13中膨胀做功，低压透平13的出口与高温回热器14的热侧进口相连接，高温回热器14的热侧出口与低温回热器15的热侧进口相连接，低温回热器15的热侧出口分为两路，其中一路经预冷器17与主压缩机18的入口相连通，主压缩机18的出口与低温回热器15的冷侧入口相连通，另一路与再压缩机16的入口相连通，再压缩机16的出口与低温回热器15的冷侧出口通过管道并管后分为两路，其中，一路与高温回热器14的冷侧入口相连通，另一路与分流省煤器63的工质入口相连通，高温回热器14的冷侧出口与分流省煤器63的工质出口经管道并管后与燃烧器冷却受热面4的工质入口相连通。

所述铝粉旋风燃烧器2通过送风机11提供氧气，所述送风机11的进口与环境空气相连通，送风机11的出口与空气预热器65的进口相连接，空气预热器65的出口与铝粉旋风燃烧器2的燃料输送管路的进口相连接，在燃料输送管路上连接有铝燃料储罐1，经高温空气输送的铝粉空气混合物进入铝粉旋风燃烧器2中发生燃烧反应。