[发明专利]一种超临界二氧化碳源储一体发电系统及运行方法

权利要求书

1.一种超临界二氧化碳源储一体发电系统，其特征在于：包括再压缩再热发电系统、热泵储热系统和释热系统；

所述再压缩再热发电系统包括气冷壁和过热器(2)、再热器(3)、省煤器(4)、高压透平(16)、低压透平(17)、高温回热器(24)、低温回热器(23)、再压缩机(19)、主压缩机(20)和冷却器(22)；所述主压缩机(20)出口与低温回热器(23)冷侧入口相连，低温回热器(23)冷侧出口与高温回热器(24)冷侧入口相连，高温回热器(24)冷侧出口与气冷壁和过热器(2)入口相连，气冷壁和过热器(2)工质出口与高压透平(16)相连，高压透平(16)工质出口与再热器(3)入口相连，再热器(3)工质出口与低压透平(17)入口相连，低压透平(17)出口依次与高温回热器(24)热侧和低温回热器(23)热侧相连，低温回热器(23)热侧出口分别与再压缩机(19)入口和冷却器(22)入口相连，再压缩机(19)出口与低温回热器(23)冷侧出口相连，冷却器(22)出口与主压缩机(20)入口相连；高温回热器(24)冷侧入口还与省煤器(4)入口相连，省煤器(4)出口与气冷壁和过热器(2)入口相连；

所述热泵储热系统包括烟气换热器(6)、1号熔盐换热器(10)、热泵透平(8)、热泵压缩机(14)、低温熔盐罐(11)和高温熔盐罐(13)；所述低温熔盐罐(11)出口连接1号熔盐换热器(10)冷侧入口连接，1号熔盐换热器(10)冷侧出口与高温熔盐罐(13)入口连接；1号低温回热器(10)热侧与热泵透平(8)、烟气换热器(6)、热泵压缩机(14)依次连接；

所述释热系统包括2号熔盐换热器(12)，所述2号熔盐换热器(12)热侧入口与高温熔盐罐(13)出口相连，2号熔盐换热器(12)热侧出口与低温熔盐罐(11)入口相连；2号熔盐换热器(12)冷侧入口与低温回热器(23)冷侧出口相连，2号熔盐换热器(12)冷侧出口与高压透平(16)入口相连。

2.如权利要求1所述的一种超临界二氧化碳源储一体发电系统，其特征在于，还包括锅炉(1)，所述锅炉(1)内布置有气冷壁和过热器(2)、再热器(3)、省煤器(4)和烟气换热器(6)；锅炉(1)内还设置旁路烟道挡板(5)，将烟道分为主路烟道和旁路烟道(7)，主路烟道内布置省煤器(4)，旁路烟道(7)内布置烟气换热器(6)。

3.如权利要求1所述的一种超临界二氧化碳源储一体发电系统，其特征在于，还包括与高压透平(16)和低压透平(17)共轴连接的发电机(18)，与主压缩机(19)和再压缩机(20)共轴连接的电动机(21)，与热泵透平(8)连接的热泵发电机(9)，以及与热泵压缩机(14)连接的热泵电动机(15)。

4.如权利要求1所述的一种超临界二氧化碳源储一体发电系统，其特征在于，所述低温熔盐罐(11)与1号熔盐换热器(10)的连接管路上设置一号阀门251，高温熔盐罐(13)与2号熔盐换热器(12)的连接管路上设置三号阀门253，2号熔盐换热器(12)与低温回热器(23)冷侧出口的连接管路上设置二号阀门252。

5.如权利要求1所述的一种超临界二氧化碳源储一体发电系统，其特征在于，所述主压缩机(20)入口温度为32-42℃。

6.如权利要求1所述的一种超临界二氧化碳源储一体发电系统，其特征在于，所述主压缩机(20)入口压力为7.5-9.0MPa。

7.权利要求1至6任一项所述的一种超临界二氧化碳源储一体发电系统的运行方法，其特征在于，包括常规运行模式，热泵储热运行模式及释热运行模式；

所述常规运行模式，所有阀门和旁路烟道挡板(5)默认关闭状态，锅炉(1)中气冷壁和过热器(2)出口的高温高压二氧化碳工质进入高压透平(16)做功，高压透平(16)出口工质经再热器(3)再热后，再进入低压透平(17)做功，低压透平(17)出口工质依次经高温回热器(24)和低温回热器(23)放热后分为两部分：一部分经再压缩机(19)压缩升压；另一部分经冷却器(22)冷却后进入主压缩机(20)压缩升压，主压缩机(20)出口工质进入低温回热器(23)加热，低温回热器(23)冷侧出口工质与再压缩机(19)出口工质汇合，经高温回热器(24)加热后进入锅炉(1)；高温回热器(24)冷侧入口前存在分流，分流出部分工质进入锅炉(1)的省煤器(4)吸收中低温烟气热量，然后在气冷壁和过热器(2)工质入口前汇入主流；

所述热泵储热运行模式，在常规运行模式基础上，打开旁路烟道挡板(5)，打开一号阀门251；在锅炉(1)内部形成旁路烟道，分流部分烟气加热热泵透平(8)出口的低温低压二氧化碳工质，烟气换热器(6)出口的工质进一步被压缩至更高温度状态，并将热量经由熔盐换热器(10)存储于高温熔盐罐(13)；热泵压缩机(14)由电站多余电力驱动，即采用多余电力将中低温烟气热量转化为高温热量进行存储，降低机组输出功率；

所述释热运行模式，在常规运行模式基础上，关闭一号阀门251，打开二号阀门252和三号阀门253；释放高温熔盐罐(13)存储的高温熔盐于2号熔盐换热器(12)中加热来自低温回热器(23)出口分流的工质，释热后的低温熔盐返回存储于低温熔盐罐(11)，2号熔盐换热器(12)中被加热的工质汇入高压透平(16)入口，进而增加高压透平工质流量以提高机组输出功率。