专利汇可以提供一种协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的装置及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种协同实现火 电机 组储能调峰和 碳 捕捉的装置及方法,该装置包括发电 锅炉 (1)、 煅烧 炉(2)、碳 酸化 炉(3)、 水 合反应器(4)、CaO存储罐(5)、CaCO3存储罐(6)、换热器(7)、 压缩机 (8)、燃烧式加热器(9)以及第一单向控制 阀 (21)、第二单向 控制阀 (22)、第三单向控制阀(23)、第四单向控制阀四(31)、第五单向控制阀(32)、第六单向控制阀(33);其中,发电锅炉(1)的 炉膛 出口与煅烧炉(2)的底部高温烟气入口连接,用于将发电锅炉(1)产生的高温烟气通入煅烧炉(2)中,提供煅烧所需热量。本发明发挥碳捕集电厂自我储能调峰的功能,缓解传统火电机组调峰难的问题。,下面是一种协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的装置,其特征在于,该装置包括发电锅炉(1)、煅烧炉(2)、碳酸化炉(3)、水合反应器(4)、CaO存储罐(5)、CaCO3存储罐(6)、换热器(7)、压缩机(8)、燃烧式加热器(9)以及第一单向控制阀(21)、第二单向控制阀(22)、第三单向控制阀(23)、第四单向控制阀四(31)、第五单向控制阀(32)、第六单向控制阀(33);其中,发电锅炉(1)的炉膛出口与煅烧炉(2)的底部高温烟气入口连接,用于将发电锅炉(1)产生的高温烟气通入煅烧炉(2)中;
煅烧炉(2)上部的烟气出口与碳酸化炉(3)的未处理烟气入口相连,上部CO2气体出口与换热器(7)的CO2气体入口相连,换热器(7)的气体出口出来的CO2气体,进入压缩机(8)经压缩后储存;煅烧炉(2)底部的CaO物料出口与CaO存储罐(5)的物料入口相连,CaO存储罐(5)的物料出口与碳酸化炉(3)的CaO物料入口相连;
碳酸化炉(3)底部的烟气入口,接收来自锅炉烟道出口和煅烧炉(2)上部烟气出口输出的未经脱碳处理的烟气;上部蒸汽出口的过热水蒸气进入汽轮机冲转发电;下部的碳酸钙物料出口与CaO存储罐(5)的物料入口和煅烧炉(2)的CaCO3物料入口相连;下部的CaO物料入口与煅烧炉(2)的CaO物料出口和CaO存储罐(5)的物料出口相连;
在煅烧炉(2)的CaO物料出口和CaO存储罐(5)的物料入口之间、煅烧炉(2)的CaO物料出口和碳酸化炉(3)的CaO物料入口之间以及CaO存储罐(5)的物料出口与碳酸化炉(3)的CaO物料入口之间,分别设置第一单向控制阀(21)、第二单向控制阀(22)和第三单向控制阀(23);
碳酸化炉(3)的CaCO3物料出口与CaCO3存储罐(6)的物料入口之间、碳酸化炉(3)的CaCO3物料出口与煅烧炉(2)的CaCO3物料入口之间以及CaCO3存储罐(6)的物料出口与煅烧炉(2)的CaCO3物料入口之间,分别设置第四单向控制阀(31)、第五单向控制阀(32)、第六单向控制阀(33);
煅烧炉(2)中失活CaO排出口与水合反应器(4)的物料进口相连,水合反应器(4)的Ca(OH)2物料出口与煅烧炉(2)的物料入口相连。
2.根据权利要求1所述的协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的装置,其特征在于,该装置还包括燃烧室加热器(9),燃烧式加热器(9)设有CH4和空气入口,上部高温烟气出口与煅烧炉(2)的底部高温烟气入口相连。
3.一种协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的方法,其特征在于,该方法包括以下主要步骤:
步骤一、发电锅炉(1)燃烧产生的高温烟气一部分加热给水,进入通常的汽水系统直接发电,一部分进入煅烧炉(2),提供钙基吸收剂循环煅烧所需的部分能量;钙基吸收剂的主要成分是CaCO3;
步骤二、钙基吸收剂进入煅烧炉(2),与高温烟气进行间接换热,在900℃~950℃下进行煅烧分解,生成CaO;
步骤三、煅烧后的钙基吸收剂进入碳酸化炉,与来自尾部烟道和煅烧炉(2)的未经脱碳处理的烟气相混合,在650℃~700℃下,进行CO2捕集反应,反应释放的大量热能用于加热水蒸气进入汽水系统发电,实现能量回收;钙基吸收剂主要为CaO;
步骤四、用电低谷阶段,在保证发电锅炉(1)出力稳定不变条件下,根据实际用电量,将过量的高温烟气用于煅烧过量的CaCO3,生成的CaO除去进入碳酸化炉(3)反应外的多余部分送入CaO存储罐(5)储存备用,在煅烧炉(2)和碳酸化炉(3)之间、煅烧炉(2)和CaO存储罐(5)之间以及CaO存储罐(5)与碳酸化炉(3)之间,分别设置单向控制阀,即第二阀门(22)、第一阀门(21)和第三阀门(23),控制CaO的流动方向;
用电高峰阶段,将CaO存储罐(5)中的CaO送入碳酸化炉(3)中捕集CO2,生成的CaCO3送入CaCO3存储罐(6)中储存备用,同样在碳酸化炉(3)与煅烧炉(2)之间、碳酸化炉(3)与CaCO3存储罐(6)之间以及CaCO3存储罐(6)与煅烧炉(2)之间,分别设置单向控制阀,即第五阀门(32)、第四阀门(31)和第六阀门(33),控制CaCO3的流动方向,降低或停止煅烧炉的运行,更多的高温烟气用于加热水蒸气直接发电,从而产生更多的电能以满足用电需求;
步骤五、多次反应后失活的钙基吸收剂经水和反应器再生后重新进入煅烧炉(2)循环利用,并定时补充新鲜CaCO3。
4.根据权利要求3所述的协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的方法,其特征在于,来自锅炉出口的单位质量燃料产生的高温烟气从1200℃降到900℃的热量不足以提供煅烧相应质量CaCO3所需的热量,为实现CO2的全部捕捉,将CH4和空气混合后,经燃料入口通入甲烷燃烧式加热器(9)进行燃烧,产生的高温烟气通入煅烧炉(2)底部的高温烟气入口。
5.根据权利要求3所述的协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的方法,其特征在于,步骤一所述的进入煅烧炉的高温烟气,烟温为1100℃~1200℃,抽取位置在炉膛出口附近。
6.根据权利要求3所述的协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的方法,其特征在于,步骤二所述的钙基吸收剂为CaCO3或以CaCO3为主要成分的天然矿物或废弃物;通过在碳酸化炉中布置受热面,吸收碳酸化反应放出的大量热能,加热水蒸气进行发电。
7.根据权利要求3所述的协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的方法,其特征在于,煅烧炉采用套管炉装置,高温烟气从下部进入炉内,冲刷套管壁,钙基吸收剂从上部进入管内,与高温烟气进行间接地逆流换热,从而实现较高的反应速率,得到高浓度CO2气体,从煅烧炉顶部出来的高温CO2气体通过换热器回收热量之后,进入压缩机压缩储存。
8.根据权利要求3所述的协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的方法,其特征在于,步骤三所述的碳酸化炉是流化床锅炉,用烟气作流化风,或是其他形式的锅炉。
9.根据权利要求3所述的协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的方法,其特征在于,单向控制阀是电动阀,或者是气动的密封返料阀。
10.根据权利要求3所述的协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的方法,其特征在于,CaO存储罐和CaCO3存储罐内的物料通过气力输送或通过机械输送送入碳酸化炉和煅烧炉。
11.根据权利要求3所述的协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的方法,其 特征在于,步骤四、五所述的设置单向阀控制钙基吸收剂的流向,各阀门之间存在联动关系。
12.根据权利要求3所述的协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的方法,其特征在于,步骤四、五所述的各阀门具体开关状态为,在非峰谷用电期间,只有阀门第二阀门(22)和第五阀门(32)同时正常开启工作;在用电低谷阶段,同时开启阀门第一阀门(21)和第六阀门(33),达到煅烧过量CaCO3,储存能量的目的;进入用电高峰阶段,关闭第一阀门(21)和第六阀门(33),同时开启第三阀门(23)和第四阀门(31),关闭或关小阀门第二阀门(22)和第五阀门(32),实现利用存储罐中的CaO进入碳酸化炉反应,释放能量。
13.根据权利要求3所述的协同实现火电机组储能调峰和碳捕捉的方法,其特征在于,步骤六所述的失活钙基吸收剂水合再生过程利用的水合介质是来自汽轮机低压缸的末级抽气。
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