燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113941217A(43)申请公布日2022.01.18(21)申请号202111218901.4(22)申请日2021.10.20(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人李振山吴三军(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人陈波(51)Int.Cl.B01D53/02(2006.01)F28D20/00(2006.01)C01B32/50(2017.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统及方法(57)摘要本发明提出一种燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能方法和系统，其采用高温固体吸附剂作为储能介质，利用吸热的吸附剂再生反应消纳电网中低谷时段过余的电量，在电网高峰时段利用放热的吸附剂吸附二氧化碳的反应加热蒸汽进入蒸汽轮机做功发电，并同时捕集燃煤锅炉烟气中的二氧化碳。CN113941217ACN113941217A权利要求书1/1页1.一种燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统，其特征在于：包括吸附态吸附剂储罐、再生反应器、吸附剂储罐、吸附反应器、再生反应器尾气换热器、吸附反应器换热器、吸附反应器尾气换热器、蒸汽管道、物料运输装置和烟气管道。2.如权利要求1所述燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统，其特征在于：吸附态吸附剂储罐通过物料运输装置与再生反应器入口连接，再生反应器出口通过物料运输装置与绝热的吸附剂储罐连接，吸附剂储罐通过物料运输装置与吸附反应器入口连接，吸附反应器出口通过物料运输装置与吸附态吸附剂储罐连接。3.如权利要求1或2所述燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统，其特征在于：吸附反应器中设置有吸附反应器换热器。4.如权利要求1或2所述燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统，其特征在于：再生反应器通过再生反应器尾气烟道与再生反应器尾气换热器连接，吸附反应器通过吸附反应器尾气烟道与吸附反应器尾气换热器连接。5.采用权利要求1至4任一项所述系统进行灵活调峰的储能方法，其特征在于：以吸附剂作为储能介质，利用吸热的吸附态吸附剂再生反应消纳电网用电低谷时段的过余电量，利用吸附剂与二氧化碳的吸附反应来释放热量加热蒸汽，利用蒸汽在蒸汽轮机内做功发电。6.如权利要求5所述系统进行灵活调峰的储能方法，其特征在于：所述吸附剂为二氧化碳吸附剂。7.如权利要求6所述系统进行灵活调峰的储能方法，其特征在于：所述吸附剂可以是钙基材料、钡基材料、镁基材料、沸石类材料、硅酸锂材料、锆酸锂材料、钙钛矿类材料。8.如权利要求5至7任一项所述系统进行灵活调峰的储能方法，其特征在于：进一步具体包括，第一步，当电量过剩时，将吸附态吸附剂通过过剩电量电加热，产生高温吸附剂和高温二氧化碳，高温吸附剂保温存储，高温二氧化碳用于加热蒸汽；第二步，当电量不足时，第一步获得的高温吸附剂与燃煤电站尾气中的二氧化碳发生吸附反应，生成吸附态吸附剂，反应放热，生成高温富氮尾气，用于加热管道蒸汽；第三步，第一步和第二步产生的蒸汽回到燃煤电站用于蒸汽轮机做功发电。9.如权利要求8所述系统进行灵活调峰的储能方法，其特征在于：所述第一步中，高温二氧化碳热量回收后封存或经提纯后工业应用。10.采用权利要求1至4任一项所述系统实现燃煤电站二氧化碳捕集的方法，其特征在于，包括：第一步，燃煤电站产生的尾气通过烟气管道，进入吸附反应器；第二步，高温吸附剂被送入吸附反应器，与尾气中的二氧化碳发生反应生成吸附态吸附剂，并释放热量。2CN113941217A说明书1/5页燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统及方法技术领域[0001]本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种燃煤电站二氧化碳捕集及火电机组灵活调峰的储能系统及方法。背景技术[0002]随着社会经济的迅速发展，在全世界范围内，电力的生产和消耗量都在持续不断的增长.为早日实现碳达峰碳中和，可再生能源，包括水能、风能、太阳能等可再生资源日益得到人们的重视，总装机量和发电量都获得了快速增长.然而，这些可再生能源的发电量大多会受到自然条件的限制.如水能在枯水期和丰水期产电量会有较大差别；风能和太阳能受天气影响在不同时段也会有较大的发电量差别.另一方面，用户侧的电能消耗又往往具有周期性特征，以天为单位，白天用电以工业用电等为主，电量消耗较大；以年为单位，夏季用户侧因为炎热的天气，空调开机率上升，用电量会高于其他季节.因此，可再生能源的发电不稳定性与用户侧电量需求的周期性会产生系统性矛盾，这种不平衡会对电力系统的安全平稳运行产生较大的的隐患。[0003]为解决上述供电侧和用户侧电量不匹配的问题，研究者们开始大量研究相关储能技术来实现对电网的削峰填谷，将用