稳燃调峰系统及稳燃调峰方法

1.本发明涉及火电厂调峰技术领域，具体涉及一种基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统以及稳燃调峰方法。

背景技术：

2.目前，火力发电厂一般情况下稳定运行的最低负荷为50％。当负荷逐步下降时，首先，会造成脱硝装置入口烟气温度过低，导致脱硝装置无法工作，出现污染物排放不达标的问题；在此基础上继续降低负荷时，由于燃烧物(煤粉、油等)的流量的进一步减小，会导致在锅炉中混合不均，锅炉无法稳定燃烧的问题；如果还要降低负荷，最终会使得锅炉内局部温度过低而导致熄火和黑炉的严重安全问题。
[0003][0004]
在保证锅炉的低负荷稳定燃烧的情况下，为了响应电网的调度，火力发电厂常用电加热的深度调峰系统，通过将超出电网需求的部分电能转化为热能进行储存。具体而言，将部分电能通过电加热水储能、电固体蓄热锅炉等调峰系统转化为显热进行储能，能有效降低火电机组的上网功率，实现深度调峰。
[0005]
但这些调峰系统大多采用显热储能材料，显热储能的储热密度普遍较低，调峰系统占地较大，并且，显热储热的储/放热反应温度高，温度变化大，对调峰系统的保温隔热等结构也提出了较高的要求，储热成本高，另外将能量单纯以热量的形式存储，大量热量在存储时逸散，造成调峰系统的整体能源浪费。

技术实现要素：

[0006]
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统及方法。利用氨的吸附/解吸反应进行储/放热，储热密度高，储 /放热温度较低，温度变化小且能量转化效率高。
[0007]
本发明第一方面提供了一种基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统及适用于该稳燃调峰系统的稳燃调峰方法。
[0008]
本发明第一方面提供的稳燃调峰系统包括：锅炉、汽轮机、冷凝器、发电机、储热装置和储气罐；其中，储热装置包括氨吸附解吸反应模块及加热氨吸附解吸反应模块的电加热器、以及与氨吸附解吸反应模块进行热交换的第一热交换器；第一热交换器的入口与冷凝器的冷凝水出口相连；储热装置设有与氨吸附解吸反应模块连通的氨气进口及氨气出口；储热装置的氨气进口与储气罐的出口相连，储热装置的氨气出口与锅炉的进口相连。
[0009]
根据该技术方案，当电网调度需要火力发电厂降低负荷时，为了保证锅炉的低负荷稳定燃烧，火力发电厂的发电循环中产生的电能大于电网所需要的电能，利用电加热器将多余的电能转换为热能，并通过加热氨吸附解吸反应模块进行储能来减少上网功率，从而降低锅炉负荷过低而导致的安全风险。
[0010]
并且，氨吸附解吸反应模块主要通过对氨的吸附和解吸反应进行储/ 放热，具体地，当氨吸附解吸反应模块储热时，氨吸附解吸反应模块的储热材料发生解吸反应，释放氨气；当氨吸附解吸反应模块放热时，氨吸附解吸反应模块的储热材料与氨气接触发生吸附反应，并释放大量热能。其中，作为优选，氨吸附解吸反应模块的储热材料为氨络合物，例如mncl2/eg、mncl2-cacl2、srcl2、srbr2等与氨络合后形成的氨络合物。相较于显热储能材料，氨络合物的储热密度更高，能够有效地精简调峰系统的占地面积；储/放热的反应温度低，温度变化较小，无需过多的保温与隔热结构，降低了调峰系统的储热成本；通过将热能转化为化学能进行存储，更加稳定，减少存储中逸散的热能造成的能量损失。
[0011]
另外，在本发明中还对氨络合物的储/放热反应中产生的氨气和热量进行了简单高效的再利用。具体而言，在氨络合物的储热过程中，氨络合物发生解吸反应并释放氨气，储热装置的氨气出口与锅炉的进口相连，氨气被送入低负荷工况下的锅炉中参与燃烧，实现对低负荷工况下的锅炉进行稳燃；在氨络合物的放热过程中，储气罐的出口打开，由储热装置的氨气进口向储热装置供给氨气，氨气与氨吸附解吸反应模块接触，发生吸附反应，并释放大量热量；同时，冷凝器的冷凝水出口打开，向第一热交换器供给冷凝水，冷凝水与氨吸附解吸反应模块进行换热后，产生的热水被送入其他装置进行供热。有利于对储热装置存储时的能量和物质进行充分地利用，不造成能源或资源的浪费。
[0012]
作为优选的技术方案，电加热器的供电来自发电机出口母线、厂用电母线或出厂母线。
[0013]
根据该技术方案，电加热器能够将发电机产生的富余的电能转换为热能，并利用氨吸附解吸反应模块进行储能来减少上网功率。
[0014]
作为优选的技术方案，电加热器为布置在氨吸附解吸反应模块周围或氨吸附解吸反应模块中间的电加热片或电加热丝。
[0015]
根据该技术方案，电加热片和电加热丝的体积较小，可以很方便地以穿插或埋入的方式布置于氨络合物的表面或内部，与氨络合物充分接触传热，降低热量传递过程中的能量损耗。
[0016]
本发明第一方面提供的基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法，适用于第一方面提供的任一种稳燃调峰系统，该基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法包括，
[0017]
储热步骤，当需要发电机输出至外部电网的电力负荷降低到第一规定值以下时，电加热器上电加热氨吸附解吸反应模块；
[0018]
放热步骤，当需要发电机输出至外部电网的电力负荷升高到第二规定值以上时，电加热器停止上电，从储气罐向储热装置供应氨气，从冷凝器向第一热交换器供应给水。
[0019]
作为优选的技术方案，基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法还包括氨气供应步骤，氨气供应步骤中，储热装置的氨气出口与锅炉的进口连通，氨吸附解吸反应模块释放的氨气，被供应至锅炉的空气入口。
[0020]
作为优选的技术方案，基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法还包括热水供应步骤，热水供应步骤中，第一热交换器的出口与锅炉的给水入口连通，第一热交换器中被加热的给水，被供应到锅炉。
[0021]
本发明第二方面提供了一种基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统及适用于该稳燃调峰系统的稳燃调峰方法。
[0022]
本发明第二方面提供的基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统包括锅炉、汽轮机、冷凝器、发电机、储热装置和储气罐。
[0023]
其中，储热装置包括氨吸附解吸反应模块及加热氨吸附解吸反应模块的第二热交换器，以及与氨吸附解吸反应模块进行热交换的第一热交换器；第一热交换器的入口与冷凝器的冷凝水出口相连；储热装置设有与氨吸附解吸反应模块连通的氨气进口及氨气出口；氨气进口与储气罐的出口相连，氨气出口与锅炉的进口相连；第二热交换器的入口与汽轮机的抽汽口相连，第二热交换器的出口与冷凝器的入口相连。
[0024]
根据该技术方案，当电网调度需要火力发电厂降低负荷时，为了保证锅炉的低负荷稳定燃烧，锅炉的输出负荷大于汽轮机带动发电机向电网供电所需的发电负荷，利用第二热交换器将锅炉输出的多余蒸汽送入储热装置，与氨吸附解吸反应模块进行换热，氨吸附解吸反应模块吸收热量并进行储热，降低了锅炉输出至汽轮机的蒸汽量，即降低了火力发电厂输出至电网的电力负荷，实现调峰和储能，避免锅炉负荷过低而导致的安全风险。
[0025]
并且，氨吸附解吸反应模块主要通过对氨的吸附和解吸反应进行储/ 放热，具体地，当氨吸附解吸反应模块储热时，氨吸附解吸反应模块的储热材料发生解吸反应，释放氨气；当氨吸附解吸反应模块放热时，氨吸附解吸反应模块的储热材料与氨气接触发生吸附反应，并释放大量热能。其中，作为优选，氨吸附解吸反应模块的储热材料为氨络合物，例如mncl2/eg、mncl2-cacl2、srcl2、srbr2等与氨络合后形成的氨络合物。相较于显热储能材料，氨络合物的储热密度更高，能够有效地精简调峰系统的占地面积；储/放热的反应温度低，温度变化较小，无需过多的保温与隔热结构，降低了调峰系统的储热成本；通过将热能转化为化学能进行存储，更加稳定，减少存储中逸散的热能造成的能量损失。
[0026]
另外，在本发明中还对氨络合物的储/放热反应中产生的氨气和热量进行了简单高效的再利用。具体而言，在氨络合物的储热过程中，氨络合物发生解吸反应并释放氨气，储热装置的氨气出口与锅炉的空气进口相连，氨气被送入低负荷工况下的锅炉中参与燃烧，实现对低负荷工况下的锅炉进行稳燃；在氨络合物的放热过程中，储气罐的出口打开，由储热装置的氨气进口向储热装置供给氨气，氨气与氨吸附解吸反应模块接触，发生吸附反应，并释放大量热量；同时，冷凝器的冷凝水出口打开，向第一热交换器供给冷凝水，冷凝水与氨吸附解吸反应模块进行换热后，产生的热水被送入其他装置进行供热。有利于对储热装置存储时的能量和物质进行充分地利用，不造成能源或物质的浪费。
[0027]
本发明第二方面提供的基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法，适用于第二方面提供的任一种稳燃调峰系统，该基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法包括，
[0028]
储热步骤，当需要发电机输出至外部电网的电力负荷降低到第一规定值以下时，汽轮机的部分蒸汽被导入第二热交换器，加热氨吸附解吸反应模块；
[0029]
放热步骤，当需要发电机输出至外部电网的电力负荷升高到第二规定值以上时，汽轮机的部分蒸汽停止导入第二热交换器，从储气罐向储热装置供应氨气，从冷凝器向第一热交换器供应给水。
[0030]
作为优选的技术方案，储热步骤中，第二热交换器的出口与冷凝器的入口连通，第二热交换器换热后的蒸汽被导入冷凝器入口。
附图说明
[0031]
图1是本实施方式中基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统的组成示意图。
[0032]
图2是本发明第二实施方式中基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法的流程图。
[0033]
图3是本发明第二实施方式中基于氨吸附解吸反应储能的稳燃调峰方法的又一流程图。
[0034]
图4是本发明第三实施方式中基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统的组成示意图。
[0035]
图5是本发明第四实施方式中基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法的流程图。
[0036]
图中：1-锅炉，2-汽轮机，3-发电机，4-第一热交换器，5-储热装置， 6-电加热器，7-氨吸附解吸反应模块，8-冷凝器，9-储气罐，10-第二热交换器。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明的范围。
[0038]
第一实施方式
[0039]
本实施方式提供了一种基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统，图1 是本实施方式中基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统的组成示意图。如图1所示，包括锅炉1、汽轮机2、发电机3、储热装置5、冷凝器8和储气罐9。
[0040]
其中，火力发电厂的发电循环为锅炉1、汽轮机2、发电机3以及冷凝器8，具体而言，在锅炉1中持续通入燃料(煤粉等)进行燃烧，产生大量燃烧热，冷水管道中的水在锅炉1中吸收热量后膨胀形成高温蒸汽，膨胀的高温蒸汽通过蒸汽管道由锅炉1通向汽轮机2，高温蒸汽推动汽轮机2做功，与汽轮机2同轴设置的发电机3将机械功转化为电能向外部电网供电，做功之后的低温蒸汽经由冷凝器8再次冷凝为水进入锅炉1，进行下一次循环。
[0041]
储热装置5包括氨吸附解吸反应模块7，加热氨吸附解吸反应模块7 的电加热器6、以及与氨吸附解吸反应模块7进行热交换的第一热交换器4，储热装置5还设有与氨吸附解吸反应模块7连通的氨气进口及氨气出口，其中，储热装置5的氨气进口与储气罐9的出口相连，储热装置5的氨气出口与锅炉1的进口相连。
[0042]
具体而言，氨吸附解吸反应模块7的储热材料为氨络合物，氨吸附解吸反应模块7通过氨络合物的解吸/吸附反应进行储/放热，当氨吸附解吸反应模块7储热时，氨吸附解吸反应模块7的储热材料发生解吸反应，释放氨气，氨气由储热装置5的氨气出口排出，进入低负荷工况的锅炉1中参与燃烧，实现对低负荷工况的锅炉1进行稳燃；当氨吸附解吸反应模块7放热时，储气罐9通过储热装置5的氨气入口向储热装置 5内通入氨气，氨吸附解吸反应模块7的储热材料与氨气接触发生吸附反应，并释放大量热能；
[0043]
电加热器6设置在氨吸附解吸反应模块7附近，电加热器6可以为任意具有电加热功能的耗电元件，例如发热电阻，在此不作限定。电加热器6能够通过将火力发电厂供给的电量转化为热能以降低火力发电厂的上网功率。优选地，电加热器6的供电来自发电机3出口母线、或厂用电母线或升压站后的出厂母线，进一步优选地，电加热器6为布置在氨吸
附解吸反应模块7周围的电加热片或电加热丝，电加热片和电加热丝的体积较小，可以很方便地以穿插或埋入的方式布置于氨吸附解吸反应模块7的表面或内部，与氨吸附解吸反应模块7充分接触传热，降低热量传递过程中的能量损耗。
[0044]
第一热交换器4设置在氨吸附解吸反应模块7附近，能够与氨吸附解吸反应模块7进行热交换。第一热交换器4具有与冷凝器8的冷凝水出口连通的入口，与外部连通的热水出口，当氨吸附解吸反应模块7发生放热反应时，冷凝器8通过给水入口向第一热交换器4内通入冷凝水，冷凝水与氨吸附解吸反应模块7换热后，产生热水，由第一热交换器4 的热水出口排出。
[0045]
储气罐9与储热装置5的氨气入口相连，储气罐9可以为任意形式的储氨或产氨装置，例如，氨气储罐或者尿素储罐等，使用者可以根据实际需要自由选择，在此不做限定。其中，因氨气储存麻烦，颗粒状尿素更方便储存，是更为优选的水解制氨原料，尿素反应生成氨气与二氧化碳，所以当氨吸附解析反应模块的储热材料为mncl2-cacl2时，因为 cacl2易与二氧化碳反应生成沉淀物，不宜选用尿素作为储气罐的供氨材料。储气罐9的出口为常闭且单向流通的阀门，降低储热装置5内的高温或空气回流产生的爆燃等安全风险。
[0046]
举例而言，当火力发电厂接到电力系统调度，需要降低输出至电网的电力负荷时，为了保证锅炉1的低负荷稳定燃烧，火力发电厂的发电循环中产生的电能大于电网所需要的电能，发电机3发出的富余电能向电加热器6供电。电加热器6上电加热氨吸附解吸反应模块7，氨吸附解吸反应模块7在温度升高时持续储存显热热能，当自身温度达到解吸反应温度时开始将热能以化学能的形式储存，并释放氨气，氨气由储热装置5的氨气出口进入锅炉1的进口，氨气被送入低负荷工况下的锅炉 1燃烧器内参与燃烧，实现对火力发电厂的调峰以及稳燃。
[0047]
当电网调度需要火力发电厂恢复或者升高输出至电网的电力负荷时，火力发电厂可以降低或停止向电加热器6供电以增加发电循环输出至电网的电力负荷，当电加热器6停止上电时，打开储气罐9的出口和冷凝器8的冷凝水出口，由储热装置5的氨气进口向储热装置5中通入氨气，当储能后的氨吸附解吸反应模块7温度降低至吸附反应温度时，氨吸附解吸反应模块7的储热材料吸附氨气并释放热量，同时，冷凝器8向第一热交换器4供水，冷凝水进入第一热交换器4中与氨吸附解吸反应模块7进行换热，换热后的热水可以通向其他装置供热，在一些实施方式中，第一热交换器4的热水出口与锅炉1的给水入口相连，热水被送入锅炉1中产生大量蒸汽，参与火力发电厂的发电循环；在另一些实施方式中，第一热交换器4中的热水排出后也可用于居民用热。
[0048]
在本实施方式中，当电网调度需要火力发电厂降低负荷时，为了保证锅炉1的低负荷稳定燃烧，火力发电厂的发电循环中产生的电能大于电网所需要的电能，利用电加热器6将多余的电能转换为热能，并通过加热氨吸附解吸反应模块7进行储能来减少上网功率，从从而避免降低负荷影响锅炉1的使用寿命。
[0049]
并且，氨吸附解吸反应模块7主要通过对氨的吸附和解吸反应进行储/放热，如表1所示，当选取mncl2/eg作为氨吸附解吸反应模块7的储热材料时，储热温度为174℃、放热温度为45℃，储热密度为1498kj/kg；当选取mncl2-cacl2作为氨吸附解吸反应模块7的储热材料时，储热温度为155℃、放热温度为125℃，储热密度为1836kj/kg；当选取srcl2 作
为氨吸附解吸反应模块7的储热材料时，储热温度为87℃、放热温度为35℃，储热密度为1318-1607kj/kg；当选取srbr2作为氨吸附解吸反应模块7的储热材料时，储热温度为80℃、放热温度为35℃，储热密度为1156kj/kg。氨络合物的储热密度高，能够有效地精简调峰系统的占地面积；储/放热的反应温度低，温度变化较小，无需过多的保温与隔热结构，进一步地精简了调峰系统的结构，降低了调峰系统的储热成本；通过将热能转化为化学能进行存储，更加稳定，减少储热中逸散的热能造成的能量损失。
[0050]
表1
[0051][0052][0053]
另外，在本发明中还对氨络合物的储/放热反应中产生的氨气和热量进行了简单高效的再利用。有利于对储热装置5储/放热时产生的能量和物质进行充分地利用，不造成能源或资源的浪费。
[0054]
持续将发电机3产生的一部分电量通过电加热器6上电加热氨吸附解吸反应模块7，当火力发电厂接到电网调度，需要快速调频时，电加热器6和氨吸附解吸反应模块7也能迅速响应于调频指令，具体而言，当电网调度需要快速降低负荷时，电加热器6的电力负荷能够在短时间内迅速增加，产生的热冲击氨吸附解吸反应模块7也能够很好的消化存储；当电网调度需要快速升高负荷时，电加热器6可以迅速降低负荷甚至关停来迅速升高火力发电厂的输出至电网的电力负荷，从而可以使得火力发电厂的发电循环的电力负荷维持在一个稳定的水平，避免频繁地升高/降低负荷影响锅炉1的使用寿命。
[0055]
第二实施方式
[0056]
本实施方式中提供了一种适用于第一实施方式中的稳燃调峰系统的稳燃调峰方法。图2是本发明第二实施方式中基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法的流程图。
[0057]
如图2所示，基于氨吸附解吸反应储能的稳燃调峰方法包括，
[0058]
储热步骤s1，当需要发电机输出至外部电网的电力负荷降低到第一规定值以下时，电加热器上电加热氨吸附解吸反应模块；
[0059]
放热步骤s2，当需要发电机输出至外部电网的电力负荷升高到第二规定值以上时，电加热器停止上电，从储气罐向储热装置供应氨气，从冷凝器8向第一热交换器供应给水。
[0060]“第一规定值”与“第二规定值”可以根据实际应用情况自由选择，在此不做限定。其中，“第二规定值”大于等于“第一规定值”，例如
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第一规定值”可以为火力发电厂一般情况下稳定运行的最低负荷，当火力发电厂的总电力负荷低于最低负荷时，不再降低火力发电厂的总电力负荷，而是利用一部分电能加热氨吸附解吸反应模块来继续降低火力发电厂输出至外部电网的电力负荷；“第二规定值”可以为高于最低负荷的电力负荷值，当火力
发电厂的电力负荷等于或高于最低负荷时，减少或停止向电加热器输出的电力负荷，当停止向电加热器供电时，打开储气罐并通入氨气至氨吸附解吸反应模块，氨吸附解吸反应模块放热，与第一热交换器中的给水进行热交换，产生热水。
[0061]
图3是本发明第二实施方式中基于氨吸附解吸反应储能的稳燃调峰方法的又一流程图。如图3所示，该基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法还包括：
[0062]
氨气供应步骤s3，储热装置的氨气出口与锅炉的进口连通，氨吸附解吸反应模块释放的氨气，被供应至锅炉的空气入口。
[0063]
热水供应步骤s4，热水供应步骤中，第一热交换器的出口与锅炉的给水入口连通，第一热交换器中被加热的给水，被供应到锅炉。
[0064]
在本实施方式中，结合图1和图3来看，当电网调度需要火力发电厂降低负荷时，火力发电厂的发电机3的总电力负荷持续降低，降低至第一规定值时，基于氨吸附解吸反应储能的调峰系统执行储热步骤s1，发电机3发出的富余电能向电加热器6供电。电加热器6上电加热氨吸附解吸反应模块7，氨吸附解吸反应模块7在温度升高时持续储存显热热能，当自身温度达到解吸反应温度时开始将热能以化学能的形式储存，并释放氨气，氨气由储热装置5的氨气出口排出储热装置5，执行氨气供应步骤s3，储热装置5的氨气出口与锅炉1的进口连通，氨气被送入低负荷工况下的锅炉1燃烧器内参与燃烧，实现对火力发电厂的调峰以及稳燃。
[0065]
当电网调度需要火力发电厂恢复或升高负荷时，火力发电厂的发电机3的总电力负荷持续回升，此时，火力发电厂可以降低或停止向电加热器6供电以增加发电循环输出至电网的电力负荷，当回升至第二规定值时执行放热步骤s2，电加热器6停止上电，打开储气罐9的出口和冷凝器8的冷凝水出口，由储热装置5的氨气进口向储热装置5中通入氨气，当储能后的氨吸附解吸反应模块7温度降低至吸附反应温度时，氨吸附解吸反应模块7的储热材料吸附氨气并释放热量，同时，冷凝器8 向第一热交换器4供水，冷凝水进入第一热交换器4中与氨吸附解吸反应模块7进行换热，换热后的热水由第一热交换器4的热水出口排出，执行热水供应步骤s4，第一热交换器4的热水出口与锅炉1的给水入口连通，热水被送入锅炉1中产生大量蒸汽，参与火力发电厂的发电循环。
[0066]
第三实施方式
[0067]
本实施方式提供了一种基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统，图4 是本实施方式中基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统的组成示意图。如图4所示，本实施方式中提供的稳燃调峰系统包括锅炉1、汽轮机2、发电机3、储热装置5、冷凝器8和储气罐9。
[0068]
其中，相较于第一实施方式中提供的稳燃调峰系统，本实施方式中提供的稳燃调峰系统的储热装置5包括氨吸附解吸反应模块7及加热氨吸附解吸反应模块7的第二热交换器10，以及与氨吸附解吸反应模块7 进行热交换的第一热交换器4。
[0069]
第二热交换器10设置在氨吸附解吸反应模块7附近，能够加热氨吸附解吸反应模块7。具体而言，第二热交换器10的入口与汽轮机2的抽汽口相连，第二热交换器10的出口与冷凝器8的入口相连，当需要发电机3降低输出至电网的电力负荷时，锅炉1输出至汽轮机2的蒸汽量大于汽轮机2推动发电机3发电所需的蒸汽量，富余的蒸汽由第二热交换器10的入口进入储热装置5，与氨吸附解吸反应模块7进行换热，加热温度较低的氨吸附解吸反应模块7，换热后的蒸汽由第二热交换器10的出口排出后，进入冷凝器8冷凝后继续参加
发电循环。
[0070]
举例而言，当电网调度需要火力发电厂降低负荷时，火力发电厂的发电机3的总电力负荷持续降低，汽轮机2推动发电机3进行发电所需要的蒸汽量也持续降低，锅炉1输出至汽轮机2的蒸汽量大于汽轮机2 推动发电机3发电所需的蒸汽量，此时，汽轮机2的抽汽口打开，富余的蒸汽进入第二热交换器10，与氨吸附解吸反应模块7进行换热，换热后的低温蒸汽被送入冷凝器8中冷凝后继续参与发电循环；换热后的氨吸附解吸反应模块7温度升高，持续储存显热热能，当氨吸附解吸反应模块7的温度达到解吸反应温度时开始将热能以化学能的形式储存，并释放氨气，氨气由储热装置5的氨气出口排出储热装置5，储热装置5 的氨气出口与锅炉1的进口连通，氨气被送入低负荷工况下的锅炉1燃烧器内参与燃烧，实现对火力发电厂的调峰以及稳燃。
[0071]
当电网调度需要火力发电厂恢复或升高负荷时，火力发电厂的发电机3的总电力负荷持续回升，汽轮机2推动发电机3进行发电所需要的蒸汽量也持续升高，锅炉1输出至汽轮机2的蒸汽量小于汽轮机2推动发电机3发电所需的蒸汽量，此时，汽轮机2可以降低或停止向第二热交换器10供给蒸汽以增加锅炉1输出至汽轮机2的蒸汽量，当汽轮机2 停止向第二热交换器10供给蒸汽时，打开储气罐9的出口和冷凝器8 的冷凝水出口，由储热装置5的氨气进口向储热装置5中通入氨气，当储能后的氨吸附解吸反应模块7温度降低至吸附反应温度时，氨吸附解吸反应模块7的储热材料吸附氨气并释放热量，同时，冷凝器8向第一热交换器4供水，冷凝水进入第一热交换器4中与氨吸附解吸反应模块 7进行换热，换热后的热水由第一热交换器4的热水出口排出至其他装置进行供热，或者，在一些优选的实施方式中，第一热交换器4的热水出口与锅炉1的给水入口连通，热水被送入锅炉1中参与发电循环，实现对物质和能源的充分利用。
[0072]
在本实施方式中，当电网调度需要火力发电厂降低负荷时，为了保证锅炉1的低负荷稳定燃烧，锅炉1的输出负荷大于汽轮机2带动发电机3向电网供电所需的发电负荷，利用第二热交换器10将锅炉1输出的多余蒸汽送入储热装置5，与氨吸附解吸反应模块7进行换热，氨吸附解吸反应模块7吸收热量并进行储热，降低了锅炉1输出至汽轮机2的蒸汽量，即降低了火力发电厂输出至电网的电力负荷，实现调峰和储能，避免锅炉1负荷过低而导致的安全风险，并且，氨吸附解吸反应的储热密度高，储热温度低，有利于减少调峰系统的占地面积和储热成本，对氨络合物的储/放热反应中产生的氨气和热量进行简单高效的再利用也有利于对储热装置5储/放热时产生的能量和物质进行充分地利用，不造成能源或资源的浪费。
[0073]
另外，持续将锅炉1输出至汽轮机2的一部分蒸汽量通过第二热交换器10加热氨吸附解吸反应模块7进行储能，当火力发电厂接到电网调度，需要快速调频时，第二热交换器10和氨吸附解吸反应模块7也能迅速响应于调频指令，具体而言，当电网调度需要快速降低负荷时，通向第二热交换器10的蒸汽量能够在短时间内迅速增加，产生的热冲击氨吸附解吸反应模块7也能够很好的消化存储；当电网调度需要快速升高负荷时，通向第二热交换器10的蒸汽量能够降低甚至关停来迅速升高火力发电厂的输出至电网的电力负荷，从而可以使得锅炉1的负荷维持在一个稳定的水平，避免频繁地升高/降低负荷影响锅炉1的使用寿命。
[0074]
第四实施方式
[0075]
本实施方式中提供了一种适用于第一实施方式中的稳燃调峰系统的稳燃调峰方法。图5是本发明第四实施方式中基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法的流程图。
[0076]
如图5所示，基于氨吸附解吸反应储能的稳燃调峰方法包括：
[0077]
储热步骤s1，当需要发电机输出至外部电网的电力负荷降低到第一规定值以下时，汽轮机的部分蒸汽导入第二热交换器，加热氨吸附解吸反应模块；
[0078]
放热步骤s2，当需要发电机输出至外部电网的电力负荷升高到第二规定值以上时，汽轮机的部分蒸汽停止导入第二热交换器，从储气罐向储热装置供应氨气，从冷凝器向第一热交换器供应给水。
[0079]
其中，优选地，储热步骤中，第二热交换器的出口与冷凝器连通，第二热交换器的出口的蒸汽，被导入冷凝器。
[0080]“第一规定值”与“第二规定值”可以根据实际应用情况自由选择，在此不做限定。其中，“第二规定值”大于等于“第一规定值”，例如
ꢀ“
第一规定值”可以为火力发电厂一般情况下稳定运行的最低负荷，当火力发电厂的总电力负荷低于最低负荷时，不再降低锅炉的负荷，而是将锅炉供给至汽轮机的一部分蒸汽导入储热装置中加热氨吸附解吸反应模块来继续降低火力发电厂输出至外部电网的电力负荷；“第二规定值
”ꢀ
可以为高于最低负荷的电力负荷值，当火力发电厂的电力负荷等于或高于最低负荷时，减少或停止向第二热交换器输出的蒸汽量，当停止向第二热交换器供给蒸汽时，打开储气罐并通入氨气至氨吸附解吸反应模块，氨吸附解吸反应模块放热，与第一热交换器中的给水进行热交换，产生热水。
[0081]
在本实施方式中，结合图4和图5来看，当电网调度需要火力发电厂降低负荷时，火力发电厂的发电机3的总电力负荷持续降低至第一规定值，汽轮机2推动发电机3进行发电所需要的蒸汽量也持续降低，锅炉1输出至汽轮机2的蒸汽量大于汽轮机2推动发电机3发电所需的蒸汽量，此时，执行储热步骤s1，汽轮机2的抽汽口打开，富余的蒸汽进入第二热交换器10，与氨吸附解吸反应模块7进行换热，换热后的低温蒸汽排出第二热交换器10，第二热交换器10的出口与冷凝器8的入口连通，第二热交换器10的出口的低温蒸汽，被导入冷凝器8冷凝后继续参与火力发电厂的发电循环；换热后的氨吸附解吸反应模块7温度升高，持续储存显热热能，当氨吸附解吸反应模块7的温度达到解吸反应温度时开始将热能以化学能的形式储存，并释放氨气，氨气由储热装置5的氨气出口排出储热装置5，储热装置5的氨气出口与锅炉1的进口连通，氨气被送入低负荷工况下的锅炉1燃烧器内参与燃烧，实现对火力发电厂的调峰以及稳燃。
[0082]
当电网调度需要火力发电厂恢复或升高负荷时，火力发电厂的发电机3的总电力负荷持续回升，汽轮机2推动发电机3进行发电所需要的蒸汽量也持续升高，锅炉1输出至汽轮机2的蒸汽量小于汽轮机2推动发电机3发电所需的蒸汽量，此时，汽轮机2可以降低或停止向第二热交换器10供给蒸汽以增加锅炉1输出至汽轮机2的蒸汽量，火力发电厂的发电机3的总电力负荷持续回升至第二规定值时，执行放热步骤s2，汽轮机2停止向第二热交换器10供给蒸汽，打开储气罐9的出口和冷凝器8的冷凝水出口，由储热装置5的氨气进口向储热装置5中通入氨气，当储能后的氨吸附解吸反应模块7温度降低至吸附反应温度时，氨吸附解吸反应模块的储热材料吸附氨气并释放热量，同时，冷凝器8向第一热交换器4供水，冷凝水进入第一热交换器4中与氨吸附解吸反应模块 7进行换热，换热后的热水由第
一热交换器4的热水出口排出。
[0083]
需要说明的是，上述具体实施方式仅是本发明的部分实施案例，本说明书中所描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统，包括锅炉、汽轮机、冷凝器、发电机、储热装置和储气罐，其特征在于，所述储热装置包括氨吸附解吸反应模块及加热所述氨吸附解吸反应模块的电加热器、以及与所述氨吸附解吸反应模块进行热交换的第一热交换器；所述第一热交换器的入口与所述冷凝器的冷凝水出口相连；所述储热装置设有与所述氨吸附解吸反应模块连通的氨气进口及氨气出口；所述储热装置的氨气进口与所述储气罐的出口相连，所述储热装置的氨气出口与所述锅炉的进口相连。2.根据权利要求1所述的基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统，其特征在于，所述电加热器的供电来自所述发电机出口母线、厂用电母线或出厂母线。3.根据权利要求1所述的基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统，其特征在于，所述电加热器为布置在所述氨吸附解吸反应模块周围或氨吸附解吸反应模块中间的电加热片或电加热丝。4.根据权利要求1所述的基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统，其特征在于，所述氨吸附解吸反应模块的储能材料为氨络合物。5.一种基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统，包括锅炉、汽轮机、冷凝器、发电机、储热装置和储气罐，其特征在于，所述储热装置包括氨吸附解吸反应模块及加热所述氨吸附解吸反应模块的第二热交换器，以及与所述氨吸附解吸反应模块进行热交换的第一热交换器；所述第一热交换器的入口与所述冷凝器的冷凝水出口相连；所述储热装置设有与所述氨吸附解吸反应模块连通的氨气进口及氨气出口；所述氨气进口与所述储气罐的出口相连，所述氨气出口与所述锅炉的进口相连；所述第二热交换器的入口与所述汽轮机的抽汽口相连，所述第二热交换器的出口所述冷凝器的入口相连。6.一种基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法，适用于权利要求1-4任一项所述的基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统，其特征在于包括，储热步骤，当需要所述发电机输出至外部电网的电力负荷降低到第一规定值以下时，所述电加热器上电加热所述氨吸附解吸反应模块；放热步骤，当需要所述发电机输出至外部电网的电力负荷升高到第二规定值以上时，所述电加热器停止上电，从所述储气罐向所述储热装置供应氨气，从所述冷凝器向所述第一热交换器供应给水。7.根据权利要求6所述的基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法，其特征在于，还包括氨气供应步骤，所述氨气供应步骤中，所述储热装置的氨气出口与所述锅炉的进口连通，所述氨吸附解吸反应模块释放的氨气，被供应至所述锅炉的空气入口。8.根据权利要求6所述的基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法，其特征在于，还包括热水供应步骤，所述热水供应步骤中，第一热交换器的热水出口与所述锅炉的给水入口连通，所述第一热交换器中被加热的给水，被供应到所述锅炉。
9.一种基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法，适用于权利要求5所述的基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统，其特征在于包括，储热步骤，当需要所述发电机输出至外部电网的电力负荷降低到第一规定值以下时，所述汽轮机的部分蒸汽被导入所述第二热交换器，加热所述氨吸附解吸反应模块；放热步骤，当需要所述发电机输出至外部电网的电力负荷升高到第二规定值以上时，所述汽轮机的部分蒸汽停止导入所述第二热交换器，从所述储气罐向所述储热装置供应氨气，从所述冷凝器向所述第一热交换器供应给水。10.根据权利要求9所述的基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰方法，其特征在于，所述储热步骤中，所述第二热交换器的出口与所述冷凝器的入口连通，所述第二热交换器的换热后的蒸汽被导入所述冷凝器的入口。

技术总结

本发明提供一种基于氨吸附解吸反应的稳燃调峰系统及方法。利用氨吸附/解吸反应进行储/放热，储热密度高，储/放热温度低，温度变化小且能量转化效率高。本发明提供的稳燃调峰系统包括：锅炉、汽轮机、冷凝器、发电机、储热装置和储气罐；其中，储热装置包括氨吸附解吸反应模块及加热氨吸附解吸反应模块的电加热器、以及与氨吸附解吸反应模块进行热交换的第一热交换器；第一热交换器的入口与冷凝器的冷凝水出口相连；储热装置设有与氨吸附解吸反应模块连通的氨气进口及氨气出口；储热装置的氨气进口与储气罐的出口相连，储热装置的氨气出口与锅炉的进口相连。锅炉的进口相连。锅炉的进口相连。