[发明专利]兼有储能功能的燃煤发电机组碳捕集系统

权利要求书

1.一种兼有储能功能的燃煤发电机组碳捕集系统，其特征在于：包括多级透平式气体压缩机(3)、高速同步电动机(2)、中频变频电源(1)、多级透平式气体膨胀机(4)、同步发电机(6)、高压绝热球罐(7)、超临界CO₂输送泵(8)、储热再热子系统(5)、测量控制子系统；多级透平式气体压缩机(3)由同轴的A、B、C、D、E、5个压缩段构成，中频变频电源(1)经高速同步电动机(2)直连驱动，多级透平式气体压缩机(3)与测量控制子系统保证多级透平式气体压缩机组在包括但不限于启动工况、0.1MPa到8.5MPa的初次达到超临界压力工况、8.5MPa到20MPa的储能工况下的安全和高效，全程变转速变压缩比调节，以适应高压绝热球罐(7)的即时压力，在所述的A、B、C、D、E、5个压缩段的出口分别与储热再热子系统(5)连接；多级透平式气体膨胀机(4)由同轴的E、D、C、B、A、5个膨胀段构成，与同步发电机(6)直连，同步发电机输出与电网并列，同频同相，将高焓值氮气加氧气的内能和储热再热子系统(5)所储热能，高效转化为电网高峰时段需要的电能，在在所述的E、D、C、B、A、5个膨胀段进口分别与储热再热子系统(5)连接；高压绝热球罐(7)的承压层由可焊性良好的珠光体低合金钢锻件焊接制成，内层堆焊马氏体不锈钢防止超临界态CO₂的腐蚀，承压层向外有真空隔热外壳层、硅酸铝棉毡耐高温保温层、聚氨脂泡沫保温层、铝质外护板，最高工作压力20MPa，最高工作温度500℃，底部有超临界态CO₂输出管道及相应的阀门、超临界态CO₂输出泵(8)，顶部连接多级透平式气体压缩机(3)的管道设置有止回阀和关断闸阀，顶部连接多级透平式气体膨胀机(4)的管道设置有关断闸阀、自动主气门和调速气门；储热再热子系统(5)由分别工作在不同温度区间和压力区间的A、B、C、D、E、5组储热再热装置构成，所述的A、B、C、D、E、5组储热再热装置，分别与同名的压缩段的出口和同名的膨胀段的进口相连接；储热再热装置包括热储罐(9)、储热热交换器(12)、再热热交换器(13)、冷储罐(11)、气空间压力平衡管(10)、超临界CO₂循环泵(14)，阀门；在测量控制子系统的控制下，改变各储热再热装置中相对应的阀门启闭状态，可以使各储热再热装置在多级透平式气体压缩机(3)工作的储能阶段，分别收储相对应压缩段出口气体的热量，降低出口气体的温度，保证进入高压绝热球罐(7)的温度不超过500℃；在多级透平式气体膨胀机(4)工作的发电阶段，分别放出所收储的热量，再热相对应膨胀段进口气体，提高多级透平式气体膨胀机(4)的输出轴功率；储热再热子系统(5)使用的储热和传热工质为超临界CO₂；多级透平式气体压缩机(3)出口管道、各压缩段之间的连接管道内和储热再热子系统(5)的储热热交换器(12)内部，应保持足够高的雷诺数，避免超临界CO₂析出聚集；中频变频电源(1)为功率模块串联式高压变频电源，输入3相6kV/10kV、输出3相1Hz到120Hz、0.06kV/0.1kV-6kV/10kV、过载系数1.5；具有启动模式和节能模式两种运行模式；启动模式，包括0转速启动和旋转启动具有矢量控制特性；节能模式，具有VVVF特性；中频变频电源(1)包括高速同步电动(2)所需要的静态励磁装置和同步发电机(6)所需要的静态励磁装置；中频变频电源(1)的主控板与静态励磁装置的主控板之间互相通讯，保证高速同步电动机(2)不失步，同时保持高效率、高功率因素，保证同步发电机(6)出口电压和功率因素在目标值；高速同步电动机(2)和同步发电机(6)强制通风、水空冷、防护等级IP54。