一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统及运行方法与流程

本发明属于热电联产，涉及一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统及运行方法。

背景技术：

1、目前，背压机热电联产机组，通常采用“以热定电”的方式运行，供热灵活性差，只能适用于有稳定热负荷的应用场景。部分地区背压机热电联产机组同时参与电力调峰与现货市场交易，因此对背压机组的供热灵活性提出了更高的要求。

2、而对于传统的背压机热电联产机组而言，往往采用“以热定电”的运行方式，这将导致背压机热电联产机组面临两个极端工况：1)多电少热；2)少电多热；但是在这两个极端的工况下，如何去调整机组，使得整个机组能够满足极端情况，且能够正常使用，是现在的机组设备难以完成的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统及运行方法，以解决现有技术中背压机组的供热灵活性难以同时满足电力调峰的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统，包括热网回水管路、热网供水管路、背压机和燃气锅炉；

4、背压机的乏汽输出管路分为第一分支和第二分支，第一分支连接至甲醇制氢单元，第二分支连接有热网凝汽器的热侧入口；

5、燃气锅炉的循环水管路连接有板式换热器的热侧管路，甲醇制氢单元的氢气出口和燃气锅炉的氢气入口连通；

6、热网回水管路分为两个第三分支和第四分支，第三分支和热网凝汽器冷侧入口连通，第四分支和板式换热器的冷侧入口连通；热网凝汽器的冷侧出口管路和板式换热器的冷侧出口管路共同和热网供水管路连通；

7、第一分支上设置有阀门一，第三分支上设置有阀门三，第四分支上设置有阀门五，热网凝汽器的冷侧出口管路上设置有阀门二，板式换热器的冷侧出口管路上设置有阀门四。

8、本发明的进一步改进在于：

9、优选的，所述燃气锅炉的循环水出口和板式换热器的热侧入口连通，板式换热器的热侧出口和燃气锅炉的循环水入口连通。

10、优选的，板式换热器的热侧出口和燃气锅炉的循环水入口连通管路上设置有锅炉循环水泵。

11、优选的，热网凝汽器的冷凝水出口连通至除氧器。

12、优选的，热网凝汽器的冷凝水出口和除氧器之间设置有凝结水泵。

13、优选的，所述甲醇制氢单元包括甲醇储罐，甲醇储罐的出口连接有混合器，混合器的出口连接有反应器，反应器的反应物出口和分离器连通，分离器的气体出口连通有变压吸附装置，变压吸附装置的出口和氢气储罐的入口连通，氢气储罐的出口和燃气锅炉的氢气入口连通。

14、优选的，所述甲醇储罐的甲醇出口和混合器的入口之间设置有增压泵。

15、优选的，所述分离器的混合物出口和混合器的混合物入口连通。

16、优选的，所述背压机的动力输出端连接有发电机。

17、一种上述的耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统的运行方法，包括多电少热工况运行和少电多热工况运行；

18、多电少热工况运行时，阀门四和阀门五关闭；阀门一、阀门二和阀门三打开，背压机的排汽一部分通过热网凝汽器加热热网回水，另一部分进入甲醇重整制氢系统中，为甲醇制氢提供热量；

19、少电多热工况运行时，阀门一关闭；打开阀门二、阀门三、阀门四和阀门五，背压机的排汽全部进入热网凝汽器加热热网循环水；燃气锅炉输出过热蒸汽进入板式换热器加热热网回水。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、本发明公开了一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统，该系统将热电联产单元、甲醇制氢单元以及燃气锅炉单元耦合在一起，燃气锅炉单元能够利用甲醇制氢单元的氢气加热，热电联产单元能够给甲醇制氢单元提供热量辅助甲醇制氢，形成能量及物质的循环利用。该系统通过将背压机排汽分流一部分进入甲醇重整制氢系统中，在增大机组电负荷的同时降低了机组热负荷，更好地适应了多电少热工况，实现了热电解耦。而燃气锅炉燃料来自于机组多电少热工况产出的氢气，燃料成本低；燃气锅炉产生的蒸汽加热部分热网回水，在降低机组电负荷同时增大了机组热负荷，更好地适应了少电多热工况，实现了热电解耦。

22、进一步的，板式换热器的热侧管路和燃气锅炉的循环水管路连通，被加热的循环水成为蒸汽，在板式换热器中能够加热热网回水，蒸汽降温回到循环水后的状态后，在燃气锅炉中继续被加热，如此反复，使得水源能够循环利用。

23、进一步的，通过甲醇制氢单元能够承担一部分的热能，将背压机排汽的热能转化为氢气的化学能储存，提升了能量品位，该氢气的能量还能够被燃气锅炉应用。

技术特征：

1.一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统，其特征在于，包括热网回水管路、热网供水管路、背压机(1)和燃气锅炉(11)；

2.根据权利要求1所述的一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统，其特征在于，所述燃气锅炉(11)的循环水出口和板式换热器(12)的热侧入口连通，板式换热器(12)的热侧出口和燃气锅炉(11)的循环水入口连通。

3.根据权利要求2所述的一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统，其特征在于，板式换热器(12)的热侧出口和燃气锅炉(11)的循环水入口连通管路上设置有锅炉循环水泵(13)。

4.根据权利要求1所述的一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统，其特征在于，热网凝汽器(2)的冷凝水出口连通至除氧器。

5.根据权利要求4所述的一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统，其特征在于，热网凝汽器(2)的冷凝水出口和除氧器之间设置有凝结水泵(3)。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统，其特征在于，所述甲醇制氢单元包括甲醇储罐(4)，甲醇储罐(4)的出口连接有混合器(6)，混合器(6)的出口连接有反应器(7)，反应器(7)的反应物出口和分离器(8)连通，分离器(8)的气体出口连通有变压吸附装置(9)，变压吸附装置(9)的出口和氢气储罐(10)的入口连通，氢气储罐(10)的出口和燃气锅炉(11)的氢气入口连通。

7.根据权利要求6所述的一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统，其特征在于，所述甲醇储罐(4)的甲醇出口和混合器(6)的入口之间设置有增压泵(5)。

8.根据权利要求1所述的一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统，其特征在于，所述分离器(8)的混合物出口和混合器(6)的混合物入口连通。

9.根据权利要求1所述的一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统，其特征在于，所述背压机(1)的动力输出端连接有发电机(14)。

10.一种权利要求1所述的耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统的运行方法，其特征在于，包括多电少热工况运行和少电多热工况运行；

技术总结
本发明公开了一种耦合热化学储能的背压机组热电解耦系统及运行方法，该系统将热电联产单元、甲醇制氢单元以及燃气锅炉单元耦合在一起，燃气锅炉单元能够利用甲醇制氢单元的氢气加热，热电联产单元能够给甲醇制氢单元提供热量辅助甲醇制氢，形成能量及物质的循环利用。该系统通过将背压机排汽分流一部分进入甲醇重整制氢系统中，在增大机组电负荷的同时降低了机组热负荷，更好地适应了多电少热工况，实现了热电解耦。而燃气锅炉燃料来自于机组多电少热工况产出的氢气，燃料成本低；燃气锅炉产生的蒸汽加热部分热网回水，在降低机组电负荷同时增大了机组热负荷，更好地适应了少电多热工况，实现了热电解耦。

技术研发人员：海波,魏志青,秦卫国,苏云虎,赵亮,李勇,杨珍帅,荆涛
受保护的技术使用者：运城晋建热电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24