一种耦合压缩空气储能的遮光防风空冷岛垃圾焚烧电厂的制作方法

1.本发明涉及垃圾焚烧电厂技术领域，尤其涉及一种耦合压缩空气储能的遮光防风空冷岛垃圾焚烧电厂。


背景技术：

2.目前，在垃圾焚烧发电系统中，常通过燃烧垃圾燃料产生的高温烟气加热水，生成的高温蒸汽推动汽轮机做功发电，做功后的乏蒸汽需经冷却处理，变成凝结水重新送回烟、水换热系统继续进行水、汽循环，为了提高垃圾焚烧热量的转化率、减小热量损失，提高推动发电机转动的汽轮机效率尤为关键，汽轮机乏蒸汽端即冷端，其处理效果决定汽轮机的真空度，而汽轮机的真空度直接影响着它的发电效率，因此冷端结构布置和处理的效能对整个系统起着至关重要的作用。
3.冷端处理领域，凝汽器应用极为普遍，凝汽器除将汽轮机的排汽冷凝成液态水重新使用外，还能在汽轮机排汽处建立真空和维持真空，直接空冷凝汽器，广泛应用于发电厂乏蒸汽冷凝，并具备对水的消耗少、占地面积小、建设周期短等优点，直接空冷凝汽器简称空冷凝汽器(acc)，又称空冷岛，其使得汽轮机低压缸排汽在闭式换热管束内由换热外壁流经的空气冷却凝结，冷却空气常采用轴流风机驱动，常规空冷岛的散热器管束成a型布置，轴流风机置于a型口下端，汽轮机排汽经蒸汽分配管路从a型管束顶部进入；a型管束分从上往下顺流的顺流区和从下往上逆流的逆流区，乏蒸汽在经顺、逆流区管束过程中和换热外壁的轴流风机强制通风空气换热，最终冷凝成的凝结水经a型管束底部凝结水管路汇入凝结水箱，整个a型管束及下端风机组常置于由混凝土支撑柱和钢桁架组成的空冷平台上。
4.现有设计安装投运的空冷岛，空冷平台离地面高达四五十米，a型管束也置于开放环境中，空冷岛运行冷却效率因而受周围环境影响较大，例如：受横向风影响，空冷岛会出现旋流现象、热风再循环现象及倒灌现象，恶化凝汽器换热效果，使得空冷系统背压升高，造成能源浪费；再有：进入夏季，受高温环境及阳光直射空冷岛换热管束的影响，空冷岛冷却效率也会明显下降，汽轮机排汽压力、温度随之升高，最终影响汽轮机做功及整体发电效率。
5.此外，经空冷岛换热的空气常常达五六十摄氏度，对常规空冷岛，因其开放环境，不利用收集和进一步利用；目前，空冷岛换热后热空气利用的发明设计思路已有，申请公布号为 cn 106225005 a、申请日为2016年12月14日的发明专利申请公开了名称为一种直接空冷塔余热循环系统的专利文件，主要包括盐水箱、过滤网、高压泵、调节阀和空冷机组；通过沿a型翅片管上轴向固定在相邻的翅片管间隔的吸风管道及吸风口来收集换热后的热空气，进而将收集的热空气用于锅炉燃烧用风，该发明一定程度上实现热风再利用，但是参考文件中的热风再利用系统存在收集热风不够完全、不够高效问题，不适宜大范围推广。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种耦合压缩空气储
能的遮光防风空冷岛垃圾焚烧电厂，使其把规避环境对空冷岛换热性能影响与换热后的热空气回收利用相结合，把优化垃圾焚烧电厂冷端处理与电厂供电运行相结合，具有良好的市场竞争力，值得推荐。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：设计一种耦合压缩空气储能的遮光防风空冷岛垃圾焚烧电厂，包括垃圾焚烧发电系统、遮光防风空冷岛、压缩空气储/释能系统，所述垃圾焚烧发电系统包括炉包括焚烧锅炉、余热锅炉、蒸汽轮机和第一发电机，所述焚烧锅炉底部设有渣池，所述焚烧锅炉一侧安装有进料斗，所述蒸汽轮机与第一发电机连接，所述余热锅炉进口端与焚烧锅炉出口端相连，所述余热锅炉出口端连接有烟气处理系统，所述烟气处理系统出口端连接烟囱，所述遮光防风空冷岛一端连接有储气管。
8.优选的，所述遮光防风空冷岛包括支撑柱、倒a型凝气器管束和抽风式轴流风机，多个所述支撑柱之间安装有钢桁架平台，所述支撑柱顶部安装有挡风墙，所述挡风墙顶部安装有光伏板支撑架，所述光伏板支撑架底部表面安装有排气管，所述排气管末端连接有三通阀，所述三通阀一端连接有排气口，所述三通阀一端连接有储气管，所述排气口底部连接有排水管，所述钢桁架平台上表面安装有多个倒a型凝气器管束，所述倒a型凝气器管束顶部连接有蒸汽分配管，所述倒a型凝气器管束底部连接有凝结水管路，所述凝结水管路一端连接有凝结水箱，所述余热锅炉一侧通过管道连接有凝结水泵，所述凝结水泵出水口通过管道与凝结水箱之间连接。
9.优选的，所述蒸汽分配管外壁设有隔热保温层，所述抽风式轴流风机外设有筒形罩体，所述筒形罩体密封连接至排气管。
10.优选的，所述光伏板支撑架顶部平铺有光伏太阳能板，所述光伏板支撑架向当地太阳直射方倾斜α角度，所述α角度为当地光伏太阳能板最佳倾角。
11.优选的，所述压缩空气储/释能系统包括第一干燥室、第一压气机、第二干燥室、第二压气机和储气室，所述第一干燥室进口与储气管连接，所述第二干燥室入口与外界大气连接，所述第一干燥室出口通过管道与第一压气机连接，第二干燥室出口通过管道与第二压气机连接，所述第一压气机和第二压气机出口分别通过管道与储气室连接，所述储气室出气端通过管道连接有释气阀，所述释气阀通过管道与空气透平连接，所述空气透平轴端连接有第二发电机，所述第一发电机与第一压气机之间电性连接，所述第一发电机与第二压气机之间电性连接。
12.本发明提出的一种耦合压缩空气储能的遮光防风空冷岛垃圾焚烧电厂，有益效果在于：空冷岛在四季多变的外界环境下，有效规避横向风、炉后风、夏季高温光照对其换热的影响，可稳定高效运行，凝汽器换热管束横向方向增加挡风墙，避免了环境风对轴流风机进风口影响，倒a型凝气器管束设计以及改送风式轴流风机为抽风式，以及将排气口置于挡风墙顶部，远离凝气器空气进风口，可有效避免了热风回流、热风倒灌等影响凝气器换热效率的现象，提升了凝气器运行的稳定和高效性，此外，空冷岛顶部设置太阳能光伏板，有效降低高温光照对凝气器外表面直射，遮阳的同时利用太阳能光伏发电，提升空冷岛效率同时增加发电量，抽风式轴流风机结合筒形罩体、排气管、储气管及压缩空气储能系统，可以使得发电厂运行的日间不同时间段保持全工况运行；供电富裕时段，富余电力可供压气机压缩空气储能，供电不足时也可通过压缩空气储能系统释气做功发电，而利用收集来的热
风作为压缩空气储能介质，有效利用了空冷岛换热后热空气的能量，实现能量有效回收利用，增设三通阀、排气口，以及第二干燥室、第二压气机，可根据富余电力量，灵活调控压缩热空气储能的流量，流量富余时可由三通阀、排气口排向大气，流量不足时可由第二干燥室外界空气进口补足，整体的压缩热空气储/释能系统使得垃圾焚烧发电稳定持续运行，有效避免电力供应的峰、谷波动的同时，厂日均垃圾焚烧处理量稳定，整个垃圾焚烧发电厂可稳定高效运行。
附图说明
13.图1为本发明提出的一种耦合压缩空气储能的遮光防风空冷岛垃圾焚烧电厂结构示意图；图中：支撑柱1、挡风墙2、蒸汽分配管3、隔热保温层4、排水管5、排气口6、光伏太阳能板7、光伏板支撑架8、排气管9、抽风式轴流风机10、筒形罩体11、倒a型凝气器管束12、凝结水管路13、钢桁架平台14、三通阀15、储气管16、第一干燥室17、第一压气机18、储气室19、空气透平20、释气阀21、第一发电机22、渣池23、焚烧锅炉24、进料斗25、烟气处理系统26、烟囱27、余热锅炉28、汽轮机29、第二干燥室30、第二压气机31、第二发电机32、凝结水泵33、凝结水箱34。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
15.参照图1，一种耦合压缩空气储能的遮光防风空冷岛垃圾焚烧电厂，包括垃圾焚烧发电系统、遮光防风空冷岛、压缩空气储/释能系统，遮光防风空冷岛包括支撑柱1、倒a型凝气器管束12和抽风式轴流风机10，多个支撑柱1之间安装有钢桁架平台14，支撑柱1顶部安装有挡风墙2，挡风墙2顶部安装有光伏板支撑架8，光伏板支撑架8顶部平铺有光伏太阳能板7，光伏板支撑架8向当地太阳直射方倾斜α角度，α角度为当地光伏太阳能板最佳倾角，便于提高光伏太阳能板7的工作效率。
16.光伏板支撑架8底部表面安装有排气管9，排气管9末端连接有三通阀15，三通阀15一端连接有排气口6，三通阀15一端连接有储气管16，排气口6底部连接有排水管5，钢桁架平台14上表面安装有多个倒a型凝气器管束12，倒a型凝气器管束12顶部连接有蒸汽分配管3，蒸汽分配管3外壁设有隔热保温层4，抽风式轴流风机10外设有筒形罩体11，筒形罩体11密封连接至排气管9，便于汇集空气运输。
17.倒a型凝气器管束12底部连接有凝结水管路13，凝结水管路13一端连接有凝结水箱34，余热锅炉28一侧通过管道连接有凝结水泵33，凝结水泵33出水口通过管道与凝结水箱34之间连接，由垃圾焚烧发电系统中乏蒸汽管路送来的乏蒸汽经蒸汽分配管3进入倒a型凝气器管束12，经过顺流、逆流换热区，倒a型凝气器管束12内乏蒸汽与管外强制通风的空气换热，最终，乏蒸汽冷凝成水，经冷凝水管路汇集至凝结水箱34，在循环水泵33作用下，凝结水又送回至垃圾焚烧发电系统的余热锅炉，继续完成水、汽循环；倒a型凝气器管束12外换热空气，在抽风式轴流风机10作用下，经倒a型凝气器管束12入口进入凝汽器，空气通风流经倒a型凝气器管束12外侧换热后，变为热空气，又流经抽风轴流风机10、筒形罩体11汇
集至排气管9，再经三通阀15调节，部分或全部热空气经储气管16送至压缩空气储/释能系统，剩余部分热空气经排气管9末端的排气口6排出；置于遮光挡风空冷岛顶部的光伏太阳能板7，在白天光照时段正常工作发电，在夜晚或低于光照最低强度时停止工作，光伏发电优先供应厂用电，富余部分再供电输出，当第一发电机22结合光伏发电的供电能力与需求相匹配，无富余电力时，经排气管9收集的热空气全部流经三通阀15、排气口6排向外界，压缩空气储/释能系统不工作；当第一发电机结合光伏发电的供电能力富余，富余电力可供应第一压气机18工作，经三通阀15调节，将经排气管9收集的热空气部分或全部通向储气管16，再经第一干燥室17、第一压气机18，压缩储能至储气室19中，剩余部分热空气经排气口6排向外界。
18.压缩空气储/释能系统包括第一干燥室17、第一压气机18、第二干燥室30、第二压气机31和储气室19，第一干燥室17进口与储气管16连接，第二干燥室30入口与外界大气连接，第一干燥室17出口通过管道与第一压气机18连接，第二干燥室30出口通过管道与第二压气机31连接，第一压气机18和第二压气机31出口分别通过管道与储气室19连接，储气室19出气端通过管道连接有释气阀21，释气阀21通过管道与空气透平20连接，空气透平20轴端连接有第二发电机32，第一发电机22与第一压气机18之间电性连接，第一发电机22与第二压气机31之间电性连接，当第一发电机结合光伏发电的供电能力富余，富余电力可供应第一压气机18工作，经三通阀15调节，将经排气管9收集的热空气部分或全部通向储气管16，再经第一干燥室17、第一压气机18，压缩储能至储气室19中，剩余部分热空气经排气口6排向外界；当第一发电机22结合光伏发电的供电能力富余较多，富余电力供应第一压气机18工作，除将经排气管9收集的热空气全部压缩存储至储气室19中外，还有富余电力，富余电力驱动第二压气机31启动，直接将外界空气经第二干燥室30、第二压气机31，压缩存储至储气室19；当第一发电机结合光伏发电的供电能力无法满足供电需求，通过释气阀21调节，储气室19内压缩空气经管路进入空气透平20中膨胀做功，膨胀做功之后的空气排向大气，而与空气透平20轴端连接的第二发电机32发电供应，以补足发电厂对外发电需求。
19.垃圾焚烧发电系统包括炉包括焚烧锅炉24、余热锅炉28、蒸汽轮机29和第一发电机22，焚烧锅炉24底部设有渣池23，焚烧锅炉24一侧安装有进料斗25，蒸汽轮机29与第一发电机22连接，余热锅炉28进口端与焚烧锅炉24出口端相连，余热锅炉28出口端连接有烟气处理系统26，烟气处理系统26出口端连接烟囱27，遮光防风空冷岛一端连接有储气管16。
20.工作原理：由垃圾焚烧发电系统中乏蒸汽管路送来的乏蒸汽经蒸汽分配管3进入倒a型凝气器管束12，经过顺流、逆流换热区，倒a型凝气器管束12内乏蒸汽与管外强制通风的空气换热，最终，乏蒸汽冷凝成水，经冷凝水管路汇集至凝结水箱34，在循环水泵33作用下，凝结水又送回至垃圾焚烧发电系统的余热锅炉，继续完成水、汽循环，倒a型凝气器管束12外换热空气，在抽风式轴流风机10作用下，经倒a型凝气器管束12入口进入的外界空气，通风流经倒a型凝气器管束12外侧换热后，变为热空气，又流经抽风轴流风机10、筒形罩体11汇集至排气管9，再经三通阀15调节，部分或全部热空气经储气管16送至压缩空气储/释能系统，剩余部分热空气经排气管9末端的排气口6排出，置于遮光挡风空冷岛顶部的光伏太阳能板7，在白天光照时段正常工作发电，在夜晚或低于光照最低强度时停止工作，光伏发电优先供应厂用电，富余部分再供电输出，当第一发电机22结合光伏发电的供电能力与需求相匹配，无富余电力时，经排气管9收集的热空气全部流经三通阀15、排气口6排向外
界，压缩空气储/释能系统不工作；当第一发电机结合光伏发电的供电能力富余，富余电力可供应第一压气机18工作，经三通阀15调节，将经排气管9收集的热空气部分或全部通向储气管16，再经第一干燥室17、第一压气机18，压缩储能至储气室19中，剩余部分热空气经排气口6排向外界；当第一发电机22结合光伏发电的供电能力富余较多，富余电力供应第一压气机18工作，除将经排气管9收集的热空气全部压缩存储至储气室19中外，还有富余电力，富余电力驱动第二压气机31启动，直接将外界空气经第二干燥室30、第二压气机31，压缩存储至储气室19；当第一发电机结合光伏发电的供电能力无法满足供电需求，通过释气阀21调节，储气室19内压缩空气经管路进入空气透平20中膨胀做功，膨胀做功之后的空气排向大气，而与空气透平20轴端连接的第二发电机32发电供应，以补足发电厂对外发电需求，在上述实施措施下，垃圾焚烧发电厂垃圾燃料焚烧能力稳定，焚烧锅炉24、余热锅炉28、汽轮机29均在设计工况下运行，避免了因供电需求波动而导致的电厂整体变工况调节，可使整个电厂发电系统稳定、高效运行。
21.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。