本發(fā)明涉及深冷液化空氣的儲能技術領域，具體涉及一種液態(tài)空氣儲能與燃煤發(fā)電聯(lián)合能源系統(tǒng)。

背景技術：

一次能源的大量消耗不僅造成了諸如霧霾等環(huán)境污染，同時產生大量溫室氣體CO2。面對環(huán)境污染以及溫室效應等全球性環(huán)境問題，各國在制定能源發(fā)展路線時，均將可再生能源作為發(fā)展重點。同時由于現(xiàn)在超臨界和超超臨界機組的常規(guī)燃煤電廠技術發(fā)展十分成熟，單純從機組上考慮，其節(jié)煤潛力已經(jīng)很小，將液化空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)與成熟的常規(guī)燃煤發(fā)電技術整合，進行多能源互補發(fā)電，既可降低液化空氣儲能發(fā)電的技術和經(jīng)濟風險，有效解決液化空氣儲能發(fā)電的不穩(wěn)定等技術瓶頸問題，實現(xiàn)高效、低成本地利用液化空氣儲能發(fā)電，又可以進一步降低電廠煤耗，節(jié)約化石能源。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有燃煤發(fā)電技術存在的效率低且環(huán)境污染，液化空氣儲能發(fā)電效率低問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種液態(tài)空氣儲能與燃煤發(fā)電聯(lián)合能源系統(tǒng)，包括空氣壓縮裝置，將氣態(tài)空氣進行逐級等溫壓縮，壓縮成常溫高壓氣態(tài)空氣；

空氣凈化裝置，對壓縮成常溫高壓氣態(tài)空氣進行凈化，去除氣態(tài)空氣中的二氧化碳和水；

空氣液化裝置，將所述常溫高壓的氣態(tài)空氣經(jīng)絕熱膨脹液化為常壓低溫液態(tài)空氣；

熱能回收裝置，對空氣壓縮過程中產生的熱能進行收集，并在液態(tài)空氣中氧氣和氮氣分離過程中將收集的熱量輸入到空氣分離裝置中；

液態(tài)空氣儲罐，儲存所述常壓低溫的液態(tài)空氣；

空氣分離裝置，將常壓低溫液態(tài)空氣進行分離，并接收所述熱能回收裝置提供的熱能，以使液態(tài)空氣分離出氧氣和氮氣；

氧氣儲罐儲存空氣分離后分離出的氧氣；

氮氣儲罐儲存空氣分離后分離出的氮氣；

加壓裝置對氧氣加壓，并接收所述余熱回收裝置二提供的熱能，以使氧氣加壓；

冷能回收裝置，對所述空氣分離裝置中氧氣和氮氣氣化分離過程中產生的冷能進行收集，并能夠將收集的冷能輸出至多組空氣壓縮裝置；

膨脹機組一，受所述加壓后氧氣驅動膨脹做功；

發(fā)電機組一，所述發(fā)電機組一的輸入軸與所述膨脹機組一的輸出軸相連接；

多級燃燒室，膨脹做功之后的氧氣進入第一級燃燒室與第一級燃燒室放入的煤進行充分燃燒，沒有燃燒的氧氣和燃燒后的廢氣一起進入下級燃燒室與該級燃燒室內的煤再次進行燃燒，一直到氧氣燃燒盡；同時空氣分離裝置分離出來的氮氣接收余熱回收裝置一中提供的熱量，吸熱之后的氮氣直接進入燃燒室的鍋爐，一級一級的吸收純氧與煤燃燒形成高溫高壓氮氣；

膨脹機組二，受所述加熱之后的氮氣驅動膨脹做功；

發(fā)電機組二，所述發(fā)電機組二的輸入軸與所述膨脹機組二的輸出軸相連接；

余熱回收裝置一，對膨脹做功之后的氮氣余熱的熱能進行收集，并在氮氣進入鍋爐之前將收集的熱量輸入給低溫氮氣；

余熱回收裝置二，對煤在燃燒室中與氧氣充分燃燒的廢氣的余熱進行收集，并將熱能在加壓裝置中提供給氧；

以上所述空氣壓縮裝置為多級，能夠實現(xiàn)空氣的等溫壓縮。

以上所述膨脹機組一至少為兩級膨脹機組，其中每個膨脹機之間的壓力值相同或不同。

以上所述膨脹機組二至少為兩級膨脹機組，其中每個膨脹機之間的壓力值相同或不同。

以上多級燃燒室至少為兩級燃燒室。

以上所述熱能回收裝置為至少一個儲熱罐。

以上所述余熱回收裝置一和余熱回收裝置二均為至少一個儲熱罐。

以上所述余熱回收裝置一和余熱回收裝置二是板式換熱器。

以上所述在燃燒室中煤與氧氣充分燃燒的廢氣經(jīng)過廢氣處理裝置凈化處理后放入空氣。

該系統(tǒng)的工作時：空氣壓縮裝置吸收冷能回收裝置收集的冷能，將氣態(tài)空氣進行逐級等溫壓縮，壓縮成常溫高壓氣態(tài)空氣，熱能回收裝置，對空氣壓縮過程中產生的熱能進行收集，常溫高壓氣態(tài)空氣經(jīng)空氣凈化裝置去除氣態(tài)空氣中的二氧化碳和水，空氣液化裝置將凈化后的常溫高壓的氣態(tài)空氣經(jīng)絕熱膨脹液化為常壓低溫液態(tài)空氣，然后儲存于液態(tài)空氣儲罐，空氣分離裝置接收所述熱能回收裝置提供的熱能，將常壓低溫液態(tài)空氣分離出氧氣和氮氣，空氣分離后分離出的氧氣儲存于氧氣儲罐，空氣分離后分離出的氮氣儲存于氮氣儲罐，冷能回收裝置對所述空氣分離裝置中氧氣和氮氣氣化分離過程中產生的冷能進行收集，加壓裝置接收所述余熱回收裝置二提供的熱能，對氧氣加壓，受加壓后氧氣驅動膨脹機組一做功，進而完成中溫發(fā)電；膨脹做功之后的氧氣進入第一級燃燒室與第一級燃燒室放入的煤進行充分燃燒，沒有燃燒的氧氣和燃燒后的廢氣一起進入下級燃燒室與該級燃燒室內的煤再次進行燃燒，一直到氧氣燃燒盡；同時空氣分離裝置分離出來的低溫氮氣接收余熱回收裝置一中提供的熱量進行預熱，吸熱之后的氮氣直接進入燃燒室的鍋爐，一級一級的吸收純氧與煤燃燒形成高溫高壓氮氣，受加熱之后的氮氣驅動膨脹機組二膨脹做功，進而完成高溫發(fā)電；余熱回收裝置一，對膨脹做功之后的氮氣余熱的熱能進行收集，余熱回收裝置二，對在燃燒室中煤與氧氣充分燃燒的廢氣的余熱進行收集。

附圖說明

圖1為本發(fā)明液態(tài)空氣儲能與燃煤發(fā)電聯(lián)合能源系統(tǒng)原理示意圖。

圖中：（1）空氣壓縮裝置；（2）空氣凈化裝置；（3）空氣液化裝置；（4）液態(tài)空氣儲罐；（5）空氣分離裝置；（6）氮氣儲罐；（7）氧氣儲罐；（8）冷能回收裝置；（9）熱能回收裝置；（10）加壓裝置；（11）膨脹機組一；（12）燃燒鍋爐；（13）多級燃燒室；（14）膨脹機組二；（15）余熱回收裝置二；（16）余熱回收裝置一；（17）廢氣回收裝置；（18）換熱器；（19）發(fā)電機組一；（20）發(fā)電機組二。

具體實施方式

下面用實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。

圖1為本發(fā)明液態(tài)空氣儲能與燃煤發(fā)電聯(lián)合能源系統(tǒng)原理示意圖，本發(fā)明包括空氣壓縮裝置（1）、空氣凈化裝置（2）、空氣液化裝置（3）、液態(tài)空氣儲罐（4）、熱能回收裝置（9）、空氣分離裝置（5）、氧氣儲罐（7）、氮氣儲罐（6）、加壓裝置（10）、冷能回收裝置（8）、膨脹機組一（11）、發(fā)電機組一（19）、多級燃燒室（13）、燃燒鍋爐（12）、膨脹機組二（14）、發(fā)電機組二（20）、余熱回收裝置一（16）、余熱回收裝置二（15）以及廢氣回收裝置（17）、換熱器（18）。

以下結合圖1詳細說明本實施例的液態(tài)空氣儲能與燃煤發(fā)電聯(lián)合能源系統(tǒng)工作流程：空氣壓縮裝置吸收冷能回收裝置收集的冷能，將氣態(tài)空氣進行逐級等溫壓縮，壓縮成常溫高壓氣態(tài)空氣，熱能回收裝置，對空氣壓縮過程中產生的熱能進行收集，常溫高壓氣態(tài)空氣經(jīng)空氣凈化裝置去除氣態(tài)空氣中的二氧化碳和水，空氣液化裝置將凈化后的常溫高壓的氣態(tài)空氣經(jīng)絕熱膨脹液化為常壓低溫液態(tài)空氣，然后儲存于液態(tài)空氣儲罐，空氣分離裝置接收所述熱能回收裝置提供的熱能，將常壓低溫液態(tài)空氣分離出氧氣和氮氣，空氣分離后分離出的氧氣儲存于氧氣儲罐，空氣分離后分離出的氮氣儲存于氮氣儲罐，冷能回收裝置對所述空氣分離裝置中氧氣和氮氣氣化分離過程中產生的冷能進行收集，加壓裝置接收所述余熱回收裝置二提供的熱能，對氧氣加壓，受加壓后氧氣驅動膨脹機組一做功，進而完成中溫發(fā)電；膨脹做功之后的氧氣進入第一級燃燒室與第一級燃燒室放入的煤進行充分燃燒，沒有燃燒的氧氣和燃燒后的廢氣一起進入下級燃燒室與該級燃燒室內的煤再次進行燃燒，一直到氧氣燃燒盡；同時空氣分離裝置分離出來的低溫氮氣接收余熱回收裝置一中提供的熱量進行預熱，吸熱之后的氮氣直接進入燃燒室的鍋爐，一級一級的吸收純氧與煤燃燒形成高溫高壓氮氣，受加熱之后的氮氣驅動膨脹機組二膨脹做功，進而完成高溫發(fā)電；余熱回收裝置一，對膨脹做功之后的氮氣余熱的熱能進行收集，余熱回收裝置二，對在燃燒室中煤與氧氣充分燃燒的廢氣的余熱進行收集；對于最終燃燒產物廢氣經(jīng)廢氣處理裝置凈化處理后放入空氣。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。