CN106050421B - 携带燃料的二氧化碳楼宇供能*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种携带燃料的二氧化碳楼宇供能***，包括楼宇、新能源制造中心、缓冲罐、供能单元和储能单元。供能单元设有燃烧室、膨胀机、发电机和换热器，膨胀机与发电机连接，换热器与楼宇中的空调设备连接。燃烧室连接到膨胀机入口，膨胀机出口连接到换热器。新能源制造中心设有助燃气体管路和燃气管路，助燃气体管路和燃气管路连接到烧嘴。换热器出口分为两路，一路通过常压二氧化碳管路连接到新能源制造中心，另一路连接到储能单元，两路分别设有阀门。储能单元通过缓冲罐连接到烧嘴。本发明有效利用高压二氧化碳进行储能和供能，提高了超临界二氧化碳的储能潜力，实现了二氧化碳储存的能量的高效利用，开辟储能用能的新途径。
Description
技术领域
本发明属于储能供能技术领域，涉及一种二氧化碳储能和供能***，具体涉及一种携带燃料的二氧化碳楼宇供能***。
背景技术
储能技术可以实现能量的有效存储，并在需要时完成能量的高效率释放。利用储能技术，储能***可以随时将富余能源转化和储存，从而有效减少能源的浪费。如何利用二氧化碳为载体实现储能和供能，提高能源的利用率，减少能量的浪费，是供能***面临的重要挑战。
以二氧化碳为工作介质储能供能***较为少见。二氧化碳是一种无毒、不易燃、密度高、临界点适宜具有较好的流动性和传输特性，常被用于制冷、化工等领域。单纯的二氧化碳储能和供能，能量不能最大限度的发挥，有待于进一步挖掘和提高二氧化碳的应用价值，拓宽超临界二氧化碳的储能和用能的潜力。楼宇是使用能量的集中场所，如何利用以二氧化碳为工作介质的储能供能***尤其是携带燃料的二氧化碳储能供能***为楼宇提供能量在以往的文献中尚未有过报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种携带燃料的二氧化碳楼宇供能***，提高超临界二氧化碳的储能和用能潜力，有效的存储并利用二氧化碳储存的能量，开辟能源利用的新途径。
本发明的技术方案是：携带燃料的二氧化碳楼宇供能***，包括楼宇、供能单元和储能单元。供能单元设有燃烧室、膨胀机、发电机和换热器，膨胀机与发电机连接，燃烧室设有烧嘴，换热器与楼宇中的空调设备连接。燃烧室连接到膨胀机入口，膨胀机出口连接到换热器。***设有新能源制造中心和缓冲罐，新能源制造中心设有助燃气体管路和燃气管路，助燃气体管路和燃气管路连接到烧嘴。换热器出口分为两路，一路通过常压二氧化碳管路连接到新能源制造中心，另一路连接到储能单元，两路分别设有阀门。储能单元通过缓冲罐连接到烧嘴。
储能单元设有燃料罐、脱水罐、携带燃料的二氧化碳气体罐、高压燃料储罐和压缩工段，燃料罐与携带燃料的二氧化碳气体罐连接。换热器通过脱水罐连接到携带燃料的二氧化碳气体罐，携带燃料的二氧化碳气体罐通过压缩工段连接到高压燃料储罐，高压燃料储罐通过缓冲罐连接到烧嘴。储能单元设有蓄电池，压缩工段的压缩机与蓄电池和/或低谷低价电线路连接。发电机与蓄电池和楼宇中的电力设备电路连接。
助燃气体管路中的气体为氧气和二氧化碳的混合物，氧气和二氧化碳的比例为10:90～90:10；燃气管路的气体为氢气与二氧化碳的混合物，其中二氧化碳的体积含量为0～90%。助燃气体管路和燃气管路的压力为0.1～100MPa。燃烧室出口的烟气温度为1000～2000℃，压力为0.1～100MPa。膨胀机出口的气体压力为0.1～5MPa，温度为-50～200℃。燃烧室为直接加热燃烧室、间接加热燃烧室或高温换热器。涉及储罐储存的采用低温储存，涉及管道输送的采用低温输送。动力设备为汽轮机、膨胀机、烟气轮机、活塞式发动机、燃气轮机气体发动机。
本发明通过新能源制造中心、供能单元和储能单元构成的携带燃料的二氧化碳楼宇供能***，有效利用高压二氧化碳进行储能和供能，提高了超临界二氧化碳的储能潜力，携带燃料的超临界二氧化碳流体与压缩空气混合燃烧产生巨大的能量进行做功，使携带燃料的超临界二氧化碳流体储存的能量充分释放进行利用，实现了二氧化碳储存的能量的高效利用，开辟储能用能的新途径。
附图说明
图1为本发明携带燃料的二氧化碳楼宇供能***的流程示意图；
其中：1—楼宇、2—换热器、3—膨胀机、4—燃烧室、5—烧嘴、6—新能源制造中心、7—燃料罐、8—脱水罐、9—携带燃料的二氧化碳气体罐、10—减压阀、11—缓冲罐、12—高压燃料储罐、13—压缩工段、14—阀门、15—供能单元、16—储能单元、17—蓄电池、18—发电机、19—常压二氧化碳回路、20—助燃气体管路、21—燃气管路。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
本发明携带燃料的二氧化碳楼宇供能***如图1所示，包括楼宇1、新能源制造中心6、缓冲罐11、供能单元15和储能单元16。供能单元设有烧室4、膨胀机3、发电机18和换热器2，膨胀机与发电机连接，燃烧室设有烧嘴5，换热器与楼宇中的空调设备连接。储能单元16设有燃料罐7、脱水罐8、携带燃料的二氧化碳气体罐9、高压燃料储罐12、蓄电池17和压缩工段13。燃料罐与携带燃料的二氧化碳气体罐连接，压缩工段的压缩机与蓄电池和/或低谷低价电线路连接。新能源制造中心设有助燃气体管路20和燃气管路21，助燃气体管路和燃气管路连接到烧嘴。燃烧室连接到膨胀机入口，膨胀机出口连接到换热器入口。换热器出口分为两路，一路通过常压二氧化碳回路19连接到新能源制造中心，另一路连接到储能单元的脱水罐，两路分别设有阀门14。脱水罐连接到携带燃料的二氧化碳气体罐，携带燃料的二氧化碳气体罐通过压缩工段连接到高压燃料储罐，高压燃料储罐通过缓冲罐连接到烧嘴。发电机与蓄电池和楼宇中的电力设备电路连接。
助燃气体管路中的气体为氧气和二氧化碳的混合物，氧气和二氧化碳的比例为50:50；燃气管路的气体为氢气与二氧化碳的混合物，其中二氧化碳的体积含量为60%。助燃气体管路20和燃气管路21的压力为20MPa。燃烧室4出口的烟气温度为1800℃，压力为18MPa。膨胀机出口的气体压力为2MPa，温度为-30℃。
本发明携带燃料的二氧化碳楼宇供能***的运行过程为，新能源制造中心6通过助燃气体管路20和燃气管路21向燃烧室输入高压的助燃气体和燃料气，高压的助燃气体和燃料气在燃烧室燃烧产生高压烟气，驱动膨胀机做功发电。发的电供大楼用电设备使用，剩余的电通过蓄电池储存。做功后的烟气温度降低，通过换热器将冷量传递给楼宇的空调设备。离开换热器的烟气一路返回新能源制造中心制备高压气体，一路到储能单元经脱水罐8脱水后到携带燃料的二氧化碳气体罐9。燃料罐7向携带燃料的二氧化碳气体罐注入氢气燃料，注入的量为携带燃料的二氧化碳气体罐种气体总量的40%（体积）。携带燃料的二氧化碳气体罐携带燃料的二氧化碳气体经压缩工段13压缩至20MPa、温度为800℃，送至高压燃料储罐12储存。高压燃料储罐的高温高压二氧化碳流体经缓冲罐稳压后到烧嘴5进行燃烧。
换热器出口的烟气可以选择通过常压二氧化碳回路19返回新能源制造中心，也可选择进入储能单元16进行储能，通过两路的阀门14进行控制。选择常压二氧化碳回路19返回新能源制造中心时，烧嘴的燃料由新能源制造中心通过燃气管路21提供。选择进入储能单元16进行储能时，烧嘴的燃料由高压燃料储罐12通过缓冲罐11提供。
Claims (6)
1.一种携带燃料的二氧化碳楼宇供能***，包括楼宇（1）、供能单元（15）和储能单元（16），所述供能单元设有燃烧室（4）、膨胀机（3）、发电机（18）和换热器（2），所述膨胀机与发电机连接，所述燃烧室（4）设有烧嘴（5），所述换热器与楼宇中的空调设备连接；所述燃烧室连接到膨胀机入口，膨胀机出口连接到换热器；其特征是：所述***设有新能源制造中心（6）和缓冲罐（11），所述新能源制造中心设有助燃气体管路（20）和燃气管路（21），所述助燃气体管路和燃气管路连接到烧嘴；所述换热器出口分为两路，一路通过常压二氧化碳回路（19）连接到新能源制造中心，另一路连接到储能单元，两路分别设有阀门（14）；储能单元通过缓冲罐连接到烧嘴；所述储能单元（16）设有燃料罐（7）、脱水罐（8）、携带燃料的二氧化碳气体罐（9）、高压燃料储罐（12）和压缩工段（13），所述燃料罐与携带燃料的二氧化碳气体罐连接；所述换热器通过脱水罐连接到携带燃料的二氧化碳气体罐，所述携带燃料的二氧化碳气体罐通过压缩工段连接到高压燃料储罐，所述高压燃料储罐（12）通过缓冲罐（11）连接到烧嘴（5）；所述助燃气体管路（20）中的气体为氧气和二氧化碳的混合物，氧气和二氧化碳的比例为10:90～90:10；所述燃气管路（21）的气体为氢气与二氧化碳的混合物，其中二氧化碳的体积含量为0～90%。
2.根据权利要求1所述的携带燃料的二氧化碳楼宇供能***，其特征是：所述储能单元（16）设有蓄电池（17），所述压缩工段的压缩机与蓄电池和/或低谷低价电线路连接。
3.根据权利要求2所述的携带燃料的二氧化碳楼宇供能***，其特征是：所述发电机（18）与蓄电池（17）和楼宇（1）中的电力设备电路连接。
4.根据权利要求1所述的携带燃料的二氧化碳楼宇供能***，其特征是：所述燃烧室（4）出口的烟气温度为1000～2000℃，压力为0.1～100MPa；所述膨胀机出口的气体压力为0.1～5MPa，温度为-50～200℃。
5.根据权利要求1所述的携带燃料的二氧化碳楼宇供能***，其特征是：所述燃烧室（4）为直接加热燃烧室、间接加热燃烧室或高温换热器。
6.根据权利要求1所述的携带燃料的二氧化碳楼宇供能***，其特征是：涉及储罐储存的采用低温储存，涉及管道输送的采用低温输送。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |