本发明涉及燃煤机组调峰，特别是涉及一种耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统。
背景技术：
1、截至2023年底，全国可再生能源装机总量已经超过煤电，可再生能源发电占比将会稳步提升。新能源普遍具有波动性大、随机性强的特点，因此来自新能源的电力在大规模并网中会给电网的稳定性带来更多地冲击。
2、在可再生能源发电的高峰期，燃煤机组需要减少出力，由可再生能源承担主要的发电任务。但燃煤机组在低负荷运行区间，容易出现系统的效率变低，单位发电量煤耗急剧增加，系统经济性低下，超低负荷下锅炉燃烧稳定性降低，脱硫脱硝系统入口温度不达标等一系列系统经济和环保问题，甚至会造成汽轮机末端叶片损伤、未充分燃烧的煤粉复燃和炉膛局部超温等对机组的安全性产生威胁的问题。深度调峰的需求使得燃煤机组需要具备一定的灵活性，但低负荷下燃煤机组严重偏离设计工况下。机组运行在非正常工况，对机组的安全性、环保性及经济性的影响不可忽视。燃煤机组的灵活性和高效性相互联系，却存在一定的不可兼得性。
3、燃煤机组耦合储能系统调峰，可以在减少调峰偏离设计工况对机组造成的损伤的同时，增强燃煤机组对电网负荷变化的响应速率，是一种可行的灵活性改造方案。可以与燃煤机组耦合储能技术主要有储热技术，电化学储能，压缩空气储能，飞轮储能等技术。其中储热技术是一种成本较低，已经得到初步应用的技术。目前采用的储热技术主要以蓄热式水罐等显热储存技术为主。受制于成本，储能系统的规模只能起到调节的作用，增加燃煤机组对负荷变化的响应速率，但无法解决燃煤机组低负荷运行时的低效问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供了一种耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，提升燃煤机组的灵活性，在加大锅炉的低负荷稳燃能力的同时，增加燃煤机组调峰运行时的效率，实现燃煤机组热能的提质增效。
2、为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，包括脱硝装置、空预器以及设置在所述脱硝装置、所述空预器之间的烟气支路、与所述烟气支路连接的化学储热装置和烟气调节板， 所述烟气调节板位于锅炉出口的尾部烟道中，用于调节流经所述空预器和所述储热装置的烟气比例，所述化学储热装置包括反应物储罐、固定床反应器、气液分离器和合成气储罐，所述反应物储罐存储有反应物，与所述固定床反应器连接，所述反应物为低碳燃料，所述化学储热装置用于在储热模式下，所述烟气调节板打开所述烟气支路使得所述燃煤锅炉产生的烟气进入所述化学储热装置并在所述固定床反应器反应生成生成物，所述生成物经过所述气液分离器处理后将产生的合成气输出到所述合成气储罐存储，产生的液体通过所述反应物储罐回收，以及在放热模式下，所述合成气储罐存储的所述合成气输入所述燃煤锅炉燃烧提升所述燃煤锅炉的输出。
3、其中，所述气液分离器包括生成物进口、合成气出口和未反应物出口，所述气液分离器通过所述生成物进口将所述固定床反应器反应的生成物输入后通过换热器换热将所述生成物进行固液分离，将固液分离产生的气体通过所述合成气出口输出到所述合成气储罐进行存储，以及将固液分离产生的液体通过未反应物出口并经过未反应液体回路输出到所述反应物储罐进行回收。
4、其中，所述换热器为管式换热器或者板式换热器，用于对所述生成物进行换热实现固液分离、对所述反应物进入所述固定床反应器前进行初步预热。
5、其中，还包括与所述合成气储罐出口连接的合成气预热器以及设置在所述反应物储罐、所述固定床反应器的反应物预热器，所述合成气预热器用于将所述合成气储罐输出的合成气预热后，使得所述合成气输出到所述燃煤锅炉的炉膛通过燃烧器喷口输出燃烧前达到燃烧预热温度，所述反应物预热器用于将所述固定床反应器的反应物进行预热或者将所述反应物储罐经过物料泵输出到所述固定床反应器的反应物在到达所述固定床反应器的之前进行预热，所述换热器与所述反应物预热器、所述合成气预热器连接，用于与所述反应物预热器、所述合成气预热器进行热量交换。
6、其中，还包括设置在所述固定床反应器的固定床温度传感器、设置在所述合成气预热器的合成气温度传感器以及设置在所述反应物预热器的反应物温度传感器，所述固定床温度传感器用于检测所述固定床反应器的入口温度数值以及出口温度数值，所述合成气温度传感器用于检测所述合成气预热器在对所述合成气进行预热前后的温度数值，所述反应物温度传感器用于检测所述反应物预热器预热前后的所述反应物的温度数值，控制器与所述固定床反应器、所述合成气预热器、所述反应物预热器连接，并根据对应设备的运行参数以及当前的设备运行模式控制所述烟气调节板运行参数、所述固定床反应器的运行参数、所述合成气预热器的运行参数和所述反应物预热器的运行参数。
7、其中，还包括设置在所述反应物储罐与所述进料泵之间的第一阀门，以及设置在所述进料泵与所述换热器之间的第二阀门，以及设置在所述换热器与所述气液分离器之间的第三阀门，以及设置在所述气液分离器与所述合成气储罐之间的第四阀门，以及设置在所述合成气储罐与所述合成气预热器之间的第五阀门，以及设置在所述合成气预热器到所述燃烧器喷口之间的第六阀门，以及设置在所述烟气调节板与所述合成气预热器之间的第七阀门，以及设置在所述烟气调节板与所述固定床反应器的第八阀门。
8、其中，还包括设置在所述固定床反应器内的颗粒状堆积床催化剂层，所述颗粒状堆积床催化剂层的床层孔隙率为0.4~0.8，所述颗粒状堆积床催化剂层为cuo、zno和al2o3混合组成的颗粒状堆积床催化剂层，所述颗粒状堆积床催化剂层中cuo的质量占比为55%~65%，zno的质量占比为28%~32%，al2o3的质量占比为8%~12%。
9、其中，还包括设置在所述合成气储罐的加压装置，用于将从合成气出口输出的所述合成气通过加压到预定压强后到所述合成气储罐进行存储。
10、其中，所述合成气为氢气，所述低碳燃料反应物为150-350℃温度区间发生重整反应的低碳燃料，所述低碳燃料包括甲醇、乙醇和丙醇中的至少一种。
11、其中，所述固定床反应器为螺旋盘管式的固定床反应器、竖筒状固定床反应器或者卧筒状固定床反应器。
12、本发明实施例所提供的耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，与现有技术相比，具有以下优点：
13、本发明实施例提供的耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，通过在脱硝装置、空预器之间设置烟气支路，在烟气支路连接处设置化学储热装置和烟气调节板， 在储热模式下，烟气调节板打开烟气支路使得燃煤锅炉产生的烟气进入化学储热装置并在固定床反应器反应生成生成物，生成物经过气液分离器处理后将产生的合成气输出到合成气储罐存储，产生的液体通过反应物储罐回收，在放热模式下，合成气储罐存储的合成气输入燃煤锅炉燃烧提升燃煤锅炉的输出。通过耦合低碳燃料，降负荷时充分利用锅炉尾部烟道的烟气余热制取合成气；升负荷时利用合成气增加机组变负荷速率的同时，让烟气余热实现品位提升，协同提升机组的灵活性和高效性。
1.一种耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，其特征在于，包括脱硝装置、空预器以及设置在所述脱硝装置、所述空预器之间的烟气支路、与所述烟气支路连接的化学储热装置和烟气调节板， 所述烟气调节板位于锅炉出口的尾部烟道中，用于调节流经所述空预器和所述储热装置的烟气比例，所述化学储热装置包括反应物储罐、固定床反应器、气液分离器和合成气储罐，所述反应物储罐存储有反应物，与所述固定床反应器连接，所述反应物为低碳燃料，所述化学储热装置用于在储热模式下，所述烟气调节板打开所述烟气支路使得所述燃煤锅炉产生的烟气进入所述化学储热装置并在所述固定床反应器反应生成生成物，所述生成物经过所述气液分离器处理后将产生的合成气输出到所述合成气储罐存储，产生的液体通过所述反应物储罐回收，以及在放热模式下，所述合成气储罐存储的所述合成气输入所述燃煤锅炉燃烧提升所述燃煤锅炉的输出。
2.如权利要求1所述耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，其特征在于，所述气液分离器包括生成物进口、合成气出口和未反应物出口，所述气液分离器通过所述生成物进口将所述固定床反应器反应的生成物输入后通过换热器换热将所述生成物进行固液分离，将固液分离产生的气体通过所述合成气出口输出到所述合成气储罐进行存储，以及将固液分离产生的液体通过未反应物出口并经过未反应液体回路输出到所述反应物储罐进行回收。
3.如权利要求2所述耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，其特征在于，所述换热器为管式换热器或者板式换热器，用于对所述生成物进行换热实现固液分离、对所述反应物进入所述固定床反应器前进行初步预热。
4.如权利要求3所述耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，其特征在于，还包括与所述合成气储罐出口连接的合成气预热器以及设置在所述反应物储罐、所述固定床反应器的反应物预热器，所述合成气预热器用于将所述合成气储罐输出的合成气预热后，使得所述合成气输出到所述燃煤锅炉的炉膛通过燃烧器喷口输出燃烧前达到燃烧预热温度，所述反应物预热器用于将所述固定床反应器的反应物进行预热或者将所述反应物储罐经过物料泵输出到所述固定床反应器的反应物在到达所述固定床反应器的之前进行预热，所述换热器与所述反应物预热器、所述合成气预热器连接，用于与所述反应物预热器、所述合成气预热器进行热量交换。
5.如权利要求4所述耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，其特征在于，还包括设置在所述固定床反应器的固定床温度传感器、设置在所述合成气预热器的合成气温度传感器以及设置在所述反应物预热器的反应物温度传感器，所述固定床温度传感器用于检测所述固定床反应器的入口温度数值以及出口温度数值，所述合成气温度传感器用于检测所述合成气预热器在对所述合成气进行预热前后的温度数值，所述反应物温度传感器用于检测所述反应物预热器预热前后的所述反应物的温度数值，控制器与所述固定床反应器、所述合成气预热器、所述反应物预热器连接，并根据对应设备的运行参数以及当前的设备运行模式控制所述烟气调节板运行参数、所述固定床反应器的运行参数、所述合成气预热器的运行参数和所述反应物预热器的运行参数。
6.如权利要求5所述耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，其特征在于，还包括设置在所述反应物储罐与所述进料泵之间的第一阀门，以及设置在所述进料泵与所述换热器之间的第二阀门，以及设置在所述换热器与所述气液分离器之间的第三阀门，以及设置在所述气液分离器与所述合成气储罐之间的第四阀门，以及设置在所述合成气储罐与所述合成气预热器之间的第五阀门，以及设置在所述合成气预热器到所述燃烧器喷口之间的第六阀门，以及设置在所述烟气调节板与所述合成气预热器之间的第七阀门，以及设置在所述烟气调节板与所述固定床反应器的第八阀门。
7.如权利要求1所述耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，其特征在于，还包括设置在所述固定床反应器内的颗粒状堆积床催化剂层，所述颗粒状堆积床催化剂层的床层孔隙率为0.4~0.8，所述颗粒状堆积床催化剂层为cuo、zno和al2o3混合组成的颗粒状堆积床催化剂层，所述颗粒状堆积床催化剂层中cuo的质量占比为55%~65%，zno的质量占比为28%~32%，al2o3的质量占比为8%~12%。
8.如权利要求1所述耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，其特征在于，还包括设置在所述合成气储罐的加压装置，用于将从合成气出口输出的所述合成气通过加压到预定压强后到所述合成气储罐进行存储。
9.如权利要求1-8任意一项所述耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，其特征在于，所述合成气为氢气，所述低碳燃料为150-350℃温度区间发生重整反应的低碳燃料，所述低碳燃料包括甲醇、乙醇和丙醇中的至少一种。
10.如权利要求9所述耦合低碳燃料提升锅炉灵活性的发电系统，其特征在于，所述固定床反应器为螺旋盘管式的固定床反应器、竖筒状固定床反应器或者卧筒状固定床反应器。
