压缩烟气储能系统、具有储能系统的IGCC及其控制方法与流程

压缩烟气储能系统、具有储能系统的igcc及其控制方法
技术领域
1.本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种压缩烟气储能系统、具有储能系统的igcc及其控制方法。


背景技术：

2.煤炭是我国重要的基础能源，也是我国co2排放的主要来源。整体煤气化联合循环系统(igcc)是将清洁的煤气化技术与高效的燃气-蒸汽联合循环发电技术有机集成的高效发电技术。由于igcc本身调峰能力比较弱，需要通过其他方式增强igcc的灵活调峰性能，以满足电网削峰填谷的需求。


技术实现要素：

3.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
4.新能源占比的大幅提升迫切需要灵活调节电源来保持电网的安全稳定运行，加快大规模储能技术部署是构建以新能源为主体的新型电力系统的内在需求。
5.压缩空气储能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭空间，即将不可储存的电能转化成可储存的压缩空气的势能并储存于储气室中。当系统发电量不足时，将压缩空气导入膨胀机做功发电，满足电力系统调峰需要。空气压缩机、电动机、储气室等组成的储能子系统将电站低谷的低价电能通过压缩空气储存在储气室中，储能时通过联轴器将电动发电机和空气压缩机耦合，与膨胀机解耦合。电力系统高峰负荷时，利用压缩空气驱动膨胀机发电，膨胀机以及加热器等发电子系统，发电时电动发电机与膨胀机耦合，与空气压缩机解耦合。
6.目前，相关技术中co2捕集技术，均面临着捕集能耗高、经济差的制约。在“碳达峰、碳中和”的背景下，新能源占比的大幅提升迫切需要灵活调节电源来保持电网的安全稳定运行，igcc电站的灵活性难以适应灵活调峰的需求，压缩空气储能是日臻成熟的大规模储能技术。
7.由于igcc余热锅炉排出的洁净烟气与空气的成分类似，因此，可以利用igcc排出的烟气作为压缩空气储能的储能介质，增强igcc电力灵活调峰性能，满足电网削峰填谷的需求。此外，在压缩烟气储能过程中，可以利用压缩烟气中co2分压大幅度提高的特性，实现对co2的低能耗捕集，减少碳排放。
8.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
9.为此，本发明的实施例提出一种压缩烟气储能系统，以满足电网削峰填谷的需求。
10.本发明的实施例提出一种具有储能系统的igcc，以满足电网削峰填谷的需求。
11.本发明的实施例提出一种具有储能系统的igcc控制方法，以满足电网削峰填谷的需求
12.本发明实施例的压缩烟气储能系统包括第一空压机、吸收塔、再生塔、储气室、膨胀机和第一发电机。所述第一空压机具有压缩前烟气进口和压缩后烟气出口，所述压缩前
烟气进口用于与烟气气源连通。所述吸收塔内设有用于吸附二氧化碳的吸附剂，所述吸收塔具有脱碳前烟气进口、脱碳后烟气出口、吸附前吸附剂进口和吸附后吸附剂出口，所述压缩后烟气出口与所述脱碳前烟气进口连通。所述再生塔具有再生前吸附剂进口、再生后吸附剂出口和处理前二氧化碳出口，所述吸附后吸附剂出口与所述再生前吸附剂进口连通，所述再生后吸附剂出口与所述吸附前吸附剂进口连通。所述储气室具有储气室进口和储气室出口，所述脱碳后烟气出口与所述储气室进口连通。所述膨胀机具有膨胀机进口和膨胀机出口，所述储气室出口与所述膨胀机进口连通，所述膨胀机与所述第一发电机相连，以便利用所述膨胀机驱动所述第一发电机发电。
13.因此，本发明实施例的压缩烟气储能系统具有二氧化碳捕集能耗低等优点。
14.在一些实施例中，压缩烟气储能系统进一步包括溶液换热器，所述溶液换热器具有热吸附剂进口、热吸附剂出口、冷吸附剂进口和冷吸附剂出口，所述再生后吸附剂出口与热吸附剂进口连通，所述热吸附剂出口与所述吸附前吸附剂进口连通，所述吸附后吸附剂出口与所述冷吸附剂进口连通，所述冷吸附剂出口与所述再生前吸附剂进口连通。
15.在一些实施例中，所述再生塔具有热源进口和热源出口，所述压缩后烟气出口与所述热源进口连通，所述热源出口与所述脱碳前烟气进口连通，以便从所述压缩后烟气出口流出的烟气作为所述再生塔的热源。
16.在一些实施例中，压缩烟气储能系统进一步包括第一余热回收器和储热罐。所述第一余热回收器具有第一热侧介质进口、第一热侧介质出口、第一冷侧介质进口和第一冷侧介质出口，所述第一热侧介质进口与所述烟气气源连通，所述第一热侧介质出口与所述压缩前烟气进口连通。所述储热罐用于储存换热介质，所述储热罐具有第一储热罐进口和第一储热罐出口，所述第一冷侧介质进口与第一储热罐出口连通，所述第一冷侧介质出口与所述第一储热罐进口连通。
17.在一些实施例中，压缩烟气储能系统进一步包括第二余热回收器和储热罐，所述第二余热回收器具有第二热侧介质进口、第二热侧介质出口、第二冷侧介质进口和第二冷侧介质出口，所述第二热侧介质进口与所述压缩后烟气出口连通，所述第二热侧介质出口与所述脱碳前烟气进口连通。所述储热罐用于储存换热介质，所述储热罐具有第二储热罐进口和第二储热罐出口，所述第二冷侧介质进口与第二储热罐出口连通，所述第二冷侧介质出口与所述第二储热罐进口连通。
18.在一些实施例中，压缩烟气储能系统进一步包括换热器和储热罐。所述换热器具有第三热侧介质进口、第三热侧介质出口、第三冷侧介质进口和第三冷侧介质出口，所述第三冷侧介质进口与所述储气室出口连通，所述第三冷侧介质出口与所述膨胀机进口连通。所述储热罐用于储存换热介质，所述储热罐具有第三储热罐进口和第三储热罐出口，所述第三热侧介质进口与第三储热罐出口连通，所述第三热侧介质出口与所述第三储热罐进口连通。
19.本发明实施例的具有储能系统的igcc包括igcc和压缩烟气储能系统，所述igcc包括第二发电机和余热锅炉，所述余热锅炉具有压力较低烟气出口。所述压缩烟气储能系统为根据权利要求1-6中任一项所述的压缩烟气储能系统，所述压缩前烟气进口与所述压力较低烟气出口相连，所述第二发电机与所述第一空压机相连，以便利用所述第二发电机向所述第一空压机提供电能。
20.因此，本发明实施例的具有储能系统的igcc具有方便满足削峰填谷需求、二氧化碳捕集能耗低和碳排放少等优点。
21.在一些实施例中，所述压缩烟气储能系统包括压缩冷却单元，所述压缩冷却单元具有处理前二氧化碳进口和处理后二氧化碳出口，所述处理前二氧化碳出口与所述处理前二氧化碳进口连通。所述igcc包括气化炉和煤粉输送系统，所述气化炉具有煤粉进口。所述煤粉输送系统与所述煤粉进口相连，所述煤粉输送系统具有输送气体进口，所述输送气体进口与所述处理后二氧化碳出口连通。所述igcc包括煤气冷却器，所述煤气冷却器具有吹扫气体进口，所述吹扫气体进口与所述处理后二氧化碳出口连通。
22.在一些实施例中，具有储能系统的igcc进一步包括烟气主管、烟气第一支管和烟气第二支管。所述烟气主管的第一端与所述烟气出口相连。所述烟气第一支管的第一端与所述烟气主管的第二端相连，所述烟气第一支管的第二端与所述压缩前烟气进口相连。所述烟气第二支管的第一端与所述烟气主管的所述第二端相连。其中所述烟气第一支管和所述烟气第二支管中的至少一者上设有控制阀。
23.本发明具有储能系统的igcc的控制方法包括以下步骤：
24.用电低谷期时，从所述压力较低烟气出口流出的至少一部分压力较低烟气进入所述压缩烟气储能系统，利用所述第二发电机对所述第一空压机提供电能，以便将所述至少一部分压力较低烟气压缩为压力较高烟气，之后利用所述吸收塔和所述再生塔实现压力较高烟气中二氧化碳的捕集，以便得到脱碳后压力较高烟气，并利用所述储气室储存所述脱碳后压力较高烟气，从而将第二发电机的一部分电能转化为压力较高烟气的势能储存起来；
25.用电高峰期时，利用所述储气室内储存的压力较高烟气驱动所述膨胀机运动，以便利用所述第一发电机发电，从而将所述压力较高烟气的势能转化为电能供用户使用。
26.因此，本发明实施例的具有储能系统的igcc的控制方法具有方便满足削峰填谷需求、二氧化碳捕集能耗低和碳排放少等优点。
附图说明
27.图1是根据本发明一个实施例的具有储能系统的igcc的结构示意图。
28.图2是图1中压缩烟气储能系统的结构示意图。
29.图3是图1中igcc的结构示意图。
30.附图标记：
31.igcc 100；
32.气化炉1；煤粉进口101；水进口102；氧气进口103；排渣口104；冷却前煤气出口105、飞灰进口106；
33.煤气冷却器2；冷却前煤气进口201；冷却后煤气出口202；冷却器蒸汽出口203；
34.除尘单元3；除尘前煤气进口301；除尘后煤气出口302；飞灰出口303；
35.低温余热回收单元4；冷却前煤气进口401；冷却后煤气出口402；
36.脱硫单元5；脱硫前煤气进口501；脱硫后煤气出口502；硫出口503；
37.硫回收单元6；硫进口601；硫磺出口602；
38.合成气调制单元7；调制前合成气进口701；调制后合成气出口702；
39.燃气轮机燃烧室8；合成气进口801；压缩后空气进口802；高温烟气出口803；
40.第二空压机9；压缩前空气进口901；压缩后空气出口902；
41.燃气轮机透平10；高温烟气进口1001；较高温度烟气出口1002；
42.余热锅炉11；较高温度烟气进口1101；较低温度烟气出口1102；冷却器蒸汽进口1103；余热锅炉蒸汽出口1104；烟气主管1105；烟气第一支管1106；烟气第二支管1107；
43.汽轮机12；汽轮机蒸汽进口1201；
44.压缩烟气储能系统200；
45.深冷空分装置13；氧气出口1301；
46.第一余热回收器14；第一热侧介质进口1401；第一热侧介质出口1402；第一冷侧介质进口1403；第一冷侧介质出口1404；
47.第一空压机15；压缩前烟气进口1501；压缩后烟气出口1502；
48.再生塔16；再生前吸附剂进口1601；再生后吸附剂出口1602；热源进口1603；热源出口1604；处理前二氧化碳出口1605；
49.吸收塔17；脱碳前烟气进口1701；脱碳后烟气出口1702；吸附前吸附剂进口1703；吸附后吸附剂出口1704；
50.溶液换热器18；热吸附剂进口1801；热吸附剂出口1802；冷吸附剂进口1803；冷吸附剂出口1804；
51.第二余热回收器19；第二热侧介质进口1901；第二热侧介质出口1902；第二冷侧介质进口1903；第二冷侧介质出口1904；
52.储气室20；储气室进口2001；储气室出口2002；
53.换热器21；第三热侧介质进口2101；第三热侧介质出口2102；第三冷侧介质进口2103；第三冷侧介质出口2104；
54.膨胀机22；膨胀机进口2201；膨胀机出口2202；
55.储热罐23；第一储热罐进口2301；第一储热罐出口2302；第二储热罐进口2303；第二储热罐出口2304；第三储热罐进口2305；第三储热罐出口2306；
56.压缩冷却单元24；处理前二氧化碳进口2401；处理后二氧化碳出口2402。
具体实施方式
57.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
58.如图1至图3所示，本发明实施例的具有储能系统的igcc包括igcc 100和压缩烟气储能系统200。
59.igcc 100包括第二发电机和余热锅炉11，余热锅炉11具有压力较低烟气出口1102。
60.下面参照附图详细描述本发明实施例的压缩烟气储能系统200。
61.如图1和图2所示，本发明实施例的压缩烟气储能系统200包括第一空压机15、吸收塔17、再生塔16、储气室20、膨胀机22和第一发电机(图中未示出)。
62.第一空压机15具有压缩前烟气进口1501和压缩后烟气出口1502，压缩前烟气进口1501与压力较低烟气出口1102相连，第二发电机与第一空压机15相连，以便利用第二发电
机向第一空压机15提供电能。
63.由此，在用电低谷期时，余热锅炉11流出的压力较低烟气作为烟气气源，该压力较低烟气可以通过压缩前烟气进口1501进入第一空压机15，进入第一空压机15的压力较低烟气经过第一空压机15压缩而形成压力较高烟气，从而将第二发电机的一部分电能转化为压力较高烟气的势能。
64.吸收塔17内设有用于吸附二氧化碳的吸附剂，吸收塔17具有脱碳前烟气进口1701、脱碳后烟气出口1702、吸附前吸附剂进口1703和吸附后吸附剂出口1704，压缩后烟气出口1502与脱碳前烟气进口1701连通。
65.由此，第一空压机15中的压力较高烟气通过压缩后烟气出口1502进入脱碳前烟气进口1701，压力较高烟气通过脱碳前烟气进口1701进入吸收塔17，吸附前吸附剂(具有吸附能力的吸附剂)通过吸附前吸附剂进口1703进入吸收塔17，并对进入吸收塔17内的压力较高烟气中的二氧化碳进行吸附形成吸附后吸附剂(吸附达到饱和或接近饱和的吸附剂)，从而完成对压力较高烟气中的二氧化碳的吸附。吸附后吸附剂通过吸附后吸附剂出口1704流出吸收塔17，脱碳后压力较高烟气通过脱碳后烟气出口1702流出吸收塔17。
66.再生塔16具有再生前吸附剂进口1601、再生后吸附剂出口1602和处理前二氧化碳出口1605，吸附后吸附剂出口1704与再生前吸附剂进口1601连通，再生后吸附剂出口1602与吸附前吸附剂进口1703连通。
67.由此，吸收塔17中的吸附后吸附剂通过吸附后吸附剂出口1704流出吸收塔17，从吸附后吸附剂出口1704流出的吸附后吸附剂作为再生前吸附剂通过再生前吸附剂进口1601进入再生塔16。吸附后吸附剂在再生塔16内分解生成再生后吸附剂和二氧化碳。再生后吸附剂通过再生后吸附剂出口1602流出再生塔16，从再生后吸附剂出口1602流出的再生后作为吸附前吸附剂通过吸附前吸附剂进口1703回到吸收塔17。再生塔16内分解出的二氧化碳通过二氧化碳出口1605流出再生塔16，从而完成了对压力较高烟气中的二氧化碳的捕集。
68.由于进入吸收塔17内的压力较高烟气中二氧化碳分压较高，通过吸附剂容易捕集压力较高烟气中的二氧化碳，从而可以实现二氧化碳的低能耗捕集，并减少烟气中的碳排放。
69.储气室20具有储气室进口2001和储气室出口2002，脱碳后烟气出口1702与储气室进口2001连通。由此，脱碳后压力较高烟气通过脱碳后烟气出口1702进入和储气室进口2001进入到储气室20内，利用储气室20将具有较高势能的压力较高烟气储存起来。
70.膨胀机22具有膨胀机进口2201和膨胀机出口2202，储气室出口2002与膨胀机进口2201连通，膨胀机22与第一发电机相连，以便利用膨胀机22驱动第一发电机发电。
71.由此，在用电高峰期时，储气室20的压力较高烟气可以通过储气室出口2002和膨胀机进口2201压力较高烟气进入膨胀机22，压力较高烟气利用压力较高烟气对膨胀机22做功，进而使膨胀机22驱动第一发电机发电，从而把储气室20内储存的压力较高烟气的势能转化成电能。对膨胀机22做功后的做功后烟气可以通过膨胀机出口2202排入大气。
72.因此，本发明实施例的具有储能系统的igcc具有方便满足削峰填谷需求、二氧化碳捕集能耗低和碳排放少等优点。
73.本发明实施例的压缩烟气储能系统200具有二氧化碳捕集能耗低等优点。
74.可选地，吸附剂为复合胺，二氧化碳与复合胺反应生成氨基甲酸盐，氨基甲酸盐受热分解生成复合胺和二氧化碳。在具体实施时，把复合胺放入吸收塔17内，吸收塔17内的复合胺对二氧化碳吸附后形成的氨基甲酸盐进入至再生塔16中，再生塔16中的氨基甲酸盐通过从压缩后烟气出口1502流出的压力较高烟气被加热分解成二氧化碳和复合胺，二氧化碳通过处理前二氧化碳出口1605流出，复合胺循环进入至吸收塔17再次进行二氧化碳的吸附。
75.在一些实施例中，压缩烟气储能系统200进一步包括溶液换热器18，溶液换热器18具有热吸附剂进口1801、热吸附剂出口1802、冷吸附剂进口1803和冷吸附剂出口1804。再生后吸附剂出口1602与热吸附剂进口1801连通，热吸附剂出口1802与吸附前吸附剂进口1703连通，吸附后吸附剂出口1704与冷吸附剂进口1803连通，冷吸附剂出口1804与再生前吸附剂进口1601连通。
76.由此，从再生后吸附剂出口1602流出的再生后吸附剂通过热吸附剂进口1801进入溶液换热器18，从吸附后吸附剂出口1704流出的吸附后吸附剂通过冷吸附剂进口1803进入溶液换热器18。进入溶液换热器18中的再生后吸附剂和吸附后吸附剂在溶液换热器18内换热，使吸附后吸附剂被加热、再生后吸附剂被冷却，被冷却的再生后吸附剂通过热吸附剂出口1802流出溶液换热器18，被加热的吸附后吸附剂通过冷吸附剂出口1804流出溶液换热器18。之后被冷却的再生后吸附剂通过吸附前吸附剂进口1703进入吸收塔17，被加热的吸附后吸附剂通过再生前吸附剂进口1601进入再生塔16中。
77.从而使得被冷却的再生后吸附剂温度更低，利于再生后吸附剂吸收二氧化碳气体，并且被加热的吸附后吸附剂温度更高，利于吸附后吸附剂的再生。不仅实现了热量的梯级回收利用，而且有利于进一步降低二氧化碳捕集的能耗。
78.在一些实施例中，再生塔16具有热源进口1603和热源出口1604，压缩后烟气出口1502与热源进口1603连通，热源出口1604与脱碳前烟气进口1701连通，以便从压缩后烟气出口1502流出的烟气作为再生塔16的热源。
79.从第一空压机15的压缩后烟气出口1501流出的烟气不仅压力较高，且温度也较高，而储存在储气室20内的压力较高烟气的温度不需要太高，因此，从压缩后烟气出口1502流出的压力较高烟气作为再生塔16的热源使用，不仅可以省去额外的热源，进一步降低二氧化碳捕集能耗，而且可以对从压缩后烟气出口1502流出的压力较高烟气进行冷却，便于压力较高烟气的储存在储气室20内。
80.在一些实施例中，压缩烟气储能系统200进一步包括第一余热回收器14和储热罐23。第一余热回收器14具有第一热侧介质进口1401、第一热侧介质出口1402、第一冷侧介质进口1403和第一冷侧介质出口1404。第一热侧介质进口1401与烟气气源连通，第一热侧介质出口1402与压缩前烟气进口1501连通。储热罐23用于储存换热介质。储热罐23具有第一储热罐进口2301和第一储热罐出口2302，第一冷侧介质进口1403与第一储热罐出口2302连通，第一冷侧介质出口1404与第一储热罐进口2301连通。
81.由此，储热罐23中的换热介质通过第一储热罐出口2302流出至储热罐23并通过第一冷侧介质进口1403进入至第一余热回收器14内，从第一热侧介质进口1401进入第一余热回收器14内的烟气对第一余热回收器14内的换热介质进行加热。加热后的换热介质从第一冷侧介质出口1404流出第一余热回收器14并从第一储热罐进口2301进入至储热罐23。
82.因此，烟气中的部分热量通过换热介质被储存在储热罐23中。被换热介质吸收一部分热量后的烟气通过第一热侧介质出口1402流出第一余热回收器14并通过压缩前烟气进口1501流至第一空压机15。从而充分利用烟气进入第一空压机15前降温过程的低温余热对储热罐23内的换热介质进行加热。
83.可选地，换热介质可以为水等液体介质。
84.在一些实施例中，压缩烟气储能系统20进一步包括第二余热回收器19和储热罐23。第二余热回收器19具有第二热侧介质进口1901、第二热侧介质出口1902、第二冷侧介质进口1903和第二冷侧介质出口1904。第二热侧介质进口1901与压缩后烟气出口1502连通，第二热侧介质出口1902与脱碳前烟气进口1701连通。储热罐23用于储存换热介质，储热罐23具有第二储热罐进口2303和第二储热罐出口2304，第二冷侧介质进口1903与第二储热罐出口2304连通，第二冷侧介质出口1904与第二储热罐进口2303连通。
85.由此，储热罐23中的换热介质通过第二储热罐出口2304流出储热罐23并通过第二冷侧介质进口1903进入至第二余热回收器19，再生塔16中的烟气通过第二热侧介质进口1901进入第二余热回收器19，进入第二余热回收器19中的烟气对换热介质进行加热，被加热后的换热介质通过第二冷侧介质出口1904流出第二余热回收器19并通过第二储热罐进口2303进入至储热罐23中。从而第二余热回收器19把烟气的一部分热量通过换热介质储存在储热罐23中，第二余热回收器19中被吸收一部分热量的烟气通过第二热侧介质出口1902流出至第二余热回收器19，流出第二余热回收器19的烟气通过脱碳前烟气进口1701进入至吸收塔17。从而充分利用烟气进入储气室20前降温过程的余热对储热罐23内的换热介质进行加热。
86.在一些实施例中，压缩烟气储能系统200进一步包括换热器21和储热罐23。换热器21具有第三热侧介质进口2101、第三热侧介质出口2102、第三冷侧介质进口2103和第三冷侧介质出口2104。第三冷侧介质进口2103与储气室出口2002连通，第三冷侧介质出口2104与膨胀机进口2201连通。储热罐23用于储存换热介质。储热罐23具有第三储热罐进口2305和第三储热罐出口2306，第三热侧介质进口2101与第三储热罐出口2306连通，第三热侧介质出口2102与第三储热罐进口2305连通。
87.由此，储气室20中的压力较高烟气通过储气室出口2002流出并通过第三冷侧介质进口2103进入至换热器21。储热罐23中的换热介质通过第三储热罐出口2306流出储热罐23并通过第三热侧介质进口2101进入至换热器21，进入换热器21中的换热介质对换热器21中的压力较高烟气进行加热，被加热后的压力较高烟气通过第三冷侧介质出口2104流出换热器21并流至膨胀机进口2201。
88.通过第一余热回收器14、第二余热回收器19对换热介质进行换热，把烟气中的热量储存在储热罐23中。又通过换热介质把储热罐23中存储的热量通过换热介质释放到换热器21，并对膨胀机进口2201处的烟气进行加热。从而利用进入第一空压机15前降温过程的烟气的低温余热以及烟气进入储气室20前降温过程的余热，对膨胀机进口2201处的压力较高烟气进行加热，实现低品位热量的集成与统筹应用，进一步减少了能源的损耗。
89.在一些实施例中压缩烟气储能系统200包括压缩冷却单元24，压缩冷却单元24具有处理前二氧化碳进口2401和处理后二氧化碳出口2402，处理前二氧化碳出口1605与处理前二氧化碳进口2401连通。
90.由此，再生塔16中产生的二氧化碳通过二氧化碳出口1605进入处理前二氧化碳进口2401并通过二氧化碳进口2401进入压缩冷却单元24，利用压缩冷却单元24使二氧化碳形成液体二氧化碳。
91.igcc 100包括气化炉1、煤粉输送系统和煤气冷却器2。
92.气化炉1具有煤粉进口101。煤粉输送系统与煤粉进口101相连，以便利用煤粉输送系统向气化炉1内输送煤粉。煤粉输送系统具有输送气体进口，输送气体进口与处理后二氧化碳出口2402连通，以便利用从处理后二氧化碳出口2402流出的二氧化碳气体作为煤粉的输送气。
93.煤气冷却器2具有吹扫气体进口，吹扫气体进口与处理后二氧化碳出口2402连通，以便利用从处理后二氧化碳出口2402流出的二氧化碳气体作为吹扫气体。
94.利用压缩烟气储能系统200捕集下来的二氧化碳气体代替氮气作为igcc 100工艺过程的输送气与吹扫气，从而减少了深冷空分装置13制取纯氮气的能耗，节约能源。
95.可选地，如图1和图3所示，igcc 100还包括除尘单元3、低温余热回收单元4、脱硫单元5、硫回收单元6、合成气调制单元7、燃气轮机燃烧室8、第二空压机9、燃气轮机透平10、汽轮机12和深冷空分装置13。
96.可选地，如图3所示，气化炉1具有水进口102、氧气进口103、排渣口104、冷却前煤气出口105和飞灰进口106，水通过水进口102进入气化炉1，灰渣通过排渣口104排出，气化炉1中的合成气通过冷却前煤气出口105排出。
97.可选地，深冷空分装置13具有氧气出口1301，氧气出口1301与氧气进口103连通，以便深冷空分装置13产生的氧气进入气化炉1中。
98.具体地，深冷空分装置13产生的氧气通过氧气出口1301流出并通过氧气进口103进入气化炉1，水通过水进口102进入气化炉1，煤粉在煤粉输送系统的输送下，通过煤粉进口101进入气化炉1。气化炉1里的煤粉、水和氧气发生气化反应并生成合成气，合成气通过冷却前煤气出口105流出气化炉1，气化反应产生的灰渣通过排渣口104排出气化炉1。
99.可选地，煤气冷却器2具有冷却前煤气进口201、冷却后煤气出口202和冷却器蒸汽出口203，冷却前煤气出口105与冷却前煤气进口201连通。气化炉1中经冷却前煤气出口105流出的合成气经冷却前煤气进口201进入煤气冷却器2进行冷却，同时煤气冷却器2产生蒸汽经冷却器蒸汽出口203流出，经煤气冷却器2冷却后的合成气经冷却后煤气出口202流出。
100.可选地，除尘单元3具有除尘前煤气进口301、除尘后煤气出口302和飞灰出口303，冷却后煤气出口202与除尘前煤气进口301连通，飞灰出口303与飞灰进口106连通。冷却后煤气出口202流出的合成气经除尘前煤气进口301进入除尘单元3，除尘单元3产生的飞灰通过飞灰出口303流出并通过飞灰进口106循环至气化炉1，除尘后的合成气经除尘后煤气出口302流出。
101.可选地，低温余热回收单元4具有冷却前煤气进口401和冷却后煤气出口402，冷却前煤气进口401与除尘后煤气出口302连通。除尘后煤气出口302流出的合成气经冷却前煤气进口401进入至低温余热回收单元4，余热回收后的合成气经冷却后煤气出口402流出。
102.可选地，脱硫单元5具有脱硫前煤气进口501、脱硫后煤气出口502和硫出口503，脱硫前煤气进口501与冷却后煤气出口402连通。冷却后煤气出口402流出的合成气经脱硫前煤气进口501进入脱硫单元5，合成气在脱硫单元5中经脱硫后产生酸性气体和洁净合成气，
酸性气体经硫出口503排出，洁净合成气经脱硫后煤气出口502流出。
103.可选地，硫回收单元6具有硫进口601和硫磺出口602，硫进口601与硫出口503连通。硫出口503排出的酸性气体通过硫进口601进入硫回收单元6，并在硫回收单元6中生成硫磺产品。
104.可选地，合成气调制单元7具有调制前合成气进口701和调制后合成气出口702，前合成气进口701与脱硫后煤气出口502连通。脱硫后煤气出口502流出的洁净合成气通过前合成气进口701进入合成气调制单元7，洁净合成气在合成气调制单元7稀释后经调制后合成气出口702流出。
105.可选地，燃气轮机燃烧室8具有合成气进口801、压缩后空气进口802和高温烟气出口803，合成气进口801与调制后合成气出口702连通。调制后合成气出口702流出的稀释后的洁净合成气经合成气进口801进入燃气轮机燃烧室8，并在燃气轮机燃烧室8内燃烧，稀释后的洁净合成气在燃烧后产生高温烟气，高温烟气通过高温烟气出口803流出。
106.可选地，第二空压机9具有压缩前空气进口901和压缩后空气出口902，压缩后空气出口902与压缩后空气进口802连通。空气通过压缩前空气进口901进入第二空压机9，产生的高压空气经压缩后空气出口902流出并通过压缩后空气进口802进入燃气轮机燃烧室8，以使燃气轮机燃烧室8内的稀释后的洁净合成气充分燃烧。
107.可选地，燃气轮机透平10具有高温烟气进口1001和较高温度烟气出口1002，温烟气进口1001与高温烟气出口803连通，燃气轮机透平10与第二发电机相连。高温烟气出口803流出的高温烟气通过高温烟气进口1001进入燃气轮机透平10，燃气轮机透平10的输出轴在高温烟气的作用下发生转动，燃气轮机透平10的输出轴与第二发电机的转动轴相连，以使燃气轮机透平10驱动第二发电机发电，燃气轮机透平10产生的较高温度烟气通过较高温度烟气出口1002流出。
108.可选地，余热锅炉11还包括较高温度烟气进口1101、较低温度烟气出口1102、冷却器蒸汽进口1103、余热锅炉蒸汽出口1104。冷却器蒸汽进口1103与冷却器蒸汽出口203连通，较高温度烟气进口1101与较高温度烟气出口1002连通。冷却器蒸汽出口203流出的蒸汽通过冷却器蒸汽进口1103进入至余热锅炉11，较高温度烟气出口1002流出的较高温度烟气经较高温度烟气进口1101进入至余热锅炉11。
109.可选地，汽轮机12具有汽轮机蒸汽进口1201，汽轮机蒸汽进口1201与余热锅炉蒸汽出口1104连通。余热锅炉11中的蒸汽通过余热锅炉蒸汽出口1104流出并通过汽轮机蒸汽进口1201进入汽轮机12，从而驱动汽轮机12进行发电。
110.如图1所示，本发明实施例的具有储能系统的igcc在运行过程中：
111.深冷空分装置13产生的氧气进入气化炉1，同时煤粉和水进入气化炉1并与氧气混合发生气化反应并生成合成气，气化炉1中产生的灰渣排出气化炉1，气化炉1中形成的合成气进入煤气冷却器2进行冷却。煤气冷却器2中产生的蒸汽进入余热锅炉11，经冷却后的合成气进入除尘单元3进行除尘，除尘单元3产生的飞灰再次循环流至气化炉1，经除尘后的合成气进入低温余热回收单元4进行余热回收，经过回收余热后的合成气进入至脱硫单元5进行脱硫。经脱硫后的洁净合成气进入合成气调制单元7进行稀释，经稀释后的洁净合成气进入燃气轮机燃烧室8进行燃烧并产生高温烟气，第二空压机9给燃气轮机燃烧室8提供高压空气，燃气轮机燃烧室8产生的高温烟气进入燃气轮机透平10，以使燃气轮机透平10驱动第
二发电机进行发电，燃气轮机透平10产生的较高温度烟气进入余热锅炉11，余热锅炉11产生的水蒸气驱动汽轮机12进行发电。
112.在一些实施例中，具有储能系统的igcc进一步包括烟气主管1105、烟气第一支管1106和烟气第二支管1107。烟气主管1105的第一端与压力较低烟气出口1102相连，以便使余热锅炉11中的烟气通过压力较低烟气出口1102进入烟气主管1105。
113.烟气第一支管1106的第一端与烟气主管1105的第二端相连，烟气第一支管1106的第二端与压缩前烟气进口1501相连。烟气第二支管1107的第一端与烟气主管1105的第二端相连。由此，烟气主管1105中的一部分压力较低烟气能够通过烟气第一支管1106进入压缩前烟气进口1501，进而进入压缩烟气储能系统20，烟气主管1105的另一部分压力较低烟气能够通过烟气第二支管1107排入大气。
114.其中，烟气第一支管1106和烟气第二支管1107中的至少一者上设有控制阀，以便控制流经烟气第一支管1106和流经烟气第二支管1107的压力较低烟气的流量。
115.烟气第一支管1106和烟气第二支管1107中的至少一者上设有控制阀包括以下三种情况：第一种情况，在烟气第一支管1106和烟气第二支管1107上均设置控制阀；第二种情况，仅在烟气第一支管1106上设置控制阀，烟气第二支管1107上不设置控制阀；第三种情况，仅在烟气第二支管1107上设置控制阀，烟气第一支管1106上不设置控制阀。
116.由此，通过调节控制阀，可以对排入大气中的烟气流量和进入压缩烟气储能系统20中的烟气流量进行调节。例如，上述第二种情况时，通过增加控制阀开度可以增加进入压缩烟气储能系统20内的烟气流量，同时减小排入大气中的烟气流量。
117.本发明实施例的具有储能系统的igcc的控制方法包括以下步骤：
118.用电低谷期时，从压力较低烟气出口1102流出的至少一部分压力较低烟气进入压缩烟气储能系统200，利用第二发电机对第一空压机15提供电能，以便利用第一空压机15将至少一部分压力较低烟气压缩为压力较高烟气，之后利用吸收塔17和再生塔16实现压力较高烟气中二氧化碳的捕集，以便得到脱碳后压力较高烟气，并利用储气室20储存脱碳后压力较高烟气，从而将第二发电机的一部分电能转化为压力较高烟气的势能储存起来；。
119.用电高峰期时，利用储气室20内储存的压力较高烟气驱动膨胀机22运动，以便利用第一发电机发电，从而将压力较高烟气的势能转化为电能供用户使用。
120.因此，本发明实施例的具有储能系统的igcc的控制方法具有方便满足削峰填谷需求、二氧化碳捕集能耗低和碳排放少等优点。
121.本发明实施例的具有储能系统的igcc在具体实施时，当用电低谷时，第二发电机发的电量一部分用于用户使用，另一部分剩余电量对第一空压机15进行供电，被供电后的第一空压机15启动，igcc 100中产生部分压力较低烟气通过压缩前烟气进口1501进入压缩烟气储能系统200。压力较高烟气中的二氧化碳被压缩冷却单元24捕集储存为液体二氧化碳，除去二氧化碳后的压力较高烟气被转化成势能储存在储气室20中。
122.当用电高峰时，第二发电机发的电量全部用于用户使用以满足用户用电量需求，并且第二发电机不对第一空压机15进行供电。此时压缩烟气储能系统200中的储气室20中的压力较高烟气进入膨胀机22释放压力并对膨胀机22做功，膨胀机22驱动第一发电机进行发电，第一发电机发的电量用于用户使用，以减少igcc 100在用电高峰时供电压力。
123.根据本发明实施例的具有储能系统的igcc具有以下优点：
124.(1)本发明为igcc电站配置了压缩烟气储能装置，增强igcc电站电力灵活调峰性能，满足电网削峰填谷的需求。
125.(2)本发明将储能介质由空气改为igcc电站余热锅炉排出的洁净烟气，储能介质既不会爆炸也不会燃烧，没有爆炸、污染环境的危险，是一种安全、清洁的储能方式。
126.(3)本发明利用压缩烟气中二氧化碳分压大幅度提高的特性，采用成熟的溶液吸收技术捕集二氧化碳，实现二氧化碳低能耗捕集。
127.(4)本发明将捕集下来的高纯度二氧化碳气体可以作为igcc工艺过程的输送气与吹扫气，减少深冷空分装置制取纯氮气的能耗。
128.(5)本发明充分利用烟气进入第一空压机前降温过程的低温余热，实现低品位热量的集成与统筹应用，进一步减少了能源的损耗。
129.(6)本发明对原有系统设备与流程均无较大改变，系统改造量小，易于实现。
130.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
131.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
132.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
133.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
134.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
135.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。