1研究背景：能源利用和環(huán)境保護是實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重點,尋求清潔可再生能源,減少CO2等溫室氣體的排放是實現(xiàn)電力行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的重要保證。風(fēng)能是一種資源豐富、潔凈的可再生能源,風(fēng)力發(fā)電是目前新能源發(fā)電技術(shù)中最成熟、最具規(guī)模化的發(fā)電方式之一。但是,由于風(fēng)電具有隨機性、間歇性及反調(diào)峰性的特點,在夜間用電負荷低谷時段,“棄風(fēng)”現(xiàn)象比較突出,造成風(fēng)能資源的浪費,因此需要可行的解決方案消納“棄風(fēng)”,促進風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展。目前,主要通過抽水儲能電站和壓縮空氣儲能實現(xiàn)風(fēng)電的大規(guī)模存儲。但這兩種方法都需要一定的地理條件,靈活性不夠,限制了風(fēng)電存儲的應(yīng)用范圍。
　　因此,找到高性價比的儲能介質(zhì)來實現(xiàn)風(fēng)電能量的大規(guī)模存儲與輸出是消納“棄風(fēng)”的關(guān)鍵。石灰石成本低廉,且通過CaO-CaCO3的循環(huán)能將風(fēng)電系統(tǒng)與常規(guī)生物質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合,實現(xiàn)風(fēng)能的高品位存儲與輸出,同時,也可以捕集生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的CO2。利用上述循環(huán),在風(fēng)電場與生物質(zhì)電站之間架設(shè)專有線路,可以方便的將風(fēng)電系統(tǒng)與常規(guī)生物質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合,實現(xiàn)風(fēng)電消納和CO2負排放的目的。
　　2技術(shù)思路
　　本文提出將風(fēng)電系統(tǒng)、生物質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)以及CaO-CaCO3循環(huán)系統(tǒng)結(jié)合起來,通過在風(fēng)電場與生物質(zhì)電站之間架設(shè)專有線路,可以方便實現(xiàn)風(fēng)電消納系統(tǒng)與常規(guī)生物質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)合。在夜間用電負荷低谷時段,利用風(fēng)電煅燒CaCO3生成高溫CaO和高溫CO2實現(xiàn)風(fēng)能的高品位儲存,對高溫CO2進行余熱利用后壓縮封存,實現(xiàn)CO2的負排放;白天用電負荷高峰時段再將高溫CaO投入生物質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng),吸收煙氣中的CO2,反應(yīng)釋放的高品位熱能轉(zhuǎn)化成電能增加發(fā)電量,以這種系統(tǒng)聯(lián)合的形式能夠?qū)崿F(xiàn)“棄風(fēng)”消納,增加生物質(zhì)機組發(fā)電量和CO2負排放的目的。
　　本文設(shè)計的基于CaO高溫儲熱消納風(fēng)電耦合生物質(zhì)燃燒發(fā)電的CO2負排放系統(tǒng)包括三個部分:生物質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)電消納系統(tǒng)及CO2捕集封存系統(tǒng),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
　　1)生物質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng):生物質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)是在已有的M型布置的30MW高溫高壓生物質(zhì)直燃電廠基礎(chǔ)上增加了碳酸化爐和旋風(fēng)分離器。圖1中過熱器受熱面中依次布置三級過熱器、四級過熱器、二級過熱器、一級過熱器。在白天用電負荷高峰時段,將碳酸化爐和旋風(fēng)分離器與過熱器受熱面串接,如:將碳酸化爐和旋風(fēng)分離器串接在四級過熱器和二級過熱器之間。在夜間用電負荷低谷時段則碳酸化爐和旋風(fēng)分離器旁路。
　　將生物質(zhì)燃料投入生物質(zhì)燃燒爐進行高溫分解及燃燒,產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過三級、四級過熱器導(dǎo)入至碳酸化爐中,煙氣中的CO2與高溫CaO發(fā)生反應(yīng),高溫CaO由CaO儲罐輸出到碳酸化爐中。碳酸化爐溫度設(shè)置為650-750℃,在該溫度范圍內(nèi)CaO與CO2有較好的反應(yīng)特性,但由于碳酸化爐中的反應(yīng)處于無水狀態(tài),干法脫硫脫硝的效果有限,因此產(chǎn)生的CaCO3純度很高。反應(yīng)放出的熱量被蒸汽吸收,反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)旋風(fēng)分離器脫除掉其中的固體CaCO3。最后,除去CaCO3后的煙氣依次流過二級過熱器、一級過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等受熱面,經(jīng)除塵后被排放。