CN107401430A - 用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统，属于相变蓄热系统；包括发电机、汽轮机、蒸汽‑熔盐换热器、热水‑熔盐换热器、低温熔盐罐、高温熔盐罐、热网加热器与热网循环泵；白天火力发电厂机组电负荷较高，热负荷较低，利用火电厂工业抽汽加热熔盐，将热能储存起来；夜间热负荷需求大，为实现电力调峰，机组电负荷降低，通过熔盐放热，弥补由于电负荷降低引起的供热负荷不足的缺口，使得火电厂在较低电负荷时仍能够满足外界热负荷需求，从而顺利实现电力调峰，最终实现电力热力双调峰。

Description

用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统
技术领域
本发明涉及火力发电领域，具体涉及到一种用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统，属于相变蓄热系统。
背景技术
目前，中国火电装机容量逐年增加，国家经济增长迟缓，落后高能耗的生产企业逐渐被淘汰，电力需求逐年减弱。供暖季，白天与夜晚电负荷差额越来越大，电力调峰的需求也越来越大；同时供暖需求逐年增加，供暖缺口也越来越大。
非供暖季节里，可以通过控制机组发电小时数和发电功率来控制总的发电量；但是供暖季，由于机组热电比的限制，无法降低机组的发电负荷，特别是夜间机组电负荷需求小，热负荷需求大，电热矛盾较大。电网承担的安全压力较大，急需解决这一个长期存在的电力调峰与供热需求矛盾的难题。
依据国家发展和改革委员会、国家能源局、财政部、住房和城乡建设部、环境保护部等共同发布的第617号关于热电联产管理办法的文件，明确提出，为提高系统调峰能力，保障系统安全，热电联产机组应按照国家有关规定要求安装蓄热装置。同时，并要求市场化调峰建立前，抽凝热电联产机组应提高调峰能力，积极参与电厂调峰；鼓励热电机组配置蓄能装置实施深度调峰，并给与补偿。
因此，研究出一种用于火力发电厂的熔盐蓄热系统，既满足供热又能配合电网进行电力调峰，解决供暖季热电矛盾的问题，在对汽轮机发电影响甚微的情况下对外供热的同时，提高机组热电比降低机组发电煤耗，推动热电联产行业发展，具有较大的经济和社会价值。目前还没有该种用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统。
发明内容
本发明的目的解决火力发电厂在采暖季面临的热电矛盾，发明一种合理的经济的蓄能系统，安装方便，性能安全可靠，能够将火电厂汽轮机组的高温蒸汽抽取出来作为热源，加热熔盐，在电力负荷较低时弥补供热缺口，对外供热；白天火力发电厂机组电负荷较高，热负荷较低，利用火电厂工业抽汽加热熔盐，将热能储存起来；夜间热负荷需求大，为实现电力调峰，机组电负荷降低，通过熔盐放热，弥补由于电负荷降低引起的供热负荷不足的缺口，使得火电厂在较低电负荷时仍能够满足外界热负荷需求，从而顺利实现电力调峰，最终实现电力热力双调峰。
本发明包括如下内容：一种用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统，所述的蓄热系统包括发电机、汽轮机、蒸汽-熔盐换热器、热水-熔盐换热器、低温熔盐罐、高温熔盐罐、热网加热器与热网循环泵；
所述的发电机与汽轮机相连；所述的汽轮机工业抽汽通过工业抽汽管道穿过蒸汽-熔盐换热器，然后通过工业抽汽凝结水出水管道与热网疏水母管相连，另一出口通过低压蒸汽抽气管道穿过热网加热器然后通过热网加热器出口管道与热网疏水母管相连；
所述的蒸汽-熔盐换热器一端通过低温熔盐罐出口管道与低温熔盐罐相连，另一端通过蒸汽-熔盐换热器出口管道与高温熔盐器相连；
所述的热水-熔盐换热器一端通过热水-熔盐换热器熔盐出口管道与低温熔盐罐相连，另一端通过热水-熔盐换热器进口管道与高温熔盐器相连；
所述的热网循环泵通过热网水回水管路穿过热网加热器，然后通过热网加热器热网水出口管道穿过热水-熔盐换热器，通过热水-熔盐换热器热水出口管道与热网水供水管道相连。
优选地，所述的用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统中的工业抽汽凝结水出口管道上设有高温蒸汽凝结水水泵，所述的高温蒸汽凝结水水泵的入口处设有高温蒸汽凝结水出口门，所述的高温蒸汽凝结水水泵的出口处设有高温蒸汽凝结水水泵出口门。
优选地，所述的用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统中的蒸汽-熔盐换热器出口管道上设置有高温熔盐泵，所述的高温熔盐泵进口处设有蒸汽-熔盐换热器出口门，所述的高温熔盐泵出口处设有高温熔盐罐进口门；
所述的热水-熔盐换热器进口管道上设置有低温熔盐泵，所述的低温熔盐泵进口处设有高温熔盐罐出口门，所述的低温熔盐泵出口处设有热水-熔盐换热器进口门；
所述的高温熔盐泵出口处与低温熔盐泵进口处之间设有高温熔盐罐旁路门。
优选地，所述的用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统中的蒸汽-熔盐换热器与低温熔盐罐之间设置有低温熔盐罐出口门，所述的热水-熔盐换热器与低温熔盐罐之间设置有低温熔盐罐进口门；
所述的低温熔盐罐出口门与低温熔盐罐进口门之间设置有低温熔盐罐旁路门。
优选地，所述的用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统中的热水-熔盐换热器热水进口管道上设置有热水-熔盐换热器热网水进口门，所述的热水-熔盐换热器热水出口管道上设置有热水-熔盐换热器热网水出口门；
所述的热水-熔盐换热器热网水进口门与热水-熔盐换热器热网水出口门之间连有热网供水管道电动门。
优选地，所述的用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统中的工业抽汽管道上设有工业抽汽管道隔断门。
具体涉及到一种用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统，包括汽轮机、高温蒸汽凝结水出口管道、工业抽汽管道、高温蒸汽抽汽管道隔断门、蒸汽-熔盐换热器进汽管道、蒸汽-熔盐换热器、低温熔盐罐、低温熔盐罐出口管道、低温熔盐罐进口管道、低温熔盐罐出口门、低温熔盐罐进口门、蒸汽-熔盐换热器熔盐进口管道、热水-熔盐换热器熔盐出口管道、低温熔盐罐旁路门、热水-熔盐换热器热水进口管道、热水-熔盐换热器热水出口管道、热水-熔盐换热器热水出口门、发电机、高温蒸汽凝结水出口门、高温蒸汽凝结水水泵、高温蒸汽凝结水水泵出口门、高温熔盐泵、高温熔盐罐进口门、凝结水泵出口管道、热网加热器出口管道、疏水母管、低压蒸汽抽汽管道、热网加热器、热网水回水管道、热网循环泵、热网水供水管道、热网加热器热网水出口管道、高温熔盐罐旁路门、高温熔盐罐出口门、热网供水管道电动门、低温熔盐泵、热水-熔盐换热器进口门、高温熔盐罐、热水-熔盐换热器出口门、蒸汽-熔盐换热器出口门、热水-熔盐换热器等组成；
工业抽汽管道与蒸汽-熔盐换热器相连，工业抽汽管道隔断门布置在工业抽汽管道上；高温蒸汽凝结水出口管道一端与蒸汽-熔盐换热器相连，另一端与高温蒸汽凝结水水泵相连，高温蒸汽凝结水出口门布置在高温蒸汽凝结水出口管道上；凝结水泵出口管道一段与凝结水泵相连，另一端与热网疏水母管相连，高温蒸汽凝结水水泵出口门布置在凝结水泵出口管道上；低温熔盐罐出口管道一端与低温熔盐罐相连，另一端与蒸汽-熔盐换热器相连，低温熔盐罐出口门布置在低温熔盐罐出口管道上；低温熔盐罐进口管道一端与低温熔盐罐相连，另一端与热水-熔盐换热器相连，低温熔盐罐进口门布置在低温熔盐罐进口管道上；高温熔盐罐出口管道一端与高温熔盐罐相连，另一端与高温熔盐泵相连，高温熔盐罐出口门布置在高温熔盐罐出口管道上；高温熔盐罐进口管道一端与高温熔盐罐相连，另一端与低温熔盐泵相连，高温熔盐罐进口门布置在高温熔盐罐进口管道上；蒸汽-熔盐换热器出口管道一端与蒸汽-熔盐换热器相连，另一端与低温熔盐泵相连，蒸汽-熔盐换热器出口门布置在蒸汽-熔盐换热器出口管道上；热水-熔盐换热器进口管道一端与热水-熔盐换热器相连，另一端与高温熔盐泵相连，热水-熔盐换热器进口门布置在热水-熔盐换热器进口管道上；低温熔盐罐旁路管道一端与低温熔盐罐进口管道相连，另一端与低温熔盐罐出口管道，低温熔盐罐旁路门布置在低温熔盐罐旁路管道上；高温熔盐罐旁路管道，一端与高温熔盐罐进口管道相连，另一端与高温熔盐罐出口管道，高温熔盐罐旁路门布置在高温熔盐罐旁路管道上；热网加热器热网水出口管道一端与热网加热器相连，另一端与热水-熔盐换热器管道相连，热水-熔盐换热器热网水进口门布置在热网加热器热网水出口管道上；热网水供水管道一端与外界热网相连，另一端与热水-熔盐换热器相连，热水-熔盐换热器热网水出口门布置在热网水供水管道上。
本发明的使用可以在配合电力调峰的同时满足供热负荷需求，提高机组供热能力，相对于调峰锅炉节能减排，利于环保。同时本发明首次提出在火电厂利用汽轮机工业抽汽作为蓄热的热源，实现火力发电机组电力和热力双调峰的蓄热系统，符合国家热电联产政策，具有较好的经济收益和社会效益，解决了我国热电机组普遍存在的技术难题，这是目前其他技术方案所做不到的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统的系统结构示意图。
标号说明：1、汽轮机；2、工业抽汽凝结水出口管道；3、工业抽汽管道；4、工业抽汽管道隔断门；5、蒸汽-熔盐换热器进汽管道；6、蒸汽-熔盐换热器；7、低温熔盐罐；8、低温熔盐罐出口管道；9、低温熔盐罐进口管道；10、低温熔盐罐出口门；11、低温熔盐罐进口门；12、蒸汽-熔盐换热器熔盐进口管道；13、热水-熔盐换热器熔盐出口管道；14、低温熔盐罐旁路门；15、热水-熔盐换热器热水进口管道；16、热水-熔盐换热器热水出口管道；17、热水-熔盐换热器热网水出口门；18、发电机；19、高温蒸汽凝结水出口门；20、高温蒸汽凝结水水泵；21、高温蒸汽凝结水水泵出口门；22、高温熔盐泵；23、高温熔盐罐进口门；24、凝结水泵出口管道；25、热网加热器出口管道；26、热网疏水母管；27、低压蒸汽抽汽管道；28、热网加热器；29、热网水回水管道；30、热网循环泵；31、热网水供水管道；32、热网加热器热网水出口管道；33、高温熔盐罐旁路门；34、高温熔盐罐出口门；35、热网供水管道电动门；36、低温熔盐泵；37、热水-熔盐换热器进口门；38、高温熔盐罐；39、热水-熔盐换热器热网水进口门；40、蒸汽-熔盐换热器出口门；41、蒸汽-熔盐换热器出口管道；42、热水-熔盐换热器进口管道；43、热水-熔盐换热器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例：
如图1所示，本实施例由汽轮机1、工业抽汽凝结水出口管道2、工业抽汽管道3、工业抽汽管道隔断门4、蒸汽-熔盐换热器进汽管道5、蒸汽-熔盐换热器6、低温熔盐罐7、低温熔盐罐出口管道8、低温熔盐罐进口管道9、低温熔盐罐出口门10、低温熔盐罐进口门11、蒸汽-熔盐换热器熔盐进口管道12、热水-熔盐换热器熔盐出口管道13、低温熔盐罐旁路门14、热水-熔盐换热器热水进口管道15、热水-熔盐换热器热水出口管道16、热水-熔盐换热器热网水出口门17、发电机18、高温蒸汽凝结水出口门19、高温蒸汽凝结水水泵20、高温蒸汽凝结水水泵出口门21、高温熔盐泵22、高温熔盐罐进口门23、凝结水泵出口管道24、热网加热器出口管道25、热网疏水母管26、低压蒸汽抽汽管道27、热网加热器28、热网水回水管道29、热网循环泵30、热网水供水管道31、热网加热器热网水出口管道32、高温熔盐罐旁路门33、高温熔盐罐出口门34、热网供水管道电动门35、低温熔盐泵36、热水-熔盐换热器进口门37、高温熔盐罐38、热水-熔盐换热器热网水进口门39、蒸汽-熔盐换热器出口门40、蒸汽-熔盐换热器出口管道41、热水-熔盐换热器进口管道42、热水-熔盐换热器43组成。本系统将熔盐蓄热系统与火电厂热网首站加热系统、汽轮机工业抽汽系统结合起来，通过跟踪电力负荷需求，自动进行熔盐蓄放热。
蓄热分为短时间小容量蓄热和长时间大容量蓄热两种工况。
(1)短时间小容量蓄热工况：在系统监测到短期热负荷波动，或是有短时间电力调峰需求时，高温熔盐罐38底部熔盐经高温熔盐泵36进入热水-熔盐换热器43，再经过低温熔盐罐旁路门14进入蒸汽-熔盐换热器6，吸热后，熔盐由90℃升温为450℃，最终经低温熔盐泵22进入高温熔盐罐38。工业抽汽经过蒸汽-熔盐换热器6，由500℃蒸汽凝结为90℃凝结水，进入热网疏水母管26。短时间小容量蓄热工况下，低温熔盐罐进口门11和低温熔盐罐出口门10关闭，低温熔盐罐旁路门14打开，低温熔盐罐7不投入使用；热水-熔盐换热器热网水进口门39和热水-熔盐换热器热网水出口门17关闭，热网水供水门35打开，热水-熔盐换热器43不投入使用，热网加热器28提供外界供热负荷。
(2)长时间大容量蓄热工况：在系统监测到有长时间电力调峰需求时，高温熔盐罐38底部熔盐经高温熔盐泵36进入热水-熔盐换热器43，再经过低温熔盐罐7，进入蒸汽-熔盐换热器6，吸热后，熔盐由90℃升温为450℃，最终经低温熔盐泵22进入高温熔盐罐38。工业抽汽经过蒸汽-熔盐换热器6，由500℃蒸汽凝结为90℃凝结水，进入热网疏水母管26。蓄热时，热水-熔盐换热器热网水进口门39和热水-熔盐换热器热网水出口门17关闭，热网水供水门35打开，热水-熔盐换热器43不投入使用，热网加热器28提供外界供热负荷。
放热分为短时间小容量放热和长时间大容量放热两种工况。
(1)短时间小容量蓄热工况：在系统监测到短期热负荷波动，或是有短时间电力调峰需求时，优先释放低温熔盐罐7的热量。低温熔盐罐7上部熔盐经蒸汽-熔盐换热器6，低温熔盐泵22，再经过高温熔盐罐旁路门33，高温熔盐泵36，进入热水-熔盐换热器43，放热后，熔盐由450℃降为温为150℃，最终回到低温熔盐罐7。系统监测到低温熔盐罐7内部熔盐温度低于90℃时，开始进行释放高温熔盐罐38内的热量。高温熔盐罐38底部熔盐经低温熔盐泵36，热水-熔盐换热器43，放热后，熔盐由450℃降为温为150℃，再经过低温熔盐罐旁路门14，蒸汽-熔盐换热器6，高温熔盐泵22，最终回到高温熔盐罐38。放热时，汽轮机工业抽汽管道隔断门4关闭，停止加热；热水-熔盐换热器热网水进口门39和热水-熔盐换热器热网水出口门17打开，热网水供水门35关闭，热水-熔盐换热器43投入使用，热网水水温由60℃加热到110℃。热网加热器28提供基础热负荷，熔盐蓄热系统提供尖峰负荷，补充供热负荷缺口。
(2)长时间大容量蓄热工况：在系统监测到有长时间电力调峰需求时，高温熔盐罐38和低温熔盐罐7同时进行放热。低温熔盐罐7上部熔盐经蒸汽-熔盐换热器6，高温熔盐泵22，进入高温熔盐罐38；高温熔岩罐38底部熔盐经高温熔盐泵36，进入热水-熔盐换热器43，放热后，熔盐由450℃降为温为150℃，进入低温熔盐罐7，构成一个循环。放热时，汽轮机工业抽汽管道隔断门4关闭，停止加热；热水-熔盐换热器热网水进口门39和热水-熔盐换热器热网水出口门17打开，热网水供水门35关闭，热水-熔盐换热器43投入使用，热网水水温由60℃加热到110℃。热网加热器28提供基础热负荷，熔盐蓄热系统提供尖峰负荷，补充供热负荷缺口。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同；凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统，其特征在于：所述的蓄热系统包括发电机、汽轮机、蒸汽-熔盐换热器、热水-熔盐换热器、低温熔盐罐、高温熔盐罐、热网加热器与热网循环泵；
所述的发电机与汽轮机相连，所述的汽轮机工业蒸汽通过工业抽汽管道进入蒸汽-熔盐换热器，然后通过工业抽汽凝结水出水管道与热网疏水母管相连，另一出口通过低压蒸汽抽汽管道穿过热网加热器然后通过热网加热器出口管道与热网疏水母管相连；
所述的蒸汽-熔盐换热器一端通过低温熔盐罐出口管道与低温熔盐罐相连，另一端通过蒸汽-熔盐换热器出口管道与高温熔盐器相连；
所述的热水-熔盐换热器一端通过热水-熔盐换热器熔盐出口管道与低温熔盐罐相连，另一端通过热水-熔盐换热器进口管道与高温熔盐器相连；
所述的热网循环泵通过热网水回水管路穿过热网加热器，然后通过热网加热器热网水出口管道穿过热水-熔盐换热器，通过热水-熔盐换热器热水出口管道与热网水供水管道相连。
2.根据权利要求1所述的用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统，其特征在于：所述的工业抽汽凝结水出口管道上设有高温蒸汽凝结水水泵，所述的高温蒸汽凝结水水泵的入口处设有高温蒸汽凝结水出口门，所述的高温蒸汽凝结水水泵的出口处设有高温蒸汽凝结水水泵出口门。
3.根据权利要求1所述的用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统，其特征在于：所述的蒸汽-熔盐换热器出口管道上设置有高温熔盐泵，所述的高温熔盐泵进口处设有蒸汽-熔盐换热器出口门，所述的高温熔盐泵出口处设有高温熔盐罐进口门；
所述的热水-熔盐换热器进口管道上设置有低温熔盐泵，所述的低温熔盐泵进口处设有高温熔盐罐出口门，所述的低温熔盐泵出口处设有热水-熔盐换热器进口门；
所述的高温熔盐泵出口处与低温熔盐泵进口处之间设有高温熔盐罐旁路门。
4.根据权利要求1所述的用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统，其特征在于：所述的蒸汽-熔盐换热器与低温熔盐罐之间设置有低温熔盐罐出口门，所述的热水-熔盐换热器与低温熔盐罐之间设置有低温熔盐罐进口门；
所述的低温熔盐罐出口门与低温熔盐罐进口门之间设置有低温熔盐罐旁路门。
5.根据权利要求1所述的用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统，其特征在于：所述的热水-熔盐换热器热水进口管道上设置有热水-熔盐换热器热网水进口门，所述的热水-熔盐换热器热水出口管道上设置有热水-熔盐换热器热网水出口门；
所述的热水-熔盐换热器热网水进口门与热水-熔盐换热器热网水出口门之间连有热网供水管道电动门。
6.根据权利要求1所述的用于火力发电厂电力热力双调峰的蓄热系统，其特征在于：所述的工业抽汽管道上设有工业抽汽管道隔断门。
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