CN108548167B - 一种利用主蒸汽加热的火电厂蓄热调峰的熔盐蓄热系统 - Google Patents

一种利用主蒸汽加热的火电厂蓄热调峰的熔盐蓄热系统 Download PDF

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Abstract

一种利用主蒸汽加热的火电厂蓄热调峰的熔盐蓄热系统，属于熔盐蓄热供暖技术领域。该系统包括：主蒸汽调节阀、高压蒸汽—熔盐换热器、高温热盐罐、高温熔盐泵、换热调节阀、熔盐换热器、低温冷盐罐、低温熔盐泵、节流阀、高压加热器、热用户、锅炉、高压缸、中压缸、除氧器、给水泵。在用电负荷降低时，保持锅炉全负荷运行，增加熔盐蓄放热系统，将锅炉多余蒸汽的热量储存在高温熔盐中，在用电高峰阶段将高温熔盐从熔盐罐中抽出送入熔盐‑水换热器加热市政供暖用水，满足用户集中供热需求。该系统可解决附近城市的集中供热问题。对于目前普遍采用的燃煤锅炉集中供暖系统，只需在电厂内增加熔盐蓄热系统，市政供热管网和供暖末端设备均不需要改造。

Description

一种利用主蒸汽加热的火电厂蓄热调峰的熔盐蓄热系统
技术领域：
本发明提供了一种利用主蒸汽加热的火电厂蓄热调峰的熔盐蓄热系统，该系统可以将电厂在用电低负荷时产生的多余热量储存在高温熔盐中，以解决集中供热问题，属于熔盐蓄热供暖技术领域。
背景技术：
我国日益扩大的集中供热规模导致一次能源的需求量急剧上升，为我国的能源系统带来了巨大的压力。为满足日益增长的用热需求、缓解部分城市区域供热中供热热源不足的问题，往往通过新建热电厂、增设机组等措施解决，但是这些传统措施不仅会增加化石能源的使用量导致雾霾污染更加严重，还会增加电厂投资。夜间用电低谷期，电厂机组处于降负荷阶段，锅炉维持运行时的稳燃负荷与汽轮机最低负荷不能同步，如果要求输出功率小于锅炉的稳燃负荷，那么此时锅炉的产汽量大于汽轮机的耗汽量，有一部分主蒸汽将被浪费。
本发明公布的一种利用主蒸汽加热的火电厂蓄热调峰的熔盐蓄热系统，在火电厂原有的设备上增加熔盐蓄热系统。在用电负荷较低时充分提高锅炉利用率，利用锅炉产生的过量主蒸汽热量通过与熔盐换热将热量储存起来。在用电/用热高峰期，将储存的热量进行释放，减少汽轮机组的抽汽量，使机组可在高负荷下运行。这样，不仅可大幅提高设备的利用率、增加电厂发电量与供热量，同时也增大了电厂灵活性。因此本专利公布的一种利用主蒸汽加热的火电厂蓄热调峰的熔盐蓄热系统，是满足供热系统需求、实现热电解耦的重要手段。
发明内容
为了将电厂在用电低谷阶段所产生的多余蒸汽用于热用户的供热使用，本发明公布了一种利用主蒸汽加热的火电厂蓄热调峰的熔盐蓄热系统。用电负荷降低时，通过高压蒸汽—熔盐换热器将锅炉多余蒸汽的热量储存在高温熔盐中，充分利用锅炉产生的过量主蒸汽热量、提高锅炉利用率，然后在用电/用热高峰阶段将高温熔盐与水换热供热用户使用，并对机组实现调峰作用。
本发明解决的技术问题通过以下技术方案来实现：
一种利用主蒸汽加热的火电厂蓄热调峰的熔盐蓄热系统，该系统包括：主蒸汽调节阀(1)、高压蒸汽—熔盐换热器(2)、高温热盐罐(3)、高温熔盐泵(4)、换热调节阀(5)、熔盐换热器(6)、熔盐换热器(7)、低温冷盐罐(8)、低温熔盐泵(9)、节流阀(10)、高压加热器(11)、热用户(12)、锅炉(13)、高压缸(14)、中压缸(15)、除氧器(16)、给水泵(17)；
利用主蒸汽加热是将锅炉出口与两路主蒸汽管路相连，一路主蒸汽管道进入汽轮机做功，即分别与汽轮机中的高压缸(14)和中压缸(15)连接，锅炉(13)与高压缸(14)连接构成回路；另一路主蒸汽管道依次与主蒸汽调节阀(1)、高压蒸汽—熔盐换热器(2)的蒸汽侧进口相连；高压蒸汽—熔盐换热器(2)蒸汽侧出口通过节流阀(10)与高压加热器(11)第I级加热水侧入口相连；所述高压缸(14)排气通过阀门与高压加热器(11)第I级蒸汽侧入口相连，高压加热器(11)第I级加热水侧出口与高压加热器(11)第II级加热水侧入口相连，高压加热器(11)第II级加热水侧出口与除氧器(16)入口相连；高压加热器(11)第II级给水侧入口与给水泵(17)出口相连，除氧器(16)出口与水泵(17)入口相连；高压加热器(11)第II级给水侧出口与高压加热器(11)第I级给水侧入口相连；所述高压加热器(11)第I级给水侧出口通过阀门与锅炉(13)入口相连；
低温熔盐罐(8)通过低温熔盐泵(9)与高压蒸汽—熔盐换热器(2)熔盐侧进口相连，高压蒸汽—熔盐换热器(2)熔盐侧出口与高温热盐罐(3)相连；高温热盐罐(3)通过高温熔盐泵(4)、阀门与熔盐换热器(6)熔盐侧进口相连；熔盐换热器(6)熔盐侧出口与低温熔盐罐(8)相连；
所述熔盐换热器(6)蒸汽侧出口和进口均与热用户(12)相连，构成回路；
高温热盐罐(3)通过高温熔盐泵(4)、换热调节阀(5)与熔盐换热器(7)熔盐侧进口相连，熔盐换热器(7)熔盐侧出口与低温熔盐罐(8)相连；熔盐换热器(7)水侧入口通过阀门与给水泵(17)出口相连，熔盐换热器(7)水侧出口通过阀门与锅炉(13)入口相连；构成火电厂蓄热调峰系统。
所述热用户包括工业热用户和采暖用户。
上述主蒸汽调节阀(1)、高压蒸汽—熔盐换热器(2)、高温热盐罐(3)、高温熔盐泵(4)、熔盐换热器(6)、低温冷盐罐(8)、低温熔盐泵(9)依次连接，组成熔盐的蓄热系统；
上述高压蒸汽—熔盐换热器(2)、节流阀(10)、高压加热器(11)依次连接，组成锅炉给水端的换热系统；
上述高温热盐罐(3)、高温熔盐泵(4)、熔盐换热器(6)、热用户(12)、低温冷盐罐(8)、低温熔盐泵(9)依次连接，组成热用户(12)端的换热系统；
上述高温热盐罐(3)、高温熔盐泵(4)、熔盐换热器(7)、低温冷盐罐(8)、低温熔盐泵(9)与给水泵(17)出口相连，组成锅炉给水端的换热系统。
本发明系统运行方式，包括如下：
在供热季，用电负荷下调时，让锅炉高负荷运行产生过量的蒸汽，一部分主蒸汽按照电厂原有的工作方式进入汽轮机中进行做功，另一部分主蒸汽则通过高压蒸汽—熔盐换热器(2)与从低温冷盐罐(8)中抽出的熔盐进行换热，换热后的高压冷凝水经节流阀(10)节流减压后注入高压加热器(11)，与高压缸抽汽共同完成与给水的换热；用电/用热高峰阶段将高温热盐罐(3)中的高温熔盐通过熔盐换热器(6)与水换热，产生高温热水或蒸汽满足热用户(12)供热需求，换热后的低温熔盐流回低温冷盐罐(8)中，参与下一轮循环；
在非供热季，锅炉维持正常负荷运行，将用电相对低负荷时锅炉产生的多余热量储存在高温热盐罐(3)中；用电相对高峰时，热量一方面可满足热用户(12)(此时主要为工业热用户)的用热需求，另一方面当用电负荷增加时，用高温热盐罐(3)中的熔盐通过熔盐换热器(7)加热锅炉给水，减少对汽轮机高压缸的抽气量，对机组起到调峰作用，换热后的低温熔盐流回低温冷盐罐(8)中，参与下一轮循环。
所述蓄热所用的熔盐为两种或两种以上的无机盐混合物的熔融态，其工作温度在300～1000℃之间。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
(1)可以充分发挥锅炉的利用率，提高锅炉运行的经济性；
(2)回收用电负荷较低时锅炉产生的多余蒸汽用于供热以及电厂机组的调峰使用，达到节能的目的；
(3)由于蓄热系统的存在，实现了热电解耦，提高了火电机组灵活性。
附图说明：
图1为本发明结构连接示意图；
图2为蓄热系统工作示意图。
图3为放热系统工作示意图。
图中：1-主蒸汽调节阀、2-高压蒸汽—熔盐换热器、3-高温热盐罐、4-高温熔盐泵、5-换热调节阀、6-熔盐换热器、7-熔盐换热器、8-低温冷盐罐、9-低温熔盐泵、10-节流阀、11-高压加热器、12-热用户、13-锅炉、14高压缸、15-中压缸、16-除氧器、17-给水泵.
具体实施方案：
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明，以下实施例仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的思想内做任何修改或等同替换，均在本发明的保护范围之内。
实施例1
本发明的结构连接示意图见图1；蓄热和放热工作见图2和图3。
供暖季蓄热：
如图2所示，保持锅炉全负荷运行，用电负荷下调时要求机组降低输出功率，开启主蒸汽调节阀1，使一部分主蒸汽流入高压蒸汽—熔盐换热器2，将低温冷盐罐8中的熔盐用低温熔盐泵9抽出后送入高压蒸汽—熔盐换热器2，熔盐被加热后流回到高温热盐罐3中进行储存；与熔盐换热后的高压冷凝水经节流阀10节流减压后注入高压加热器11某处与高压缸抽汽共同加热从除氧器出来的给水；另一部分主蒸汽则按照电厂原有的工作方式进入汽轮机中进行做功。
供暖季放热：
如图3所示，高用电负荷时关闭主蒸汽调节阀1，保持机组高负荷运行，将高温热盐罐3中的高温熔盐用高温熔盐泵4抽出后流入熔盐换热器6与水换热，产生高温热水或蒸汽送入热用户端满足24小时的热用户12集中供热需求，换热降温后的低温熔盐流回低温冷盐罐8中，参与下一轮循环。
非供暖季蓄热：
如图2所示，用电负荷下调要求机组降低输出功率时，保持锅炉正常负荷运行，开启主蒸汽调节阀1，使一部分主蒸汽流入高压蒸汽—熔盐换热器2，将低温冷盐罐8中的熔盐用低温熔盐泵9抽出后送入高压蒸汽—熔盐换热器2，熔盐被加热后流回到高温热盐罐3中进行储存；与熔盐换热后的高压冷凝水经节流阀10节流减压后注入高压加热器11某处与高压缸抽汽共同加热从除氧器出来的给水；另一部分主蒸汽则按照电厂原有的工作方式进入汽轮机中进行做功。
非供暖季放热：
如图3所示，高用电负荷时关闭主蒸汽调节阀1，保持机组高负荷运行，将高温热盐罐3中的高温熔盐用高温熔盐泵4抽出后流入熔盐换热器6与水换热，产生高温热水或蒸汽送入热用户12满足24小时的集中供热需求，换热降温后的低温熔盐流回低温冷盐罐8中，参与下一轮循环。如果供热用户12用不完高温热盐罐3中蓄存的热量，当用电负荷增加时，开启换热调节阀5，用高温熔盐泵4抽取高温热盐罐3中的熔盐后流经熔盐换热器7加热从除氧器出来的锅炉给水，以减少对汽轮机高压缸的抽气量，对机组起到调峰作用，换热后的低温熔盐流回低温冷盐罐8中，参与下一轮循环。

Claims (1)

1.一种利用主蒸汽加热的火电厂蓄热调峰的熔盐蓄热系统，该系统包括：主蒸汽调节阀（1）、高压蒸汽—熔盐换热器（2）、高温热盐罐（3）、高温熔盐泵（4）、换热调节阀（5）、第一熔盐换热器（6）、第二熔盐换热器（7）、低温冷盐罐（8）、低温熔盐泵（9）、节流阀（10）、高压加热器（11）、热用户（12）、锅炉（13）、高压缸（14）、中压缸（15）、除氧器（16）、给水泵（17）；
利用主蒸汽加热是将锅炉出口与两路主蒸汽管路相连，一路主蒸汽管道进入汽轮机做功，即分别与汽轮机中的高压缸（14）和中压缸（15）连接，锅炉（13）与高压缸（14）连接构成回路；另一路主蒸汽管道依次与主蒸汽调节阀（1）、高压蒸汽—熔盐换热器（2）的蒸汽侧进口相连；高压蒸汽—熔盐换热器（2）蒸汽侧出口通过节流阀（10）与高压加热器（11）第I级加热水侧入口相连；所述高压缸（14）排气通过阀门与高压加热器（11）第I级蒸汽侧入口相连，高压加热器（11）第I级加热水侧出口与高压加热器（11）第II级加热水侧入口相连，高压加热器（11）第II级加热水侧出口与除氧器（16）入口相连；高压加热器（11）第II级给水侧入口与给水泵（17）出口相连，除氧器（16）出口与水泵（17）入口相连；高压加热器（11）第II级给水侧出口与高压加热器（11）第I级给水侧入口相连；所述高压加热器（11）第I级给水侧出口通过阀门与锅炉（13）入口相连；
低温冷盐罐（8）通过低温熔盐泵（9）与高压蒸汽—熔盐换热器（2）熔盐侧进口相连，高压蒸汽—熔盐换热器（2）熔盐侧出口与高温热盐罐（3）相连；高温热盐罐（3）通过高温熔盐泵（4）、阀门与第一熔盐换热器（6）熔盐侧进口相连；第一熔盐换热器（6）熔盐侧出口与低温冷盐罐（8）相连；
所述第一熔盐换热器（6）蒸汽侧出口和进口均与热用户（12）相连，构成回路；
高温热盐罐（3）通过高温熔盐泵（4）、换热调节阀（5）与第二熔盐换热器（7）熔盐侧进口相连，第二熔盐换热器（7）熔盐侧出口与低温冷盐罐（8）相连；第二熔盐换热器（7）水侧入口通过阀门与给水泵（17）出口相连，第二熔盐换热器（7）水侧出口通过阀门与锅炉（13）入口相连；构成火电厂蓄热调峰系统；
主蒸汽调节阀（1）、高压蒸汽—熔盐换热器（2）、高温热盐罐（3）、高温熔盐泵（4）、第一熔盐换热器（6）、低温冷盐罐（8）、低温熔盐泵（9）依次连接，组成熔盐的蓄热系统；
高压蒸汽—熔盐换热器（2）、节流阀（10）、高压加热器（11）依次连接，组成锅炉给水端的换热系统；
高温热盐罐（3）、高温熔盐泵（4）、第一熔盐换热器（6）、热用户（12）、低温冷盐罐（8）、低温熔盐泵（9）依次连接，组成热用户（12）端的换热系统；
运行方式，包括以下步骤：在供热季，用电负荷下调时，让锅炉高负荷运行产生过量的蒸汽，一部分主蒸汽按照电厂原有的工作方式进入汽轮机中进行做功，另一部分主蒸汽则通过高压蒸汽—熔盐换热器（2）与从低温冷盐罐（8）中抽出的熔盐进行换热，换热后的高压冷凝水经节流阀（10）节流减压后注入高压加热器（11），与高压缸抽汽共同完成与给水的换热；用电/用热高峰阶段将高温热盐罐（3）中的高温熔盐通过第一熔盐换热器（6）与水换热，产生高温热水或蒸汽满足热用户（12）供热需求，换热后的低温熔盐流回低温冷盐罐（8）中，参与下一轮循环；
在非供热季，锅炉维持正常负荷运行，将用电相对低负荷时锅炉产生的多余热量储存在高温热盐罐（3）中；用电相对高峰时，热量一方面可满足热用户（12）的用热需求，另一方面当用电负荷增加时，用高温热盐罐（3）中的熔盐通过第二熔盐换热器（7）加热锅炉给水，减少对汽轮机高压缸的抽气量，对机组起到调峰作用，换热后的低温熔盐流回低温冷盐罐（8）中，参与下一轮循环；
蓄热所用的熔盐为两种或两种以上的无机盐混合物的熔融态，其工作温度在300～1000℃之间。
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