CN108548168A - 一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统 - Google Patents

一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统 Download PDF

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Abstract

一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统，属于火电厂蓄热调峰技术领域。该系统包括主蒸汽调节阀、高压蒸汽—熔盐换热器、再热蒸汽调节阀、高温熔盐罐、高温熔盐泵、低温熔盐罐、低温熔盐泵、节流阀、高压加热器、给水泵、除氧器、锅炉、高压缸、中压缸。在用电负荷降低时充分发挥锅炉的利用率，增加熔盐蓄热系统，将锅炉多余蒸汽的热量通过高压蒸汽—熔盐换热器储存在高温熔盐中，在用电高峰阶段将高温熔盐从熔盐罐中抽出重新送入高压蒸汽—熔盐换热器加热锅炉给水并产生高温高压蒸汽，送入汽轮机中增加汽轮机的发电量并起到对机组的调峰作用。可回收用电负荷较低时锅炉产生的多余蒸汽，提高锅炉的利用率以及运行安全性，达到节能的目的。

Description

一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统
技术领域：
本发明提供了一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统，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用于用电高峰期机组的调峰，属于火电厂蓄热调峰技术领域。
背景技术：
由于我国经济结构的调整，用电构成发生了很大的变化：高峰用电负荷增加，低谷用电大量减少，峰谷差不断拉大。并且随着电网容量不断扩大，越来越多的高参数大容量机组也逐渐投产运行，导致峰谷差的矛盾进一步上升。在用电低谷时段，火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，为了保证锅炉的安全运行锅炉此时的产汽量大于汽轮机的耗汽量，有一部分主蒸汽将被浪费。
本发明提供了一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统，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。在用电高峰期，利用高温熔盐加热锅炉给水将储存的热量进行释放，产生高温高压蒸汽直接送入到汽轮机中，增加发电量并起到调峰作用。这样，不仅可大幅提高设备的利用率、增加电厂发电量，同时也可在用电高峰期保证锅炉正常负荷运行的情况下降低燃料的消耗量，减少雾霾等环境污染。因此本专利公布的一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统，是满足锅炉安全经济运行、提高机组出力的有效手段。
发明内容：
为了将火电厂在用电低谷阶段所产生的多余蒸汽的热量储存起来用于机组在用电高负荷时调峰，本发明公布了一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统。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，然后在用电高峰阶段利用高温熔盐加热锅炉给水并产生高温高压蒸汽直接送入汽轮机中增加机组的发电量，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熔盐蓄热调峰系统，该系统包括主蒸汽调节阀(1)、高压蒸汽—熔盐换热器(2)、再热蒸汽调节阀(3)、高温熔盐罐(6)、高温熔盐泵(7)、低温熔盐罐(10)、低温熔盐泵(11)、节流阀(13)、第一高压加热器(14)、第二高压加热器(17)、给水泵(18)、除氧器(19)、锅炉(20)、高压缸(21)、中压缸(22)；
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(21)、中压缸(22)连接，高压缸(21)与锅炉(20)连接成回路；另一路主蒸汽管道依次与主蒸汽调节阀(1)连接，主蒸汽调节阀(1)与高压蒸汽—熔盐换热器(2)的蒸汽侧进口相连；高压蒸汽—熔盐换热器(2)蒸汽侧出口通过调节阀(12)、节流阀(13)与第一高压加热器(14)第I级加热水侧入口相连；所述高压缸(21)排气与第一高压加热器(14)第I级蒸汽侧入口相连；第一高压加热器(14)第I级加热水侧出口与高压加热器(14)第II级加热水侧入口相连；第一高压加热器(14)第II级加热水侧出口与除氧器(19)入口相连；第一高压加热器(14)第II级给水侧入口通过阀门与给水泵(18)出口相连；第一高压加热器(14)第II级给水侧出口与第一高压加热器(14)第I级给水侧入口相连；同时第一高压加热器(14)第I级给水侧出口通过调节阀(16)与锅炉(20)入口相连；第一高压加热器(14)第I级给水侧出口还通过调节阀(15)与高压蒸汽—熔盐换热器(2)蒸汽侧出口相连；高压蒸汽—熔盐换热器(2)蒸汽侧出口依次与调节阀(12)、节流阀(13)、高压加热器(14)第I级给水侧出口相连，使得高压蒸汽—熔盐换热器(2)蒸汽侧出口依次与调节阀(12)、节流阀(13)、第一高压加热器(14)第I级、第一高压加热器(14)第II级、给水泵(18)、除氧器(19)依次连接，组成锅炉给水端的加热系统。
高压蒸汽—熔盐换热器(2)的蒸汽侧进口还通过再热蒸汽调节阀(3)与汽轮机中压缸(22)连接，使得除氧器(19)、给水泵(18)、高压加热器(14)、调节阀(15)、高压蒸汽—熔盐换热器(2)、再热蒸汽调节阀(3)与汽轮机中压缸(22)依次连接，组成锅炉给水端的蒸发系统。
所述高压缸(21)排气与第二高压加热器(17)第I级蒸汽侧入口相连；第二高压加热器(17)第I级加热水侧出口与高压加热器(17)第II级加热水侧入口相连；第二高压加热器(17)第II级加热水侧出口与除氧器(19)入口相连；第二高压加热器(17)第II级给水侧入口通过阀门与给水泵(18)出口相连；第二高压加热器(17)第II级给水侧出口与第二高压加热器(17)第I级给水侧入口相连；第二高压加热器(17)第I级给水侧出口与锅炉(20)入口相连；上述除氧器(19)、给水泵(18)、第二高压加热器(17)的第II级、第I级以及高压缸(21)的依次连接，同时第二高压加热器(17)的第I级通过阀门与锅炉(20)连接，按照火电厂原运行方式加热锅炉给水；
低温熔盐罐(10)依次通过低温熔盐泵(11)、第四调节阀(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)熔盐侧出口通过第二调节阀(5)与高温热盐罐(6)相连，上述作为蓄热系统；
将高温热盐罐(6)依次通过高温熔盐泵(7)、第一调节阀(4)与高压蒸汽—熔盐换热器(2)熔盐侧出口相连；所述高压蒸汽—熔盐换热器(2)熔盐侧进口通过第三调节阀(8)与低温熔盐罐(10)相连；所述高压蒸汽—熔盐换热器(2)的蒸汽侧进口通过再热蒸汽调节阀(3)与再热蒸汽管道相连；上述作为放热系统；
高压蒸汽—熔盐换热器(2)可以实现在蓄热阶段蒸汽与熔盐的换热以及放热阶段熔盐与锅炉给水的换热。
运行方式，包括如下：
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(10)中抽出的熔盐进行换热，换热后的高压冷凝水经节流阀(13)节流减压后注入第一高压加热器(14)，与高压缸抽汽共同完成与给水的换热；
当用电负荷增加时，用高温热盐罐(6)中的熔盐通过高压蒸汽—熔盐换热器(2)加热经第一高压加热器(14)加热后的锅炉给水，产生的高温高压蒸汽流经再热蒸汽调节阀(3)后直接送入汽轮机中，增加汽轮机的进气量，提高发电量，对机组起到调峰作用，换热后的低温熔盐流回低温冷盐罐(10)中，参与下一轮循环；火电厂原有的锅炉给水系统维持原运行方式：给水流入第二高压加热器(17)经高压缸(21)抽气加热后送入锅炉(20)继续吸热蒸发并过热。
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用电高峰阶段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，提高了火电机组灵活性。
附图说明：
图1为本发明系统结构连接示意图图
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：主蒸汽调节阀1、高压蒸汽—熔盐换热器2、再热蒸汽调节阀3、高温熔盐罐6、高温熔盐泵7、低温熔盐罐10、低温熔盐泵11、节流阀13、高压加热器14、高压加热器17、给水泵18、除氧器19、锅炉20、高压缸21、中压缸22、第一调节阀4、第二调节阀5、第三调节阀8、第四调节阀9、第五调节阀12、第六调节阀15、第七调节阀16。
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
具体部件连接，见图1，蓄热,工作见图2，放热工作示意图见图3。
用电低负荷蓄热阶段：
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，关闭再热蒸汽调节阀3，使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，另一部分主蒸汽流入高压蒸汽—熔盐换热器2，关闭管路调节阀4、8、15，将低温冷盐罐10中的熔盐用低温熔盐泵11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6中进行储存；与熔盐换热后的高压冷凝水经节流阀13节流减压后注入高压加热器14某处与高压缸抽汽共同加热从除氧器出来的给水；被高压加热器14加热的给水连同系统原有的高压加热器17所加热的给水一同送入锅炉中吸热蒸发并过热，进入汽轮机中做功。
用电高峰放热阶段：
如图3所示，用电高峰时关闭主蒸汽调节阀1以及管路调节阀5、9、12、16，开启再热蒸汽调节阀3，保持机组高负荷运行。将高温热盐罐6中的高温熔盐用高温熔盐泵7抽出后流入高压蒸汽—熔盐换热器2，经除氧器19出来的锅炉给水一部分按照火电厂原有的行方式经高压加热器17加热后送入锅炉中吸热，另一部分给水经高压加热器14加热后流入高压蒸汽—熔盐换热器2中与高温熔盐进行换热，产生高温高压蒸汽后通过再热蒸汽调节阀3进入再热蒸汽管道，与再热蒸汽进入汽轮机中进行做功；换热降温后的低温熔盐流回低温冷盐罐10中，参与下一轮循环。

Claims (7)

1.一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统，其特征在于，该系统包括主蒸汽调节阀(1)、高压蒸汽—熔盐换热器(2)、再热蒸汽调节阀(3)、高温熔盐罐(6)、高温熔盐泵(7)、低温熔盐罐(10)、低温熔盐泵(11)、节流阀(13)、第一高压加热器(14)、第二高压加热器(17)、给水泵(18)、除氧器(19)、锅炉(20)、高压缸(21)、中压缸(22)；
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(21)、中压缸(22)连接，高压缸(21)与锅炉(20)连接成回路；另一路主蒸汽管道依次与主蒸汽调节阀(1)连接，主蒸汽调节阀(1)与高压蒸汽—熔盐换热器(2)的蒸汽侧进口相连；高压蒸汽—熔盐换热器(2)蒸汽侧出口通过调节阀(12)、节流阀(13)与第一高压加热器(14)第I级加热水侧入口相连；所述高压缸(21)排气与第一高压加热器(14)第I级蒸汽侧入口相连；第一高压加热器(14)第I级加热水侧出口与高压加热器(14)第II级加热水侧入口相连；第一高压加热器(14)第II级加热水侧出口与除氧器(19)入口相连；第一高压加热器(14)第II级给水侧入口通过阀门与给水泵(18)出口相连；第一高压加热器(14)第II级给水侧出口与第一高压加热器(14)第I级给水侧入口相连；同时第一高压加热器(14)第I级给水侧出口通过调节阀(16)与锅炉(20)入口相连；第一高压加热器(14)第I级给水侧出口还通过调节阀(15)与高压蒸汽—熔盐换热器(2)蒸汽侧出口相连；高压蒸汽—熔盐换热器(2)蒸汽侧出口依次与调节阀(12)、节流阀(13)、高压加热器(14)第I级给水侧出口相连；
高压蒸汽—熔盐换热器(2)的蒸汽侧进口还通过再热蒸汽调节阀(3)与汽轮机中压缸(22)连接；
所述高压缸(21)排气与第二高压加热器(17)第I级蒸汽侧入口相连；第二高压加热器(17)第I级加热水侧出口与高压加热器(17)第II级加热水侧入口相连；第二高压加热器(17)第II级加热水侧出口与除氧器(19)入口相连；第二高压加热器(17)第II级给水侧入口通过阀门与给水泵(18)出口相连；第二高压加热器(17)第II级给水侧出口与第二高压加热器(17)第I级给水侧入口相连；第二高压加热器(17)第I级给水侧出口与锅炉(20)入口相连；
低温熔盐罐(10)依次通过低温熔盐泵(11)、第四调节阀(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)熔盐侧出口通过第二调节阀(5)与高温热盐罐(6)相连，上述作为蓄热系统；
将高温热盐罐(6)依次通过高温熔盐泵(7)、第一调节阀(4)与高压蒸汽—熔盐换热器(2)熔盐侧出口相连；所述高压蒸汽—熔盐换热器(2)熔盐侧进口通过第三调节阀(8)与低温熔盐罐(10)相连；所述高压蒸汽—熔盐换热器(2)的蒸汽侧进口通过再热蒸汽调节阀(3)与再热蒸汽管道相连；上述作为放热系统；
2.按照权利要求1所述的一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统，其特征在于，高压蒸汽—熔盐换热器(2)蒸汽侧出口依次与调节阀(12)、节流阀(13)、第一高压加热器(14)第I级、第一高压加热器(14)第II级、给水泵(18)、除氧器(19)依次连接，组成锅炉给水端的加热系统。
3.按照权利要求1所述的一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统，其特征在于，使得除氧器(19)、给水泵(18)、高压加热器(14)、调节阀(15)、高压蒸汽—熔盐换热器(2)、再热蒸汽调节阀(3)与汽轮机中压缸(22)依次连接，组成锅炉给水端的蒸发系统。
4.按照权利要求1所述的一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统，其特征在于，除氧器(19)、给水泵(18)、第二高压加热器(17)的第II级、第I级以及高压缸(21)的依次连接，同时第二高压加热器(17)的第I级通过阀门与锅炉(20)连接，按照火电厂原运行方式加热锅炉给水。
5.权利要求1-4任一项所述的一种利用主蒸汽加热的火电厂熔盐蓄热调峰系统的运行方式，其特征在于，包括如下：
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(10)中抽出的熔盐进行换热，换热后的高压冷凝水经节流阀(13)节流减压后注入第一高压加热器(14)，与高压缸抽汽共同完成与给水的换热；
当用电负荷增加时，用高温热盐罐(6)中的熔盐通过高压蒸汽—熔盐换热器(2)加热经第一高压加热器(14)加热后的锅炉给水，产生的高温高压蒸汽流经再热蒸汽调节阀(3)后直接送入汽轮机中，增加汽轮机的进气量，提高发电量，对机组起到调峰作用，换热后的低温熔盐流回低温冷盐罐(10)中，参与下一轮循环；火电厂原有的锅炉给水系统维持原运行方式：给水流入第二高压加热器(17)经高压缸(21)抽气加热后送入锅炉(20)继续吸热蒸发并过热。
6.按照权利要求5所述的运行方式，其特征在于，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。
7.按照权利要求5所述的运行方式，其特征在于，高压蒸汽—熔盐换热器(2)实现蓄热阶段蒸汽与熔盐的换热以及放热阶段熔盐与锅炉给水的换热。
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