CN109945710A - 火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统 - Google Patents
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Abstract
火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统，本发明适用于火电厂灵活性改造领域，它为了解决现有单纯使用熔盐作为储能介质时储能成本较高的问题。本发明联合能级利用系统中低熔点盐储能系统包括调温调压器、盐水换热器、冷盐罐和热盐罐，锅炉主汽经一号气管与盐水换热器的介质进口相连，水储能系统包括水水换热器和热水储罐，盐水换热器的介质出口通过二号连接管与水水换热器的介质进口相连，热水供应系统包括水源和加热器，高温熔盐换热系统包括蒸发器或蒸汽加热器。本发明将能量分级存储、分级利用，在储存相同能量时，既能通过水储能系统有效降低储能成本，又能利用低熔点熔盐储能系统保持高品位热源的有效性。
Description
技术领域
本发明适用于火电厂灵活性改造领域，具体涉及一种熔盐储能改造及城市热水供应系统。
背景技术
初步估算，到2020年，我国风电、太阳能装机将分别达到2.2亿千瓦和1.1亿千瓦以上，新能源受气象变化影响较大，火电作为电网调配的重要手段，需要满足电网不同时段的需求，这就导致大量火电机组在非高峰时，需要维持低负荷运行，但当火电机组负荷降低至35％左右时，锅炉可靠性变差，很难再进一步降低机组负荷。如何在保障安全的情况下进一步提升火电机组灵活性，使之能够参与电网深度调峰，成为现代火电机组的重要研发方向。
目前有人尝试利用熔盐或水作为储能介质，将部分能量以热能方式进行存储，在不降低锅炉机组负荷时减小发电出力。但单纯使用熔盐作为储能介质时储能成本较高；而使用水作为储能介质时，受饱和温度影响，常压下无法将水加热到较高温度，热品位较低，而如果将水温提升，则需要对水进行加压，储能成本将大幅增加。
发明内容
本发明目的是为了解决现有单纯使用水作为储能介质时，受饱和温度影响，常压下无法将水加热到较高温度，热品位较低，而单纯使用熔盐作为储能介质时储能成本较高的问题，而提供一种火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统。
本发明火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统包括低熔点盐储能系统、水储能系统、热水供应系统和高温熔盐换热系统，其中低熔点盐储能系统包括调温调压器、盐水换热器、冷盐罐和热盐罐，冷盐罐的出口通过一号输盐管与盐水换热器的进口相连，盐水换热器的出口通过二号输盐管与热盐罐的进口相连，锅炉主汽经一号气管与盐水换热器的介质进口相连，在一号连接管上设置有调温调压器；
水储能系统包括水水换热器和热水储罐，盐水换热器的介质出口通过二号连接管与水水换热器的介质进口相连，一号水管的一端与热水储罐的第一出水口相连，一号水管的另一端与水水换热器的进水口相连，水水换热器的出水口通过二号水管与热水储罐的第一进水口相连通；
热水供应系统包括水源和加热器，热水储罐的第二出水口通过管路与热水供应系统相连，热水储罐与热水供应系统之间的管路上设置有加热器，水源通过管路与热水储罐的第二进水口连通；
高温熔盐换热系统包括蒸发器或蒸汽加热器，三号输盐管的一端与热盐罐的出盐口相连，三号输盐管的另一端与冷盐罐的进盐口相连，在三号输盐管中设置有蒸发器或蒸汽加热器，高温水或蒸汽经过蒸发器或蒸汽加热器进入汽轮机中。
本发明在非电网高峰时段，利用所述的低熔点熔盐储能系统及水储能系统，将火电机组多余能量以热能形式进行存储，低熔点熔盐储能部分作为高品位能量储存介质，水作为低品位能量储存介质。在电网高峰时段，利用被加热后的高温熔盐加热高温水或蒸汽，产生高温蒸汽，高温蒸汽可用于推动汽轮机或在不降低机组负荷前提下满足电厂其他用汽需求；水储能系统储能时，水温被加热，被加热的水可用于城市热水供应或其他热水需求。
本发明将能量分级存储、分级利用，满足了电厂深度调峰需求，在储存相同能量时，既能通过水储能系统有效降低储能成本，又能利用低熔点熔盐储能系统保持高品位热源的有效性。在使用时，通过高温熔盐换热系统加热产生高品位蒸汽，储热的低温热水则直接用于热水供应，如果热水水温不能满足需求，可通过配置的即热式加热器进行加热升温。
附图说明
图1是本发明火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统包括低熔点盐储能系统Ⅰ、水储能系统Ⅱ、热水供应系统Ⅲ和高温熔盐换热系统Ⅳ，其中低熔点盐储能系统Ⅰ包括调温调压器1、盐水换热器2、冷盐罐3和热盐罐4，冷盐罐3的出口通过一号输盐管21与盐水换热器2的进口相连，盐水换热器2的出口通过二号输盐管22与热盐罐4的进口相连，锅炉主汽经一号气管23与盐水换热器2的介质进口相连，在一号连接管23上设置有调温调压器1；
水储能系统Ⅱ包括水水换热器5和热水储罐6，盐水换热器2的介质出口通过二号连接管24与水水换热器5的介质进口相连，一号水管26的一端与热水储罐6的第一出水口相连，一号水管26的另一端与水水换热器5的进水口相连，水水换热器5的出水口通过二号水管25与热水储罐6的第一进水口相连通；
热水供应系统Ⅲ包括水源14和加热器7，热水储罐6的第二出水口通过管路与热水供应系统15相连，热水储罐6与热水供应系统15之间的管路上设置有加热器7，水源14通过管路与热水储罐6的第二进水口连通；
高温熔盐换热系统Ⅳ包括蒸发器或蒸汽加热器8，三号输盐管27的一端与热盐罐4的出盐口相连，三号输盐管27的另一端与冷盐罐3的进盐口相连，在三号输盐管27中设置有蒸发器或蒸汽加热器8，高温水或蒸汽经过蒸发器或蒸汽加热器8进入汽轮机16中。
本实施方式配置了一套火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统，将熔盐和水同时作为储能介质，高品位热源利用熔盐进行存储，低品位热源使用水进行存储，既能够保障高品位热源的使用，又能够降低单位能量存储成本。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是在一号输盐管21中设置有冷盐泵9。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是在三号输盐管27中设置有热盐泵10。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是水水换热器5的介质出口通过管路与除氧器或凝汽器13相连。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是所述的加热器7为即热式加热器。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是在水源14与热水储罐6之间的管路上设置有冷水泵12。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是在一号水管26中设置有水循环泵11。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是来自冷盐罐3的熔盐通过盐水换热器2加热至400～450℃经二号输盐管22进入热盐罐4中存储。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是控制热水储罐6中热水的温度为85～95℃。
实施例：本实施例火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统包括低熔点盐储能系统Ⅰ、水储能系统Ⅱ、热水供应系统Ⅲ和高温熔盐换热系统Ⅳ，其中低熔点盐储能系统Ⅰ包括调温调压器1、盐水换热器2、冷盐罐3和热盐罐4，冷盐罐3的出口通过一号输盐管21与盐水换热器2的进口相连，在一号输盐管21上设置有冷盐泵9，盐水换热器2的出口通过二号输盐管22与热盐罐4的进口相连，锅炉主汽经一号气管23与盐水换热器2的介质进口相连，在一号连接管23上设置有调温调压器1；
水储能系统Ⅱ包括水水换热器5和热水储罐6，盐水换热器2的介质出口通过二号连接管24与水水换热器5的介质进口相连，水水换热器5的介质出口与除氧器或凝汽器13相连，一号水管26的一端与热水储罐6的第一出水口相连，一号水管26的另一端与水水换热器5的进水口相连，在一号水管26中设置有水循环泵11，水水换热器5的出水口通过二号水管25与热水储罐6的第一进水口相连通；
热水供应系统Ⅲ包括水源14和即热式加热器7，热水储罐6的第二出水口通过管路与热水供应系统15相连，热水储罐6与热水供应系统15之间的管路上设置有即热式加热器7，水源14通过管路与热水储罐6的第二进水口连通，在水源14与热水储罐6之间的管路上设置有冷水泵12；
高温熔盐换热系统Ⅳ包括蒸发器或蒸汽加热器8，三号输盐管27的一端与热盐罐4的出盐口相连，三号输盐管27的另一端与冷盐罐3的进盐口相连，在三号输盐管27中设置有蒸发器或蒸汽加热器8和热盐泵10，热盐泵10位于近热盐罐4的管路上，高温水或蒸汽经过蒸发器或蒸汽加热器8进入汽轮机16中。
本实施例火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统的工作过程如下：
储能：在电网非高峰时段，开启冷盐泵9，并将部分锅炉主汽抽出，在所述的低熔点盐储能系统Ⅰ中通过调温调压器1与其他汽源混合并调压调温至合适参数，与熔盐进行换热，在盐水换热器2中，来自冷盐罐3的熔盐被加热至较高温度(400℃以上)并存储进入热盐罐4，高温蒸汽凝结为饱和水或过冷水(190℃以上)。饱和水或过冷水进入所述的水储能系统Ⅱ中，开启常温水循环泵11，通过水水换热器5将饱和水或过冷水与常温水进行换热，将常温水加热至90℃以上并存入热水储罐6中，自身降低至合适温度后回到除氧器或凝汽器。
释能：在需要进行热水供应时，开启冷水泵12，热水由热水供应系统Ⅲ中的热水储罐6顶部排出，根据实际储罐水温温度及使用温度需求，利用即热式加热器7进行加热后汇入城市热水供应管网或其他热水供应系统。
在电网高峰时段，开启热盐泵10，通过高温熔盐换热系统Ⅳ中的蒸发器或蒸汽加热器8，热熔盐将高温水或蒸汽加热为高温蒸汽，蒸汽可进入汽轮机做功或替代汽轮机抽汽加热高加、低加、除氧器等设备，提高高峰时段汽轮机机组出力，或用于满足热电厂实际用汽需求供汽。
Claims (9)
1.火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统，其特征在于该火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统包括低熔点盐储能系统(Ⅰ)、水储能系统(Ⅱ)、热水供应系统(Ⅲ)和高温熔盐换热系统(Ⅳ)，其中低熔点盐储能系统(Ⅰ)包括调温调压器(1)、盐水换热器(2)、冷盐罐(3)和热盐罐(4)，冷盐罐(3)的出口通过一号输盐管(21)与盐水换热器(2)的进口相连，盐水换热器(2)的出口通过二号输盐管(22)与热盐罐(4)的进口相连，锅炉主汽经一号气管(23)与盐水换热器(2)的介质进口相连，在一号连接管(23)上设置有调温调压器(1)；
水储能系统(Ⅱ)包括水水换热器(5)和热水储罐(6)，盐水换热器(2)的介质出口通过二号连接管(24)与水水换热器(5)的介质进口相连，一号水管(26)的一端与热水储罐(6)的第一出水口相连，一号水管(26)的另一端与水水换热器(5)的进水口相连，水水换热器(5)的出水口通过二号水管(25)与热水储罐(6)的第一进水口相连通；
热水供应系统(Ⅲ)包括水源(14)和加热器(7)，热水储罐(6)的第二出水口通过管路与热水供应系统(15)相连，热水储罐(6)与热水供应系统(15)之间的管路上设置有加热器(7)，水源(14)通过管路与热水储罐(6)的第二进水口连通；
高温熔盐换热系统(Ⅳ)包括蒸发器或蒸汽加热器(8)，三号输盐管(27)的一端与热盐罐(4)的出盐口相连，三号输盐管(27)的另一端与冷盐罐(3)的进盐口相连，在三号输盐管(27)中设置有蒸发器或蒸汽加热器(8)，高温水或蒸汽经过蒸发器或蒸汽加热器(8)进入汽轮机(16)中。
2.根据权利要求1所述的火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统，其特征在于在一号输盐管(21)中设置有冷盐泵(9)。
3.根据权利要求1所述的火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统，其特征在于在三号输盐管(27)中设置有热盐泵(10)。
4.根据权利要求1所述的火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统，其特征在于水水换热器(5)的介质出口通过管路与除氧器或凝汽器(13)相连。
5.根据权利要求1所述的火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统，其特征在于所述的加热器(7)为即热式加热器。
6.根据权利要求1所述的火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统，其特征在于在水源(14)与热水储罐(6)之间的管路上设置有冷水泵(12)。
7.根据权利要求1所述的火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统，其特征在于在一号水管(26)中设置有水循环泵(11)。
8.根据权利要求1所述的火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统，其特征在于来自冷盐罐(3)的熔盐通过盐水换热器(2)加热至400～450℃经二号输盐管(22)进入热盐罐(4)中存储。
9.根据权利要求1所述的火电机组调峰用低熔点盐、水联合能级利用系统，其特征在于控制热水储罐(6)中热水的温度为85～95℃。
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