CN111076160A - 一种火电厂蓄热调峰系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及供电技术领域，尤其是一种火电厂蓄热调峰系统。本发明的技术方案是这样实现的：包括火电循环、主级负载循环、次级负载循环和蓄热循环，火电循环包括顺次连接的锅炉、汽轮机组、第一换热器、转换器、第二换热器和第一给水泵，第一给水泵与锅炉连接形成闭环；主级负载循环包括顺次连接的转换器、第二换热器、第四换热器和第二给水泵，第二给水泵与转换器连接形成闭环；次级负载循环包括顺次连接的第四换热器、第三换热器、用户和第三给水泵，第三给水泵与第四换热器连接形成闭环；本发明在于：只采用了一个转换器就可以实现整个火电厂蓄热调峰系统的状态转换，布管布线组网非常容易，有利于推广。

Description

一种火电厂蓄热调峰系统
技术领域
本发明涉及供电技术领域，尤其是一种火电厂蓄热调峰系统。
背景技术
现有技术中(公告号：CN 208635084 U)，提供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；但是，在使用中发现，上述结构复杂，管线组网困难，而且换热器的换热效率低，加重了泵送和管压的负担。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种杜绝损耗热能量的传递、整体结构简单、降低了整体结构成本及具有明显的使用价值和设备和社会效益的火电厂蓄热调峰系统。
本发明的技术方案是这样实现的：一种火电厂蓄热调峰系统，包括火电循环、主级负载循环、次级负载循环和蓄热循环；
火电循环包括顺次连接的锅炉、汽轮机组、第一换热器、转换器、第二换热器和第一给水泵，第一给水泵与锅炉连接形成闭环；
主级负载循环包括顺次连接的转换器、第二换热器、第四换热器和第二给水泵，第二给水泵与转换器连接形成闭环；
次级负载循环包括顺次连接的第四换热器、第三换热器、用户和第三给水泵，第三给水泵与第四换热器连接形成闭环；
蓄热循环包括顺次连接的高温热盐罐、第四给水泵、第三换热器、低温热盐罐、转换器和第一换热器，第一换热器与高温热盐罐连接形成闭环；
转换器能够在第一状态和第二状态下切换，在第一状态下，火电循环与主级负载循环在第二换热器处进行热交换，同时蓄热循环被截止；在第二状态下，主级负载循环被截止，蓄热循环与火电循环在第一换热器处进行热交换，或蓄热循环与次级负载循环在第三换热器处进行热交换。
优选为：所述的转换器包括阀体和阀芯，所述的阀体包括第一腔体和第二腔体，第一腔体与第二腔体通过中间阀体连接，所述的第一腔体包括第一腔体出口和第一腔体进口，所述的第二腔体包括第二腔体出口和第二腔体进口；所述的阀芯包括位于第一腔体的第一封闭环和位于第二腔体的第二封闭环，该第一封闭环与第二封闭环通过阀杆连接，阀杆至少部分被容纳在中间阀体内，所述的阀芯还具有流体通道，所述流体通道依次贯穿第一封闭环阀杆和第二封闭环；所述的第一封闭环和第二封闭环分别固定于阀芯的两端外壁上；第一腔体还包括第一侧进口与流体通道连通，第二腔体还包括第二侧出口与流体通道连通；
火电循环的第一换热器依次连接转换器的第一侧进口、第二侧出口和第二换热器相连；
主级负载循环的第二给水泵依次连接转换器的第二腔体进口、第二腔体出口和第二换热器；
蓄热循环的低温热盐罐依次连接转换器的第一腔体进口、第一腔体出口和第一换热器。
优选为：阀芯为导热材料，流体通道中的流体能够与第一腔体或第二腔体内的流体进行热交换，蓄热循环内的盐为热相变介质，主级负载循环内也包括热相变介质。
优选为：所述的阀芯为不锈钢材质制成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、现有技术中，火电系统的调峰管网极为复杂，需要大量的切换阀和相应的控制结构来调整放热和蓄热，而本发明只采用了一个转换器就可以实现整个火电厂蓄热调峰系统的状态转换，布管布线组网非常容易，有利于推广。
2、由于本专利使用了转换器，及使用转换器带来的预热交换的功能，使得蓄热循环和主级负载循环可以使用热相变材料作为导热介质并防止热相变材料对换交换器阻塞。杜绝损耗热能量的传递，换热器的换热效率高，降低了泵送和管压的负担。整体结构简单，降低了整体结构成本。
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为本发明具体实施方式工作状态为供暖季放热连接示意图；
图2为本发明具体实施方式工作状态为非供暖季蓄热、供暖季蓄热连接示意图；
图3为本发明具体实施方式中转换器为第一状态结构示意图；
图4为本发明具体实施方式中转换器为第二状态结构示意图。
图中：1、锅炉；2、汽轮机组；3、第一换热器；5、第二换热器；6、第三换热器；7、第四换热器；9、高温热盐罐；8、低温热盐罐；4、转换器；10、用户；43、阀芯；41、第一腔体；411、第一腔体出口；412、第一腔体进口；44、第一封闭环；42、第二腔体；422、第二腔体出口；421第二腔体进口；45、第二封闭环；46、阀杆；430、流体通道；100、第一给水泵；200、第二给水泵；300、第三给水泵；400、第四给水泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1—图4所示，本发明公开了一种火电厂蓄热调峰系统，在本发明具体实施例方式中，包括火电循环、主级负载循环、次级负载循环和蓄热循环；
火电循环包括顺次连接的锅炉1、汽轮机组2、第一换热3、转换器4、第二换热器5和第一给水泵100，第一给水泵100与锅炉1连接形成闭环；
主级负载循环包括顺次连接的转换器4、第二换热器5、第四换热器7和第二给水泵200，第二给水泵200与转换器4连接形成闭环；
次级负载循环包括顺次连接的第四换热器7、第三换热器6、用户10和第三给水泵300，第三给水泵300与第四换热器7连接形成闭环；
蓄热循环包括顺次连接的高温热盐罐9、第四给水泵400第三换热器6、低温热盐罐8、转换器4和第一换热器3，第一换热器3与高温热盐罐连接形成闭环；
转换器4能够在第一状态和第二状态下切换，在第一状态下，火电循环与主级负载循环在第二换热器5处进行热交换，同时蓄热循环被截止；在第二状态下，主级负载循环被截止，蓄热循环与火电循环在第一换热器3处进行热交换，或蓄热循环与次级负载循环在第三换热器6处进行热交换。
在本发明具体实施例方式中，所述的转换器4包括阀体和阀芯43，所述的阀体包括第一腔体41和第二腔体42，第一腔体41与第二腔体42、通过中间阀体连接，所述的第一腔体41包括第一腔体出口411和第一腔体进口412，所述的第二腔体42包括第二腔体出口422和第二腔体进口421；所述的阀芯43包括位于第一腔体41的第一封闭环44和位于第二腔体42的第二封闭环45，该第一封闭环44与第二封闭环45通过阀杆46连接，阀杆46至少部分被容纳在中间阀体内，所述的阀芯43还具有流体通道430，所述流体通道430依次贯穿第一封闭环44、阀杆46和第二封闭环45；所述的第一封闭环44和第二封闭环45分别固定于阀芯43的两端外壁上；第一腔体41还包括第一侧进口与流体通道430连通，第二腔体42还包括第二侧出口与流体通道430连通；
火电循环的第一换热器3依次连接转换器4的第一侧进口、第二侧出口和第二换热器5相连；
主级负载循环的第二给水泵200依次连接转换器4的第二腔体进口421、第二腔体出口422和第二换热器5；
蓄热循环的低温热盐罐8依次连接转换器4的第一腔体进口412、第一腔体出口411和第一换热器3。
通过采用上述技术方案，给出将转换器接入管网的方式，便于实现，而且整体结构简单。
在本发明具体实施例方式中，阀芯43为导热材料，流体通道430中的流体能够与第一腔体41或第二腔体42内的流体进行热交换，蓄热循环内的盐为热相变介质，主级负载循环内也包括热相变介质。
在本发明具体实施例方式中，所述的阀芯4为不锈钢材质制成。
通过采用上述技术方案，该不锈钢材质的阀芯具有更加良好的传热效果，而且具有非常突出的防锈、防结垢的特性，且寿命使用较长。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、只采用了一个转换器就可以实现整个火电厂蓄热调峰系统的状态转换，布管布线组网非常容易，有利于推广。
2、杜绝损耗热能量的传递，换热器的换热效率高，降低了泵送和管压的负担。整体结构简单，降低了整体结构成本。
其中，主级负载循环和蓄热循环的流体包括热相变材料，也可以完全由这使用热相变材料，这类热相变材料是本领域的常规材料，广泛应用于火力发明调峰调频领域，这种材料受热后吸热后可以软化，冷却后硬化并放热，加入这种材料比纯水的比热容要大很多，可以吸收更多的热量，携带的热能变高，大大提高了换热效率，但这类物质容易堵换热器，因此转换器4的预热功能非常重要，介质在进入换热器前，先在转换器4内进行预先的热交换，可以使相变材料初步的软化，然后再进入换热器4进行热交换，一是整体上增加了换热时间，介质在预先热交换和换热器的总的时间肯定比以前仅在热交热器的时间长，二是防止相变材料堵换热器。
实施例1：转换器4在第一状态下，火电循环与主级负载循环在第二换热器5处进行热交换，同时蓄热循环被截止。火电循环高温蒸汽先在转换器4内与第二腔体42内的流体发生预先热交换，然后主级负载循环的热相变材料发生初步的软化，再进入第二换热器5内。
实施例2：转换器4在第二状态下，主级负载循环被截止，蓄热循环与火电循环在第一换热器3处进行热交换，此时，低温热盐罐8里的盐或者热相变材料要经过第一换热器3后进入高温热盐罐9，低温热盐罐8里的盐先进入转化器4的第一腔体41与流体通道430内的高温蒸汽进行预先热交换，软化后，再进入第一换热器3实现充分的热交换。
实施例3：转换器4在第二状态下，要从蓄热循环直接向次级负载循环进行热交换，把蓄的热供给用户，此时由于高温热盐罐9内的盐就是高温状态，就是充分软化的，因此直接通过第三换热器6是不会发生堵塞的。
实施例4：在主级负载循环中，由于流体恒定的是从热的第二换热器5进入第四换热器7，因此，热相变材料也是充分软化的，也不会发生堵塞。
本发明系统运行如下：
供暖季放热：打开第一给水泵，锅炉1保持全负荷运行，蒸汽按照电厂原有的工作方式进入汽轮机中进行做功，汽轮机输出的蒸汽依次进入第一换热器3、转换器4的流体通道和第二换热器5，构成回路，组成火电循环；转换器4的第二腔体42、第四换热器7和第二换热器5依次相连，构成回路，组成主级负载循环；此时，转换器4处于第一状态下，第一封闭环44封闭第一腔体41进口、第一腔体41出口，打开第二给水泵，火电循环回路与转换器4中的流体通道430接触后实现给水端的预先换热，换热后的高温热水依次进入第二换热器5、第四换热器7等待用户10端的换热，接着，热换后的高温水与次级负载循环进行换热产生高温热水满足用户10供热需求。
非供暖季蓄热：打开第一给水泵，锅炉1保持正常负荷运行，蒸汽按照电厂原有的工作方式进入汽轮机中进行做功，汽轮机输出的蒸汽依次进入第一换热器3、转换器4的流体通道和第二换热器5，构成回路，组成火电循环；此时，转换器4处于第二状态下，第二封闭环45封闭第二腔体42进口、第二腔体42出口，打开第四给水泵，关闭第三给水泵，蓄热循环回路与转换器4中的流体通道430接触后实现给水端的预先换热，换热后的高温介质流回至高温热盐罐9中进行储存。
供暖季蓄热：打开第一给水泵，锅炉1保持正常负荷运行，蒸汽按照电厂原有的工作方式进入汽轮机中进行做功，汽轮机输出的蒸汽依次进入第一换热器3、转换器4的流体通道和第二换热器5的热侧，构成回路，组成火电循环；此时，转换器4处于第二状态下，第二封闭环45封闭第二腔体42进口、第二腔体42出口，打开第四给水泵，打开第三给水泵，蓄热循环回路与转换器4中的流体通道430接触后实现给水端的预选换热，一方面，换热后的高温热水流回至高温热盐罐9中进行储存，另一方面，当用电负荷增加时，由于高温热盐罐9中的熔盐在转换器4中的流体通道与火电循环实现换热，加热锅炉1给水，减少对汽轮机高压缸的抽气量，从而能快速给用户10提供供暖需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种火电厂蓄热调峰系统，包括火电循环、主级负载循环、次级负载循环和蓄热循环，其特征在于：
火电循环包括顺次连接的锅炉(1)、汽轮机组(2)、第一换热器(3)、转换器(4)、第二换热器(5)和第一给水泵(100)，第一给水泵(100)与锅炉(1)连接形成闭环；
主级负载循环包括顺次连接的转换器(4)、第二换热器(5)、第四换热器(7)和第二给水泵(200)，第二给水泵(200)与转换器(4)连接形成闭环；
次级负载循环包括顺次连接的第四换热器(7)、第三换热器(6)、用户(10)和第三给水泵(300)，第三给水泵(300)与第四换热器(7)连接形成闭环；蓄热循环包括顺次连接的高温热盐罐(9)、第四给水泵(400)、第三换热器(6)、低温热盐罐(8)、转换器(4)和第一换热器(3)，第一换热器(3)与高温热盐罐(9)连接形成闭环；
转换器(4)能够在第一状态和第二状态下切换，在第一状态下，火电循环与主级负载循环在第二换热器(5)处进行热交换，同时蓄热循环被截止；在第二状态下，主级负载循环被截止，蓄热循环与火电循环在第一换热器(3)处进行热交换，或蓄热循环与次级负载循环在第三换热器(6)处进行热交换。
2.根据权利要求1所述的火电厂蓄热调峰系统，其特征在于：所述的转换器(4)包括阀体和阀芯(43)，所述的阀体包括第一腔体(41)和第二腔体(42)，第一腔体(41)与第二腔体(42)通过中间阀体连接，所述的第一腔体(41)包括第一腔体出口(411)和第一腔体进口(412)，所述的第二腔体(42)包括第二腔体出口(422)和第二腔体进口(421)；所述的阀芯(43)包括位于第一腔体(41)的第一封闭环(44)和位于第二腔体(42)的第二封闭环(45)，该第一封闭环(44)与第二封闭环(45)通过阀杆(46)连接，阀杆(46)至少部分被容纳在中间阀体内，所述的阀芯(43)还具有流体通道(430)，所述流体通道(430)依次贯穿第一封闭环(44)、阀杆(46)和第二封闭环(45)；所述的第一封闭环(44)和第二封闭环(45)分别固定于阀芯(43)的两端外壁上；第一腔体(41)还包括第一侧进口与流体通道(430)连通，第二腔体(42)还包括第二侧出口与流体通道(430)连通；
火电循环的第一换热器(3)依次连接转换器(4)的第一侧进口、第二侧出口和第二换热器(5)相连；
主级负载循环的第二给水泵(200)依次连接转换器(4)的第二腔体进口(421)、第二腔体出口(422)和第二换热器(5)；
蓄热循环的低温热盐罐(8)依次连接转换器(4)的第一腔体进口(412)、第一腔体出口(411)和第一换热器(3)。
3.根据权利要求2所述的火电厂蓄热调峰系统，其特征在于：阀芯(43)为导热材料，流体通道(430)中的流体能够与第一腔体(41)或第二腔体(42)内的流体进行热交换，蓄热循环内的盐为热相变介质，主级负载循环内也包括热相变介质。
4.根据权利要求1或2或3所述的火电厂蓄热调峰系统，其特征在于：所述的阀芯(43)为不锈钢材质制成。
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