CN111365086A - 一种基于熔盐储热的停机不停炉系统及方法 - Google Patents

一种基于熔盐储热的停机不停炉系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于熔盐储热的停机不停炉系统及方法，包括锅炉、高压调门、高压缸、主汽储热调门、主汽储热换热器、再热储热换热器汽侧出口调节阀、主汽储热换热器出口蒸汽调节阀、中联门、中压缸、再热汽储热调门、再热储热换热器、再热储热疏水调阀、给水增压泵、高温熔盐泵、高温熔盐罐、低温熔盐罐、低温熔盐泵、低温熔盐主汽吸热进口阀、低温熔盐主汽吸热出口阀、低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀及低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀，该系统及方法能够在保证机组深度调峰到零负荷输出的基础上，通过储存及利用锅炉输出能量，提高机组运行的灵活性及经济性。

Description

一种基于熔盐储热的停机不停炉系统及方法
技术领域
本发明属于火力发电技术调峰领域，涉及一种基于熔盐储热的停机不停炉系统及方法。
背景技术
近年来，我国风电、光伏、水电等新能源电力装机容量持续快速增长，新能源在为我们提供大量清洁电力同时，也给电网的安全运行和电力供应保障带来了巨大挑战。部分地区出现了严重的弃风、弃光和弃水问题。受常规火电机组低负荷稳定燃烧、干湿态转换等问题和供热机组“以热定电”运行方式等因素影响，国内火电机组深度调峰能力不足，与国外机组存在较大差距，2016年7月4日，国家能源局综合司下达了《火电灵活性改造试点项目的通知》。通知要求，挖掘火电机组调峰潜力，提升我国火电运行灵活性，提高新能源消纳能力。常规火电机组的调峰能力主要受到深度调峰能力的限制，部分处于新能源发电电网中的机组甚至要求停机深调。
在此背景下，机组的频繁启停这时有发生，但是锅炉的热态启动需要耗费大量燃油助燃，经济性非常差；且目前的方式下，机组启动时间较长，影响机组的灵活性运行。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于熔盐储热的停机不停炉系统及方法，该系统及方法能够在保证机组深度调峰到零负荷输出的基础上，通过储存及利用锅炉输出能量，提高机组运行的灵活性及经济性。
为达到上述目的，本发明所述的基于熔盐储热的停机不停炉系统包括锅炉、高压调门、高压缸、主汽储热调门、主汽储热换热器、再热储热换热器汽侧出口调节阀、主汽储热换热器出口蒸汽调节阀、中联门、中压缸、再热汽储热调门、再热储热换热器、再热储热疏水调阀、给水增压泵、高温熔盐泵、高温熔盐罐、低温熔盐罐、低温熔盐泵、低温熔盐主汽吸热进口阀、低温熔盐主汽吸热出口阀、低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀及低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀；
锅炉的主蒸汽出口分为两路，其中一路经高压调门及高压缸与锅炉的再热蒸汽入口相连通，另一路经主汽储热调门及主汽储热换热器的蒸汽侧与锅炉的再热蒸汽入口相连通，锅炉的再热蒸汽出口、再热储热换热器汽侧出口调节阀的一端及主汽储热换热器出口蒸汽调节阀的一端通过管道并管后分为两路，其中，一路经中联门与中压缸的入口相连通，另一路经再热汽储热调门及再热储热换热器的蒸汽侧与再热储热疏水调阀的入口相连通，给水增压泵的出口与再热储热疏水调阀的入口相连通，再热储热疏水调阀的出口与锅炉的给水口相连通；主汽储热换热器出口蒸汽调节阀的另一端与主汽储热换热器的蒸汽侧入口相连通，再热储热换热器汽侧出口调节阀的另一端与再热储热换热器的蒸汽侧入口相连通；
高温熔盐泵的入口与高温熔盐罐相连通，低温熔盐罐经低温熔盐泵与低温熔盐主汽吸热进口阀的一端及低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀的一端相连通，低温熔盐主汽吸热进口阀的另一端经主汽储热换热器的熔盐工质侧与低温熔盐主汽吸热出口阀的一端相连通，低温熔盐主汽吸热出口阀的另一端与高温熔盐泵的出口及低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀的一端相连通，低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀的另一端经再热储热换热器的熔盐工质侧与低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀的另一端相连通，低温熔盐泵并联连通有低温熔盐进口阀，高温熔盐泵并联连通有高温熔盐进口阀。
再热储热换热器的蒸汽侧出口经再热储热疏水增压泵与再热储热疏水调阀的入口相连通，再热储热疏水增压泵并联连通有再热储热换热器水侧进口调节阀。
给水增压泵经增压泵出口调节阀与再热储热疏水调阀的入口相连通。
高压缸的出口经高排逆止门与锅炉的再热蒸汽入口相连通。
主汽储热换热器的蒸汽侧出口经主汽储热低温阀与锅炉的再热蒸汽入口相连通。
高压缸与中压缸之间同轴布置。
本发明所述的基于熔盐储热的停机不停炉放方法包括以下步骤：
在机组正常运行期间，锅炉产生的主蒸汽经过高压调门进入高压缸，高压缸的排汽进入锅炉的再热器中，锅炉中再热器输出的再热蒸汽经过中联门进入中压缸，中压缸的排汽凝结成水后再进入锅炉中，完成热力发电循环；
当机组需要深度调整负荷至零出力时，即在停机不停炉工况下：
关闭高压调门，打开主汽储热调门，锅炉产生的主蒸汽经主汽储热调门进入主汽储热换热器的蒸汽侧中释放热量，待其达到高压缸排汽的参数后进入到锅炉的再热器中；同时关闭中联门，打开再热汽储热调门，锅炉产生的再热蒸汽经再热汽储热调门进入再热储热换热器的蒸汽侧中释放热量，以凝结为疏水，然后进入锅炉的水侧，完成汽轮机的隔离，实现停机不停炉；
与此同时，启动低温熔盐泵，低温熔盐泵输出的低温熔盐分为两路，其中一路经低温熔盐主汽吸热进口阀进入主汽储热换热器的熔盐工质侧中吸热，然后通过低温熔盐主汽吸热出口阀及高温熔盐进口阀进入高温熔盐罐中；另一路经低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀进入再热储热换热器的熔盐工质侧中吸热，然后经低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀及高温熔盐进口阀进入高温熔盐罐中，以实现停机不停炉过程中锅炉释放热量的有效存储；
当机组提高出力发电时，即在启机发电工况下：
打开高压调门及中联门，关闭主汽储热调门及再热汽储热调门，锅炉产生的主蒸汽进入高压缸中，高压缸的排汽进入到主汽储热换热器中吸收热量后达到中压缸进汽的参数，然后经主汽储热换热器出口蒸汽调节阀及中联门进入中压缸中；同时给水增压泵将除氧器中的水增压后送入再热储热换热器中吸收热量，待其达到中压缸进汽的参数后经再热储热换热器汽侧出口调节阀进入中压缸中，完成汽水侧的吸热流程；
与此同时，启动高温熔盐泵，高温熔盐泵输出的高温熔盐分为两路，其中一路经低温熔盐主汽吸热出口阀进入主汽储热换热器中放热，然后经低温熔盐主汽吸热进口阀和低温熔盐进口阀进入低温熔盐罐中；另一路经低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀进入再热储热换热器中吸热，然后经低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀及低温熔盐进口阀进入低温熔盐罐中，实现启机过程中高温熔盐罐储存热量的有效利用。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于熔盐储热的停机不停炉系统及方法在具体工作时，当机组需要深度调整负荷至零出力时，即在停机不停炉工况下，将锅炉产生的主蒸汽全部送入主汽储热换热器放热，并将锅炉产生的再热蒸汽全部送入再热储热换热器中放热，完成汽轮机的隔离，实现停机不停炉，于此同时，低温熔盐罐输出的低温熔盐进入到再热储热换热器及主汽储热换热器中吸热，然后进入到高温熔盐罐中，以实现停机不停炉过程中锅炉释放热量的有效存储；在当机组提高出力发电时，即在启机发电工况下，锅炉产生的主蒸汽进入到高压缸中做功，高压缸的排汽进入到主汽储热换热器中吸收热量，然后送入中压缸中，同时给水增压泵输出的水进入到再热储热换热器中吸收热量，然后送入中压缸中，以完成汽水侧的吸热流程，于此同时高温熔盐泵输出的高温熔盐进入到主汽储热换热器及再热储热换热器中放热，以实现启机过程中高温熔盐罐储存热量的有效利用，继而实现在保证机组深度调峰到零负荷输出的基础上，通过储存及利用锅炉输出能量，提高机组运行的灵活性及经济性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为锅炉、2为高压调门、3为高压缸、4为高排逆止门、5为中联门、6为中压缸、7为主汽储热调门、8为主汽储热换热器、9为主汽储热低温阀、10为再热汽储热调门、11为再热储热换热器、12为再热储热疏水增压泵、13为再热储热疏水调阀、14为低温熔盐罐、15为低温熔盐泵、16为低温熔盐主汽吸热进口阀、17为低温熔盐主汽吸热出口阀、18为高温熔盐进口阀、19为高温熔盐罐、20为低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀、21为低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀、22为高温熔盐泵、23为低温熔盐进口阀、24为给水增压泵、25为增压泵出口调节阀、26为再热储热换热器水侧进口调节阀、27为再热储热换热器汽侧出口调节阀、28为主汽储热换热器出口蒸汽调节阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的基于熔盐储热的停机不停炉系统包括锅炉1、高压调门2、高压缸3、主汽储热调门7、主汽储热换热器8、再热储热换热器汽侧出口调节阀27、主汽储热换热器出口蒸汽调节阀28、中联门5、中压缸6、再热汽储热调门10、再热储热换热器11、再热储热疏水调阀13、给水增压泵24、高温熔盐泵22、高温熔盐罐19、低温熔盐罐14、低温熔盐泵15、低温熔盐主汽吸热进口阀16、低温熔盐主汽吸热出口阀17、低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀21及低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀20；锅炉1的主蒸汽出口分为两路，其中一路经高压调门2及高压缸3与锅炉1的再热蒸汽入口相连通，另一路经主汽储热调门7及主汽储热换热器8的蒸汽侧与锅炉1的再热蒸汽入口相连通，锅炉1的再热蒸汽出口、再热储热换热器汽侧出口调节阀27的一端及主汽储热换热器出口蒸汽调节阀28的一端通过管道并管后分为两路，其中，一路经中联门5与中压缸6的入口相连通，另一路经再热汽储热调门10及再热储热换热器11的蒸汽侧与再热储热疏水调阀13的入口相连通，给水增压泵24的出口与再热储热疏水调阀13的入口相连通，再热储热疏水调阀13的出口与锅炉1的给水口相连通；主汽储热换热器出口蒸汽调节阀28的另一端与主汽储热换热器8的蒸汽侧入口相连通，再热储热换热器汽侧出口调节阀27的另一端与再热储热换热器11的蒸汽侧入口相连通；高温熔盐泵22的入口与高温熔盐罐19相连通，低温熔盐罐14经低温熔盐泵15与低温熔盐主汽吸热进口阀16的一端及低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀20的一端相连通，低温熔盐主汽吸热进口阀16的另一端经主汽储热换热器8的熔盐工质侧与低温熔盐主汽吸热出口阀17的一端相连通，低温熔盐主汽吸热出口阀17的另一端与高温熔盐泵22的出口及低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀21的一端相连通，低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀21的另一端经再热储热换热器11的熔盐工质侧与低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀20的另一端相连通，低温熔盐泵15并联连通有低温熔盐进口阀23，高温熔盐泵22并联连通有高温熔盐进口阀18。
再热储热换热器11的蒸汽侧出口经再热储热疏水增压泵12与再热储热疏水调阀13的入口相连通，再热储热疏水增压泵12并联连通有再热储热换热器水侧进口调节阀26；给水增压泵24经增压泵出口调节阀25与再热储热疏水调阀13的入口相连通；高压缸3的出口经高排逆止门4与锅炉1的再热蒸汽入口相连通；主汽储热换热器8的蒸汽侧出口经主汽储热低温阀9与锅炉1的再热蒸汽入口相连通；高压缸3与中压缸6之间同轴布置。
本发明所述的基于熔盐储热的停机不停炉放方法包括以下步骤：
在机组正常运行期间，锅炉1产生的主蒸汽经过高压调门2进入高压缸3，高压缸3的排汽进入锅炉1的再热器中，锅炉1中再热器输出的再热蒸汽经过中联门5进入中压缸6，中压缸6的排汽凝结成水后再进入锅炉1中，完成热力发电循环；
当机组需要深度调整负荷至零出力时，即在停机不停炉工况下：
关闭高压调门2，打开主汽储热调门7，锅炉1产生的主蒸汽经主汽储热调门7进入主汽储热换热器8的蒸汽侧中释放热量，待其达到高压缸3排汽的参数后进入到锅炉1的再热器中；同时关闭中联门5，打开再热汽储热调门10，锅炉1产生的再热蒸汽经再热汽储热调门10进入再热储热换热器11的蒸汽侧中释放热量，以凝结为疏水，然后进入锅炉1的水侧，完成汽轮机的隔离，实现停机不停炉；
与此同时，启动低温熔盐泵15，低温熔盐泵15输出的低温熔盐分为两路，其中一路经低温熔盐主汽吸热进口阀16进入主汽储热换热器8的熔盐工质侧中吸热，然后通过低温熔盐主汽吸热出口阀17及高温熔盐进口阀18进入高温熔盐罐19中；另一路经低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀20进入再热储热换热器11的熔盐工质侧中吸热，然后经低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀21及高温熔盐进口阀18进入高温熔盐罐19中，以实现停机不停炉过程中锅炉1释放热量的有效存储；
当机组提高出力发电时，即在启机发电工况下：
打开高压调门2及中联门5，关闭主汽储热调门7及再热汽储热调门10，锅炉1产生的主蒸汽进入高压缸3中，高压缸3的排汽进入到主汽储热换热器8中吸收热量后达到中压缸6进汽的参数，然后经主汽储热换热器出口蒸汽调节阀28及中联门5进入中压缸6中；同时给水增压泵24将除氧器中的水增压后送入再热储热换热器11中吸收热量，待其达到中压缸6进汽的参数后经再热储热换热器汽侧出口调节阀27进入中压缸6中，完成汽水侧的吸热流程；
与此同时，启动高温熔盐泵22，高温熔盐泵22输出的高温熔盐分为两路，其中一路经低温熔盐主汽吸热出口阀17进入主汽储热换热器8中放热，然后经低温熔盐主汽吸热进口阀16和低温熔盐进口阀23进入低温熔盐罐14中；另一路经低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀21进入再热储热换热器11中吸热，然后经低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀20及低温熔盐进口阀23进入低温熔盐罐14中，实现启机过程中高温熔盐罐19储存热量的有效利用。
本发明可以保证机组在深度调峰到零负荷输出的基础上，通过合理储存和利用锅炉1输出能量，提高机组运行的灵活性和经济性。

Claims (7)

1.一种基于熔盐储热的停机不停炉系统，其特征在于，包括锅炉(1)、高压调门(2)、高压缸(3)、主汽储热调门(7)、主汽储热换热器(8)、再热储热换热器汽侧出口调节阀(27)、主汽储热换热器出口蒸汽调节阀(28)、中联门(5)、中压缸(6)、再热汽储热调门(10)、再热储热换热器(11)、再热储热疏水调阀(13)、给水增压泵(24)、高温熔盐泵(22)、高温熔盐罐(19)、低温熔盐罐(14)、低温熔盐泵(15)、低温熔盐主汽吸热进口阀(16)、低温熔盐主汽吸热出口阀(17)、低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀(21)及低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀(20)；
锅炉(1)的主蒸汽出口分为两路，其中一路经高压调门(2)及高压缸(3)与锅炉(1)的再热蒸汽入口相连通，另一路经主汽储热调门(7)及主汽储热换热器(8)的蒸汽侧与锅炉(1)的再热蒸汽入口相连通，锅炉(1)的再热蒸汽出口、再热储热换热器汽侧出口调节阀(27)的一端及主汽储热换热器出口蒸汽调节阀(28)的一端通过管道并管后分为两路，其中，一路经中联门(5)与中压缸(6)的入口相连通，另一路经再热汽储热调门(10)及再热储热换热器(11)的蒸汽侧与再热储热疏水调阀(13)的入口相连通，给水增压泵(24)的出口与再热储热疏水调阀(13)的入口相连通，再热储热疏水调阀(13)的出口与锅炉(1)的给水口相连通；主汽储热换热器出口蒸汽调节阀(28)的另一端与主汽储热换热器(8)的蒸汽侧入口相连通，再热储热换热器汽侧出口调节阀(27)的另一端与再热储热换热器(11)的蒸汽侧入口相连通；
高温熔盐泵(22)的入口与高温熔盐罐(19)相连通，低温熔盐罐(14)经低温熔盐泵(15)与低温熔盐主汽吸热进口阀(16)的一端及低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀(20)的一端相连通，低温熔盐主汽吸热进口阀(16)的另一端经主汽储热换热器(8)的熔盐工质侧与低温熔盐主汽吸热出口阀(17)的一端相连通，低温熔盐主汽吸热出口阀(17)的另一端与高温熔盐泵(22)的出口及低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀(21)的一端相连通，低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀(21)的另一端经再热储热换热器(11)的熔盐工质侧与低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀(20)的另一端相连通，低温熔盐泵(15)并联连通有低温熔盐进口阀(23)，高温熔盐泵(22)并联连通有高温熔盐进口阀(18)。
2.根据权利要求1所述的基于熔盐储热的停机不停炉系统，其特征在于，再热储热换热器(11)的蒸汽侧出口经再热储热疏水增压泵(12)与再热储热疏水调阀(13)的入口相连通，再热储热疏水增压泵(12)并联连通有再热储热换热器水侧进口调节阀(26)。
3.根据权利要求1所述的基于熔盐储热的停机不停炉系统，其特征在于，给水增压泵(24)经增压泵出口调节阀(25)与再热储热疏水调阀(13)的入口相连通。
4.根据权利要求1所述的基于熔盐储热的停机不停炉系统，其特征在于，高压缸(3)的出口经高排逆止门(4)与锅炉(1)的再热蒸汽入口相连通。
5.根据权利要求1所述的基于熔盐储热的停机不停炉系统，其特征在于，主汽储热换热器(8)的蒸汽侧出口经主汽储热低温阀(9)与锅炉(1)的再热蒸汽入口相连通。
6.根据权利要求1所述的基于熔盐储热的停机不停炉系统，其特征在于，高压缸(3)与中压缸(6)之间同轴布置。
7.一种基于熔盐储热的停机不停炉放方法，其特征在于，基于权利要求1所述的基于熔盐储热的停机不停炉系统，包括以下步骤：
在机组正常运行期间，锅炉(1)产生的主蒸汽经过高压调门(2)进入高压缸(3)，高压缸(3)的排汽进入锅炉(1)的再热器中，锅炉(1)中再热器输出的再热蒸汽经过中联门(5)进入中压缸(6)，中压缸(6)的排汽凝结成水后再进入锅炉(1)中，完成热力发电循环；
当机组需要深度调整负荷至零出力时，即在停机不停炉工况下：
关闭高压调门(2)，打开主汽储热调门(7)，锅炉(1)产生的主蒸汽经主汽储热调门(7)进入主汽储热换热器(8)的蒸汽侧中释放热量，待其达到高压缸(3)排汽的参数后进入到锅炉(1)的再热器中；同时关闭中联门(5)，打开再热汽储热调门(10)，锅炉(1)产生的再热蒸汽经再热汽储热调门(10)进入再热储热换热器(11)的蒸汽侧中释放热量，以凝结为疏水，然后进入锅炉(1)的水侧，完成汽轮机的隔离，实现停机不停炉；
与此同时，启动低温熔盐泵(15)，低温熔盐泵(15)输出的低温熔盐分为两路，其中一路经低温熔盐主汽吸热进口阀(16)进入主汽储热换热器(8)的熔盐工质侧中吸热，然后通过低温熔盐主汽吸热出口阀(17)及高温熔盐进口阀(18)进入高温熔盐罐(19)中；另一路经低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀(20)进入再热储热换热器(11)的熔盐工质侧中吸热，然后经低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀(21)及高温熔盐进口阀(18进入高温熔盐罐(19)中，以实现停机不停炉过程中锅炉(1)释放热量的有效存储；
当机组提高出力发电时，即在启机发电工况下：
打开高压调门(2)及中联门(5)，关闭主汽储热调门(7)及再热汽储热调门(10)，锅炉(1)产生的主蒸汽进入高压缸(3)中，高压缸(3)的排汽进入到主汽储热换热器(8)中吸收热量后达到中压缸(6)进汽的参数，然后经主汽储热换热器出口蒸汽调节阀(28)及中联门(5)进入中压缸(6)中；同时给水增压泵(24)将除氧器中的水增压后送入再热储热换热器(11)中吸收热量，待其达到中压缸(6)进汽的参数后经再热储热换热器汽侧出口调节阀(27)进入中压缸(6)中，完成汽水侧的吸热流程；
与此同时，启动高温熔盐泵(22)，高温熔盐泵(22)输出的高温熔盐分为两路，其中一路经低温熔盐主汽吸热出口阀(17)进入主汽储热换热器(8)中放热，然后经低温熔盐主汽吸热进口阀(16)和低温熔盐进口阀(23)进入低温熔盐罐(14)中；另一路经低温熔盐再热蒸汽吸热出口阀(21)进入再热储热换热器(11)中吸热，然后经低温熔盐再热蒸汽吸热进口阀(20)及低温熔盐进口阀(23)进入低温熔盐罐(14)中，实现启机过程中高温熔盐罐(19)储存热量的有效利用。
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