CN112161407A - 太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统及方法 - Google Patents

太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统及方法 Download PDF

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申冀康
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Abstract

本发明公开了一种太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统及方法，太阳能集热装置的出口分为三路，其中，第一路依次经火力发电系统中高加换热器的放热侧及低加换热器的放热侧与第一循环泵的入口相连通，第二路与火力发电系统中除氧器的蒸汽入口相连通，第三路经熔盐换热器的放热侧与第一循环泵的入口相连通，第一循环泵的出口与太阳能集热装置的入口相连通；高温熔盐罐经熔盐换热器的吸热侧与低温熔盐罐相连通，该系统及方法能够避免通过透平抽汽对锅炉给水进行加热，火电机组的发电煤耗较低，发电成本低。

Description

太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统及方法
技术领域
本发明属于火电机组节能降耗领域，涉及一种太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统及方法。
背景技术
随着近几年国家电力政策的变化，火电厂主要职能也同时发生转变，由供电主力转变为参与配合电网进行深度调峰。同时国家近几年出台控煤政策。煤电行业面临的机遇前所未有，煤电技术将向高效、清洁、灵活、低碳和智能方向发展，节能降耗有望在2030年前后成为煤电新建机组和现有机组改造升级的主流技术之一。
然而现有火电机组在发电过程中，需要通过透平抽汽来对锅炉给水进行加热，因此严重的降低了发电机组的发电效率及发电量，同时增加了火电机组的发电煤耗，发电成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统及方法，该系统及方法能够避免通过透平抽汽对锅炉给水进行加热，火电机组的发电煤耗较低，发电成本低。
为达到上述目的，本发明所述的太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统包括火力发电系统、太阳能集热装置、第一循环泵、熔盐换热器、高温熔盐罐及低温熔盐罐；
太阳能集热装置的出口分为三路，其中，第一路依次经火力发电系统中高加换热器的放热侧及低加换热器的放热侧与第一循环泵的入口相连通，第二路与火力发电系统中除氧器的蒸汽入口相连通，第三路经熔盐换热器的放热侧与第一循环泵的入口相连通，第一循环泵的出口与太阳能集热装置的入口相连通；
高温熔盐罐经熔盐换热器的吸热侧与低温熔盐罐相连通。
火力发电系统包括锅炉、高压透平、低压透平、凝集器、给水泵、低加换热器、除氧器、高加换热器及发电机；
锅炉的出口依次经高压透平、低压透平、凝集器、给水泵、低加换热器的吸热侧、除氧器、高加换热器的吸热侧与锅炉的入口相连通，发电机与低压透平及高压透平同轴布置。
太阳能集热装置的出口处设置有第一阀门，太阳能集热装置的入口处设置有第二阀门；
除氧器的蒸汽入口处设置有第三阀门；
高加换热器的放热侧入口处设置有第四阀门；
熔盐换热器的吸热侧入口处及吸热侧出口处分别设置有第五阀门及第六阀门；
高温熔盐罐与熔盐换热器之间设置有第七阀门，熔盐换热器与低温熔盐罐之间设置有第八阀门；
还包括第九阀门及第二循环泵，高温熔盐罐依次经第九阀门及第二循环泵与熔盐换热器相连通；
还包括第十阀门及第三循环泵，其中，熔盐换热器依次经第十阀门及第三循环泵与低温熔盐罐相连通。
一种太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能方法包括以下步骤：
当火电机组白天运行时，启动第一循环泵，太阳能集热装置输出的高温高压蒸汽分为三路，其中第一路经低加换热器及高加换热器放热后进入到第一循环泵中，第二路进入到除氧器中进行除氧加热，第三路经熔盐换热器放热后进入到第一循环泵中，第一循环泵输出的低温水进入到太阳能集热装置中进行换热升温，于此同时，低温熔盐罐输出的熔盐进入到熔盐换热器中吸热升温后进入到高温熔盐罐中；
当火电机组晚上运行时，高温熔盐罐输出的高温熔盐进入到熔盐换热器中进行放热，然后进入到低温熔盐罐中，熔盐换热器输出的高温蒸汽分为两路，其中一路依次在高加换热器中放热及低加换热器中放热，以加热锅炉给水，然后进入到熔盐换热器中，另一路进入到除氧器中除氧加热给水。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统及方法在具体操作时，当机组白天运行时，通过太阳能集热装置集热后输出的高温蒸汽分为三路，其中一路用于加热锅炉给水，第二路用于为除氧器提供蒸汽，第三路用于对低温熔盐进行加热，以避免机组抽汽加热锅炉给水，降低发电煤耗，在机组晚上运行时，利用高温熔盐将水加热为高温蒸汽，然后分为两路，其中一路用于加热锅炉给水，另一路为除氧器提供蒸汽，以避免抽气加热锅炉给水，减少发电煤耗，同时提高发电机的发电量，具有系统简单、发电成本低、能量利用效率高及发电煤耗降低空间潜力大的特点，同时安全性及经济性较高，为目前火电机组面临的问题提供了环保及经济效益好的系统。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为锅炉、2为高压透平、3为低压透平、4为发电机、5为凝集器、6为给水泵、7为低加换热器、8为除氧器、9为高加换热器、10为太阳能集热装置、11为第一循环泵、12为熔盐换热器、13为高温熔盐罐、14为低温熔盐罐、15为第一阀门、16为第五阀门、17为第三阀门、18为第四阀门、19为第六阀门、20为第二阀门、21为第七阀门、22为第九阀门、23为第二循环泵、24为第八阀门、25为第十阀门、26为第三循环泵。
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，本发明所述的太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统包括火力发电系统、太阳能集热装置10、第一循环泵11、熔盐换热器12、高温熔盐罐13及低温熔盐罐14；太阳能集热装置10的出口分为三路，其中，第一路依次经火力发电系统中高加换热器9的放热侧及低加换热器7的放热侧与第一循环泵11的入口相连通，第二路与火力发电系统中除氧器8的蒸汽入口相连通，第三路经熔盐换热器12的放热侧与第一循环泵11的入口相连通，第一循环泵11的出口与太阳能集热装置10的入口相连通；高温熔盐罐13经熔盐换热器12的吸热侧与低温熔盐罐14相连通。
火力发电系统包括锅炉1、高压透平2、低压透平3、凝集器5、给水泵6、低加换热器7、除氧器8、高加换热器9及发电机4；锅炉1的出口依次经高压透平2、低压透平3、凝集器5、给水泵6、低加换热器7的吸热侧、除氧器8、高加换热器9的吸热侧与锅炉1的入口相连通，发电机4与低压透平3及高压透平2同轴布置。
太阳能集热装置10的出口处设置有第一阀门15，太阳能集热装置10的入口处设置有第二阀门20；除氧器8的蒸汽入口处设置有第三阀门17；高加换热器9的放热侧入口处设置有第四阀门18；熔盐换热器12的吸热侧入口处及吸热侧出口处分别设置有第五阀门16及第六阀门19；高温熔盐罐13与熔盐换热器12之间设置有第七阀门21，熔盐换热器12与低温熔盐罐14之间设置有第八阀门24。
本发明还包括第九阀门22及第二循环泵23，高温熔盐罐13依次经第九阀门22及第二循环泵23与熔盐换热器12相连通；本发明还包括第十阀门25及第三循环泵26，其中，熔盐换热器12依次经第十阀门25及第三循环泵26与低温熔盐罐14相连通。
本发明所述的太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能运行方法包括以下步骤：
当火电机组白天运行时，打开第一阀门15、第四阀门18、第三阀门17、第六阀门19、第五阀门16及第二阀门20，同时启动第一循环泵11，太阳能集热装置10输出的500℃、8MPa高温高压蒸汽分为三路，其中第一路经低加换热器7及高加换热器9放热后进入到第一循环泵11中，第二路进入到除氧器8中进行除氧加热，第三路经熔盐换热器12放热后进入到第一循环泵11中，第一循环泵11输出的200～250℃低温水进入到太阳能集热装置10中进行换热升温，避免使用高压透平2及低压透平3抽汽加热给水，提高火电机组的发电量及发电效率，于此同时，低温熔盐罐14输出的熔盐进入到熔盐换热器12中吸热升温后进入到高温熔盐罐13中；
当火电机组晚上运行时，打开第五阀门16、第三阀门17、第四阀门18及第六阀门19，关闭第一阀门15及第二阀门20，高温熔盐罐13输出的高温熔盐进入到熔盐换热器12中进行放热，然后进入到低温熔盐罐14中，熔盐换热器12输出的高温蒸汽分为两路，其中一路依次在高加换热器9中放热及低加换热器7中放热，以加热锅炉1给水，然后进入到熔盐换热器12中，另一路进入到除氧器8中除氧加热给水，在此过程中，利用高温熔盐罐13内存储的高温熔盐进行放热，以加热锅炉1给水，避免利用汽轮机抽汽进行加热，以提高火电机组的发电量及发电效率。

Claims (10)

1.一种太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统，其特征在于，包括火力发电系统、太阳能集热装置(10)、第一循环泵(11)、熔盐换热器(12)、高温熔盐罐(13)及低温熔盐罐(14)；
太阳能集热装置(10)的出口分为三路，其中，第一路依次经火力发电系统中高加换热器(9)的放热侧及低加换热器(7)的放热侧与第一循环泵(11)的入口相连通，第二路与火力发电系统中除氧器(8)的蒸汽入口相连通，第三路经熔盐换热器(12)的放热侧与第一循环泵(11)的入口相连通，第一循环泵(11)的出口与太阳能集热装置(10)的入口相连通；
高温熔盐罐(13)经熔盐换热器(12)的吸热侧与低温熔盐罐(14)相连通。
2.根据权利要求1所述的太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统，其特征在于，火力发电系统包括锅炉(1)、高压透平(2)、低压透平(3)、凝集器(5)、给水泵(6)、低加换热器(7)、除氧器(8)、高加换热器(9)及发电机(4)；
锅炉(1)的出口依次经高压透平(2)、低压透平(3)、凝集器(5)、给水泵(6)、低加换热器(7)的吸热侧、除氧器(8)、高加换热器(9)的吸热侧与锅炉(1)的入口相连通，发电机(4)与低压透平(3)及高压透平(2)同轴布置。
3.根据权利要求2所述的太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统，其特征在于，太阳能集热装置(10)的出口处设置有第一阀门(15)，太阳能集热装置(10)的入口处设置有第二阀门(20)。
4.根据权利要求3所述的太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统，其特征在于，除氧器(8)的蒸汽入口处设置有第三阀门(17)。
5.根据权利要求4所述的太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统，其特征在于，高加换热器(9)的放热侧入口处设置有第四阀门(18)。
6.根据权利要求5所述的太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统，其特征在于，熔盐换热器(12)的吸热侧入口处及吸热侧出口处分别设置有第五阀门(16)及第六阀门(19)。
7.根据权利要求6所述的太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统，其特征在于，高温熔盐罐(13)与熔盐换热器(12)之间设置有第七阀门(21)，熔盐换热器(12)与低温熔盐罐(14)之间设置有第八阀门(24)。
8.根据权利要求7所述的太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统，其特征在于，还包括第九阀门(22)及第二循环泵(23)，高温熔盐罐(13)依次经第九阀门(22)及第二循环泵(23)与熔盐换热器(12)相连通。
9.根据权利要求8所述的太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能系统，其特征在于，还包括第十阀门(25)及第三循环泵(26)，其中，熔盐换热器(12)依次经第十阀门(25)及第三循环泵(26)与低温熔盐罐(14)相连通。
10.一种太阳能光热耦合火电机组回热系统换热节能方法，其特征在于，包括以下步骤：
当火电机组白天运行时，启动第一循环泵(11)，太阳能集热装置(10)输出的高温高压蒸汽分为三路，其中第一路经低加换热器(7)及高加换热器(9)放热后进入到第一循环泵(11)中，第二路进入到除氧器(8)中进行除氧加热，第三路经熔盐换热器(12)放热后进入到第一循环泵(11)中，第一循环泵(11)输出的低温水进入到太阳能集热装置(10)中进行换热升温，于此同时，低温熔盐罐(14)输出的熔盐进入到熔盐换热器(12)中吸热升温后进入到高温熔盐罐(13)中；
当火电机组晚上运行时，高温熔盐罐(13)输出的高温熔盐进入到熔盐换热器(12)中进行放热，然后进入到低温熔盐罐(14)中，熔盐换热器(12)输出的高温蒸汽分为两路，其中一路依次在高加换热器(9)中放热及低加换热器(7)中放热，以加热锅炉(1)给水，然后进入到熔盐换热器(12)中，另一路进入到除氧器(8)中除氧加热给水。
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