CN114017147A - 一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统及工作方法，本发明利用锅炉的热再抽汽加热熔盐进行储热，可有效降低机组发电负荷，实现机组调峰运行。与传统电加热储热系统相比，避免了蒸汽热能到电能到熔盐热能的多级转化，提高了系统运行效率。熔盐储热系统通过蒸汽发生器将所储热能传递给蒸汽，用于对外工业供汽或作为动力源驱动汽轮发电机组运转。汽轮发电机组所发电量可通过厂用变压器并入厂用电端，带动启机过程辅机运转，实现电厂黑启动电源供应，可有效解决孤网运行电厂黑启动问题。

Description

一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统及工作方法
技术领域
本发明属于熔盐储热供汽领域，具体涉及一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统及工作方法。
背景技术
黑启动是指整个系统因故障停电后，不依赖系统外电源的帮助，通过系统内具有自启动能力的机组先行启动，然后带动无自启动能力的机组，逐渐扩大系统供电范围，最终实现整个系统恢复供电的过程。
燃煤发电厂设计黑启动能力，不仅是电厂在全厂失电情况下安全生产自救的必要措施，也是电网可靠稳定运行的需求。由于目前的电网高度互联以及多种不确定性因素影响，电力系统大停电事故很难彻底避免。因此，需要考虑如何在系统崩溃后快速进行自救恢复，减少事故带来的经济损失和社会动荡。
在发生全黑故障时，燃煤发电厂一般通过配置柴油发电机组满足黑启动厂用电负荷用电需求。但柴油发电机组仅在黑启动时启用，导致设备利用率低。且柴油发电机不可避免会带来环境污染问题。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供了一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统及工作方法，将燃煤发电机组与熔盐储热系统有机结合，在熔盐储热系统中配置汽轮发电机组，用于电厂黑启动电源供应，解决了电厂黑启动问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统，包括锅炉，锅炉的蒸汽出口连接高压缸，锅炉的再热蒸汽出口通过管路连接中压缸，中压缸蒸汽出口通过管路连接低压缸，低压缸连接第一发电机，第一发电机连接第二发电机、主变压器和厂用变压器，锅炉的再热蒸汽作为热源通过管路连接熔盐加热器，熔盐加热器中换热后的再热蒸汽通过管路连接汽水换热器，熔盐加热器中的熔盐通过管路连接高温熔盐罐，高温熔盐罐连接蒸汽发生器，蒸汽发生器的熔盐出口通过管路连接低温熔盐罐，低温熔盐罐连接熔盐加热器，蒸汽发生器连接除盐水源，蒸汽发生器的蒸汽出口通过管路连接汽轮机和工业供汽出口。汽轮机连接第二发电机。
低压缸的排汽出口通过管路连接凝汽器，凝汽器连接低压加热器组和汽水换热器，低压加热器组和汽水换热器均连接高压加热器组，高压加热器组连接锅炉，汽水换热器中换热后的蒸汽通过管路连接凝汽器入口。
所述凝汽器下游设置有凝结水泵，凝结水泵与低压加热器组间设置有第一阀门，凝结水泵与汽水换热器间设置有第二阀门，高压加热器组上游设置有给水泵。
高温熔盐罐与蒸汽发生器间设置有高温熔盐泵，低温熔盐罐与熔盐加热器间设置有低温熔盐泵。
第二发电机与主变压器间设置有第一开关，第二发电机与厂用变压器间设置有第二开关。
锅炉与熔盐加热器间设置有第三阀门。
蒸汽发生器与工业供汽出口间设置有第四阀门，蒸汽发生器与汽轮机间设置有第五阀门。
一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统的工作方法，包括以下步骤：
当熔盐储热系统开始储热时，锅炉中的部分热再蒸汽进入熔盐加热器，低温熔盐罐中的熔盐经低温熔盐泵升压后进入熔盐加热器，换热使温度升高成为高温熔盐，之后进入高温熔盐罐中存储；熔盐加热器出口的蒸汽进入汽水换热器中加热机组部分凝结水，排汽汇入机组凝汽器；
当熔盐储热系统对外供汽时，高温熔盐罐中熔盐经高温熔盐泵升压后进入蒸汽发生器，加热除盐水使其成为高温蒸汽对外供出，放热后的熔盐进入低温熔盐罐中进行存储；
当熔盐储热系统对外供电时，蒸汽发生器出口蒸汽进入汽轮机中膨胀做功，拖动第二发电机发电；
当电厂机组全停需启动时，第二发电机出口通过厂用变压器并入厂用电端，带动启机过程辅机运转，从而实现电厂黑启动电源供应。
当电厂机组全停需启动时，断开第一开关(27)，闭合第二开关(28)，所发电量用于黑启动电源供应。
当第一开关闭合，第二开关断开，第二发电机出口接入主变压器，所发电量对外供出。
当熔盐储热系统对外供汽时，打开第四阀门。当熔盐储热系统开始储热时，打开第二阀门、第三阀门。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果如下：
本发明利用锅炉的热再抽汽加热熔盐进行储热，可有效降低机组发电负荷，实现机组调峰运行。与传统电加热储热系统相比，避免了蒸汽热能到电能到熔盐热能的多级转化，提高了系统运行效率。熔盐储热系统通过蒸汽发生器将所储热能传递给蒸汽，用于对外工业供汽或作为动力源驱动汽轮发电机组运转。汽轮发电机组所发电量可通过厂用变压器并入厂用电端，带动启机过程辅机运转，实现电厂黑启动电源供应，可有效解决孤网运行电厂黑启动问题。
附图说明
图1为本发明的系统图；
图2为本发明中主变压器和厂用变压器的供电示意图；
其中，1-锅炉，2-高压缸，3-中压缸，4-低压缸，5-第一发电机，6-凝汽器，7-凝结水泵，8-低压加热器组，9-给水泵，10-高压加热器组，11-汽水换热器，12-第一阀门，13-第二阀门，14-第三阀门，15-熔盐加热器，16-高温熔盐罐，17-高温熔盐泵，18-蒸汽发生器，19-低温熔盐罐，20-低温熔盐泵，21-汽轮机，22-第二发电机，23-第四阀门，24-第五阀门，25-主变压器，26-厂用变压器，27-第一开关，28-第二开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1和图2，一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统，包括锅炉1，锅炉1的蒸汽出口连接高压缸2，锅炉1的再热蒸汽出口通过管路连接中压缸3，中压缸3蒸汽出口通过管路连接低压缸4，低压缸4连接第一发电机5，第一发电机5连接第二发电机22、主变压器25和厂用变压器26，锅炉1的再热蒸汽作为热源通过管路连接熔盐加热器15，锅炉1与熔盐加热器15间设置有第三阀门14。熔盐加热器15中换热后的再热蒸汽通过管路连接汽水换热器11，熔盐加热器15中的熔盐通过管路连接高温熔盐罐16，高温熔盐罐16连接蒸汽发生器18，蒸汽发生器18的熔盐出口通过管路连接低温熔盐罐19，低温熔盐罐19连接熔盐加热器15，蒸汽发生器18连接除盐水源，蒸汽发生器18的蒸汽出口通过管路连接汽轮机21和工业供汽出口，汽轮机21连接第二发电机22。第二发电机22与主变压器25间设置有第一开关27，第二发电机22与厂用变压器26间设置有第二开关28。高温熔盐罐16与蒸汽发生器18间设置有高温熔盐泵17，低温熔盐罐19与熔盐加热器15间设置有低温熔盐泵20。蒸汽发生器18与工业供汽出口间设置有第四阀门23，蒸汽发生器18与汽轮机21间设置有第五阀门24。
低压缸4的排汽出口通过管路连接凝汽器6，凝汽器6连接低压加热器组8和汽水换热器11，低压加热器组8和汽水换热器11均连接高压加热器组10，高压加热器组10连接锅炉1，汽水换热器11中换热后的蒸汽通过管路连接凝汽器6入口。所述凝汽器6下游设置有凝结水泵7，凝结水泵7与低压加热器组8间设置有第一阀门12，凝结水泵7与汽水换热器11间设置有第二阀门13，高压加热器组10上游设置有给水泵9。
一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统的工作方法，包括以下步骤：
锅炉1出口新蒸汽进入高压缸2做功后返回锅炉1进行二次加热，之后依次进入中压缸3、低压缸4膨胀做功，带动第一发电机5发电。低压缸4排汽进入凝汽器6冷凝后，依次经过凝结水泵7、低压加热器组8、给水泵9、高压加热器组10，之后返回锅炉1，完成燃煤发电机组汽水循环。
当熔盐储热系统开始储热时，打开第二阀门13、第三阀门14，锅炉1中的部分热再蒸汽进入熔盐加热器15，低温熔盐罐19中的熔盐经低温熔盐泵20升压后进入熔盐加热器15，换热使温度升高成为高温熔盐，之后进入高温熔盐罐16中存储；熔盐加热器15出口的蒸汽进入汽水换热器11中加热机组部分凝结水，排汽汇入机组凝汽器6；
当熔盐储热系统对外供汽时，打开第四阀门23，高温熔盐罐16中熔盐经高温熔盐泵17升压后进入蒸汽发生器18，加热除盐水使其成为高温蒸汽对外供出，放热后的熔盐进入低温熔盐罐19中进行存储；
当熔盐储热系统对外供电时，打开第五阀门24，蒸汽发生器18出口蒸汽进入汽轮机21中膨胀做功，拖动第二发电机22发电；当第一开关27闭合，第二开关28断开，第二发电机22出口接入主变压器25，所发电量对外供出。
当电厂机组全停需启动时，断开第一开关27，闭合第二开关28，第二发电机22出口通过厂用变压器26并入厂用电端，带动启机过程辅机运转，从而实现电厂黑启动电源供应。

Claims (10)

1.一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统，其特征在于，包括锅炉(1)，锅炉(1)的蒸汽出口连接高压缸(2)，锅炉(1)的再热蒸汽出口通过管路连接中压缸(3)，中压缸(3)蒸汽出口通过管路连接低压缸(4)，低压缸(4)连接第一发电机(5)，第一发电机(5)连接第二发电机(22)、主变压器(25)和厂用变压器(26)，锅炉(1)的再热蒸汽作为热源通过管路连接熔盐加热器(15)，熔盐加热器(15)中换热后的再热蒸汽通过管路连接汽水换热器(11)，熔盐加热器(15)中的熔盐通过管路连接高温熔盐罐(16)，高温熔盐罐(16)连接蒸汽发生器(18)，蒸汽发生器(18)的熔盐出口通过管路连接低温熔盐罐(19)，低温熔盐罐(19)连接熔盐加热器(15)，蒸汽发生器(18)连接除盐水源，蒸汽发生器(18)的蒸汽出口通过管路连接汽轮机(21)和工业供汽出口，汽轮机(21)连接第二发电机(22)。
2.根据权利要求1所述的一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统，其特征在于，低压缸(4)的排汽出口通过管路连接凝汽器(6)，凝汽器(6)连接低压加热器组(8)和汽水换热器(11)，低压加热器组(8)和汽水换热器(11)均连接高压加热器组(10)，高压加热器组(10)连接锅炉(1)，汽水换热器(11)中换热后的蒸汽通过管路连接凝汽器(6)入口。
3.根据权利要求1所述的一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统，其特征在于，所述凝汽器(6)下游设置有凝结水泵(7)，凝结水泵(7)与低压加热器组(8)间设置有第一阀门(12)，凝结水泵(7)与汽水换热器(11)间设置有第二阀门(13)，高压加热器组(10)上游设置有给水泵(9)。
4.根据权利要求1所述的一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统，其特征在于，高温熔盐罐(16)与蒸汽发生器(18)间设置有高温熔盐泵(17)，低温熔盐罐(19)与熔盐加热器(15)间设置有低温熔盐泵(20)。
5.根据权利要求1所述的一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统，其特征在于，第二发电机(22)与主变压器(25)间设置有第一开关(27)，第二发电机(22)与厂用变压器(26)间设置有第二开关(28)。
6.根据权利要求1所述的一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统，其特征在于，锅炉(1)与熔盐加热器(15)间设置有第三阀门(14)。
7.根据权利要求1所述的一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统，其特征在于，蒸汽发生器(18)与工业供汽出口间设置有第四阀门(23)，蒸汽发生器(18)与汽轮机(21)间设置有第五阀门(24)。
8.权利要求1所述的一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
当熔盐储热系统开始储热时，锅炉(1)中的部分热再蒸汽进入熔盐加热器(15)，低温熔盐罐(19)中的熔盐经低温熔盐泵(20)升压后进入熔盐加热器(15)，换热使温度升高成为高温熔盐，之后进入高温熔盐罐(16)中存储；熔盐加热器(15)出口的蒸汽进入汽水换热器(11)中加热机组部分凝结水，排汽汇入机组凝汽器(6)；
当熔盐储热系统对外供汽时，高温熔盐罐(16)中熔盐经高温熔盐泵(17)升压后进入蒸汽发生器(18)，加热除盐水使其成为高温蒸汽对外供出，放热后的熔盐进入低温熔盐罐(19)中进行存储；
当熔盐储热系统对外供电时，蒸汽发生器(18)出口蒸汽进入汽轮机(21)中膨胀做功，拖动第二发电机(22)发电；
当电厂机组全停需启动时，第二发电机(22)出口通过厂用变压器(26)并入厂用电端，带动启机过程辅机运转，从而实现电厂黑启动电源供应。
9.根据权利要求8所述的一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统的工作方法，其特征在于，当电厂机组全停需启动时，断开第一开关(27)，闭合第二开关(28)，所发电量用于黑启动电源供应。
10.根据权利要求8所述的一种供应黑启动电源的熔盐储热供汽系统的工作方法，其特征在于，当第一开关(27)闭合，第二开关(28)断开，第二发电机(22)出口接入主变压器(25)，所发电量对外供出；
当熔盐储热系统对外供汽时，打开第四阀门(23)；当熔盐储热系统开始储热时，打开第二阀门(13)、第三阀门(14)。
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