CN114838398A - 一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及火电厂改造技术领域，提供一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备，包括储热系统，储热系统包括高温罐，高温罐用于存储高温熔盐，高温罐上方右侧管路连通熔盐电热加热器，高温罐与熔盐电热加热器间设熔盐阀一，高温罐上装有熔盐泵，高温罐上方左侧利用熔盐泵管路连通换热器一，换热器一连通换热器二，换热器二末端管路连通低温罐，低温罐与换热器二间设熔盐阀二，低温罐右侧与熔盐电热加热器连通。解决了现有火电厂大量采暖燃煤严重污染空气质量的缺陷。

Description

一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备

技术领域

本发明涉及火电厂改造技术领域，特别涉及一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备。

背景技术

熔盐具有较高的使用温度、高热稳定性、高比热容、高对流传热系数、低黏度、低饱和蒸汽压等优势，是优良的传热储能介质，已在光热发电领域广泛应用，这也为熔盐在其他领域的发展奠定了基础，熔盐储热系统和蒸汽发生系统经过光热电站实践技术成熟、稳定、可靠。除了在光热发电领域应用之外，熔盐储热技术还开始应用于蒸汽加热储热供热和谷电制热供热领域，熔盐储热技术是通过高温高压蒸汽加热熔盐储能系统，将高品位蒸汽热量储存起来，或利用谷电加热熔盐储能系统，放热时产生高参数蒸汽，既可用于发电，也可用于工业供汽或民用采暖；

火电厂大量采暖燃煤是污染的主要原因。实施“煤改电”供暖技术，推广谷电采暖方式，是有效改善采暖期空气质量的一个重要途径；

熔盐蓄热集中供暖系统，只需将集中供暖系统的燃煤锅炉设备改造成熔盐蓄热电加热系统，利用晚上低谷电加热熔盐储热，白天通过盐-水换热器将循环水加热至供暖温度进行供暖。采用该技术实现了移峰填谷，提高了电网稳定性和电能的使用率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备，用以解决现有火电厂大量采暖燃煤严重污染空气质量的缺陷。

(二)发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备，包括储热系统，所述储热系统包括高温罐，所述高温罐用于存储高温熔盐，所述高温罐上方右侧管路连通熔盐电热加热器，所述高温罐与所述熔盐电热加热器间设熔盐阀一，所述高温罐上装有熔盐泵，所述高温罐上方左侧利用所述熔盐泵管路连通换热器一，所述换热器一连通换热器二，所述换热器二末端管路连通低温罐，所述低温罐与所述换热器二间设熔盐阀二，所述低温罐右侧与所述熔盐电热加热器连通。

优选的，所述供热系统包括换热器一和换热器二。

优选的，所述低温罐上方左侧设有液位计。

优选的，所述储热系统储热功率为100MW级储能。

优选的，所述储热系统单日储热时长≥10h。

优选的，所述储热系统熔盐储热温度参数≥480℃，放热蒸汽参数达亚临界参数。

(三)有益效果

本发明提供的一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备，其优点在于：

1、参与火电机组灵活性改造，在火电机组“即发即用”的特性中加入了熔盐“储能”的属性，削弱“锅炉-汽机”的刚性耦合实现热电解耦，有利于机组灵活运行和进一步提高深度调峰能力。

2、利用谷电加热熔盐蓄热工业供汽，在夜间利用价格优惠的低谷电加热熔盐蓄热，白天用热时将高温熔盐抽出，经熔盐-水换热器加热水用于工业供汽。

3、利用谷电加热熔盐蓄热集中供暖，熔盐蓄热集中供暖系统，将集中供暖系统的燃煤锅炉设备改造成熔盐蓄热电加热系统，利用晚上低谷电加热熔盐储热，白天通过盐-水换热器将循环水加热至供暖温度进行供暖。

4、利用弃风、弃光电加热熔盐蓄热供暖，风力、光伏发电发展迅速，装机容量逐年递增，消纳问题也日益突出，弃风、弃光造成了极大的能源浪费和经济损失。用弃风、弃光电直接加热熔盐进行蓄热供暖，市场潜力巨大。

5、工业余热利用，工业生产过程中存在大量的间歇式余热，如：高温烟气余热、可燃废气余热、冷凝水、废水余热等。这些废热可以通过熔盐蓄热系统储存起来，转换为可提供持续供暖或热水的稳定热源，达到节能降耗的目的。

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为本发明的系统设备流程结构示意图。

图中的附图标记说明：1、熔盐电热加热器；2、熔盐阀一；3、熔盐泵； 4、高温罐；5、换热器一；6、换热器二；7、熔盐阀二；8、液位计；9、低温罐。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明提供的一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备，包括储热系统，储热系统包括高温罐4，高温罐4用于存储高温熔盐，高温罐4 上方右侧管路连通熔盐电热加热器1，高温罐4与熔盐电热加热器1间设熔盐阀一2，高温罐4上装有熔盐泵3，高温罐4上方左侧利用熔盐泵3管路连通换热器一5，换热器一5连通换热器二6，换热器二6末端管路连通低温罐9，低温罐9与换热器二6间设熔盐阀二7，低温罐9右侧与熔盐电热加热器1连通，供热系统包括换热器一5和换热器二6，低温罐9上方左侧设有液位计8，储热系统储热功率为100MW级储能，储热系统单日储热时长≥10h，储热系统熔盐储热温度参数≥480℃，放热蒸汽参数达亚临界参数；

实施例1

本实施例中涉及的主要技术为火电厂火电机组抽汽加热熔盐储热技术，应用场景为火电机组深度调峰改造以及火电机组延寿改造；

具体使用运行方式为，高温罐4熔盐泵3将高温熔盐从高温罐4中抽出，经过换热器一5和换热器二6将水加热后送至用户供热，高温熔盐经换热器后温度降低，降温后熔盐回到至低温罐9；

在对火电机组深度调峰改造过程中，可在火电厂建立起大容量的蓄热装置，抽取主蒸汽和再热蒸汽加热熔盐，将热量储存后，放热产生高参数蒸汽用于工业供汽或采暖，实现热点解耦、增加火电厂调峰深度，具体流程如图1 所示；

在针对火电机组延寿改造中，将关停的燃煤电站锅炉舍弃，建立熔盐储能装置，汽轮机改造为背压机组，利用谷电加热熔盐至500℃以上，在峰段通过背压机组对外供热供电；

实施例2

熔盐储热技术特点；储热功率大，可以实现百兆瓦级储能；储热时间长，可以实现单日10h以上的储热能力；储热参数高，熔盐储热温度可达480℃或更高，放热蒸汽参数可以达到亚临界参数；储热速度快，可以满足负荷大幅度波动的调节需求；储热效率高，接近抽水蓄能综合效率，能耗低；使用寿命长，熔盐储热系统使用寿命可达30年以上；系统运行灵活，模块化设计，储热功率模块和容量模块相互独立，储热过程和发热过程相互独立，运行灵活，且可根据需求定制储热方案；运行安全可靠，机组低负荷出力工况时，锅炉及其辅机系统运行在较高出力，机组经济性和安全性高；

实施例3

熔盐储热技术存在问题；熔盐质量问题，熔盐品种有二元盐 (40％KNO3+60％NaNO3)、三元盐(53％KNO3+7％NaNO3+40％NaNO2)和低熔点熔盐产品等，在熔盐选用中，若杂质离子(如氯离子、硫酸根离子、铵根离子、碳酸根离子等)含量不能严格把关，将会导致最终的产品性能大打折扣，从而影响储换热效率，严重时可能腐蚀设备管道造成熔盐泄漏事故，或者堵塞管道导致系统瘫痪。因此，杂质含量是评判熔盐品质的重要指标；

熔盐质量好坏以是否能够满足熔盐相关系统和设备25年以上安全、稳定、高效运行为准，主要分为两方面；

1、熔盐本身作为蓄热工质的质量保证。主要要求熔盐在长期使用过程中物理化学性能保持稳定，比重、比热、粘度等各项热物性参数变化小，挥发量小；2、熔盐对过流部件及设备的影响。主要包括熔盐罐、熔盐泵、熔盐管路、阀门、接触式测试设备、熔盐吸热器、熔盐-导热油换热器、熔盐-水工质预热器、蒸发、过热和再热器等熔盐流经设备的腐蚀、形变和热应力破坏等影响，需要保证这些设备在设计使用寿命内的正常工作；

国内当前对储热熔盐的测试方法、测试项目、组分指标的要求尚没有统一的衡量标准。现阶段，高纯度的熔盐制备仍有较大难度，需要特定工艺去除杂质离子。因此，在选择产品供应商时，可从以下几个方面来界定产品品质；

1、产品主成分含量及其他杂质离子含量，可通过产品的组分检测来实现界定。纯度高的产品较之低纯度产品的熔点可降低3℃以上，上限分解温度提高13℃左右，同时黏度及腐蚀性也可大大降低，劣化分解形成沉淀使设备结垢的风险随之降低；2、产品含水量，即干燥程度。含水量的高低将会影响储热能力和采购成本；3、产品的复配均匀度，这与复配的工艺及精细度有关。可从产品的色泽、颗粒均匀度粗略判断，再通过产品的性能测试进一步判断，如熔点、上限使用温度、黏度、导热、密度等参数；

实施例4

针对腐蚀问题，储热熔盐中的氯离子、硫酸根离子、铵根离子、碳酸根离子等尤其需要注意，尤其是高温条件下氯离子对设备的腐蚀性更是成几何倍数增加，严重影响着生产安全和运行寿命。高温中氯离子每增高10ppm将增加腐蚀性8％～12％，超过界限值将大大减少设计寿命；

熔盐的腐蚀性会对熔盐罐、熔盐泵、熔盐电加热器、熔盐吸热器等产生一定的化学腐蚀或者应力腐蚀，特别是使用过程中极大的温差变化造成的应力腐蚀可以导致熔盐罐焊缝破裂。腐蚀产生的原因也较多，包括材质的选择、施工工艺、生产管理等多个方面；

降低熔盐对储热设备的腐蚀问题，就需要采用低氯低硫的熔盐产品。降低腐蚀可采取的措施有以下几点；

提高熔盐产品的品质，尤其是降低易引起腐蚀的氯离子、硫酸根离子等，降低易沉积、结垢的杂质离子等；

选用合适的具有较强抗腐蚀性的材料制作设备，并且在设备制造和使用之前对设备进行防腐蚀处理；

运行过程中，做好温度监测，避免局部过热使熔盐劣化变质而加剧对设备的腐蚀；

对于有些熔盐产品，还需要使用惰性气体进行保护。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备，包括储热系统，其特征在于，所述储热系统包括高温罐，所述高温罐用于存储高温熔盐，所述高温罐上方右侧管路连通熔盐电热加热器，所述高温罐与所述熔盐电热加热器间设熔盐阀一，所述高温罐上装有熔盐泵，所述高温罐上方左侧利用所述熔盐泵管路连通换热器一，所述换热器一连通换热器二，所述换热器二末端管路连通低温罐，所述低温罐与所述换热器二间设熔盐阀二，所述低温罐右侧与所述熔盐电热加热器连通。

2.如权利要求1所述的一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备，其特征在于，所述供热系统包括换热器一和换热器二。

3.如权利要求1所述的一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备，其特征在于，所述低温罐上方左侧设有液位计。

4.如权利要求1所述的一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备，其特征在于，所述储热系统储热功率为100MW级储能。

5.如权利要求1所述的一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备，其特征在于，所述储热系统单日储热时长≥10h。

6.如权利要求1所述的一种火电厂熔融盐储热调峰供热系统设备，其特征在于，所述储热系统熔盐储热温度参数≥480℃，放热蒸汽参数达亚临界参数。

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