CN116241856A - 熔盐储热即时产汽系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了熔盐储热即时产汽系统，包括高温熔盐罐、低温熔盐罐、过热器、蒸发器、预热器以及过热蒸汽预存器；所述过热蒸汽预存器连接高压缸和/或中压缸的熔盐蒸汽进汽口，以在机组升负荷的初始阶段供应即时蒸汽；所述过热蒸汽预存器设有用于保温的熔盐流路，所述高温熔盐罐与高温熔盐泵、过热蒸汽预存器、过热器形成第一熔盐循环回路并设有与高温熔盐泵并联的第一熔盐旁路；所述低温熔盐罐与低温熔盐泵、蒸发器、预热器形成第二熔盐循环回路并设有与低温熔盐泵并联的第二熔盐旁路。该系统克服了熔盐系统固有产汽时间滞后的缺点，显著提升熔盐系统对电网负荷调令的跟随能力，并消除系统启动时遇到的热应力，提升变负荷速率极限。

Description

熔盐储热即时产汽系统
技术领域
本发明涉及熔盐储热技术领域，尤其涉及在发电机组升负荷运行时，能够向汽轮机快速输入过热蒸汽的熔盐储热即时产汽系统。
背景技术
耦合熔盐储热的火电机组灵活调峰技术得到快速发展。熔盐系统的加入，对于提高机组灵活性、实现热电解耦、提高深度调峰能力等有显著作用。
为提高火电机组升负荷阶段的灵活性，可在机组升负荷阶段利用熔盐储存的热量加热汽水，产生额外的辅助蒸汽进入汽轮机做功。
然而，机组灵活性受到熔盐产汽系统启动速率的直接制约：一方面，熔盐换热器及管道金属温度低，高温熔盐流入时造成巨大热应力导致设备及管道无法承担快速变负荷要求；另一方面，熔盐系统自身存在热惯性，在接到变负荷调令时无法第一时间提供符合汽轮机需求品质的蒸汽，限制了机组变负荷速率。
可见，熔盐系统启动阶段存在热应力、热惯性两个方面技术缺陷，导致熔盐系统产汽段存在延迟，限制了机组变负荷速率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔盐储热即时产汽系统。该系统可以有效解决上述技术问题，从而大幅提升机组升负荷的灵活性。
为实现上述目的，本发明提供一种熔盐储热即时产汽系统，包括高温熔盐罐、低温熔盐罐、过热器、蒸发器和预热器；所述过热器、蒸发器和预热器相串联且盐路流向和水路流向相反，还包括过热蒸汽预存器，所述过热蒸汽预存器连接高压缸和/或中压缸的熔盐蒸汽进汽口，以在机组升负荷的初始阶段供应即时蒸汽；所述过热蒸汽预存器设有用于保温的熔盐流路，所述高温熔盐罐与高温熔盐泵、过热蒸汽预存器、过热器形成第一熔盐循环回路并设有与高温熔盐泵并联的第一熔盐旁路；所述低温熔盐罐与低温熔盐泵、蒸发器、预热器形成第二熔盐循环回路并设有与低温熔盐泵并联的第二熔盐旁路。
可选地，还包括再热器，所述再热器的盐路并联于所述过热蒸汽预存器和过热器，所述再热器的汽路串联于所述高压缸的蒸汽出口通往所述中压缸熔盐蒸汽进汽口的蒸汽通路。
可选地，所述高温熔盐罐与高温熔盐泵的入口连通，所述高温熔盐泵的出口分为三路：第一路与热蒸汽预存器的盐侧入口相连，所述热蒸汽预存器的盐侧出口与过热器的盐侧入口相连；第二路与再热器的盐侧入口相连，所述再热器的盐侧出口与所述过热器的盐侧出口连通，第三路返回所述高温熔盐泵的入口形成所述第一熔盐旁路。
可选地，所述第一熔盐旁路设有第一阀门，所述过热器的盐侧出口返回所述高温熔盐罐的管路上设有第二阀门。
可选地，所述低温熔盐罐的出口通过低温熔盐泵与第五阀门连接，所述第五阀门与蒸发器的盐侧入口连通，所述蒸发器的盐侧出口与预热器的盐侧入口连通，所述第二熔盐旁路设有第四阀门，所述预热器的盐侧出口通过第三阀门与低温熔盐罐的入口连通。
可选地，所述过热器的盐侧出口通过第六阀门与蒸发器的盐侧入口连通。
可选地，所述过热蒸汽预存器的出口通过第七阀门与高压缸的熔盐蒸汽进气口连通，所述过热蒸汽预存器的本体设有第八阀门，所述第八阀门为减压阀。
可选地，所述再热器的盐侧出口与过热器的盐侧出口相连通的管路上设有第九阀门。
可选地，主给水通过第十阀门进入预热器的水侧入口，所述预热器的水侧出口与蒸发器的水侧入口连通，所述蒸发器的水侧出口与过热器的水侧入口连通，所述过热器的水侧出口与过热蒸汽预存器的入口连通。
可选地，所述再热器的水侧出口通过第十一阀门与中压缸的熔盐蒸汽进气口连通，所述高压缸的排汽口通过第十二阀门与再热器的水侧入口连通，所述过热蒸汽预存器的出口路通过第十三阀门与再热器的水侧出口连通。
本发明所提供的熔盐储热即时产汽系统，采用过热蒸汽预存器预先储存高温蒸汽，其在熔盐系统的蒸汽压力和温度满足使用要求之前，能够在第一时间向汽轮机输入过热蒸汽，从而减小熔盐系统产汽时间的滞后性，实现熔盐系统即时产出高温高压蒸汽的功能，使熔盐系统具备快速响应电网升负荷调令能力，同时，能够利用熔盐自循环(使熔盐系统设备保持热备用运行状态)对熔盐系统设备管路进行热备用，利用熔盐热量对换热器进行暖管保温，减小高温蒸汽对金属的热冲击，提升熔盐系统启动速度。如此，通过采用过热蒸汽预存器预存蒸汽与熔盐系统热备用运行模式相结合的方式，既具有预存蒸汽启动速率快的优势，又具有熔盐储热产汽可持续的优势，有效解决了熔盐系统难以即时产汽的问题，显著提升了发电机组的灵活性。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的一种熔盐储热即时产汽系统的结构示意图。
图中：
1.高温熔盐罐2.第一阀门3.高温熔盐泵4.第七阀门5.过热蒸汽预存器6.第八阀门7.过热器8.第二阀门9.再热器10.第九阀门11.高压缸12.中压缸13.第十一阀门14.第十二阀门15.第六阀门16.蒸发器17.预热器18.第四阀门19.第五阀门20.低温熔盐泵21.低温熔盐罐22.第三阀门23.第十阀门24.第十三阀门
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种熔盐储热即时产汽系统的结构示意图。
如图所示，在一种具体实施例中，本发明所提供的熔盐储热即时产汽系统，主要由高温熔盐罐1、低温熔盐罐21、过热器7、蒸发器16和预热器17等部分构成，其利用过热蒸汽预存器预存高压蒸汽，使熔盐系统具备快速响应电网升负荷调令能力，同时利用熔盐热量对换热器进行暖管保温，减小高温蒸汽对金属的热冲击。
具体地，高温熔盐罐1与高温熔盐泵3的入口连通，过热蒸汽预存器5设有用于保温的熔盐流路，高温熔盐泵3的出口分为三路：第一路与过热蒸汽预存器5的入口相连，过热蒸汽预存器5的出口与过热器7的入口相连；第二路与再热器9的入口相连，再热器9的出口与第九阀门10相连，第九阀门10与过热器7的出口汇合并与第二阀门8相连，第二阀门8与高温熔盐罐1连通；第三路与第一阀门2相连，第一阀门2与高温熔盐泵3的入口相连。
低温熔盐罐21的出口分为两路，一路通过低温熔盐泵20与第五阀门19连接，第五阀门19与蒸发器16的入口连通，另一路通过第四阀门18与蒸发器16入口连通，蒸发器16的出口与预热器17的入口连通，预热器17的出口通过第三阀门22与低温熔盐罐21的入口相连。
主给水通过第十阀门23进入预热器17的水侧入口，预热器17的水侧出口与蒸发器16的水侧入口连通，蒸发器16的水侧出口与过热器7的水侧入口连通，过热器7的水侧出口与过热蒸汽预存器5的入口连通，过热蒸汽预存器5的出口分两路：一路通过第七阀门4与高压缸11某级的熔盐蒸汽进汽口连通；另一路通过第十三阀门24再经第十一阀门13与中压缸12某级的熔盐蒸汽进汽口连通。
高压缸11的排汽口通过第十二阀门14与再热器9的水侧入口连通，再热器9的水侧出口通过第十一阀门13与中压缸12某级的熔盐蒸汽进汽口连通。
过热器7的盐侧出口通过第六阀门15与蒸发器16的盐侧入口连通，过热蒸汽预存器5的本体设有第八阀门6，第八阀门6为减压阀，以便在超温超压情况下进行泄压，确保过热蒸汽预存器5始终处于安全运行工况。
高压缸11和中压缸12的熔盐蒸汽进汽口设于其缸体的指定位置，其指定位置处的主蒸汽的能量级与从熔盐蒸汽进汽口通入的熔盐蒸汽的能量级之差在预定范围内，具体位于其相邻级结构所对应的缸体区段。
熔盐系统产出的蒸汽通至高压缸和/或中压缸的熔盐蒸汽进汽口，并非通至高压缸和中压缸的主进汽口，可使熔盐蒸汽以能量匹配的形式输入高压缸和/或中压缸，如此，不会降低进入高压缸和中压缸主进汽口的能量品位，避免了因蒸汽混合而导致高品质能源向低品质能源转换过程造成的效率损伤，可显著提升发电系统的发电效率，从而进一步提高机组升负荷运行时的灵活性。
本发明构建的快速产汽储热系统至少可在两种模式下运行：
第一种：热备用模式
开启高温熔盐泵3、低温熔盐泵20；第二阀门8、第三阀门22、第五阀门19、第十二阀门14全开；第一阀门2、第四阀门18、第九阀门10半开；第六阀门15、第七阀门4、第十一阀门13关断。
熔盐回路中，高温熔盐通过旁路实现小流量自循环，保温过热蒸汽预存器5、再热器9及过热器7的内部管道；低温熔盐通过旁路实现小流量自循环，保温蒸发器16和预热器17的内部管道。
汽水回路中，过热蒸汽预存器5、过热器7和再热器9的汽水侧中存有过热蒸汽；蒸发器16和预热器17中为近饱和水，过热蒸汽预存器5内蒸汽温度满足汽轮机的进汽要求，通过高温熔盐罐1内的熔盐自循环对其进行保温。
第二种：蒸汽输出模式
机组接到升负荷调令时，根据机组实际需求可分为高压缸、中压缸进汽与中压缸进汽两个子方案。
高压缸、中压缸进汽方案下，同时打开第七阀门4与第十阀门23，高温蒸汽立刻由过热蒸汽预存器5进入汽轮机高压缸11。同时，高温熔盐泵3开启；低温熔盐泵20关闭；第三阀门22、第六阀门15、第九阀门10、第十一阀门13、第十二阀门14开启；第一阀门2、第二阀门8、第四阀门18、第五阀门19、第十三阀门24关断。
熔盐回路中，熔盐流量随负荷变化，一路加热过热蒸汽预存器5、过热器7、另一路加热再热器9，汇合后加热蒸发器16和预热器17，完全放热后流入低温熔盐罐21。
汽水回路中，主给水流量随负荷变化，主给水经减压后依次流入预热器17、蒸发器16、过热器7、过热蒸汽预存器5，进入高压缸11膨胀做功后经过再热器汇入中压缸12。
中压缸进汽方案下，打开第十一阀门13、第十三阀门24，高温蒸汽立刻由过热蒸汽预存器5进入汽轮机中压缸12。同时高温熔盐泵3开启，低温熔盐泵20关闭；第三阀门22、第十阀门23、第六阀门15开启，第一阀门2、第二阀门8、第九阀门10、第十二阀门14、第四阀门18、第五阀门19、第七阀门4关断。
熔盐回路中，熔盐流量随负荷变化，依次流经过热蒸汽预存器5、过热器7、蒸发器16和预热器17，完全放热后流入低温熔盐罐21。
汽水回路中，主给水流量随负荷变化，依次流入预热器17、蒸发器16、过热器7、过热蒸汽预存器5，进入中压缸12做功。
上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，根据实际需要，对阀门的数量和位置作出适应性调整，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
本发明针对熔盐放热产汽过程建立了一套即时产汽系统与其两种运行模式，通过过热蒸汽预存器预存高温蒸汽，克服熔盐系统固有产汽时间滞后的缺点，显著提升熔盐系统对电网负荷调令的跟随能力，而且，通过熔盐小流量保温，能够实现熔盐系统设备及管道的热备用，极大消除系统启动时遇到的热应力，提升变负荷速率极限。
以上对本发明所提供的熔盐储热即时产汽系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.熔盐储热即时产汽系统，包括高温熔盐罐(1)、低温熔盐罐(21)、过热器(7)、蒸发器(16)和预热器(17)；所述过热器(7)、蒸发器(16)和预热器(17)相串联且盐路流向和水路流向相反，其特征在于，还包括过热蒸汽预存器(5)，所述过热蒸汽预存器(5)连接高压缸(3)和/或中压缸(4)的熔盐蒸汽进汽口，以在机组升负荷的初始阶段供应即时蒸汽；所述过热蒸汽预存器(5)设有用于保温的熔盐流路，所述高温熔盐罐(1)与高温熔盐泵(3)、过热蒸汽预存器(5)、过热器(7)形成第一熔盐循环回路并设有与高温熔盐泵(3)并联的第一熔盐旁路；所述低温熔盐罐(21)与低温熔盐泵(20)、蒸发器(16)、预热器(17)、形成第二熔盐循环回路并设有与低温熔盐泵(20)并联的第二熔盐旁路。
2.根据权利要求1所述的熔盐储热即时产汽系统，其特征在于，还包括再热器(9)，所述再热器(9)的盐路并联于所述过热蒸汽预存器(5)和过热器(7)，所述再热器(9)的汽路串联于所述高压缸(11)的蒸汽出口通往所述中压缸(12)熔盐蒸汽进汽口的蒸汽通路。
3.根据权利要求2所述的熔盐储热即时产汽系统，其特征在于，所述高温熔盐罐(1)与高温熔盐泵(3)的入口连通，所述高温熔盐泵(3)的出口分为三路：第一路与热蒸汽预存器(5)的盐侧入口相连，所述热蒸汽预存器(5)的盐侧出口与过热器(7)的盐侧入口相连；第二路与再热器(9)的盐侧入口相连，所述再热器(9)的盐侧出口与所述过热器(7)的盐侧出口连通，第三路返回所述高温熔盐泵(3)的入口形成所述第一熔盐旁路。
4.根据权利要求3所述的熔盐储热即时产汽系统，其特征在于，所述第一熔盐旁路设有第一阀门(2)，所述过热器(7)的盐侧出口返回所述高温熔盐罐(1)的管路上设有第二阀门(8)。
5.根据权利要求4所述的熔盐储热即时产汽系统，其特征在于，所述低温熔盐罐(21)的出口通过低温熔盐泵(20)与第五阀门(19)连接，所述第五阀门(19)与蒸发器(16)的盐侧入口连通，所述蒸发器(16)的盐侧出口与预热器(17)的盐侧入口连通，所述第二熔盐旁路设有第四阀门(18)，所述预热器(17)的盐侧出口通过第三阀门(22)与低温熔盐罐(21)的入口连通。
6.根据权利要求5所述的熔盐储热即时产汽系统，其特征在于，所述过热器(7)的盐侧出口通过第六阀门(15)与蒸发器(16)的盐侧入口连通。
7.根据权利要求6所述的熔盐储热即时产汽系统，其特征在于，所述过热蒸汽预存器(5)的出口通过第七阀门(4)与高压缸(11)的熔盐蒸汽进气口连通，所述过热蒸汽预存器(5)的本体设有第八阀门(6)，所述第八阀门(6)为减压阀。
8.根据权利要求7所述的熔盐储热即时产汽系统，其特征在于，所述再热器(9)的盐侧出口与过热器(7)的盐侧出口相连通的管路上设有第九阀门(10)。
9.根据权利要求8所述的熔盐储热即时产汽系统，其特征在于，主给水通过第十阀门(23)进入预热器(17)的水侧入口，所述预热器(17)的水侧出口与蒸发器(16)的水侧入口连通，所述蒸发器(16)的水侧出口与过热器(7)的水侧入口连通，所述过热器(7)的水侧出口与过热蒸汽预存器(5)的入口连通。
10.根据权利要求9所述的熔盐储热即时产汽系统，其特征在于，所述再热器(9)的水侧出口通过第十一阀门(13)与中压缸(12)的熔盐蒸汽进气口连通，所述高压缸(11)的排汽口通过第十二阀门(14)与再热器(9)的水侧入口连通，所述过热蒸汽预存器(5)的出口路通过第十三阀门(24)与再热器(9)的水侧出口连通。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116826770A (zh) * 2023-07-07 2023-09-29 北京怀柔实验室 机组升负荷方法、装置、设备及介质

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