CN117404947A - 一种锅炉调峰间接高温熔盐储热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，属于火力发电厂深度调峰储能技术领域。该系统包括依次连接的锅炉、锅炉侧吸热模块、CO2循环模块以及熔盐储罐模块；所述锅炉侧吸热模块包括并联设置或部分串联的低温过热器、低温再热器、省煤器以及CO2换热器；所述CO2循环模块包括熔盐/CO2换热器，所述熔盐储罐模块包括热熔盐储罐以及冷熔盐储罐；所述熔盐/CO2换热器与热熔盐储罐以及冷熔盐储罐连接。
Description
技术领域
本发明属于火力发电厂深度调峰储能技术领域，具体涉及一种锅炉调峰间接高温熔盐储热系统。
背景技术
火力发电厂锅炉深度调峰熔盐储能目前有两种模式。其一是引出部分主蒸汽和再热蒸汽去加热熔盐，但直接引出主蒸汽和高温再热蒸汽时，由于蒸汽存在气化潜热现象，所以其各温度区间放热量是非线性的，而熔盐吸热过程的比热容是趋近于线性的，这就导致了在同一个换热器内，如利用蒸汽气化潜热，则熔盐加热输出温度会较低，这会导致热熔盐利用时，输出热量品质较低；如仅利用蒸汽过热部分，则一方面总热容量较低，另一方面在等换热量条件下蒸汽抽汽量会大幅上升，超过一定量会影响原系统的安全稳定。其二是直接在锅炉内部设置部分熔盐换热器，该模式熔盐加热方便，但熔盐换热器长期位于锅炉内部，由于烟气温度较高，熔盐系统负荷较低时，换热管束温度会不断接近烟气温度，此时容易造成熔盐的分解失效，从而产生堵管事故。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，用以解决蒸汽直接换热时利用蒸汽气化潜热时，则熔盐加热输出温度会较低，而不利用气化潜热时则抽汽量很大；若在锅炉内部设置部分熔盐换热器，其熔盐系统故障率高的技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明提供了一种锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，包括依次连接的锅炉、锅炉侧吸热模块、CO2循环模块以及熔盐储罐模块；
所述锅炉侧吸热模块包括CO2换热器；
所述CO2循环模块包括熔盐/CO2换热器；
所述熔盐储罐模块包括热熔盐储罐以及冷熔盐储罐；
所述熔盐/CO2换热器与热熔盐储罐以及冷熔盐储罐连接；所述熔盐/CO2换热器的入气口通过第一管道与CO2换热器的出气口连接，所述熔盐/CO2换热器的出气口通过第二管道与CO2换热器的入气口连接，所述熔盐/CO2换热器的出口通过第三管道与热熔盐储罐连接，所述熔盐/CO2换热器的入口通过第四管道与冷熔盐储罐连接。
在具体实施过程中，所述高温熔盐储热系统中的中间换热载体为高压CO2、超临界CO2或N2。
在具体实施过程中，所述CO2换热器的下方设置有调节挡板门。
在具体实施过程中，所述CO2循环模块还包括设置在第二管道上的CO2循环泵以及设置在第二管道的支路上的CO2储罐。
在具体实施过程中，所述CO2储罐上开设有CO2补充口。
在具体实施过程中，所述第二管道的支路包括第一支路以及第二支路；
所述CO2储罐的底部联通第一支路，所述CO2储罐的上部联通第二支路。
在具体实施过程中，所述第一支路上沿支路内介质流动方向依次设置有定压泵以及止回阀；所述第二支路上设置有第二安全阀；
所述CO2储罐的顶部设置有第一安全阀。
在具体实施过程中，所述第二管道上还沿管道内介质流动方向依次设置有压力变送器、第三温度变送器以及调节阀。
在具体实施过程中，所述第四管道上设置有熔盐泵。
在具体实施过程中，所述第一管道、第三管道以及第四管道上分别设置有第四温度变送器、第一温度变送器以及第二温度变送器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种锅炉调峰间接高温熔盐储热系统主要由锅炉侧吸热模块、熔盐储罐模块、CO2循环模块等组成，锅炉侧吸热模块通过CO2换热器来吸收部分烟气分热量。另外，高温CO2进入设置在锅炉外部的熔盐储罐模块经过熔盐/CO2换热器与低温熔盐进行换热，换热后高温熔盐储存在高温熔盐罐内，降低了熔盐系统故障率。本发明通过上述系统设置，避免了水蒸气气化潜热对换热器的非线性影响，也避免了直接换热的熔盐分解问题。
附图说明
图1为本发明的锅炉调峰间接高温熔盐储热系统示意图；
其中：1-锅炉；2-锅炉侧吸热模块；3-CO2循环模块；4-熔盐储罐模块；5-低温过热器；6-低温再热器；7-CO2换热器；8-省煤器；9-调节挡板门；10-热熔盐储罐；11-冷熔盐储罐；12-熔盐泵；13-熔盐/CO2换热器；14-第一温度变送器；15-第二温度变送器；16-压力变送器；17-第三温度变送器；18-调节阀；19-第一安全阀；20-第二安全阀；21-止回阀；22-CO2储罐；23-CO2补充口；24-定压泵；25-CO2循环泵；26-第四温度变送器。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1所示，本发明提供了一种锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，主要由依次连接的锅炉1、锅炉侧吸热模块2、CO2循环模块3以及熔盐储罐模块4等组成。其中，锅炉侧吸热模块2包括低温过热器5、低温再热器6、省煤器8以及CO2换热器7，上述结构并联设置或部分串联且依次设置在管道上，CO2换热器7可以根据需求设置与锅炉1的其他部位，例如低温过热器5的上游等其他位置。CO2循环模块3包括熔盐/CO2换热器13、调节阀18、止回阀21、CO2储罐22、定压泵24、CO2循环泵25及设置在相关结构和管道上的安全阀、温度变送器、压力变送器；熔盐储罐模块4包括热熔盐储罐10、冷熔盐储罐11、熔盐泵12以及温度变送器。CO2循环模块3中的熔盐/CO2换热器13与熔盐储罐模块4中的热熔盐储罐10以及冷熔盐储罐11连接，具体的，熔盐/CO2换热器13的入气口通过第一管道与CO2换热器7的出气口连接，熔盐/CO2换热器13的出气口通过第二管道与CO2换热器7的入气口连接，熔盐/CO2换热器13的出口通过第三管道与热熔盐储罐10连接，熔盐/CO2换热器13的入口通过第四管道与冷熔盐储罐11连接。
锅炉调峰间接高温熔盐储热系统以高压或超临界CO2作为中间换热载体，具体项目也可以采用其他中间换热载体，例如N2。
在具体实施过程中，锅炉侧吸热模块2在锅炉1的尾部增设CO2换热器7，CO2换热器7的通道下游设置调节挡板门9，CO2换热器7与锅炉1的低温过热器5、低温再热器6、省煤器8并联设置。锅炉侧吸热模块2中的CO2换热器7通过调节挡板门9来控制，当调节挡板门9完全关闭时，则CO2换热器7的通道关闭，换热量为零。
在具体实施过程中，CO2循环模块3中的CO2循环泵25设置在第二管道上，CO2储罐22设置在第二管道的支路上，具体的，第二管道的支路包括第一支路以及第二支路，CO2储罐22的底部联通第一支路，CO2储罐22的上部联通第二支路，第一支路、第二支路及CO2储罐22构成回路。定压泵24以及止回阀21在第一支路上沿支路内介质流动方向依次设置；第二安全阀20设置在第二支路上，CO2储罐22上还开设有CO2补充口23，其顶部设置有第一安全阀19。
CO2循环模块3中的压力变送器16、第三温度变送器17以及调节阀18沿第二管道的管道内介质流动方向依次在第二管道上设置。CO2循环模块3中的第一管道上设置有第四温度变送器26。
CO2循环模块3的压力由定压泵24控制，当系统压力过高时通过安全阀释放部分压力，当系统压力过低时，通过定压泵24向系统补充一定量的CO2，以维持系统安全稳定。通过调节阀18控制系统流量，从而保证CO2循环过程中锅炉CO2换热器7出口的温度稳定在一定范围内，锅炉CO2换热器7出口的温度高时，增大CO2流量；锅炉CO2换热器7出口的温度低时，减小CO2流量，该功能也可采用变频泵来实现。
在具体实施过程中，熔盐储罐模块4中的第四管道上设置的熔盐泵12，当高温CO2进入熔盐/CO2换热器13与低温熔盐进行换热时，换热后高温熔盐储存在热熔盐储罐10内。熔盐泵12变频控制，具体流量按熔盐/CO2换热器13的熔盐出口温度来控制，熔盐温度高时，提高熔盐泵12的转速，增加流量；熔盐出口温度低时，降低熔盐泵12的转速，该功能也可采用调节阀来实现。熔盐储罐模块4中的温度变送器包括第一温度变送器14以及第二温度变送器15分别设置在第三管道以及第四管道上。
实施例
本实施例提供一种锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，主要由锅炉侧吸热模块2、熔盐储罐模块4、CO2循环模块2等组成，上述系统以高压或超临界CO2作为中间换热载体。
锅炉侧吸热模块2由锅炉1的低温过热器5、低温再热器6、省煤器8以及在锅炉1的尾部增设的CO2换热器7及设置在CO2换热器7下方的调节挡板门9组成，且上述机构依次并联设置。
熔盐储罐模块4由热熔盐储罐10、冷熔盐储罐11、熔盐泵12、第一温度变送器14、第二温度变送器15等组成；
CO2循环模块3由第三温度变送器17、压力变送器16、第一安全阀19、第二安全阀20、调节阀18、止回阀21、CO2循环泵25、定压泵24、CO2储罐22、熔盐/CO2换热器13、第四温度变送器26等组成。
锅炉侧吸热模块2中的CO2换热器7的出气口通过第一管道连接熔盐/CO2换热器13的入气口，CO2换热器7的入气口通过第二管道连接熔盐/CO2换热器13的出气口，热熔盐储罐10通过第三管道连接熔盐/CO2换热器13的出口，冷熔盐储罐11通过第四管道连接熔盐/CO2换热器13的入口。
第四管道上设置熔盐泵12以及第二温度变送器15；第三管道上设置第一温度变送器14。第一管道上设置第四温度变送器26。
第二管道上沿第二管道内部介质流动方向上依次设置CO2循环泵25、设置有CO2储罐22的回路、压力变送器16、第三温度变送器17以及调节阀18；具体的，设置有CO2储罐22的回路包括第一支路和第二支路，第一支路联通CO2储罐22的底部，第二支路联通CO2储罐22的上部，定压泵24以及止回阀21在第一支路上沿支路内介质流动方向依次设置；第二安全阀20设置在第二支路上，CO2储罐22上还开设有CO2补充口23，第一安全阀19设置在CO2储罐22的顶部。
本实施例通过该系统设置，避免了水蒸气气化潜热对换热器的非线性影响，也避免了直接换热的熔盐分解问题。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，其特征在于，包括依次连接的锅炉(1)、锅炉侧吸热模块(2)、CO2循环模块(3)以及熔盐储罐模块(4)；
所述锅炉侧吸热模块(2)包括CO2换热器(7)；
所述CO2循环模块(3)包括熔盐/CO2换热器(13)；
所述熔盐储罐模块(4)包括热熔盐储罐(10)以及冷熔盐储罐(11)；
所述熔盐/CO2换热器(13)与热熔盐储罐(10)以及冷熔盐储罐(11)连接；所述熔盐/CO2换热器(13)的入气口通过第一管道与CO2换热器(7)的出气口连接，所述熔盐/CO2换热器(13)的出气口通过第二管道与CO2换热器(7)的入气口连接，所述熔盐/CO2换热器(13)的出口通过第三管道与热熔盐储罐(10)连接，所述熔盐/CO2换热器(13)的入口通过第四管道与冷熔盐储罐(11)连接。
2.根据权利要求1所述的锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，其特征在于，所述高温熔盐储热系统中的中间换热载体为高压CO2、超临界CO2或N2。
3.根据权利要求1所述的锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，其特征在于，所述CO2换热器(7)的下方设置有调节挡板门(9)。
4.根据权利要求1所述的锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，其特征在于，所述CO2循环模块(3)还包括设置在第二管道上的CO2循环泵(25)以及设置在第二管道的支路上的CO2储罐(22)。
5.根据权利要求4所述的锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，其特征在于，所述CO2储罐(22)上开设有CO2补充口(23)。
6.根据权利要求4所述的锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，其特征在于，所述第二管道的支路包括第一支路以及第二支路；
所述CO2储罐(22)的底部联通第一支路，所述CO2储罐(22)的上部联通第二支路。
7.根据权利要求6所述的锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，其特征在于，所述第一支路上沿支路内介质流动方向依次设置有定压泵(24)以及止回阀(21)；所述第二支路上设置有第二安全阀(20)；
所述CO2储罐(22)的顶部设置有第一安全阀(19)。
8.根据权利要求4所述的锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，其特征在于，所述第二管道上还沿管道内介质流动方向依次设置有压力变送器(16)、第三温度变送器(17)以及调节阀(18)。
9.根据权利要求1所述的锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，其特征在于，所述第四管道上设置有熔盐泵(12)。
10.根据权利要求1所述的锅炉调峰间接高温熔盐储热系统，其特征在于，所述第一管道、第三管道以及第四管道上分别设置有第四温度变送器(26)、第一温度变送器(14)以及第二温度变送器(15)。
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