CN207960701U - 一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，在原火电机组的基础上增加了熔盐蓄热系统、I级熔盐低温放热系统和II级熔盐高温放热系统，通过熔盐的蓄热、放热实现对电网的调峰。当电网调度负荷降低时，从锅炉再热器出口抽取部分高温再热蒸汽，在熔盐蓄热系统与熔盐进行热交换，完成了用电低峰期再热蒸汽的消耗与利用。当电网调度负荷升高时，流向高压加热器的一部分高压给水分流至I级熔盐低温放热系统中与熔盐进行热交换；同时高压缸的排汽量增加，将增加的部分高压缸排汽送入II级熔盐高温放热系统中与高温熔盐热交换，被加热后的蒸汽进入中压缸做功，增加了中压缸的蒸汽进入量与汽轮机出力，实现火电机组的电功率快速提升。

Description

一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统

【技术领域】

本实用新型属于火力发电技术领域，具体涉及一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统。

【背景技术】

火力发电是电力结构的重要部分，目前乃至未来相当长一段时期仍将占主体地位。随着全社会用电需求增速放缓，以及可再生能源的大规模发展，提升火电运行灵活性是大势所趋，对大规模消纳新能源将起到重要作用。因此，火电机组长期带低负荷运行，并作为调峰手段，以更好的消纳新能源发电将是火电机组未来发展的主要方向。

随着国家电网中风能、太阳能等新能源比例的快速增长，以及用电量峰谷差的日益增大，火电机组参与调峰的次数及对其品质的要求均大幅提高，同时国家对火电机组的能耗要求也日益提高。电网不断要求机组快速响应负荷变化，当前火电机组的运行和控制的方式已经很难满足需求。

为了提高火电机组调峰能力，近年来出现了利用除氧器与凝汽器热井储水潜力，短时间改变凝结水量来改变机组瞬时功率的技术，但受限于除氧器和凝汽器储水能力，存在范围不广，响应时间长等问题。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，该系统利用熔盐储能技术实现了火电机组的蓄热、放热调峰，并且响应时间短，调峰范围大。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，包括锅炉、高压缸和高压加热器；高压缸的排汽管路与锅炉的再热器蒸汽入口连通，高压缸还设置有通往高压加热器的蒸汽管路；锅炉设置有高压给水入口，进入锅炉的高压给水在高压加热器被蒸汽加热；

当电网负荷降低时，锅炉产出的再热蒸汽被分为两路，一路流入中压缸，另一路流经熔盐蓄热系统被降温后，流入低压凝结水加热器中；同时熔盐蓄热系统中的熔盐进行蓄热；

当电网负荷升高时，高压加热器高压给水入口处的高压给水被分流出一部分，流过I级熔盐低温放热系统被加热后，汇入高压加热器的高压给水输出管路中，流向锅炉；同时高压缸通入锅炉的蒸汽分流出一部分，流过II级熔盐高温放热系统被加热后，汇入中压缸的再热蒸汽输入管路；同时I级熔盐低温放热系统中的低温熔盐与II级熔盐高温放热系统中的高温熔盐进行放热。

本实用新型的进一步改进在于：

所述熔盐蓄热系统包括I级熔盐高温蓄热系统和II级熔盐低温蓄热系统；

所述I级熔盐高温蓄热系统包括高温熔盐冷罐，由高温熔盐冷罐流出的高温熔盐通过蓄热高温熔盐换热器，流入高温熔盐热罐中；由锅炉流出的一路再热蒸汽，流经蓄热高温熔盐换热器中被高温熔盐冷却后，流向II级熔盐低温蓄热系统；高温熔盐冷罐的熔盐侧出口和高温熔盐热罐熔盐侧入口之间的熔盐流通管路为蓄热高温熔盐管路；

所述II级熔盐低温蓄热系统包括低温熔盐冷罐，由低温熔盐冷罐流出的低温熔盐通过蓄热低温熔盐换热器，流入低温熔盐热罐中；由蓄热高温熔盐换热器流出的蒸汽，流经蓄热低温熔盐换热器中被低温熔盐冷却后，流入低压凝结水加热器中；低温熔盐冷罐的熔盐侧出口和低温熔盐热罐的熔盐侧入口之间的熔盐流通管路为蓄热低温熔盐管路。

所述锅炉通向蓄热高温熔盐换热器的再热蒸汽管路上设置有再热蒸汽调节阀；蓄热高温熔盐管路上设置有蓄热高温熔盐泵和蓄热高温熔盐调节阀；蓄热低温熔盐管路上设置有蓄热低温熔盐泵和蓄热低温熔盐调节阀。

所述I级熔盐低温放热系统包括低温熔盐热罐，由低温熔盐热罐流出的低温熔盐通过放热低温熔盐换热器，流入低温熔盐冷罐中；由高压加热器高压给水入口的分支引出的高压给水，流经放热低温熔盐换热器被低温熔盐加热后，汇入高压加热器的高压给水输出的管路中；低温熔盐热罐的熔盐侧出口与低温熔盐冷罐的熔盐侧入口之间的管路为放热低温熔盐管路。

所述高压加热器高压给水入口通往放热低温熔盐换热器的分支上设置有高压给水旁路调节阀；放热低温熔盐管路上设置有放热低温熔盐调节阀和放热低温熔盐泵。

所述II级熔盐高温放热系统包括高温熔盐热罐，由高温熔盐热罐流出的高温熔盐通过放热高温熔盐换热器，流入高温熔盐冷罐；高压缸的排汽管路设置有分支通向放热高温熔盐换热器，高压缸排汽流经放热高温熔盐换热器被高温熔盐加热后，汇入中压缸的再热蒸汽输入管路中；高温熔盐热罐的熔盐侧出口与高温熔盐冷罐的熔盐侧入口之间的管路为放热高温熔盐管路。

所述高压缸通向放热高温熔盐换热器的排汽管路分支上设置有高压缸排汽调节阀，放热高温熔盐管路上设置有放热高温熔盐调节阀和放热高温熔盐泵。

所述高温熔盐热罐和高温熔盐冷罐中储存的高温熔盐沸点＞600℃；低温熔盐热罐和低温熔盐冷罐中储存的低温熔盐沸点为300-400℃。

所述高压加热器包括1号高压加热器、2号高压加热器和3号高压加热器；高压给水依次在3号高压加热器、2号高压加热器和1号高压加热器被加热后，流入锅炉内。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型涉及一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，在原火电机组的基础上增加了熔盐蓄热系统、I级熔盐低温放热系统和II级熔盐高温放热系统，具体操作时通过熔盐的蓄热、放热实现对发电负荷的调峰。当电网调度负荷降低时，从锅炉再热器出口抽取部分高温再热蒸汽，进入熔盐蓄热系统中加热流动的熔盐，随后蒸汽继续加热低压凝结水，完成熔盐蓄热流程，也完成了用电低峰期再热蒸汽的消耗与利用；由于进入中压缸的再热蒸汽大幅减少，汽轮机出力降低，实现了火电机组的电功率快速下降。当电网调度负荷升高时，流向高压加热器的一部分高压给水分流至I级熔盐低温放热系统中，在此系统中被熔盐加热后汇入高压加热器高压给水出水管路中，同时I级熔盐低温放热系统中的熔盐温度降低；在此过程中高压加热器使用的蒸汽量减少，进而在高压缸内做功的蒸汽量增加，增加了汽轮机出力，同时由于高压缸内做功的蒸汽量增加，高压缸的排汽量增加，将增加的部分高压缸排汽送入II级熔盐高温放热系统中由高温熔盐加热，随后与锅炉再热器出口的再热蒸汽混合后进入中压缸做功，增加了中压缸的蒸汽进入量与汽轮机出力，实现火电机组的电功率快速提升。

进一步的，本实用新型的熔盐蓄热系统包括I级熔盐高温蓄热系统和II级熔盐低温蓄热系统，从锅炉再热器出口抽取部分高温再热蒸汽首先进入蓄热高温熔盐换热器加热高温熔盐冷罐流向热罐的高温熔盐，放热后的再热蒸汽继续进入蓄热低温熔盐换热器加热低温熔盐冷罐流向热罐的低温熔盐，使高温熔盐与低温熔盐均蓄热；将再热蒸汽分级冷却，实现能量的梯级利用，提高经济性。

进一步的，本实用新型在锅炉再热蒸汽输出管路的分支上设置再热蒸汽调节阀，实现电网负荷降低时，再热蒸汽的分流与冷却；在蓄热高温熔盐管路上和蓄热低温熔盐管路上分别设置熔盐泵和调节阀，实现高温熔盐与低温熔盐的流通；

进一步的，本实用新型在I级熔盐低温放热系统中设置低温熔盐热罐、低温熔盐冷罐和放热低温熔盐换热器，实现低温熔盐与高压给水的热交换，完成低温熔盐的放热过程；同时分流高压加热器需要加热的高压给水，减少高压加热器来源于高压缸的蒸汽使用量，增加了高压缸内做功的蒸汽量。

进一步的，本实用新型在I级熔盐低温放热系统中设置高压给水旁路调节阀、放热低温熔盐调节阀和放热低温熔盐泵，实现I级熔盐低温放热系统中高压给水与低温熔盐的流通和换热。

进一步的，本实用新型在II级熔盐高温放热系统中将设置高温熔盐热罐、高温熔盐冷罐和放热高温熔盐换热器，使高温熔盐在放热高温熔盐换热器中提高高压缸排汽的温度，使高压缸部分排汽在加热后，直接满足中压缸蒸汽进汽温度要求，同时完成了高温熔盐的放热。

进一步的，本实用新型在II级熔盐高温放热系统中设置高压缸排汽调节阀、放热高温熔盐调节阀和放热高温熔盐泵，实现II级熔盐高温放热系统中蒸汽与高温熔盐的流通和换热。

进一步的，本实用新型对高温熔盐热罐和高温熔盐冷罐中储存的高温熔盐的沸点，低温熔盐热罐和低温熔盐冷罐中储存的低温熔盐的沸点均进行限定，使熔盐的性质满足整个蓄热放热调峰系统对热量交换的需求。

进一步的，本实用新型高压加热器设置有三个高压加热器，分三级加热高压给水，使加热后的高压给水温度满足锅炉高压进水的温度要求。

【附图说明】

图1为本实用新型的结构示意图；

其中：1-高温熔盐热罐、2-蓄热高温熔盐换热器、3-蓄热高温熔盐泵、4-蓄热高温熔盐调节阀、5-再热蒸汽调节阀、6-锅炉、7-高温熔盐冷罐、8-高压缸排汽调节阀、9-高压缸、10-中压缸、11-放热高温熔盐调节阀、12-放热高温熔盐泵、13-蓄热低温熔盐换热器、14-低温熔盐热罐、15-放热低温熔盐调节阀、16-放热低温熔盐泵、17-放热低温熔盐换热器、18-蓄热低温熔盐泵、19-蓄热低温熔盐调节阀、20-低温熔盐冷罐、21-1号高压加热器、22-2号高压加热器、23-3号高压加热器、24-高压给水旁路调节阀、25-放热高温熔盐换热器、26-低压凝结水加热器、27-蓄热高温熔盐管路、28-蓄热低温熔盐管路、29-放热低温熔盐管路、30-放热高温熔盐管路。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型包括锅炉6、高压缸9、中压缸10、熔盐蓄热系统、I级熔盐低温放热系统和II级熔盐高温放热系统、高压加热器和低压凝结水加热器26，其中熔盐蓄热系统包括I级熔盐高温蓄热系统和II级熔盐低温蓄热系统，高压加热器包括1号高压加热器21、2号高压加热器22和3号高压加热器23；I级熔盐高温蓄热系统包括高温熔盐热罐1、蓄热高温熔盐换热器2、蓄热高温熔盐泵3、蓄热高温熔盐调节阀4和高温熔盐冷罐7，高温熔盐冷罐7的熔盐侧出口和高温熔盐热罐1的熔盐侧入口之间的熔盐流通管路为蓄热高温熔盐管路27；II级熔盐低温蓄热系统包括低温熔盐热罐14、蓄热低温熔盐换热器13、蓄热低温熔盐泵18、蓄热低温熔盐调节阀19和低温熔盐冷罐20，低温熔盐冷罐20的熔盐侧出口和低温熔盐热罐14之间的熔盐侧入口之间的熔盐流通管路为蓄热低温熔盐管路28；I级熔盐低温放热系统包括低温熔盐热罐14、放热低温熔盐换热器17、放热低温熔盐泵16、放热低温熔盐调节阀15和低温熔盐冷罐20，低温熔盐热罐14的熔盐侧出口和低温熔盐冷罐20的熔盐侧入口之间的熔盐流通管路为放热低温熔盐管路29；II级熔盐高温放热系统包括高温熔盐热罐1、放热高温熔盐调节阀11、放热高温熔盐泵12、放热高温熔盐换热器25和高温熔盐冷罐7，高温熔盐热罐1的熔盐侧出口和高温熔盐冷罐7的熔盐侧入口之间的管路为放热高温熔盐管路30。

高压缸9的排汽管路通向锅炉6的再热器蒸汽入口，高压缸9还设置有通往高压加热器的蒸汽管路，以加热流经高压加热器的高压给水；3号高压加热器23、2号高压加热器22和1号高压加热器21依次设置在锅炉6的高压给水进水管路上，用于加热供给锅炉6的高压给水；锅炉6输出的再热蒸汽通向中压缸10的再热蒸汽进口。

锅炉6和中压缸10之间的再热蒸汽管路上设置有分支通向蓄热高温熔盐换热器2的蒸汽侧入口，该再热蒸汽的分支管路上设置有开关此路蒸汽的再热蒸汽调节阀5；蓄热高温熔盐换热器2的蒸汽侧出口与蓄热低温熔盐换热器13的蒸汽侧入口连接；蓄热高温熔盐换热器2的熔盐侧入口与高温熔盐冷罐7的熔盐侧出口连通，蓄热高温熔盐换热器2的熔盐侧出口与高温熔盐热罐1的熔盐侧入口连通；蓄热低温熔盐换热器13的蒸汽侧出口与低压凝结水加热器26连接；蓄热低温熔盐换热器13的熔盐侧入口与低温熔盐冷罐20的熔盐侧出口连通，蓄热低温熔盐换热器13的熔盐侧出口与低温熔盐热罐14的熔盐侧入口连通。

3号高压加热器23的高压给水入口设置有高压给水分支通向放热低温熔盐换热器17的水侧入口，该分支上设置有高压给水旁路调节阀24；放热低温熔盐换热器17的水侧出口与1号高压加热器21的高压给水出水管路汇合，最终通向锅炉6；放热低温熔盐换热器17的熔盐侧入口与低温熔盐热罐14的熔盐侧出口连通，放热低温熔盐换热器17的熔盐侧出口与低温熔盐冷罐20的熔盐侧入口连通。

高压缸9与锅炉6之间的蒸汽管路设置有通向放热高温熔盐换热器25蒸汽侧入口的分支，该分支上设置有高压缸排汽调节阀8；放热高温熔盐换热器25蒸汽侧出口与中压缸10的再热蒸汽进汽管汇合；放热高温熔盐换热器25熔盐侧入口与高温熔盐热罐1的熔盐侧出口连通，放热高温熔盐换热器25熔盐侧出口与高温熔盐冷罐7的熔盐侧入口连通。

高温熔盐热罐1和高温熔盐冷罐7中储存的是沸点大于600℃的高温热载体熔盐；低温熔盐热罐14和低温熔盐冷罐20中储存的是沸点在300～400℃的低温热载体熔盐。

放热低温熔盐换热器17，高压给水旁路调节阀24与1号高压加热器21、2号高压加热器22和3号高压加热器23并联于同一高压给水的输出管路下。

工作过程

当电网调度负荷降低时，打开再热蒸汽调节阀5、蓄热高温熔盐调节阀4和蓄热低温熔盐调节阀19，启动蓄热高温熔盐泵3和蓄热低温熔盐泵18，从锅炉6再热器出口分流部分高温再热蒸汽，首先进入蓄热高温熔盐换热器2加热从高温熔盐冷罐7流向高温熔盐热罐1的高温熔盐，放热后的再热蒸汽继续进入蓄热低温熔盐换热器13加热从低温熔盐冷罐20流向低温熔盐热罐14的低温熔盐，随后蒸汽继续进入低压凝结水加热器26加热低压凝结水，同时完成熔盐蓄热流程。由于进入中压缸10的再热蒸汽大幅减少，汽轮机出力降低，实现了火电机组的电功率快速下降，同时高温熔盐和低温熔盐完成了蓄热过程。

当电网调度负荷升高时，打开高压给水旁路调节阀24，从3号高压加热器23高压给水入水管路分流部分高压给水经过放热低温熔盐换热器17，打开放热低温熔盐调节阀15，启动放热低温熔盐泵16，低温熔盐热罐14内的熔盐流向低温熔盐冷罐20，并在流动过程中经过放热低温熔盐换热器17加热分流的部分高压给水，被加热后的部分高压给水汇入1号高压加热器21高压给水输出管路，最终流向锅炉6中，原由高压缸9供给1号高压加热器21、2号高压加热器22和3号高压加热器23的蒸汽量因此减少。高压加热器的抽汽量减少则在高压缸9内部做功的蒸汽量增加，提高了汽轮机出力。同时高压缸9通往锅炉6的排汽量增加，此时打开高压缸9排汽调节阀8和放热高温熔盐调节阀11，启动放热高温熔盐泵12，将增加的部分高压缸9排汽分流至放热高温熔盐换热器25中，由从高温熔盐热罐1流向高温熔盐冷罐7的高温熔盐加热至正常的再热蒸汽温度，随后与锅炉6再热器出口的再热蒸汽混合后进入中压缸10，进入中压缸10做功的蒸汽量增加，提高了汽轮机出力，实现火电机组的电功率快速提升。

综上所述，该系统能够实现火电机组发电负荷的深度调峰及快速爬坡，具有响应时间快、调峰幅度大的优势。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，其特征在于，包括锅炉(6)、高压缸(9)和高压加热器；高压缸(9)的排汽管路与锅炉(6)的再热器蒸汽入口连通，高压缸(9)还设置有通往高压加热器的蒸汽管路；锅炉(6)设置有高压给水入口，进入锅炉(6)的高压给水在高压加热器被蒸汽加热；

当电网负荷降低时，锅炉(6)产出的再热蒸汽被分为两路，一路流入中压缸(10)，另一路流经熔盐蓄热系统被降温后，流入低压凝结水加热器(26)中；同时熔盐蓄热系统中的熔盐进行蓄热；

当电网负荷升高时，高压加热器高压给水入口处的高压给水被分流出一部分，流过I级熔盐低温放热系统被加热后，汇入高压加热器的高压给水输出管路中，流向锅炉(6)；同时高压缸(9)通入锅炉(6)的蒸汽分流出一部分，流过II级熔盐高温放热系统被加热后，汇入中压缸(10)的再热蒸汽输入管路；同时I级熔盐低温放热系统中的低温熔盐与II级熔盐高温放热系统中的高温熔盐进行放热。

2.根据权利要求1所述的一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，其特征在于，熔盐蓄热系统包括I级熔盐高温蓄热系统和II级熔盐低温蓄热系统；

I级熔盐高温蓄热系统包括高温熔盐冷罐(7)，由高温熔盐冷罐(7)流出的高温熔盐通过蓄热高温熔盐换热器(2)，流入高温熔盐热罐(1)中；由锅炉(6)流出的一路再热蒸汽，流经蓄热高温熔盐换热器(2)中被高温熔盐冷却后，流向II级熔盐低温蓄热系统；高温熔盐冷罐(7)的熔盐侧出口和高温熔盐热罐(1)熔盐侧入口之间的熔盐流通管路为蓄热高温熔盐管路(27)；

II级熔盐低温蓄热系统包括低温熔盐冷罐(20)，由低温熔盐冷罐(20)流出的低温熔盐通过蓄热低温熔盐换热器(13)，流入低温熔盐热罐(14)中；由蓄热高温熔盐换热器(2)流出的蒸汽，流经蓄热低温熔盐换热器(13)中被低温熔盐冷却后，流入低压凝结水加热器(26)中；低温熔盐冷罐(20)的熔盐侧出口和低温熔盐热罐(14)的熔盐侧入口之间的熔盐流通管路为蓄热低温熔盐管路(28)。

3.根据权利要求2所述的一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，其特征在于，锅炉(6)通向蓄热高温熔盐换热器(2)的再热蒸汽管路上设置有再热蒸汽调节阀(5)；蓄热高温熔盐管路(27)上设置有蓄热高温熔盐泵(3)和蓄热高温熔盐调节阀(4)；蓄热低温熔盐管路(28)上设置有蓄热低温熔盐泵(18)和蓄热低温熔盐调节阀(19)。

4.根据权利要求1所述的一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，其特征在于，I级熔盐低温放热系统包括低温熔盐热罐(14)，由低温熔盐热罐(14)流出的低温熔盐通过放热低温熔盐换热器(17)，流入低温熔盐冷罐(20)中；由高压加热器高压给水入口的分支引出的高压给水，流经放热低温熔盐换热器(17)被低温熔盐加热后，汇入高压加热器的高压给水输出的管路中；低温熔盐热罐(14)的熔盐侧出口与低温熔盐冷罐(20)的熔盐侧入口之间的管路为放热低温熔盐管路(29)。

5.根据权利要求4所述的一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，其特征在于，高压加热器高压给水入口通往放热低温熔盐换热器(17)的分支上设置有高压给水旁路调节阀(24)；放热低温熔盐管路(29)上设置有放热低温熔盐调节阀(15)和放热低温熔盐泵(16)。

6.根据权利要求1所述的一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，其特征在于，II级熔盐高温放热系统包括高温熔盐热罐(1)，由高温熔盐热罐(1)流出的高温熔盐通过放热高温熔盐换热器(25)，流入高温熔盐冷罐(7)；高压缸(9)的排汽管路设置有分支通向放热高温熔盐换热器(25)，高压缸(9)排汽流经放热高温熔盐换热器(25)被高温熔盐加热后，汇入中压缸(10)的再热蒸汽输入管路中；高温熔盐热罐(1)的熔盐侧出口与高温熔盐冷罐(7)的熔盐侧入口之间的管路为放热高温熔盐管路(30)。

7.根据权利要求6所述的一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，其特征在于，高压缸(9)通向放热高温熔盐换热器(25)的排汽管路分支上设置有高压缸排汽调节阀(8)，放热高温熔盐管路(30)上设置有放热高温熔盐调节阀(11)和放热高温熔盐泵(12)。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，其特征在于，高温熔盐热罐(1)和高温熔盐冷罐(7)中储存的高温熔盐沸点＞600℃；低温熔盐热罐(14)和低温熔盐冷罐(20)中储存的低温熔盐沸点为300-400℃。

9.根据权利要求8所述的一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统，其特征在于，高压加热器包括1号高压加热器(21)、2号高压加热器(22)和3号高压加热器；高压给水依次在3号高压加热器(23)、2号高压加热器(22)和1号高压加热器(21)被加热后，流入锅炉(6)内。