CN215170240U - 一种火电厂储热调峰系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种火电厂储热调峰系统，该系统包括低温储罐、高温储罐、熔盐/高温蒸汽换热器、熔盐/蒸汽冷凝换热器、蒸汽冷凝器、锅炉系统、汽轮机发电系统；所述锅炉系统产生的高温蒸汽进入所述熔盐/高温蒸汽换热器加热熔盐，加热后的熔盐进入高温储罐，冷却后的蒸汽进入熔盐/蒸汽冷凝换热器加热从低温储罐出来的熔盐，未凝结的蒸汽进入蒸汽冷凝器凝结成水，熔盐/蒸汽冷凝换热器中的凝结水和蒸汽冷凝器出来的凝结水混合，经过凝结水循环泵进入锅炉系统，该系统提高火电系统的低发电负荷时的锅炉热负荷，提高锅炉系统的燃烧稳定性和效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及火电厂调峰，尤其涉及一种火电厂储热调峰系统。
背景技术
随着传统化石能源的巨大消耗，人们面对日益严峻的能源与环境问题。新的能源技术革命要从提高能源利用效率以及优化能源消费结构着手。火电是我国最主要的电力供应来源，清洁高效灵活运行已经成为火电行业转型发展的重要目标。随着我国光伏、风电等非稳定新能源比例的持续扩大，高比例风电和光伏发电的波动性与随机性将对电力系统灵活性调峰提出更高要求，同时其电力电子装置并网带来的系统低惯量与安全稳定问题，使得电力系统为消纳高比例可再生能源将付出更高的成本。目前传统火力发电仍占主要份额，是电力系统可靠性的基石，因此火电厂灵活性改造市场需求持续扩大。
此外，为满足日益增长的冬季供暖需求、缓解部分城市区域供热中供热热源不足的问题，新建较多热电厂。但供暖负荷和电力负荷不同步，造成锅炉低热负荷稳燃困难或者高热负荷蒸汽浪费等问题。提高我国供暖地区供热电厂在采暖季运行的调峰能力也是火电灵活性改造的目标之一。
电力装机结构和电力消费结构正在发生着重大变革。火电机组的运行目标从追求高效节能逐渐转变为注重提升机组的灵活性，增加机组深度调峰及快速启停能力。实施火电灵活性改造不仅仅是火电企业自身生存发展的需要，更是推进整个电力能源生产及消费革命的必然要求。
目前，国内外较为成熟的火电灵活性改造技术主要有：机组本体调峰改造、低负荷协调控制优化、等离子/微油助燃技术以及热电联产机组热电解耦技术等。但仍面临改造运行成本高、热电利用效率低、煤耗显著增加、调峰范围有限等问题。
发明内容
本实用新型针以上火电厂灵活改造中存在的问题，提出了一种火电厂储热调峰系统及方法，降低储热成本，提高电厂低电负荷时的锅炉热负荷及稳定性，提高热利用效率，提升机组快速爬坡以及快速启停的能力。本实用新型具体方案如下：
一种火电厂储热调峰系统，其特征在于包括低温储罐、高温储罐、熔盐/高温蒸汽换热器、熔盐/蒸汽冷凝换热器、蒸汽冷凝器、锅炉系统、汽轮机发电系统；所述低温储罐出口与所述熔盐/蒸汽冷凝换热器的熔盐侧进口相连，所述熔盐/蒸汽冷凝换热器的熔盐侧出口与所述熔盐/高温蒸汽换热器的熔盐侧进口相连，所述熔盐/高温蒸汽换热器的熔盐侧出口与所述高温储罐进口相连；所述锅炉系统的高温蒸汽出口与所述熔盐/高温蒸汽换热器的蒸汽侧进口相连，所述熔盐/高温蒸汽换热器的蒸汽侧出口与所述熔盐/蒸汽冷凝换热器的蒸汽侧进口相连，所述熔盐/蒸汽冷凝换热器的蒸汽侧出口与所述蒸汽冷凝器的蒸汽进口相连，所述蒸汽冷凝器的凝结水出口与锅炉系统相连。
从低温储罐出来的熔盐依次经过所述熔盐/蒸汽冷凝换热器和所述熔盐/高温蒸汽换热器的加热，再进入所述高温储罐存储。从所述锅炉系统出来的高温蒸汽依次经过所述熔盐/高温蒸汽换热器、熔盐/蒸汽冷凝换热器和蒸汽冷凝器冷却成为液态水。在所述熔盐/蒸汽冷凝换热器中部分蒸汽冷凝为凝结水，该部分凝结水出口与所述蒸汽冷凝器的凝结水出口相连。此外该系统还包括凝结水循环泵，所述熔盐/蒸汽冷凝换热器的凝结水以及所述蒸汽冷凝器的凝结水经过所述凝结水循环泵的增压作用重新进入锅炉系统。
作为优选，所述蒸汽冷凝器的冷却水进口与所述汽轮机发电系统的给水出口相连。所述蒸汽冷凝器的凝结水出口与所述锅炉系统的给水进口或者与所述锅炉系统的汽包给水进口相连。
作为优选，所述蒸汽冷凝器为混合式换热器，即从所述汽轮机发电系统出来的给水在所述蒸汽冷凝器中直接与从所述熔盐/蒸汽冷凝换热器出来的水蒸汽直接混合成液态水。
此外，该系统还包括电加热器。所述电加热器的进口与所述熔盐/高温蒸汽换热器的熔盐侧出口相连，所述电加热器的出口与所述高温储罐的进口相连。
本实用新型中所述汽轮机发电系统是指利用高温高压蒸汽进行做功发电的系统，主要包括汽轮机、凝汽器、抽汽回热器、给水泵等；所述锅炉系统是指利用燃料燃烧加热给水生成高温蒸汽的装置，包括水冷壁、汽包、省煤器、过热器、再热器等；所述熔盐/高温蒸汽换热器是指换热器冷热两侧的工质为熔盐和高温蒸汽，热量从水蒸汽传递到熔盐；所述熔盐/蒸汽冷凝换热器是指换热器冷热两侧的工质为熔盐和水蒸汽，热量从水蒸汽传递到熔盐，水蒸汽部分冷凝为凝结水，释放潜热；所述蒸汽冷凝器是指将过热蒸汽或者饱和蒸汽冷凝为液态水的换热器。
本实用新型利用储热技术提高电厂低电负荷时的锅炉系统热负荷，提高锅炉系统的燃烧稳定性和效率，熔盐储热温差大，储热密度高，降低储热成本，同时通过利用电加热器将电网谷电进行储能。
附图说明
图1是具体实施例1的示意图；
图2是具体实施例2的示意图。
图中：1-高温储罐；2-低温储罐；3-蒸汽冷凝器；4-熔盐/蒸汽冷凝换热器；5-熔盐/高温蒸汽换热器；6-凝结水循环泵；7-锅炉系统；8-汽轮机发电系统；9-电加热器。
具体实施方式
实施例1
本实用新型提出一种火电厂储热调峰系统，如图1所示，包括高温储罐1、低温储罐2、蒸汽冷凝器3、熔盐/蒸汽冷凝换热器4、熔盐/高温蒸汽换热器5、凝结水循环泵6、锅炉系统7、汽轮机发电系统8。低温储罐2出口与熔盐/蒸汽冷凝换热器4的熔盐侧进口相连，熔盐/蒸汽冷凝换热器4的熔盐侧出口与熔盐/高温蒸汽换热器5的熔盐侧进口相连，熔盐/高温蒸汽换热器5的熔盐侧出口与高温储罐1进口相连。锅炉系统7的高温蒸汽出口与熔盐/高温蒸汽换热器5的蒸汽侧进口相连，熔盐/高温蒸汽换热器5的蒸汽侧出口与熔盐/蒸汽冷凝换热器4的蒸汽侧进口相连，熔盐/蒸汽冷凝换热器4的蒸汽侧出口与蒸汽冷凝器3的蒸汽进口相连。蒸汽冷凝器3的凝结水出口与熔盐/蒸汽冷凝换热器4的凝结水出口相连，并与凝结水循环泵6的进口相连，凝结水循环泵6的出口与锅炉系统7的汽包给水进口相连。蒸汽冷凝器3的冷却水进口与汽轮机发电系统8的给水出口相连。
从低温储罐2出来的熔盐依次经过熔盐/蒸汽冷凝换热器4和熔盐/高温蒸汽换热器5加热后，再进入所述高温储罐1中存储。从锅炉系统7出来的高温蒸汽依次经过熔盐/高温蒸汽换热器5、熔盐/蒸汽冷凝换热器4和蒸汽冷凝器3冷却成为液态水。在熔盐/蒸汽冷凝换热器4中部分蒸汽冷凝为凝结水，释放潜热加热熔盐。该部分凝结水出口与蒸汽冷凝器3的凝结水出口相连混合，通过凝结水循环泵6的增压作用重新进入锅炉系统7中的汽包进行加热。锅炉系统7产生的一部分高温蒸汽进入汽轮机发电系统8中进行做功，做功后的给水重新进入锅炉系统7和蒸汽冷凝器3中。
实施例2
在实施例1的基础上，增加电加热器9，如图2所示。当系统进行储热时，电加热器9的进口与熔盐/高温蒸汽换热器5的熔盐侧出口相连，电加热器9的出口与高温储罐1的进口相连。经过熔盐/高温蒸汽换热器5加热后的熔盐（约500℃）进入电加热器9中进一步提高温度（550℃左右），最后进入高温储罐1中存储。电加热器9可利用电网中的低价谷电，将电能转化为热能进行高效存储，当需要系统提升负荷时，将热能转化为电能进行释放。
Claims (8)
1.一种火电厂储热调峰系统，其特征在于包括低温储罐、高温储罐、熔盐/高温蒸汽换热器、熔盐/蒸汽冷凝换热器、蒸汽冷凝器、锅炉系统、汽轮机发电系统；所述低温储罐出口与所述熔盐/蒸汽冷凝换热器的熔盐侧进口相连，所述熔盐/蒸汽冷凝换热器的熔盐侧出口与所述熔盐/高温蒸汽换热器的熔盐侧进口相连，所述熔盐/高温蒸汽换热器的熔盐侧出口与所述高温储罐进口相连；所述锅炉系统的高温蒸汽出口与所述熔盐/高温蒸汽换热器的蒸汽侧进口相连，所述熔盐/高温蒸汽换热器的蒸汽侧出口与所述熔盐/蒸汽冷凝换热器的蒸汽侧进口相连，所述熔盐/蒸汽冷凝换热器的蒸汽侧出口与所述蒸汽冷凝器的蒸汽进口相连，所述蒸汽冷凝器的凝结水出口与所述锅炉系统相连。
2.根据权利要求1所述的一种火电厂储热调峰系统，其特征在于所述熔盐/蒸汽冷凝换热器的凝结水出口与所述蒸汽冷凝器的凝结水出口相连。
3.根据权利要求2所述的一种火电厂储热调峰系统，其特征在于还包括凝结水循环泵，所述熔盐/蒸汽冷凝换热器的凝结水以及所述蒸汽冷凝器的凝结水经过所述凝结水循环泵的增压作用重新进入所述锅炉系统。
4.根据权利要求1、2或3中任一所述的一种火电厂储热调峰系统，其特征在于所述蒸汽冷凝器的冷却水进口与所述汽轮机发电系统的给水出口相连。
5.根据权利要求1、2或3中任一所述的一种火电厂储热调峰系统，其特征在于所述蒸汽冷凝器的凝结水出口与所述锅炉系统的给水进口相连。
6.根据权利要求1、2或3中任一所述的一种火电厂储热调峰系统，其特征在于所述蒸汽冷凝器的凝结水出口与所述锅炉系统的汽包给水进口相连。
7.根据权利要求1、2或3中任一所述的一种火电厂储热调峰系统，其特征在于还包括电加热器，所述电加热器的进口与所述熔盐/高温蒸汽换热器的熔盐侧出口相连，所述电加热器的出口与所述高温储罐的进口相连。
8.根据权利要求4所述的一种火电厂储热调峰系统，其特征在于所述蒸汽冷凝器为混合式换热器，即从所述汽轮机发电系统出来的给水在所述蒸汽冷凝器中直接与从所述熔盐/蒸汽冷凝换热器出来的水蒸汽直接混合成液态水。
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