CN215808405U - 一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，包括高压加热器和高温储热罐，高温储热罐的换热介质入口连接低温储热罐的换热介质出口，高温储热罐连接储热罐电加热装置，高温储热罐的换热介质出口连接过热器和再热器，过热器的换热介质出口连接蒸发器，蒸发器的换热介质出口和再热器的出口连接在预热器上，预热器的换热介质出口连接低温储热罐；高压加热器的给水出口连接预热器，预热器的预热水出口连接蒸发器和过热器，过热器的蒸汽出口连接高压高温热用户和汽轮机组系统；汽轮机组系统的抽汽出口和蒸汽出口分别连接高压加热器的壳侧和再热器，再热器的蒸汽出口连接中压高温热用户和汽轮机组系统。本实用新型改造成本低，绿色环保。

Description

一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站

技术领域

本实用新型属于火电厂储热发电系统技术领域，具体属于一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站。

背景技术

在目前高比例的可再生能源发电系统下，煤电比例将大幅降低，而煤电也承担着社会供暖供热供汽，以及主动支持稳定电网的功能。随着双碳目标的要求，煤炭存续问题也日益严峻，如何减少煤耗转化为新能源供能是很棘手的事情，而且目前很多燃煤电站采用供热改造，灵活性调峰等措施，来降低发电和供电煤耗，但仍不能很快的降低煤电在电力结构中的比例。大力发展新能源，则存在不连续，不稳定等问题，如何既能保持整个煤电系统已有作用或利用已有资产，还能实现碳中和目标，降低煤电消耗比例，以最低成本完成煤电消耗到新能源消耗的转化是亟需解决的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，解决目前如何低成本的将煤电调峰系统转化为新能源调峰系统的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，其特征在于，包括高压加热器、高温储热罐和低温储热罐，所述高温储热罐的换热介质入口连接低温储热罐的换热介质出口，高温储热罐连接有储热罐电加热装置，所述高温储热罐的换热介质出口连接过热器和再热器，过热器的换热介质出口连接有蒸发器，蒸发器的换热介质出口和再热器的出口连接在预热器上，预热器的换热介质出口连接低温储热罐；

高压加热器的给水出口连接预热器，预热器的预热水出口依次连接蒸发器和过热器，过热器的蒸汽出口连接高压高温热用户和汽轮机组系统；

汽轮机组系统的抽汽出口和蒸汽出口分别连接高压加热器的壳侧和再热器，再热器的蒸汽出口连接中压高温热用户和汽轮机组系统。

进一步的，高温储热罐的换热介质入口通过换热介质循环管道连接低温储热罐的换热介质出口，换热介质循环管道上设有管道电加热器和热泵。

进一步的，所述管道电加热器、热泵和储热罐电加热装置均连接至电力系统电网。

进一步的，所述汽轮机组系统包括高压缸和中压缸，高压缸的抽汽出口连接高压加热器的壳侧和再热器，再热器的蒸汽出口还连接中压缸的蒸汽入口，所述中压缸的抽汽出口连接高压加热器的壳侧。

进一步的，所述中压缸的蒸汽出口还连接有低压缸的蒸汽入口和低压热用户，所述中压缸的蒸汽出口连接除氧器，除氧器的给水出口连接高压加热器的给水入口，高压加热器的壳侧疏水出口连接除氧器。

进一步的，所述低压缸的蒸汽抽汽出口连接低压加热器的壳侧，低压加热器的给水出口连接除氧器，低压加热器的给水入口连接凝汽器，凝汽器的连接低压缸的蒸汽出口，凝汽器还连接低压加热器的壳侧疏水出口。

进一步的，所述凝汽器的给水出口和低压加热器的给水入口之间的管道上连接有凝结水泵和轴封加热器，轴封加热器布设在凝结水泵的出口处；

所述低压缸上还连接有汽轮发电机。

进一步的，所述高温储热罐和低温储热罐中的换热介质为熔盐。

进一步的，所述低温储热罐的换热介质出口和高温储热罐的换热介质入口之间布置有低温介质泵，所述高温储热罐的换热介质通过高温介质泵送至过热器和再热器。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型还提供一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，通过高温储热罐对过热器、蒸发器和预热器以及再热器提供换热介质，再热器接收汽轮机组系统中的蒸汽进行再次加热然后在返回汽轮给水系统中进行发电同时能够将再热的蒸汽输入热用户中，而且，预热器中通入给水，给水依次经过预热器、蒸发器和过热器能够完成给水的预热、蒸发和过热，过热蒸汽能够提供给热用户和送至汽轮机组系统中进行发电，本实用新型利用高温换热介质储存的热量，替代燃煤电厂燃煤锅炉，高温储热罐的加热能量能够采用电网低谷电或可再生能源弃电等。而且将高温储热装置加入到现有的朗肯循环中，可以大量减少二氧化碳排放，同时对可再生能源发电起到消纳储存作用。在保留了目前大部分煤电调峰系统的部件同时，实现新能源的调峰系统构成，改造成本低，且绿色环保。

进一步的，换热介质循环通道上连接管道电加热和热泵，能够使本实用新型具有多种加热换热介质的方式，第一种方式利用低温换热介质作为冷源，高温换热介质作为热源，采用热泵提升换热介质温度。第二种方式是采用管道电加热器对低温储热罐输送来的换热介质进行加热后流入高温储热罐。第三种方式是低温储热罐的换热介质经冷介质泵加热流入高温储热罐，再利用罐内的电加热器进行加热。加热方式多样，能够根据实际工况进行选择，而且对于电阻加热器部分，可以用热泵来替代，驱动电力仍源于可再生能源多余电力。较电阻加热器，热泵充热效率可以达到120％，从而系统整体效率达到50％。本实用新型可实现大容量，长时间的电网级储能功能。对实现双碳目标，稳定电网安全，可再生能源消纳具有重要作用。

进一步的，高压缸的一部分蒸汽能够加热给水温度，提升给水进入预热器的温度，减少预热器的能耗，而且高压缸的蒸汽经过再热器后一方面送入热用户另一方面继续返回汽轮机组系统中进行发电，实现热电联供。

进一步的，中压缸和低压缸能够完成蒸汽发电的同时将蒸汽送入加热器壳侧放热后重新回流至加热器管侧作为给水对预热器进行补充，减少了能源的损耗。

附图说明

图1为本实用新型的改造结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

附图中：1-换热介质循环管道，2-储热罐电加热装置，3-高温介质泵，4-高温储热罐，5-低温储热罐，6-低温介质泵，7-过热器，8-蒸发器，9-预热器，10-再热器，11-高压缸，12-中压缸，13-低压缸，14-汽轮发电机，15-凝汽器，16-凝结水泵，17-轴封加热器，18-低压加热器，19-除氧器，20-给水泵，21-高压加热器，22-管道电加热器，23-热泵，24-电网电力线路，25-电力系统电网，26-锅炉，27-锅炉给水加热器，28-锅炉蒸汽加热器，29-高压高温热用户，30-中压高温热用户，31-低压热用户。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，利用高温换热介质储存的热量，替代燃煤电厂燃煤锅炉，对汽轮机组系统进行加热，产生过热蒸汽和再热蒸汽进入汽轮机组系统进行发电或抽汽供热。换热后的冷换热介质流入低温储热罐5，再经过低温介质泵6后经过热泵23或管道电加热器22或储热罐电加热装置2进行加热后进入高温储热罐4准备下一个循环。热泵23和储热罐电加热装置2以及管道电加热器22的用电采用电网低谷电或可再生能源弃电等。根据电网负荷随时进行电网电量的消纳和补充，起到电网调峰作用。

在本实施例中，包括高压加热器21、高温储热罐4和低温储热罐5，高温储热罐4的换热介质入口和低温储热罐5的换热介质出口之间连接有换热介质循环管道1，其中，换热介质循环管道1上设有管道电加热器22和热泵23以及低温介质泵6，低温介质泵6位于热泵23和低温储热罐5之间，高温储热罐4连接有储热罐电加热装置2，本实用新型采用多种方式加热换热介质，换热介质采用熔盐或其他高温介质，第一种方式利用低温熔盐作为冷源，高温熔盐作为热源，采用热泵提升低温介质温度。第二种方式是采用管道加热器22对低温储热罐5输送来的熔盐进行加热后流入高温储热罐4。第三种方式是低温储热罐5的熔盐经低温介质泵6抽出流入高温储热罐4，再利用罐内的储热罐电加热装置2进行加热，其中，优选的，热泵23也可是可逆热泵，及利用热量来进行发电。

而各种方式下的用电均来自可再生能源发电，本实施例中，管道电加热器22、热泵23和储热罐电加热装置2均连接至电力系统电网，热泵23和管道电加热器22以及储热罐电加热装置2的用电均采用电网低谷电或可再生能源弃电等。根据电网负荷随时进行电网电量的消纳和补充，起到电网调峰作用。同时经过上述方式加热后的高温介质经过换热器放热加热来自汽轮机组系统的给水从而产生过热蒸汽或再热蒸汽，一方面可进入汽轮机组系统进行发电，另一方面可供给高、中、低压热用户，实现热电联供。

具体的，实现高温介质经过换热器放热加热来自汽轮机组系统的给水从而产生过热蒸汽或再热蒸汽的结构如下，高温储热罐4的换热介质出口连接高温介质泵3，高温介质泵3的出口连接过热器7和再热器10，过热器7的换热介质出口连接有蒸发器8，蒸发器8的换热介质出口和再热器10的出口连接在预热器9上，预热器9的换热介质出口连接低温储热罐5；高压加热器21的给水出口连接预热器9，预热器9的预热水出口依次连接蒸发器8和过热器7，过热器7的蒸汽出口连接高压高温热用户29和汽轮机组系统；汽轮机组系统的抽汽出口和蒸汽出口分别连接高压加热器21的壳侧和再热器10，再热器10的蒸汽出口连接中压高温热用户30和汽轮机组系统。

具体的，汽轮机组系统包括高压缸11、中压缸12和低压缸13，高压缸11的抽汽出口连接高压加热器21的壳侧和再热器10，再热器10的蒸汽出口还连接中压缸12的蒸汽入口，中压缸12的抽汽出口连接高压加热器21的壳侧、低压缸13的蒸汽入口和低压热用户31，中压缸12的蒸汽出口连接除氧器19，除氧器19的给水出口连接高压加热器21的给水入口，其中除氧器19的给水出口和高压加热器21的给水入口管道上设有给水泵20，高压加热器21的壳侧疏水出口连接除氧器19。低压缸13的抽汽出口连接低压加热器18的壳侧，低压加热器18的给水出口连接除氧器19，低压加热器18的给水入口连接凝汽器15，凝汽器15的连接低压缸13的蒸汽出口，凝汽器15还连接低压加热器18的壳侧疏水出口，其中，凝汽器15的给水出口和低压加热器18的给水入口之间的管道上连接有凝结水泵16和轴封加热器17，轴封加热器17布设在凝结水泵16的出口处；低压缸13上还连接有汽轮发电机14，汽轮发电机14连接电力系统电网25上。

本实用新型中的换热介质可以是熔盐，也可以是高温颗粒或其他高温材料的传热介质。

在本实用新型的另一实施例中，还提供一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站的调峰方法，包括以下步骤，

高温储热罐4内的换热介质经储热罐电加热装置2加热完成后，加热后的换热介质分别流入过热器7和再热器10，加热后的换热介质经过热器7流入蒸发器8，蒸发器8中的换热介质和再热器10的换热介质共同流入预热器9，预热器9的换热介质流入低温储热罐5，低温储热罐5的换热介质流回高温储热罐4进行加热；

高压加热器21的给水出口经过预热器9、蒸发器8和过热器7，完成给水的预热、蒸发和过热过程，经过过热器7生成过热蒸汽，过热蒸汽分别供给热用户和进入汽轮机组系统中进行发电，汽轮机组系统的蒸汽分别进入高压加热器21的壳侧加热给水和进入再热器10吸收换热介质热量，经过再热器10的蒸汽送至热用户处以及返回汽轮机组系统中进行发电，在用电高峰时，过热蒸汽供给热用户，汽轮机组系统发电并送至电网，在用电低谷时，加热换热介质进行储能，并维持用户用汽；完成多电源储热调峰电站的调峰过程。

如图1所示，在火电厂系统上直接改动，火电厂可以是亚临界燃煤电厂，也可以是超临界或其他参数的燃煤电厂；可以是单台机组，也可以是整个电厂；也适用于不同容量规模的机组，将高压加热器21连接的锅炉给水加热器27、高压缸11连接的锅炉蒸汽加热器28以及锅炉26直接隔离废弃，留下火电厂大部分的系统，对现有火电厂改造，用熔盐储热代替燃煤电厂锅炉及其输煤，制粉，烟筒等附属设备，成为如图2所示结构，熔盐储能调峰电站，既可以在高峰时进行发电，也可以在外部条件需要时提供工业蒸汽或清洁供暖。本实用新型中采用电加热器代替了燃煤锅炉，电加热器的电力来源于弃风弃光电力。将熔盐储热装置加入到现有的朗肯循环中，可以大量减少二氧化碳排放，同时对可再生能源发电起到消纳储存作用。对于电阻加热器部分，可以用热泵来替代，驱动电力仍源于可再生能源多余电力。较电阻加热器，热泵充热效率可以达到120％，从而系统整体效率达到50％。本实用新型可实现大容量，长时间的电网级储能功能。对实现双碳目标，稳定电网安全，可再生能源消纳具有重要作用。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，其特征在于，包括高压加热器(21)、高温储热罐(4)和低温储热罐(5)，所述高温储热罐(4)的换热介质入口连接低温储热罐(5)的换热介质出口，高温储热罐(4)连接有储热罐电加热装置(2)，所述高温储热罐(4)的换热介质出口连接过热器(7)和再热器(10)，过热器(7)的换热介质出口连接有蒸发器(8)，蒸发器(8)的换热介质出口和再热器(10)的出口连接在预热器(9)上，预热器(9)的换热介质出口连接低温储热罐(5)；

高压加热器(21)的给水出口连接预热器(9)，预热器(9)的预热水出口依次连接蒸发器(8)和过热器(7)，过热器(7)的蒸汽出口连接高压高温热用户(29)和汽轮机组系统；

汽轮机组系统的抽汽出口和蒸汽出口分别连接高压加热器(21)的壳侧和再热器(10)，再热器(10)的蒸汽出口连接中压高温热用户(30)和汽轮机组系统。

2.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，其特征在于，高温储热罐(4)的换热介质入口通过换热介质循环管道(1)连接低温储热罐(5)的换热介质出口，换热介质循环管道(1)上设有管道电加热器(22)和热泵(23)。

3.根据权利要求2所述的一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，其特征在于，所述管道电加热器(22)、热泵(23)和储热罐电加热装置(2)均连接至电力系统电网(25)。

4.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，其特征在于，所述汽轮机组系统包括高压缸(11)和中压缸(12)，高压缸(11)的抽汽出口连接高压加热器(21)的壳侧和再热器(10)，再热器(10)的蒸汽出口还连接中压缸(12)的蒸汽入口，所述中压缸(12)的抽汽出口连接高压加热器(21)的壳侧。

5.根据权利要求4所述的一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，其特征在于，所述中压缸(12)的蒸汽出口还连接有低压缸(13)的蒸汽入口和低压热用户(31)，所述中压缸(12) 的蒸汽出口连接除氧器(19)，除氧器(19)的给水出口连接高压加热器(21)的给水入口，高压加热器(21)的壳侧疏水出口连接除氧器(19)。

6.根据权利要求5所述的一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，其特征在于，所述低压缸(13)的蒸汽抽汽出口连接低压加热器(18)的壳侧，低压加热器(18)的给水出口连接除氧器(19)，低压加热器(18)的给水入口连接凝汽器(15)，凝汽器(15)的连接低压缸(13)的蒸汽出口，凝汽器(15)还连接低压加热器(18)的壳侧疏水出口。

7.根据权利要求6所述的一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，其特征在于，所述凝汽器(15)的给水出口和低压加热器(18)的给水入口之间的管道上连接有凝结水泵(16)和轴封加热器(17)，轴封加热器(17)布设在凝结水泵(16)的出口处；

所述低压缸(13)上还连接有汽轮发电机(14)。

8.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，其特征在于，所述高温储热罐(4)和低温储热罐(5)中的换热介质为熔盐。

9.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂改造的多电源储热调峰电站，其特征在于，所述低温储热罐(5)的换热介质出口和高温储热罐(4)的换热介质入口之间布置有低温介质泵(6)，所述高温储热罐(4)的换热介质通过高温介质泵(3)送至过热器(7)和再热器(10)。

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