CN216342355U - 燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统，属于燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电技术领域；具体是对现有燃煤锅炉火力发电厂系统的一种改进；包括燃煤锅炉及汽轮机发电机系统，还包括与燃煤锅炉及汽轮机发电机系统耦合的电极熔盐锅炉储能系统，在系统调峰运行时，通过电极熔盐锅炉储能系统加热低温熔盐，把电能转化为热能，被加热后的熔盐通过高温熔盐储罐储存起来；在向电网供电时，储存在高温熔盐储罐的热量通过高压给水和再热冷段蒸汽带入燃煤锅炉及汽轮机发电机系统中，把储存的热能转化为电能向电网供电；本实用新型应用于电厂调峰、储能和发电。

Description

燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统

技术领域

本实用新型一种燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统，属于燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电技术领域。

背景技术

目前正在构建以新能源为主体的新型电力系统，但是由于新能源发电出力的不确定和不稳定特性，电网中大规模新能源的接入，给电力系统的调节能力带来巨大的挑战，同时也对储能和传统燃煤锅炉火力发电厂的深度调峰提出了更高要求。

我国电源结构性矛盾突出，系统调峰能力严重不足，这直接影响可再生能源的消纳。随着电力需求的快速增长，传统燃煤锅炉火力发电厂的调节能力与新能源波动不匹配是当前电力系统面临的主要挑战。因此，传统燃煤锅炉火力发电厂的深度调峰能力已被认为是高比例可再生能源电力系统的关键，国内燃煤锅炉火力发电厂的基数决定了火电调峰资源潜力仍然巨大，其也将持续作为电力系统的调峰主体而长期存在，并成为未来高比例新能源电力系统的重要组成部分。从而，开发新的燃煤锅炉火力发电厂深度调峰技术已迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统硬件结构的改进。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统，包括燃煤锅炉及汽轮机发电机系统，还包括与燃煤锅炉及汽轮机发电机系统耦合的电极熔盐锅炉储能系统，在系统调峰运行时，通过电极熔盐锅炉储能系统加热低温熔盐，把电能转化为热能，被加热后的熔盐通过高温熔盐储罐储存起来；

在向电网供电时，储存在高温熔盐储罐的热量通过高压给水和再热冷段蒸汽带入燃煤锅炉及汽轮机发电机系统中，把储存的热能转化为电能向电网供电。

所述燃煤锅炉及汽轮机发电机系统包括燃煤锅炉系统、汽轮机系统、发电机系统、低压加热系统、除氧系统、高压加热系统、凝汽器系统，所述燃煤锅炉系统分别与汽轮机系统、电极熔盐锅炉储能系统、高压加热系统相连，所述汽轮机系统分别与发电机系统、高压加热系统、除氧系统、低压加热系统、凝汽器系统相连；

所述高压加热系统还分别连接电极熔盐锅炉储能系统、除氧系统，所述除氧系统还连接低压加热系统；

所述凝汽器系统与低压加热系统相连的管道上设置有凝结水泵系统，所述除氧系统与高压加热系统相连的管道上设置有给水泵系统。

所述电极熔盐锅炉储能系统包括电极熔盐锅炉系统、熔盐存储及输送系统、熔盐加热器系统，所述电极熔盐锅炉系统包括电极熔盐锅炉，所述熔盐存储及输送系统包括高温熔盐储罐和低温熔盐储罐，所述熔盐加热器系统包括熔盐加热器；

所述熔盐加热器分别与燃煤锅炉系统、汽轮机系统、高压加热系统、高温熔盐储罐、低温熔盐储罐相连；

所述高温熔盐储罐、低温熔盐储罐分别与电极熔盐锅炉相连；

其中高温熔盐储罐与熔盐加热器相连的管道上设置有高温熔盐泵；

低温熔盐储罐与熔盐加热器相连的管道上设置有低温熔盐泵；

所述电极熔盐锅炉还与调峰电源相连。

还包括供热系统，所述供热系统与电极熔盐锅炉储能系统相连。

所述供热系统包括热水储罐、熔盐热水加热器、热网水加热器，所述热水储罐分别连接熔盐热水加热器和热网水加热器，所述熔盐热水加热器并接在熔盐加热器两侧，分别连接高温熔盐储罐、低温熔盐储罐；

所述热网水加热器连接热用户两端，其中热网水加热器与热用户相连的管道上设置有热用户循环水泵；

所述热水储罐与热网水加热器相连的管道上设置有热网循环泵。

所述燃煤锅炉及汽轮机发电机系统中的燃煤锅炉系统和电极熔盐锅炉储能系统的熔盐加热器系统按预先设定好的比例同时并列运行，一起承担加热高压给水和再热蒸汽的功能。

本实用新型相对于现有技术具备的有益效果为：

1、采用燃煤锅炉系统与电极熔盐锅炉储能系统耦合的火力发电厂系统的主要作用是消纳超出电力负荷需求的新能源电力，并可承担系统深度调峰和电力支撑功能。

2、采用燃煤锅炉系统与电极熔盐锅炉储能系统耦合的火力发电厂调峰系统集储能、调峰和发电为一体，可以起到电网侧储能电站的调峰作用，也可以替代纯燃煤火力发电厂起到电力系统备用电源点的作用。

3、采用燃煤锅炉系统与电极熔盐锅炉储能系统耦合的火力发电厂系统在北方寒冷地区还可以向热用户供热，可增强电厂供热能力，保证供热质量，缓解北方电力市场电热矛盾。供热季，在不影响供热的前提下，提高火电机组负荷调节能力。

综上所述，本实用新型增强了燃煤锅炉火力发电厂的调峰能力，减轻电网消纳新能源电力的压力，可承担电力系统深度调峰和电力支撑功能。本实用新型还集储能、调峰和发电为一体，可以起到电网侧储能电站的调峰作用，也可以替代纯燃煤发电厂起到电力系统备用电源点的作用。同时也能缓解北方电厂的电热矛盾，满足其供热需求。具有良好的经济和社会效益。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型不带供热系统的燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电厂系统结构示意图；

图2为本实用新型带供热系统的燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电厂系统结构示意图；

图中：1、燃煤锅炉系统；2、汽轮机系统；3、发电机系统；4、高压加热系统；5、给水泵系统；6、除氧系统；7、低压加热系统；8、凝结水泵系统；9、凝汽器系统；10、电极熔盐锅炉；11、高温熔盐储罐；12、高温熔盐泵；13、熔盐加热器；14、低温熔盐储罐；15、低温熔盐泵；16、热水储罐；17、热水循环泵；18、熔盐热水加热器；19、热网循环泵；20、热网水加热器；21、热用户循环水泵。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统，包括燃煤锅炉及汽轮机发电机系统，还包括与燃煤锅炉及汽轮机发电机系统耦合的电极熔盐锅炉储能系统，在系统调峰运行时，通过电极熔盐锅炉储能系统加热低温熔盐，把电能转化为热能，被加热后的熔盐通过高温熔盐储罐储存起来；

在向电网供电时，储存在高温熔盐储罐的热量通过高压给水和再热冷段蒸汽带入燃煤锅炉及汽轮机发电机系统中，把储存的热能转化为电能向电网供电。

所述燃煤锅炉及汽轮机发电机系统包括燃煤锅炉系统1、汽轮机系统2、发电机系统3、低压加热系统7、除氧系统6、高压加热系统4、凝汽器系统9，所述燃煤锅炉系统1分别与汽轮机系统2、电极熔盐锅炉储能系统、高压加热系统4相连，所述汽轮机系统2分别与发电机系统3、高压加热系统4、除氧系统6、低压加热系统7、凝汽器系统9相连；

所述高压加热系统4还分别连接电极熔盐锅炉储能系统、除氧系统6，所述除氧系统6还连接低压加热系统7；

所述凝汽器系统9与低压加热系统7相连的管道上设置有凝结水泵系统8，所述除氧系统6与高压加热系统4相连的管道上设置有给水泵系统5。

所述电极熔盐锅炉储能系统包括电极熔盐锅炉系统、熔盐存储及输送系统、熔盐加热器系统，所述电极熔盐锅炉系统包括电极熔盐锅炉10，所述熔盐存储及输送系统包括高温熔盐储罐11和低温熔盐储罐14，所述熔盐加热器系统包括熔盐加热器13；

所述熔盐加热器13分别与燃煤锅炉系统1、汽轮机系统2、高压加热系统4、高温熔盐储罐11、低温熔盐储罐14相连；

所述高温熔盐储罐11、低温熔盐储罐14分别与电极熔盐锅炉10相连；

其中高温熔盐储罐11与熔盐加热器13相连的管道上设置有高温熔盐泵12；

低温熔盐储罐14与熔盐加热器13相连的管道上设置有低温熔盐泵15；

所述电极熔盐锅炉10还与调峰电源相连。

还包括供热系统，所述供热系统与电极熔盐锅炉储能系统相连。

所述供热系统包括热水储罐16、熔盐热水加热器18、热网水加热器20，所述热水储罐16分别连接熔盐热水加热器18和热网水加热器20，所述熔盐热水加热器18并接在熔盐加热器13两侧，分别连接高温熔盐储罐11、低温熔盐储罐14；

所述热网水加热器20连接热用户两端，其中热网水加热器20与热用户相连的管道上设置有热用户循环水泵21；

所述热水储罐16与热网水加热器20相连的管道上设置有热网循环泵19。

所述燃煤锅炉及汽轮机发电机系统中的燃煤锅炉系统和电极熔盐锅炉储能系统的熔盐加热器系统按预先设定好的比例同时并列运行，一起承担加热高压给水和再热蒸汽的功能。

本实用新型是对现有燃煤锅炉系统和电极熔盐锅炉储能系统进行了耦合，当需要燃煤锅炉火力发电厂参与深度调峰时，将电能输入至电极熔盐锅炉储能系统中，电能转化为热能存储；需要燃煤锅炉火力发电厂向电网供电时，将电极熔盐锅炉储能系统的高温熔盐加热系统并入燃煤锅炉系统的汽水系统中，部分高压给水和再热冷段蒸汽通过高温熔盐加热器加热到满足汽轮机需要的参数后，再与经过燃煤锅炉加热的蒸汽混合到一起后进入汽轮机，从而带动发电机发电。

本实用新型主要是利用燃煤锅炉系统来耦合电极熔盐锅炉储能系统，电网需要调峰时，通过电极熔盐锅炉来加热从低温熔盐储罐来的低温熔盐，把电能转化为热能，被加热后的熔盐通过高温熔盐储罐储存起来；需要向电网供电时，储存在高温熔盐罐系统的热量通过高压给水和再热冷段蒸汽带入燃煤锅炉的火力发电厂系统中，机组节能运行，把储存的热能转化为电能向电网供电。这样燃煤锅炉火力发电厂可以利用电极熔盐锅炉储能系统来快速参与深度调峰，大为增加了燃煤锅炉火力发电厂的调峰能力，能实现燃煤锅炉火力发电厂最低零出力负荷调峰。同时电极熔盐锅炉储能系统储存的热能可以利用燃煤锅炉相配套的汽轮机及发电机系统来发电，降低燃煤锅炉火力发电机组的煤耗，达到节能减排的目的。

本实用新型的燃煤锅炉系统与电极熔盐锅炉储能系统耦合的火力发电厂系统可同时实现快速调峰能力和电力支撑的功能。

本实用新型的燃煤锅炉系统与电极熔盐锅炉储能系统耦合的火力发电厂系统的调峰能力可达100%。

本实用新型的燃煤锅炉系统与电极熔盐锅炉储能系统耦合的火力发电厂系统是通过电极熔盐锅炉储能系统来快速参与调峰。

本实用新型的燃煤锅炉系统与电极熔盐锅炉储能系统耦合的火力发电厂系统参与深度调峰时，将电能输入至电极熔盐锅炉储能系统中，电能转化为热能存储。

本实用新型的燃煤锅炉系统与电极熔盐锅炉储能系统耦合的火力发电厂系统包括燃煤锅炉及汽轮机发电机系统、电极熔盐锅炉储能系统等。

本实用新型的燃煤锅炉及汽轮机发电机系统包括1套燃煤锅炉系统、1套汽轮机系统、1套发电机系统、1套冷却系统、1套低压加热系统、1套除氧系统、1套高压加热系统及相关管道和阀门。

本实用新型的电极熔盐锅炉储能系统包括1套电极熔盐锅炉系统、1套熔盐存储及输送系统、1套熔盐加热器系统及相关管道和阀门。

本实用新型的电极熔盐锅炉储能系统中在调峰时储存的热量是通过燃煤锅炉火力发电厂的部分高压给水和部分再热冷段蒸汽带入火力发电厂系统中的，其中高压给水在熔盐加热器中被加热成过热蒸汽并入主蒸汽系统，再热冷段蒸汽在熔盐加热器中被加热成再热热段蒸汽并入再热热段蒸汽系统。

本实用新型的电极熔盐锅炉储能系统中储存的热量可以通过燃煤锅炉火力发电厂来发电，也可以通过熔盐热水加热器加热热水向热用户供热。

本实用新型的电极熔盐锅炉系统可以是单台套电极熔盐锅炉，也可以是多台套电极熔盐锅炉，总容量最大可以等同燃煤锅炉系统的容量。

本实用新型的熔盐加热器系统的配置及其容量满足燃煤锅炉及汽轮发电机组对过热及再热蒸汽参数的要求。

本实用新型的熔盐存储及输送系统的配置满足储能容量及其承担调峰和发电功率的要求。

本实用新型的熔盐存储及输送系统包含1套低温熔盐储存罐、1套低温熔盐输送泵、1套高温熔盐储存罐、1套高温熔盐输送泵及相应管道阀门。

本实用新型的燃煤锅炉及汽轮机发电机系统中的燃煤锅炉系统和电极熔盐锅炉储能系统的熔盐加热器系统可以按预先设定好的比例同时并列运行，一起承担加热高压给水和再热蒸汽的功能。

本实用新型的燃煤锅炉及汽轮机发电机系统中的燃煤锅炉系统也可以不投运，仅投运电极熔盐锅炉储能系统的熔盐加热器系统来满足汽轮机发电机系统的要求。

本实用新型的工作过程如下：

当电网中新能源电力（风电和光伏）超出电力负荷需求的时候，燃煤锅炉及汽轮机发电机系统调峰运行，通过电极熔盐锅炉来加热从低温储罐来的低温熔盐，把电能转化为热能，被加热后的熔盐通过高温熔盐储罐储存起来；当电网中电力不够时，需要燃煤锅炉及汽轮机发电机系统向电网供电时，通过高温熔盐来加热部分高压给水和再热蒸汽，从熔盐加热器出来的满足要求的蒸汽推动汽轮机及发电机发电，把高温熔盐中储存的热能通过汽轮机及发电机转化成电能向电网供电，经过换热后的低温熔盐回到低温熔盐储罐。如此循环。

下面根据附图提供的具体实施例对本实用新型的运行方法进行进一步说明。

如图1所示，是本实用新型不带供热系统的燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电厂系统，其运行方法步骤为：

当系统调峰运行时：低温熔盐储罐14来的低温熔盐经过低温熔盐泵15加压后进入电极熔盐锅炉10，电网系统中无法消纳的电量接入电极熔盐锅炉10中，对低温熔盐进行加热，加热后满足温度要求的高温熔盐接入到高温熔盐储罐11中储存，完成系统调峰及储能的过程。

当系统需承担主力电源点向电网系统供电时：此时燃煤锅炉系统耦合电极熔盐锅炉储能系统运行，流程如下所示，高压给水自高压加热系统4加热后，一部分进入燃煤锅炉系统1进行加热，另一部分进入熔盐加热器13进行加热，在分别达到系统需要的温度后，两路主蒸汽系统汇集在一起，然后进入汽轮机系统2的主蒸汽进口，推动汽轮机系统2驱动发电机系统3发电，从汽轮机系统2出来的的高压缸排汽（再热冷段蒸汽）一部分接入燃煤锅炉系统1进行再加热，另一部分接入熔盐加热器13进行再加热，在分别达到系统需要的再热温度后，两路再热热段蒸汽系统汇集在一起，然后进入汽轮机系统2的再热蒸汽进口，推动汽轮机系统2驱动发电机系统3发电，所发电量接入电网系统中；汽轮机系统2的低压缸排汽进入凝汽器系统9进行冷却，从凝汽器系统9中出来的凝结水经过凝结水泵系统8加压后进入低压加热系统7进行加热，加热后的凝结水进入除氧系统6进行除氧，除氧后进入给水泵系统5加压，经过给水泵系统5加压后的高压给水进入高压加热系统4进行加热，加热后，一部分进入燃煤锅炉系统1进行加热，另一部分进入熔盐加热器13进行加热，如此循环。

高温熔盐泵12来的高温熔盐在熔盐加热器13中对经过其的高压给水和再热冷段蒸汽进行加热后，接入低温熔盐储罐14中储存，在系统再需要调峰运行时，重新通过低温熔盐泵15加压后进入电极熔盐锅炉10进行加热，加热后接入到高温熔盐储罐11中储存，如此循环。

如图2所示，是本实用新型带供热系统的燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电厂系统，其运行方法步骤为：

当系统调峰运行时，机组同时在承担着供热的任务，不能降出力运行，这时，从高温熔盐泵12来的高温熔盐将在熔盐热水加热器18中对从热水储罐16来的经过热水循环泵17加压后的温水进行加热，加热后的热水接入热水储罐16中储存。需要增加燃煤锅炉机组供热能力时，通过热网循环泵19从热水储罐16中取出热水，通过热网水加热器20对通往热用户的热网水进行加热，加热后的热网水通过热用户循环水泵21送往热用户。其他相关系统的工作过程与不带供热系统的燃煤锅炉火力发电厂系统相同。

关于本实用新型具体结构需要说明的是，本实用新型采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本实用新型提出的技术问题，本实用新型中出现的部件、模块、具体元器件的型号、连接方式除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的已公开专利、已公开的期刊论文、或公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统，包括燃煤锅炉及汽轮机发电机系统，其特征在于：还包括与燃煤锅炉及汽轮机发电机系统耦合的电极熔盐锅炉储能系统，在系统调峰运行时，通过电极熔盐锅炉储能系统加热低温熔盐，把电能转化为热能，被加热后的熔盐通过高温熔盐储罐储存起来；

在向电网供电时，储存在高温熔盐储罐的热量通过高压给水和再热冷段蒸汽带入燃煤锅炉及汽轮机发电机系统中，把储存的热能转化为电能向电网供电。

2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统，其特征在于：所述燃煤锅炉及汽轮机发电机系统包括燃煤锅炉系统、汽轮机系统、发电机系统、低压加热系统、除氧系统、高压加热系统、凝汽器系统，所述燃煤锅炉系统分别与汽轮机系统、电极熔盐锅炉储能系统、高压加热系统相连，所述汽轮机系统分别与发电机系统、高压加热系统、除氧系统、低压加热系统、凝汽器系统相连；

所述高压加热系统还分别连接电极熔盐锅炉储能系统、除氧系统，所述除氧系统还连接低压加热系统；

所述凝汽器系统与低压加热系统相连的管道上设置有凝结水泵系统，所述除氧系统与高压加热系统相连的管道上设置有给水泵系统。

3.根据权利要求2所述的燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统，其特征在于：所述电极熔盐锅炉储能系统包括电极熔盐锅炉系统、熔盐存储及输送系统、熔盐加热器系统，所述电极熔盐锅炉系统包括电极熔盐锅炉，所述熔盐存储及输送系统包括高温熔盐储罐和低温熔盐储罐，所述熔盐加热器系统包括熔盐加热器；

所述熔盐加热器分别与燃煤锅炉系统、汽轮机系统、高压加热系统、高温熔盐储罐、低温熔盐储罐相连；

所述高温熔盐储罐、低温熔盐储罐分别与电极熔盐锅炉相连；

其中高温熔盐储罐与熔盐加热器相连的管道上设置有高温熔盐泵；

低温熔盐储罐与熔盐加热器相连的管道上设置有低温熔盐泵；

所述电极熔盐锅炉还与调峰电源相连。

4.根据权利要求1-3任一项所述的燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统，其特征在于：还包括供热系统，所述供热系统与电极熔盐锅炉储能系统相连。

5.根据权利要求4所述的燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统，其特征在于：所述供热系统包括热水储罐、熔盐热水加热器、热网水加热器，所述热水储罐分别连接熔盐热水加热器和热网水加热器，所述熔盐热水加热器并接在熔盐加热器两侧，分别连接高温熔盐储罐、低温熔盐储罐；

所述热网水加热器连接热用户两端，其中热网水加热器与热用户相连的管道上设置有热用户循环水泵；

所述热水储罐与热网水加热器相连的管道上设置有热网循环泵。

6.根据权利要求1所述的燃煤锅炉与电极熔盐锅炉耦合的火力发电运行系统，其特征在于：所述燃煤锅炉及汽轮机发电机系统中的燃煤锅炉系统和电极熔盐锅炉储能系统的熔盐加热器系统按预先设定好的比例同时并列运行，一起承担加热高压给水和再热蒸汽的功能。

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