CN216788502U - 一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于火力发电技术领域，公开了一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统，包括锅炉、汽轮机高、中、低压缸、多级高压加热器、多级低压加热器、除氧器、凝汽器、凝结水泵、给水泵、导热油泵、发电机、膨胀油罐、多个溢流油罐、导热油换热器、多个调节阀门。系统在需要降低负荷调峰时通过导热油换热器将部分蒸汽热量存储于导热油系统，在系统不需要降低负荷调峰时再利用导热油加热给水放出热量返回机组。通过增加导热油系统可以大幅提高机组的调峰负荷范围，同时在机组不参与调峰时根据负荷情况加热不同压力给水，减少燃料量的消耗，提高机组经济性，此外导热油介质防凝压力较小，对于低温地区有较好的适应性。

Description

一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统

技术领域

本实用新型属于火力发电技术领域，涉及一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统。

背景技术

以新能源为主的新型电力系统建设是实现双碳目标的重要手段。未来随着大量的可再生能源接入电网，火电机组在未来新型电力系统中将更多的扮演基础负荷和调峰负荷的新角色，在新能源大发期间压低负荷，让出容量空间；即具备大幅度负荷调节的能力。但目前我国火电机组的调峰能力较差，纯凝机组的实际调峰能力一般为额定容量的50％左右，无法满足未来新型电力系统对火电机组调峰灵活性的要求。这其中一个主要问题是受锅炉最低稳燃负荷的限制，为了稳定燃烧保证锅炉的安全性，必须保证锅炉在一定的负荷之上，限制了机组负荷的进一步降低，为继续降低负荷，配置储能系统是一条行之有效的技术路线，但如何选择储能方式以及如何配置储能系统与现有火电机组耦合，以达到高效增加调峰范围的目的是亟待解决的问题。

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，提供一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统；基于导热油储热系统高效增加调峰范围，解决现有技术的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统，包括锅炉、汽轮机高、中、低压缸、多级高压加热器、多级低压加热器、除氧器、凝汽器、凝结水泵、给水泵、导热油泵、发电机、膨胀油罐、多个溢流油罐、导热油换热器、多个调节阀门；汽轮机低压缸的排汽口依次连接凝汽器、凝结水泵、多级低压加热器、除氧器、给水泵、多级高压加热器以及锅炉的给水入口；多级低压加热器的蒸汽入口与火电机组的汽轮机低压缸的抽汽口连接，多级高压加热器的蒸汽入口与火电机组的汽轮机高压缸和中压缸的抽汽口连接，除氧器的蒸汽入口与火电机组的汽轮机中压缸的抽气口连接；

导热油换热器的蒸汽进出口分别与汽轮机高压缸第一级抽气口和除氧器的蒸汽入口连接；导热油换热器的导热油的进出口分别与溢流油罐出口和膨胀油罐的入口连接；膨胀油罐出口与多个溢流油罐的入口连接；多个溢流油罐的出口混合后依次连接导热油泵和导热油换热器；

导热油换热器的给水进出口分别与给水泵出口和锅炉的给水入口连接；导热油换热器的给水入口还连接凝结水泵出口，给水出口与除氧器的给水入口连接。

所述多级高压加热器为2-4级，所述多级低压加热器为2-4级。

所述膨胀油罐的最低点高于溢流油罐的最高点。

所述溢流油罐并联设置，各个溢流油罐的总有效容积之和大于膨胀油罐的有效容积。

所述膨胀油罐出口至每个溢流油罐入口管道上均设置有关断型阀门。

所述高压缸第一级抽气口至导热油换热器入口管道上、给水泵出口至导热油换热器入口的管道上以及凝结水泵出口至导热油换热器入口的管道上均设置有调节型阀门。

所述汽轮机高压缸和汽轮机中压缸抽气口至多级高压加热器的管路上设置有关断型阀门，汽轮机低压缸的抽气口至多级低压加热器的管道上设置有关断型阀门。

当机组需要将负荷降低至锅炉的最低稳燃负荷以下运行时，保持锅炉在最低稳燃负荷之上运行，打开阀门，将部分高温蒸汽引出至导热油换热器与低温的导热油进行换热，换热后的低温蒸汽返回除氧器；同时启动导热油泵将存储于溢流油罐中的低温导热油泵入导热油换热器被蒸汽加热为高温导热油存储于膨胀油罐中；

当机组运行在锅炉最低稳燃负荷至50％负荷之间时，关闭汽轮机低压缸至多级低压加热器的阀门，打开冷凝器出口至导热油换热器的阀门，将低压给水引至导热油换热器与高温导热油换热，加热为较高温度的给水进入除氧器，同时启动导热油泵将存储于溢流油罐中的高温导热油泵入导热油换热器换热后成为低温导热油存储于膨胀油罐中；

当机组运行在50至100％负荷之间时，关闭高压缸和中压缸至多级高压加热器的阀门，打开除氧器出口至导热油换热器的阀门，将高压给水引至导热油换热器与高温导热油换热，加热为较高温度的给水进入锅炉，同时启动导热油泵将存储于溢流油罐中的高温导热油泵入导热油换热器换热后成为低温导热油存储于膨胀油罐中。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型在现有火电机组系统中增加了导热油储换热系统，在机组需要降低负荷调峰时可以利用蒸汽与导热油换热，将部分热量暂时存储于导热油介质中，实现机组出力降低；当机组不需要降负荷调峰时，可以根据机组实际负荷情况，利用导热油放热加热给水，替代低压或高压抽汽，实现机组同等出力的条件下节省燃料量，增加火电机组经济性。此外，增加导热油储换热系统后增加了机组的调峰负荷范围的同时不需要对锅炉和汽轮机进行大范围改造，造价较低；

与熔盐约238℃的凝固点相比，导热油凝点仅为约12℃，防凝压力较小，对于我国西北低温地区有较好的适应性，防凝成本较低；由于火电机组受新能源大量装机的影响，其负荷波动较大，且较为频繁。采用本技术方案后，在高负荷和低负荷时，导热油可根据需要替代高压加热器或者低压加热器，运行灵活性大大增加。

附图说明

图1为本实用新型降低负荷导热油进行储热的结构示意图；

图2为本实用新型导热油放热给机组补热的一种结构示意图。

图3为本实用新型导热油放热给机组补热的另一种结构示意图。

其中：1-锅炉；2-汽轮机高压缸；3-汽轮机中压缸；4-汽轮机低压缸；51-第一高压加热器；52-第二高压加热器；53-第三高压加热器；54-第一低压加热器；55-第二低压加热器；56-第三低压加热器；55-第四低压加热器；6-除氧器；7-凝汽器；81-凝结水泵；82-给水泵；83-导热油泵；9发电机；10-膨胀油罐；11-1n-溢流油罐；20-导热油换热器；31-第一阀门；32-第二阀门；33-第三阀门；34-第四阀门；35-第五阀门；36-第六阀门；37-第七阀门；38-第八阀门；39-第九阀门；40-第十阀门。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型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，以便这里描述的本实用新型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。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1、图2和图3，本实用新型所述系统包括锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、汽轮机低压缸4、多级高压加热器、多级低压加热器、除氧器6、凝汽器7、凝结水泵81、给水泵82、导热油泵83、发电机9、膨胀油罐10、多个溢流油罐、导热油换热器20、多个调节阀门；其中锅炉1的主蒸汽出口与汽轮机高压缸3的进汽口连接，汽轮机高压缸3的排汽口与锅炉1的再热器进口连接，锅炉1的再热器出口与汽轮机中压缸3的进汽口连接，汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3和汽轮机低压缸4共同驱动发电机9发电；

汽轮机低压缸的排汽口依次连接凝汽器7、凝结水泵81、多级低压加热器、除氧器6、给水泵82、多级高压加热器，再接入锅炉1的给水入口；多级低压加热器的蒸汽入口与火电机组的汽轮机低压缸4的抽汽口连接，多级高压加热器的蒸汽入口与火电机组的汽轮机高压缸2和中压缸3的抽汽口连接，除氧器6的蒸汽入口与火电机组的汽轮机中压缸3的抽气口连接；

作为可选的实施方案，本实用新型多级高压加热器为2-4级，所述多级低压加热器为2-4级。

导热油换热器20的蒸汽入口与汽轮机高压缸第一级抽气口连接；蒸汽出口与除氧器6的蒸汽入口连接；导热油换热器20的导热油入口与溢流油罐出口连接；导热油出口与膨胀油罐10的入口连接；膨胀油罐10出口与多个并联的溢流油罐的入口连接；多个溢流油罐的出口混合后与导热油泵83的入口连接，出口与导热油换热器20连接。

导热油换热器20的给水入口与给水泵82出口连接，给水出口与锅炉1的给水入口连接；导热油换热器20的给水入口还与凝结水泵81出口连接，给水出口与除氧器6的给水入口连接。

本实用新型的工作过程及原理如下：

第一种工作状态：参见图1，当机组需要将负荷降低至锅炉的最低稳燃负荷以下运行时，保持锅炉在最低稳燃负荷之上运行，打开第一阀门31，将部分高温蒸汽引出至导热油换热器20与低温的导热油进行换热，换热后的低温蒸汽返回除氧器6；同时启动导热油泵83将存储于溢流油罐中的低温导热油泵入导热油换热器20被蒸汽加热为高温导热油存储于膨胀油罐10中，利用导热油接收部分蒸汽热量进行存储，减少进入机组的蒸汽量，达到降低机组出力的作用。

第二种工作状态：参见图2，当机组运行在锅炉最低稳燃负荷至50％负荷之间时，关闭第七阀门37、第八阀门38、第九阀门39、第十阀门40，打开第六阀门36将低压给水引至导热油换热器20与高温导热油换热，加热为较高温度的给水进入除氧器6，同时启动导热油泵83将存储于溢流油罐中的高温导热油泵入导热油换热器20换热后成为低温导热油存储于膨胀油罐10中，利用导热油放热加热给水，替代部分低压抽汽，减少燃料消耗。

第三种工作状态：参见图3，当机组运行在50至100％负荷之间时，关闭第三阀门33、第四阀门34、第五阀门35，打开第二阀门32将高压给水引至导热油换热器与高温导热油换热，加热为较高温度的给水进入锅炉，同时启动导热油泵83将存储于溢流油罐中的高温导热油泵入导热油换热器换热后成为低温导热油存储于膨胀油罐中，利用导热油放热加热给水，替代部分高压抽汽，减少燃料消耗。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统，其特征在于，包括锅炉(1)、汽轮机高压缸(2)、汽轮机中压缸(3)、汽轮机低压缸(4)、多级高压加热器、多级低压加热器、除氧器(6)、凝汽器(7)、凝结水泵(81)、给水泵(82)、导热油泵(83)、发电机(9)、膨胀油罐(10)、多个溢流油罐、导热油换热器(20)、多个调节阀门；汽轮机低压缸的排汽口依次连接凝汽器(7)、凝结水泵(81)、多级低压加热器、除氧器(6)、给水泵(82)、多级高压加热器以及锅炉(1)的给水入口；多级低压加热器的蒸汽入口与火电机组的汽轮机低压缸(4)的抽汽口连接，多级高压加热器的蒸汽入口与火电机组的汽轮机高压缸(2)和中压缸(3)的抽汽口连接，除氧器的蒸汽入口与火电机组的汽轮机中压缸(3)的抽气口连接；

导热油换热器(20)的蒸汽进出口分别与汽轮机高压缸第一级抽气口和除氧器(6)的蒸汽入口连接；导热油换热器(20)的导热油的进出口分别与溢流油罐出口和膨胀油罐(10)的入口连接；膨胀油罐(10)出口与多个溢流油罐的入口连接；多个溢流油罐的出口混合后依次连接导热油泵(83)和导热油换热器(20)；

导热油换热器(20)的给水进出口分别与给水泵(82)出口和锅炉(1)的给水入口连接；导热油换热器(20)的给水入口还连接凝结水泵(81)出口，给水出口与除氧器(6)的给水入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统，其特征在于，所述多级高压加热器为2-4级，所述多级低压加热器为2-4级。

3.根据权利要求1所述的一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统，其特征在于，所述膨胀油罐(10)的最低点高于溢流油罐的最高点。

4.根据权利要求1所述的一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统，其特征在于，所述溢流油罐并联设置，各个溢流油罐的总有效容积之和大于膨胀油罐的有效容积。

5.根据权利要求1所述的一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统，其特征在于，所述膨胀油罐出口至每个溢流油罐入口管道上均设置有关断型阀门。

6.根据权利要求1所述的一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统，其特征在于，所述高压缸第一级抽气口至导热油换热器(20)入口管道上、给水泵(82)出口至导热油换热器(20)入口的管道上以及凝结水泵(81)出口至导热油换热器(20)入口的管道上均设置有调节型阀门。

7.根据权利要求1所述的一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统，其特征在于，所述汽轮机高压缸(2)和汽轮机中压缸(3)抽气口至多级高压加热器的管路上设置有关断型阀门，汽轮机低压缸(4)的抽气口至多级低压加热器的管道上设置有关断型阀门。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种利用导热油储热耦合纯凝火电机组系统，其特征在于，当机组需要将负荷降低至锅炉的最低稳燃负荷以下运行时，保持锅炉在最低稳燃负荷之上运行，打开阀门(31)，将部分高温蒸汽引出至导热油换热器与低温的导热油进行换热，换热后的低温蒸汽返回除氧器，同时启动导热油泵(83)将存储于溢流油罐中的低温导热油泵入导热油换热器被蒸汽加热为高温导热油存储于膨胀油罐(10)中；当机组运行在锅炉最低稳燃负荷至50％负荷之间时，关闭汽轮机低压缸至多级低压加热器的阀门，打开冷凝器(7)出口至导热油换热器(20)的阀门，将低压给水引至导热油换热器(20)与高温导热油换热，加热为较高温度的给水进入除氧器(6)，同时启动导热油泵(83)将存储于溢流油罐中的高温导热油泵入导热油换热器(20)换热后成为低温导热油存储于膨胀油罐(10)中；

当机组运行在50至100％负荷之间时，关闭高压缸和中压缸至多级高压加热器的阀门，打开除氧器(6)出口至导热油换热器(20)的阀门，将高压给水引至导热油换热器与高温导热油换热，加热为较高温度的给水进入锅炉(1)，同时启动导热油泵(83)将存储于溢流油罐中的高温导热油泵入导热油换热器换热后成为低温导热油存储于膨胀油罐(10)中。

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