CN217154149U - 一种熔盐储热耦合二次再热机组系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种熔盐储热耦合二次再热机组系统；包括锅炉系统、二次再热母机系统、二次再热子机系统、回热系统、换热系统和熔盐储热系统；锅炉系统的一次再热蒸汽和二次再热蒸汽出口连接换热系统，换热系统中的换热装置分别连接熔盐储热系统的放热回路和吸热回路，换热系统中的换热装置还连接回热系统和二次再热子机系统或二次再热母机系统；所述系统在机组需要降负荷调峰时，从机组引出部分再热蒸汽进入换热系统，将热量以高温熔盐的形式储存，在机组不需要降负荷调峰时，从机组引出部分给水进入换热系统，产生蒸汽进入机组系统，通过增加换热系统和熔盐储热系统，实现锅炉和汽轮机解耦，增加二次再热机组的调峰范围，大幅提高机组灵活性。

Description

一种熔盐储热耦合二次再热机组系统

技术领域

本实用新型属于火力发电技术领域，具体涉及一种熔盐储热耦合二次再热机组系统。

背景技术

未来在以新能源为主体的新型电力系统中煤电需要充当压舱石的作用，为了更好的消纳新能源电力，保障电网的安全稳定，煤电需要具备深度调峰的作用，在新能源大发时让出容量通道，在新能源不足时保障电力供应。这就需要煤电具有优异的灵活性，然而目前我国煤电机组普遍缺乏灵活性，纯凝机组实际调峰能力一般为额定容量的50%左右，供热机组在供热期的调峰能力仅为额定容量的20%左右，无法满足未来新型电力系统对灵活性的要求。尤其是二次再热机组，一般都是60万或100万等级的大容量机组，在未来将承担大部分的负荷调节作用，但目前的灵活性较差。为实现提高灵活性目标，多能互补促进新能源消纳，是符合我国国情的重要能源政策，这其中配置储热系统是一条行之有效的提高现有火电机组调峰负荷范围的手段，在深调阶段通过储热系统储存部分能量，在机组高负荷时段放出热量，以实现热量的削峰填谷增加调峰负荷范围。这其中熔盐储热具有热容量大，成本较低的优点被认为有潜力实现大规模低成本的与现有火电机组结合实现机组调峰，但如何配置熔盐储热系统以适应二次再热机组，以提高火电机组的灵活性，适用于深度调峰，从而提高二次再热机组的灵活性是一项亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种熔盐储热耦合二次再热机组系统，提高火电机组的灵活性，适用于深度调峰，提高二次再热机组的灵活性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种熔盐储热耦合二次再热机组系统，包括锅炉系统、二次再热母机系统、二次再热子机系统、回热系统、换热系统和熔盐储热系统；换热系统包括蒸汽发生器和蒸汽-熔盐换热器，蒸汽-熔盐换热器的冷侧进出口连接熔盐储热系统的吸热回路的出入口；蒸汽发生器的热侧进出口连接熔盐储热系统的放热回路的出入口；

锅炉系统的一次再热和二次再热蒸汽出口连接二次再热子机系统和蒸汽-熔盐换热器的热侧入口，蒸汽-熔盐换热器的热侧出口连接二次再热母机系统中的低压缸、二次再热子机系统和回热系统；

二次再热子机系统的蒸汽出口和抽汽口连接回热系统的蒸汽入口，回热系统的给水出口连接蒸汽发生器的冷侧入口，蒸汽发生器的冷侧出口连接二次再热子机系统和回热系统或二次再热母机系统中的中压缸。

熔盐储热系统包括低温熔盐储罐、高温熔盐储罐和熔盐泵，低温熔盐储罐的出口和高温熔盐储罐的入口分别作为熔盐储热系统吸热回路的出入口；高温熔盐储罐的出口和低温熔盐储罐的入口分别作为熔盐储热系统的放热回路出入口；高温熔盐储罐和低温熔盐储罐的出口均设置熔盐泵。

高温熔盐储罐和低温熔盐储罐的出口均设置两台、三台或四台熔盐泵，所述熔盐泵为2×100%容量、3×50%容量或4×33%容量。

低温熔盐储罐和高温熔盐储罐均设置为单罐或多罐并联。

蒸汽-熔盐换热器包括第一蒸汽-熔盐换热器和第二蒸汽-熔盐换热器，第一蒸汽-熔盐换热器的热侧入口连接二次再热母机系统中一次再热器的蒸汽出口，第一蒸汽-熔盐换热器的热侧出口连接回热系统和二次再热子机系统；第二蒸汽-熔盐换热器的热侧入口连接二次再热器的蒸汽出口，第二蒸汽-熔盐换热器的热侧出口连接二次再热母机系统中的低压缸。

回热系统包括依次连接的凝汽器、凝结水泵、多级低压加热器、除氧器、给水泵和多级高压加热器；除氧器的出口作为回热系统的给水出口；多级高压加热器中温度最高一级加热器的出口连接锅炉系统中的省煤器；多级高压加热器中温度最高一级加热器的蒸汽入口连接蒸汽发生器的冷侧出口和第一蒸汽-熔盐换热器的热侧出口；除氧器出口至蒸汽发生器的入口管道上设置可调节阀门。

所述第一蒸汽-熔盐换热器和第二蒸汽-熔盐换热器采用单台或多台换热器串联。

锅炉系统中一次再热器的出口至蒸汽-熔盐换热器入口管道、锅炉系统中二次再热器的出口至蒸汽-熔盐换热器入口管道、二次再热母机系统中超高压缸的出口至二次再热子机系统的管道、储热系统中吸热回路出口管道、储热系统中放热回路出口管道、蒸汽发生器出口至二次再热子机系统的管道以及蒸汽发生器出口至二次再热母机系统的中压缸管道上均设有调节型阀门。

所述蒸汽发生器包括串联设置的预热器、蒸发器和过热器；所述预热器、蒸发器和过热器沿着吸热介质流向依次布置。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：本实用新型系统通过在现有二次再热机组上配置换热和熔盐储热系统，在机组需要降负荷调峰时，从机组引出部分再热蒸汽进入换热系统，将热量以高温熔盐的形式储存于熔盐储热系统，在机组不需要降负荷调峰时，从机组引出部分给水进入换热系统，产生蒸汽进入机组系统，将热量重新返回至机组；具体如下：

1）本实用新型通过增加储热模块实现机炉解耦，在机组要求低负荷运行时，锅炉燃烧量不变，汽轮机负荷降低，利用储热介质将高品位能量储存，机组负荷变化可不受锅炉最低稳燃负荷影响，增加机组调峰负荷范围和灵活性，可以实现深度调峰的需求；

2）在机组要求高负荷运行时，锅炉燃烧量不变，利用储热介质放热产生蒸汽，增加汽轮机进汽量，节省燃料消耗，提升机组的经济性；

3）通过设置储热系统，二次再热机组的子母机实现解耦，子机的进汽可由母机抽汽或熔盐储热系统放热提供，子机运行不受母机负荷限制，大幅提高机组子母机间的运行灵活性。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图。

附图中，1-锅炉系统，2-二次再热母机系统，3-二次再热子机系统，4-回热系统，5-换热系统，6-熔盐储热系统，11-省煤器，12-过热器，13-一次再热器，14-二次再热器，21-超高压缸，22-高压缸，23-中压缸，24-低压缸，41-凝汽器，42-凝结水泵，43-除氧器，51-蒸汽发生器，52-第一蒸汽-熔盐换热器，53-第二蒸汽-熔盐换热器，61-低温熔盐储罐，62-高温熔盐储罐。

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进行详细说明。

本实用新型提供了一种熔盐储热耦合二次再热机组系统，下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

图1为本实用新型的一种熔盐储热耦合二次再热机组系统的示意图，包括锅炉系统1、二次再热母机系统2、二次再热子机系统3、回热系统4、换热系统5和熔盐储热系统6；换热系统5包括蒸汽发生器51和蒸汽-熔盐换热器，蒸汽-熔盐换热器的冷侧进出口连接熔盐储热系统6的吸热回路的出入口；蒸汽发生器51的热侧进出口连接熔盐储热系统6的放热回路的出入口；

锅炉系统1的一次再热和二次再热蒸汽出口连接二次再热子机系统3和蒸汽-熔盐换热器的热侧入口，蒸汽-熔盐换热器的热侧出口连接二次再热母机系统2中的低压缸24、二次再热子机系统3和回热系统4；

二次再热子机系统3的蒸汽出口和抽汽口连接回热系统4的蒸汽入口，回热系统4的给水出口连接蒸汽发生器的冷侧入口，蒸汽发生器的冷侧出口连接二次再热子机系统3和回热系统4或二次再热母机系统2中的中压缸23。

所述的锅炉系统1包括省煤器11、过热器12、一次再热器13、二次再热器14及相应连接管道；所述的二次再热母机系统2包括超高压缸21、高压缸22、中压缸23、低压缸24、发电机及相应连接管道；所述的二次再热子机系统3包括子机及相应连接管道；所述的回热系统4包括凝汽器41、凝结水泵42、多级低压加热器、除氧器43、给水泵44、多级高压加热器及相应的连接管道；所述的换热系统5包括多个蒸汽-熔盐换热器、蒸汽发生器51及相应连接管道；所述的熔盐储热系统6包括低温熔盐储罐61、高温熔盐储罐62、多个熔盐泵及相应连接管道。

所述锅炉子系统1中过热器12的出口与二次再热母机系统2中超高压缸21入口相连；一次再热器出口13与二次再热母机系统2中的高压缸22入口相连；二次再热器14出口与二次再热母机系统2中的中压缸23入口相连；

所述二次再热母机系统2中超高压缸21出口与一次再热器13的入口相连；高压缸22出口与锅炉系统的二次再热器14入口相连；中压缸出口23与低压缸入口24相连；低压缸出口24与回热系统4中凝汽器41入口相连；所述超高压缸21的出口还与二次再热子机系统3的入以及回热系统的1号高压加热器的蒸汽入口相连；所述中压缸23的抽汽口与回热系统的7号低压加热器的蒸汽入口相连；低压缸24的多个抽汽口分别与回热系统的8-10号低压加热器的蒸汽入口相连；

所述二次再热子机系统3的子机出口与回热系统4中的6号低压加热器蒸汽入口相连；子机的三个抽汽口分别与回热系统的2号至4号高压加热器，所述子机的一个抽汽口与除氧器43相连。

所述回热系统4中，凝汽器41、凝结水泵42、多级低压加热器、除氧器43、给水泵44、多级高压加热器依次顺序连接；所述1号高压加热器的给水出口与锅炉系统的省煤器入口相连。

所述换热系统5的第一蒸汽-熔盐换热器52蒸汽入口与锅炉系统的一次再热器13出口相连；第一蒸汽-熔盐换热器蒸汽出口与二次再热子机系统3的进口以及回热系统的1号高压加热器的蒸汽入口相连；第一蒸汽-熔盐换热器的熔盐进出口分别与低温熔盐储罐61和高温熔盐储罐62相连；第二蒸汽-熔盐换热器蒸汽入口与二次再热器14出口相连；第二蒸汽-熔盐换热器蒸汽出口与二次再热母机系统的低压缸24入口相连；第二蒸汽-熔盐换热器的熔盐进出口分别与低温熔盐储罐61和高温熔盐储罐62相连；所述蒸汽发生器51的入口与除氧器43出口相连；蒸汽发生器51的出口与二次再热子机系统3的入口以及回热系统4中的1号高压加热器的蒸汽入口，蒸汽发生器51的出口还可以与二次再热母机系统的中压缸23入口相连；蒸汽发生器51的熔盐进出口分别与高温熔盐储罐62和低温熔盐储罐61相连。

所述熔盐储热系统6的低温熔盐罐61出口与低温熔盐泵相连，低温熔盐泵出口分别连接第一蒸汽-熔盐换热器和第二蒸汽-熔盐换热器的熔盐入口，第一蒸汽-熔盐换热器和第二蒸汽-熔盐换热器的的熔盐出口分别与高温熔盐罐62的入口相连；高温熔盐罐62的出口与高温熔盐泵相连；高温熔盐泵的出口与蒸汽发生器51的入口相连；蒸汽发生器51的出口与低温熔盐罐61的入口相连。

所述锅炉系统1的一次再热器13出口至蒸汽-熔盐换热器入口管道和二次再热器14出口至蒸汽-熔盐换热器入口管道分别设置第一阀门和第二阀门，超高压缸21出口至二次再热子机系统3的管道上设置第三阀门、低温熔盐罐61出口管道上设置第四阀门、高温熔盐罐62出口管道上设置第五阀门、除氧器43出口至蒸汽发生器51入口管道上设置第六阀门、蒸汽发生器51出口至二次再热子机系统3的管道上设置第七阀门、蒸汽发生器51出口至中压缸23管道上设置第八阀门，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门均为调节型阀门。

蒸汽发生器51包括串联设置的预热器、蒸发器和过热器；高温熔盐依次进入过热器、蒸发器和预热器，除氧器43来的给水依次经过预热器、蒸发器和过热器。

作为可选的实施例，高温熔盐储罐62和低温熔盐储罐61的出口均设置两台、三台或四台，所述熔盐泵为2×100%容量、3×50%容量或4×33%容量。

在本实施例中，系统的工作过程及原理如下：

第一种工作状态：当二次再热机组需要向下调峰时，如图1所示，保持锅炉系统的负荷不变，打开第一阀门和第二阀门，分别从锅炉的一次再热器13的出口和二次再热器14的出口引出部分蒸汽进入蒸汽-熔盐换热器，与低温熔盐换热，同时打开第三阀门，利用低温熔盐泵将低温熔盐泵入蒸汽-熔盐换热器，吸收热量后的熔盐变为高温熔盐返回高温熔盐罐62，蒸汽的部分热量以高温熔盐的形式存储于高温熔盐储罐62中，同时关闭第三阀门，使换热后的蒸汽分别返回二次再热子机系统3的入口和低压缸24的入口，通过调节阀门的开度控制引出的蒸汽流量，实现机组高压缸22和中压缸23进汽量的减少，继而降低机组的出力，达到降负荷的目的。

第二种工作状态：当二次再热机组不需要向下调峰时，可以按节省燃料模式运行，如图1所示，保持锅炉的负荷不变，打开第六阀门，引出部分给水进入蒸汽发生器51，与高温熔盐换热，同时打开第五阀门，利用高温熔盐泵将高温熔盐泵入蒸汽发生器51，放出热量后的熔盐变为低温熔盐返回低温熔盐罐61，给水吸收热量后变为蒸汽，此时可以打开第七阀门，使蒸汽进入二次再热子机系统3，也可以打开第八阀门，使蒸汽进入中压缸23，通过调节阀门的开度控制引出的给水流量，实现锅炉燃烧量一定的条件下，增加机组出力，达到节省燃料运行的目的。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内。

Claims (9)

1.一种熔盐储热耦合二次再热机组系统，其特征在于，包括锅炉系统（1）、二次再热母机系统（2）、二次再热子机系统（3）、回热系统（4）、换热系统（5）和熔盐储热系统（6）；换热系统（5）包括蒸汽发生器（51）和蒸汽-熔盐换热器，蒸汽-熔盐换热器的冷侧进出口连接熔盐储热系统（6）的吸热回路的出入口；蒸汽发生器（51）的热侧进出口连接熔盐储热系统（6）的放热回路的出入口；

锅炉系统（1）的一次再热和二次再热蒸汽出口连接二次再热子机系统（3）和蒸汽-熔盐换热器的热侧入口，蒸汽-熔盐换热器的热侧出口连接二次再热母机系统（2）中的低压缸（24）、二次再热子机系统（3）和回热系统（4）；

二次再热子机系统（3）的蒸汽出口和抽汽口连接回热系统（4）的蒸汽入口，回热系统（4）的给水出口连接蒸汽发生器的冷侧入口，蒸汽发生器的冷侧出口连接二次再热子机系统（3）和回热系统（4）或二次再热母机系统（2）中的中压缸（23）。

2.根据权利要求1所述的熔盐储热耦合二次再热机组系统，其特征在于，熔盐储热系统（6）包括低温熔盐储罐（61）、高温熔盐储罐（62）和熔盐泵，低温熔盐储罐（61）的出口和高温熔盐储罐（62）的入口分别作为熔盐储热系统（6）吸热回路的出入口；高温熔盐储罐（62）的出口和低温熔盐储罐（61）的入口分别作为熔盐储热系统（6）的放热回路出入口；高温熔盐储罐（62）和低温熔盐储罐（61）的出口均设置熔盐泵。

3.根据权利要求2所述的熔盐储热耦合二次再热机组系统，其特征在于，低温熔盐储罐（61）和高温熔盐储罐（62）均设置为单罐或多罐并联。

4.根据权利要求2所述的一种熔盐储热耦合二次再热机组系统，其特征在于：高温熔盐储罐（62）和低温熔盐储罐（61）的出口均设置两台、三台或四台熔盐泵，所述熔盐泵为2×100%容量、3×50%容量或4×33%容量。

5.根据权利要求1所述的熔盐储热耦合二次再热机组系统，其特征在于，蒸汽-熔盐换热器包括第一蒸汽-熔盐换热器（52）和第二蒸汽-熔盐换热器（53），第一蒸汽-熔盐换热器（52）的热侧入口连接二次再热母机系统（2）中一次再热器（13）的蒸汽出口，第一蒸汽-熔盐换热器（52）的热侧出口连接回热系统和二次再热子机系统（3）；第二蒸汽-熔盐换热器（53）的热侧入口连接二次再热器（14）的蒸汽出口，第二蒸汽-熔盐换热器（53）的热侧出口连接二次再热母机系统（2）中的低压缸（24）。

6.根据权利要求5所述的熔盐储热耦合二次再热机组系统，其特征在于，回热系统包括依次连接的凝汽器（41）、凝结水泵（42）、多级低压加热器、除氧器（43）、给水泵（44）和多级高压加热器；除氧器（43）的出口作为回热系统（4）的给水出口；多级高压加热器中温度最高一级加热器的出口连接锅炉系统（1）中的省煤器（11）；多级高压加热器中温度最高一级加热器的蒸汽入口连接蒸汽发生器（51）的冷侧出口和第一蒸汽-熔盐换热器（52）的热侧出口；除氧器（43）出口至蒸汽发生器（51）的入口管道上设置可调节阀门。

7.根据权利要求5所述的一种熔盐储热耦合二次再热机组系统，其特征在于：所述第一蒸汽-熔盐换热器（52）和第二蒸汽-熔盐换热器（53）采用单台或多台换热器串联。

8.根据权利要求1所述的一种熔盐储热耦合二次再热机组系统，其特征在于：锅炉系统（1）中一次再热器（13）的出口至蒸汽-熔盐换热器入口管道、锅炉系统（1）中二次再热器（14）的出口至蒸汽-熔盐换热器入口管道、二次再热母机系统（2）中超高压缸（21）的出口至二次再热子机系统（3）的管道、储热系统（6）中吸热回路出口管道、储热系统（6）中放热回路出口管道、蒸汽发生器（51）出口至二次再热子机系统（3）的管道以及蒸汽发生器（51）出口至二次再热母机系统（2）的中压缸（23）的管道上均设有调节型阀门。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的一种熔盐储热耦合二次再热机组系统，其特征在于：蒸汽发生器（51）包括串联设置的预热器、蒸发器和过热器；所述预热器、蒸发器和过热器沿着吸热介质流向依次布置。

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