CN217816968U - 一种储热调峰及节能供汽热力系统 - Google Patents
一种储热调峰及节能供汽热力系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种储热调峰及节能供汽热力系统，它属于火电机组调峰及工业供汽系统设计领域。它解决了火电机组参与调峰时供汽能力的保障问题。系统：包括斜温层熔盐储罐、低温熔盐循环泵、第一低温熔盐流量控制阀、熔盐‑蒸汽换热器、第二低温熔盐流量控制阀、熔盐电加热炉、高温熔盐循环泵、高温熔盐流量控制阀、过热器、蒸发器、预热器、调压阀和抽汽控制阀门组。本发明通过熔盐储热的方式实现热电解耦，保障汽轮机组在调峰运行工况下，可连续稳定供汽；可存储部分蒸汽过热度；可满足不同等级压力的供汽需求；可满足不同流量的供汽需求；熔盐电加热炉利用清洁能源，能够促进新能源电力消纳，节能降碳环保。本发明中系统适用于储热调峰及节能供汽热力。
Description
技术领域
本实用新型属于火电机组调峰及工业供汽系统设计领域，具体涉及一种储热调峰及节能供汽热力系统。
背景技术
随着国家“双碳”目标的提出，火电作为发电主体能源的地位将逐步被新能源替代，火电机组调峰要求会愈加严格。大量机组具有工业供汽需求，担负着地方发展改善民生的重任，当前部分机组仅在高负荷工况下能够满足供汽需求，低负荷工况下会出现供汽压力低及供汽流量不足等问题。火电机组调峰要求更加严格势必会影响机组供汽能力，因此，解决机组热电强耦合问题，是机组在深度调峰要求下，满足工业供汽需求的重要保证。
实用新型内容
本实用新型目的是为了解决火电机组参与调峰时供汽能力的保障问题，而提供一种储热调峰及节能供汽热力系统。
一种储热调峰及节能供汽热力系统，它包括斜温层熔盐储罐、低温熔盐循环泵、第一低温熔盐流量控制阀、熔盐-蒸汽换热器、第二低温熔盐流量控制阀、熔盐电加热炉、高温熔盐循环泵、高温熔盐流量控制阀、过热器、蒸发器、预热器、调压阀和抽汽控制阀门组；
所述斜温层熔盐储罐的低温出口连接低温熔盐循环泵后分为两路，一路通过第一低温熔盐流量控制阀与熔盐-蒸汽换热器的熔盐进口连接，熔盐-蒸汽换热器的熔盐出口和斜温层熔盐储罐的高温进口连接；另一路通过第二低温熔盐流量控制阀通过熔盐电加热炉与斜温层熔盐储罐的高温进口连接；
所述斜温层熔盐储罐的高温出口依次与高温熔盐循环泵、高温熔盐流量控制阀和过热器的熔盐进口连接，过热器的熔盐出口与蒸发器的熔盐进口连接，蒸发器的熔盐出口与预热器的熔盐进口相连，预热器的熔盐出口与斜温层熔盐储罐的低温进口连接；
所述预热器的水汽出口与蒸发器的水汽进口连接，蒸发器的水汽出口与过热器的水汽进口连接，过热器的水汽出口与熔盐-蒸汽换热器的水汽出口连接。
本实用新型中一种储热调峰及节能供汽热力系统的工作原理：
利用热熔盐加热汽轮机高温高压给水来保证汽轮机组在调峰运行工况下满足工业供汽需求。当汽轮机组抽汽参数均高于工业供汽参数时，汽轮机组抽汽通过蒸汽-熔盐换热器与冷熔盐换热存储抽汽过热部分热量，汽轮机组抽汽降温至供汽温度后提供给工业供汽；当汽轮机组抽汽温度、压力均高于工业供汽参数，流量低于工业供汽参数时，汽轮机高温高压给水经调压阀减压至供汽压力后依次进入预热器、蒸发器和过热器与热熔盐换热，热熔盐依次将水加热至饱和水状态、饱和蒸汽状态和过热蒸汽状态，然后对外进行工业供汽；当汽轮机组抽汽温度或压力低于工业供汽参数时，工业供汽全部由补充供汽提供。加热汽轮机高温高压给水成为补充供汽的热熔盐有两个来源，一部分是汽轮机组抽汽通过蒸汽-熔盐换热器与冷熔盐换热存储的热熔盐，另一部分是利用清洁电能或波谷电加热冷熔盐存储的热熔盐。本实用新型通过两种方式储存热熔盐，达到供汽与供电解耦的目的，使汽轮机组在参与调峰极低负荷运行时，避免了由于蒸汽参数不满足导致的抽汽能力不足、安全稳定性降低等情况的出现，保障汽轮机组在在机组深度调峰运行下，实现连续稳定供汽。
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)本实用新型通过熔盐储热的方式实现热电解耦，保障汽轮机组在调峰运行工况下，可连续稳定供汽，在深调模式下，考虑到经济性，本实用新型至少能保障3-5h的供汽保障。
(2)本实用新型可存储部分蒸汽过热度，达到余热存储利用的效果，可存储温差范围在100～150℃的蒸汽显热过热度。
(3)本实用新型可满足不同等级压力的供汽需求，供汽压力可调节，可适应1.5～4.0MPa压力变化范围。
(4)本实用新型可满足不同流量的供汽需求，供汽流量可调节，系统可适应≤200t/h的供汽流量变化。
(5)本实用新型中熔盐电加热炉电源可来自于风电、光电等清洁能源，能够促进新能源电力消纳，减少弃风弃光，达到节能降碳环保的效果。
本实用新型中系统适用于储热调峰及节能供汽热力。
附图说明
图1为本实用新型中自平衡反力架的示意图，其中1表示斜温层熔盐储罐，2表示低温熔盐循环泵，3表示第一低温熔盐流量控制阀，4表示熔盐-蒸汽换热器，5表示第二低温熔盐流量控制阀，6表示熔盐电加热炉，7表示高温熔盐循环泵，8表示高温熔盐流量控制阀，9表示过热器，10表示蒸发器，11表示预热器，12表示调压阀，13表示抽汽控制阀门组，﹉﹉表示蒸汽管道。
具体实施方式
本实用新型技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：结合图1所示，本实施方式一种储热调峰及节能供汽热力系统，它包括斜温层熔盐储罐1、低温熔盐循环泵2、第一低温熔盐流量控制阀3、熔盐-蒸汽换热器4、第二低温熔盐流量控制阀5、熔盐电加热炉6、高温熔盐循环泵7、高温熔盐流量控制阀8、过热器9、蒸发器10和预热器11；
所述斜温层熔盐储罐1为带中间分隔板的斜温层储罐，上层用于存储热熔盐，下层用于存储冷熔盐；斜温层熔盐储罐1的上层设有高温进口和高温出口，斜温层熔盐储罐1的下层设有低温出口和低温进口；
所述斜温层熔盐储罐1的低温出口与低温熔盐循环泵2的入口连接，低温熔盐循环泵2的出口分别与第一低温熔盐流量控制阀3和第二低温熔盐流量控制阀5的入口连接；第一低温熔盐流量控制阀3的出口与熔盐-蒸汽换热器4的熔盐进口连接，熔盐-蒸汽换热器4的熔盐出口与斜温层熔盐储罐1的高温进口连接；所述第二低温熔盐流量控制阀5的出口与斜温层熔盐储罐1的高温进口之间设有熔盐电加热炉6；
所述斜温层熔盐储罐1的高温出口依次与高温熔盐循环泵7、高温熔盐流量控制阀8和过热器9的熔盐进口连接，过热器9的熔盐出口与蒸发器10的熔盐进口连接，蒸发器10的熔盐出口与预热器11的熔盐进口相连，预热器11的熔盐出口与斜温层熔盐储罐1的低温进口连接；
所述预热器11的水汽出口与蒸发器10的水汽进口连接，蒸发器10的水汽出口与过热器9的水汽进口连接，过热器9的水汽出口与熔盐-蒸汽换热器4的水汽出口连接。
本实施方式中所述斜温层熔盐储罐1为现有设备，见中国发明专利，申请号为202011595116.6，名称为：一种带中间分隔板的斜温层储罐结构。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，一种储热调峰及节能供汽热力系统还包括调压阀12，所述调压阀12一端与预热器11的水汽进口连接，另一端连接汽轮机高温高压给水。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，一种储热调峰及节能供汽热力系统还包括抽汽控制阀门组13，所述抽汽控制阀门组13一端与连接熔盐-蒸汽换热器4的水汽进口，另一端连接汽轮机组抽汽。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是，开启高温熔盐流量控制阀8，高温熔盐循环泵7将斜温层熔盐储罐1中的热熔盐泵入过热器9，经与饱和蒸汽换热降温后流入蒸发器10，经与饱和水换热再次降温后流入预热器11，经与水换热第三次降温后从预热器11流出，变为冷熔盐，回到斜温层熔盐储罐1。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是，储能过程中，开启第一低温熔盐流量控制阀3，低温熔盐循环泵2将斜温层熔盐储罐1中的冷熔盐泵入蒸汽-熔盐换热器4与经过抽汽控制阀门组13的汽轮机组抽汽进行换热后成为热熔盐，然后流入斜温层熔盐储罐1；此过程令汽轮机组抽汽减温至供汽参数对外供汽，此时工业供汽全部由汽轮机组抽汽减温提供。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是，储能过程中，开启第二低温熔盐流量控制阀5，低温熔盐循环泵2将斜温层熔盐储罐1中的冷熔盐泵入熔盐电加热炉6中加热为热熔盐，然后流入斜温层熔盐储罐1。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是，所述熔盐电加热炉6采用清洁电能或波谷电。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是，释能过程中，当汽轮机组抽汽温度、压力均高于工业供汽参数，流量低于工业供汽参数时，开启第一低温熔盐流量控制阀3，汽轮机组抽汽经抽汽控制阀门组13与经过低温熔盐循环泵2、第一低温熔盐流量控制阀3进入蒸汽-熔盐换热器4的冷熔盐进行换热，令汽轮机组抽汽减温至供汽参数对外供汽；同时，开启高温熔盐流量控制阀8，高温熔盐循环泵7将斜温层熔盐储罐1中的热熔盐泵入过热器9、蒸发器10、预热器11，汽轮机高温高压给水经调压阀12减压至供汽压力后进入预热器11与热熔盐进行换热，将水加热至饱和水状态，饱和水进入蒸发器10与热熔盐进行换热，将饱和水加热至饱和蒸汽状态，饱和蒸汽进入过热器9与热熔盐进行换热，将饱和蒸汽加热至过热蒸汽状态成为补充供汽对外供汽，此时工业供汽由汽轮机组抽汽减温及补充供汽共同提供。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是，释能过程中，当汽轮机组抽汽温度或压力低于工业供汽参数时，开启高温熔盐流量控制阀8，高温熔盐循环泵7将斜温层熔盐储罐1中的热熔盐泵入过热器9、蒸发器10、预热器11，汽轮机高温高压给水经调压阀12减压至供汽压力后进入预热器11与热熔盐进行换热，将水加热至饱和水状态，饱和水进入蒸发器10与热熔盐进行换热，将饱和水加热至饱和蒸汽状态，饱和蒸汽进入过热器9与热熔盐进行换热，将饱和蒸汽加热至过热蒸汽状态成为补充供汽对外供汽，此时工业供汽全部由补充供汽提供。其它与具体实施方式一相同。
通过以下实施例验证本实用新型的有益效果：
实施例：
结合图1所示，一种储热调峰及节能供汽热力系统，它包括斜温层熔盐储罐1、低温熔盐循环泵2、第一低温熔盐流量控制阀3、熔盐-蒸汽换热器4、第二低温熔盐流量控制阀5、熔盐电加热炉6、高温熔盐循环泵7、高温熔盐流量控制阀8、过热器9、蒸发器10和预热器11；
所述斜温层熔盐储罐1为带中间分隔板的斜温层储罐，上层用于存储热熔盐，下层用于存储冷熔盐；斜温层熔盐储罐1的上层设有高温进口和高温出口，斜温层熔盐储罐1的下层设有低温出口和低温进口；
所述斜温层熔盐储罐1的低温出口与低温熔盐循环泵2的入口连接，低温熔盐循环泵2的出口分别与第一低温熔盐流量控制阀3和第二低温熔盐流量控制阀5的入口连接；第一低温熔盐流量控制阀3的出口与熔盐-蒸汽换热器4的熔盐进口连接，熔盐-蒸汽换热器4的熔盐出口与斜温层熔盐储罐1的高温进口连接；所述第二低温熔盐流量控制阀5的出口与斜温层熔盐储罐1的高温进口之间设有熔盐电加热炉6；
所述斜温层熔盐储罐1的高温出口依次与高温熔盐循环泵7、高温熔盐流量控制阀8和过热器9的熔盐进口连接，过热器9的熔盐出口与蒸发器10的熔盐进口连接，蒸发器10的熔盐出口与预热器11的熔盐进口相连，预热器11的熔盐出口与斜温层熔盐储罐1的低温进口连接；
所述预热器11的水汽出口与蒸发器10的水汽进口连接，蒸发器10的水汽出口与过热器9的水汽进口连接，过热器9的水汽出口与熔盐-蒸汽换热器4的水汽出口连接。
一种储热调峰及节能供汽热力系统还包括调压阀12，所述调压阀12一端与预热器11的水汽进口连接，另一端连接汽轮机高温高压给水。
一种储热调峰及节能供汽热力系统还包括抽汽控制阀门组13，所述抽汽控制阀门组13一端与连接熔盐-蒸汽换热器4的水汽进口，另一端连接汽轮机组抽汽。
本实施例中开启高温熔盐流量控制阀8，高温熔盐循环泵7将斜温层熔盐储罐1中的热熔盐泵入过热器9，经与饱和蒸汽换热降温后流入蒸发器10，经与饱和水换热再次降温后流入预热器11，经与水换热第三次降温后从预热器11流出，变为冷熔盐，回到斜温层熔盐储罐1。
本实施例中一种储热调峰及节能供汽热力系统，它在储能过程中，开启第一低温熔盐流量控制阀3，低温熔盐循环泵2将斜温层熔盐储罐1中的冷熔盐泵入蒸汽-熔盐换热器4与经过抽汽控制阀门组13的汽轮机组抽汽进行换热后成为热熔盐，然后流入斜温层熔盐储罐1；此过程令汽轮机组抽汽减温至供汽参数对外供汽，此时工业供汽全部由汽轮机组抽汽减温提供。
本实施例中一种储热调峰及节能供汽热力系统，它在储能过程中，开启第二低温熔盐流量控制阀5，低温熔盐循环泵2将斜温层熔盐储罐1中的冷熔盐泵入熔盐电加热炉6中加热为热熔盐，然后流入斜温层熔盐储罐1；所述熔盐电加热炉6采用清洁电能或波谷电。
本实施例中一种储热调峰及节能供汽热力系统，它在释能过程中，当汽轮机组抽汽温度、压力均高于工业供汽参数，流量低于工业供汽参数时，开启第一低温熔盐流量控制阀3，汽轮机组抽汽经抽汽控制阀门组13与经过低温熔盐循环泵2、第一低温熔盐流量控制阀3进入蒸汽-熔盐换热器4的冷熔盐进行换热，令汽轮机组抽汽减温至供汽参数对外供汽；同时，开启高温熔盐流量控制阀8，高温熔盐循环泵7将斜温层熔盐储罐1中的热熔盐泵入过热器9、蒸发器10、预热器11，汽轮机高温高压给水经调压阀12减压至供汽压力后进入预热器11与热熔盐进行换热，将水加热至饱和水状态，饱和水进入蒸发器10与热熔盐进行换热，将饱和水加热至饱和蒸汽状态，饱和蒸汽进入过热器9与热熔盐进行换热，将饱和蒸汽加热至过热蒸汽状态成为补充供汽对外供汽，此时工业供汽由汽轮机组抽汽减温及补充供汽共同提供。
本实施例中一种储热调峰及节能供汽热力系统，它在释能过程中，当汽轮机组抽汽温度或压力低于工业供汽参数时，开启高温熔盐流量控制阀8，高温熔盐循环泵7将斜温层熔盐储罐1中的热熔盐泵入过热器9、蒸发器10、预热器11，汽轮机高温高压给水经调压阀12减压至供汽压力后进入预热器11与热熔盐进行换热，将水加热至饱和水状态，饱和水进入蒸发器10与热熔盐进行换热，将饱和水加热至饱和蒸汽状态，饱和蒸汽进入过热器9与热熔盐进行换热，将饱和蒸汽加热至过热蒸汽状态成为补充供汽对外供汽，此时工业供汽全部由补充供汽提供。
本实施例中一种储热调峰及节能供汽热力系统，解决了火电机组参与调峰时供汽能力的保障问题；它通过熔盐储热的方式实现热电解耦，保障汽轮机组在调峰运行工况下，可连续稳定供汽，在深调模式下，考虑到经济性，至少能保障3-5h的供汽保障。
本实施例中一种储热调峰及节能供汽热力系统，可存储部分蒸汽过热度，达到余热存储利用的效果，可存储温差范围在100～150℃的蒸汽显热过热度。
本实施例中一种储热调峰及节能供汽热力系统，可满足不同等级压力的供汽需求，供汽压力可调节，可适应1.5～4.0MPa压力变化范围。
本实施例中一种储热调峰及节能供汽热力系统，可满足不同流量的供汽需求，供汽流量可调节，系统可适应≤200t/h的供汽流量变化。
本实施例中一种储热调峰及节能供汽热力系统，其熔盐电加热炉电源可来自于风电、光电等清洁能源，能够促进新能源电力消纳，减少弃风弃光，达到节能降碳环保的效果。
Claims (3)
1.一种储热调峰及节能供汽热力系统，其特征在于它包括斜温层熔盐储罐(1)、低温熔盐循环泵(2)、第一低温熔盐流量控制阀(3)、熔盐-蒸汽换热器(4)、第二低温熔盐流量控制阀(5)、熔盐电加热炉(6)、高温熔盐循环泵(7)、高温熔盐流量控制阀(8)、过热器(9)、蒸发器(10)和预热器(11)；
所述斜温层熔盐储罐(1)为带中间分隔板的斜温层储罐，上层用于存储热熔盐，下层用于存储冷熔盐；斜温层熔盐储罐(1)的上层设有高温进口和高温出口，斜温层熔盐储罐(1)的下层设有低温出口和低温进口；
所述斜温层熔盐储罐(1)的低温出口与低温熔盐循环泵(2)的入口连接，低温熔盐循环泵(2)的出口分别与第一低温熔盐流量控制阀(3)和第二低温熔盐流量控制阀(5)的入口连接；第一低温熔盐流量控制阀(3)的出口与熔盐-蒸汽换热器(4)的熔盐进口连接，熔盐-蒸汽换热器(4)的熔盐出口与斜温层熔盐储罐(1)的高温进口连接；所述第二低温熔盐流量控制阀(5)的出口与斜温层熔盐储罐(1)的高温进口之间设有熔盐电加热炉(6)；
所述斜温层熔盐储罐(1)的高温出口依次与高温熔盐循环泵(7)、高温熔盐流量控制阀(8)和过热器(9)的熔盐进口连接，过热器(9)的熔盐出口与蒸发器(10)的熔盐进口连接，蒸发器(10)的熔盐出口与预热器(11)的熔盐进口相连，预热器(11)的熔盐出口与斜温层熔盐储罐(1)的低温进口连接；
所述预热器(11)的水汽出口与蒸发器(10)的水汽进口连接，蒸发器(10)的水汽出口与过热器(9)的水汽进口连接，过热器(9)的水汽出口与熔盐-蒸汽换热器(4)的水汽出口连接。
2.根据权利要求1所述的一种储热调峰及节能供汽热力系统，其特征在于它还包括调压阀(12)，所述调压阀(12)一端与预热器(11)的水汽进口连接，另一端连接汽轮机高温高压给水。
3.根据权利要求1所述的一种储热调峰及节能供汽热力系统，其特征在于它还包括抽汽控制阀门组(13)，所述抽汽控制阀门组(13)一端与连接熔盐-蒸汽换热器(4)的水汽进口，另一端连接汽轮机组抽汽。
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|---|---|---|---|
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2022
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221221 Address after: No. 222-3, Ganshui Road, Xiangfang District, Harbin City, Heilongjiang Province Patentee after: HADIAN POWER EQUIPMENT NATIONAL ENGINEERING RESEARCH CENTER CO.,LTD. Patentee after: HARBIN TURBINE Co.,Ltd. Address before: 150046 No. three power road 345, Xiangfang District, Heilongjiang, Harbin Patentee before: HARBIN TURBINE Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |