CN220955739U - 一种火电机组系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种火电机组系统，该系统包括主机系统和熔盐储能系统，所述主机系统具有降负荷工况，在所述降负荷工况，所述熔盐储能系统处于蓄热工况；所述主机系统包括高压缸和主机锅炉，所述主机锅炉具有过热器和再热器，所述高压缸与所述过热器通过主汽管路连接，通过冷再管路与所述再热器连接；所述熔盐储能系统包括换热组件、高温熔盐罐、低温熔盐罐和熔盐循环管路，所述熔盐循环管路连接所述高温熔盐罐和所述低温熔盐罐，并包括相连接的蓄热段和放热段；在所述蓄热工况，所述换热组件能够连接于所述蓄热段，所述换热组件还能够与所述主汽管路和所述冷再管路连接，所述主汽管路的蒸汽与流经所述换热组件的熔盐换热。

Description

一种火电机组系统

技术领域

本实用新型涉及火力发电技术领域，具体地，涉及一种火电机组系统。

背景技术

现有熔盐储能技术火电机组主要采用电加热装置加热熔盐进行蓄热，但是为了匹配为电加热装置供电的用电设施，需要额外设置变压器，造成火电机组系统的成本较高，同时用高品质的电能直接用来加热熔盐，会造成高品低用，欠缺经济性。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种火电机组系统的新技术方案，通过对火电机组系统进行改进，有效减少或避免使用电能直接加热熔盐所造成高品低用的问题。

具体提供了一种火电机组系统，该系统包括主机系统和熔盐储能系统，所述主机系统具有降负荷工况，在所述降负荷工况，所述熔盐储能系统处于蓄热工况；所述主机系统包括高压缸和主机锅炉，所述主机锅炉具有过热器和再热器，所述高压缸与所述过热器通过主汽管路连接，通过冷再管路与所述再热器连接；所述熔盐储能系统包括换热组件、高温熔盐罐、低温熔盐罐和熔盐循环管路，所述熔盐循环管路连接所述高温熔盐罐和所述低温熔盐罐，并包括相连接的蓄热段和放热段；在所述蓄热工况，所述换热组件能够连接于所述蓄热段，所述换热组件还能够与所述主汽管路和所述冷再管路连接，所述主汽管路的蒸汽与流经所述换热组件的熔盐换热。

通过这样的方式，在主机系统降负荷时，主汽管路内的蒸汽能通过换热组件与熔盐直接进行换热，并将热能传递至高温熔盐罐进行储存。利用了主机系统自身的能量加热熔盐，能够避免使用电加热器加热熔盐所导致配备诸多额外的电用设施以及高品低用的问题。

通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本说明书的实施例，并且连同其说明一起用于解释本说明书的原理。

图1是本实用新型实施方式中，火电机组系统的工作管路图，之一；

图2是主机系统处于降负荷工况的工作管路图，之一；

图3是图1的部分管路图，蓄热工况，示出熔盐过热换热器；

图4是图1的部分管路图，蓄热工况，示出熔盐再热换热器；

图5是本实用新型实施方式中，火电机组系统的工作管路图，之二；

图6是主机系统处于降负荷工况的工作管路图，之二；

图7是图5的部分管路图，放热工况，示出熔盐过热换热器；

图8是图5的部分管路图，放热工况，示出熔盐过热换热器和熔盐再热换热器。

附图标记说明：

1、除氧器升压泵；2、除氧器；3、熔盐锅炉；31、给水加热器；32、给水预热器；33、蒸发器；4、熔盐过热换热器；5、熔盐再热换热器；6、高温熔盐罐；7、低温熔盐罐；8、主机锅炉；91、高压缸；92、中压缸；93、低压缸；94、电加热器；95、熔盐锅炉换热器；

101、主汽管路；102、再热管路；103、低压导气管；

401、第一蓄热回路；402、第二蓄热回路；

501、第一放热回路；502、第二放热回路；503、供汽管路；

201、冷再管路；

301、蓄热段；302、放热段；

601、第一给水旁路；602、第二给水旁路。

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，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型提供了一种火电机组系统。火电机组系统包括主机系统和熔盐储能系统。该主机系统具有升负荷工况和降负荷工况。在降负荷工况，熔盐储能系统处于蓄热工况，将主机系统的热能进行储存。在升负荷工况，熔盐储能系统处于放热工况，能够将事先储存的热能回馈给主机系统。由此能够强化主机系统的深度调峰能力和调峰的灵活性。

具体来说，如图1和图2、图6所示，主机系统包括给水系统、高压缸91和主机锅炉8。给水系统包括除氧器2，除氧器2与主机锅炉8连接，以为主机锅炉8供水。主机锅炉8具有过热器和再热器。过热器与高压缸91通过主汽管路101连接，以为高压缸91供汽。主汽管路101是指主蒸汽管道，也即，过热器出口联箱到高压缸91主汽门接口之间的高温高压蒸汽管道。主机系统还包括冷再管路201，冷再管路201连接高压缸91和主机锅炉8的再热器。其中，冷再管路201是指冷再热蒸汽管道，也即高压缸91排汽口到再热器入口联箱接口之间的高温高压蒸汽管道。

熔盐储能系统包括高温熔盐罐6、低温熔盐罐7和熔盐循环管路，熔盐循环管路连接高温熔盐罐6和低温熔盐罐7，并具有相连接的蓄热段301和放热段302，蓄热段301是指熔盐由低温熔盐罐7流至高温熔盐罐6所经过的管路，放热段302是指熔盐由高温熔盐罐6流至低温熔盐罐7所经过的管路。

熔盐储能系统包括换热组件，在蓄热工况，换热组件能够连接于蓄热段301。所述换热组件还能够与所述主汽管路101和所述冷再管路201连接，所述主汽管路101的蒸汽可以与流经所述换热组件的熔盐换热。

下面结合图1、图2、图3和图6所示内容进行说明，为了便于理解，图2、图6仅显示主机系统处于降负荷，熔盐储能系统处于蓄热工况时的管路连通状态；图3仅显示在蓄热工况下，熔盐过热换热器4处于工作时的管路连通状态。

如图2、图3和图6所示，换热组件包括熔盐过热换热器4和第一蓄热回路401。当熔盐储能系统处于蓄热工况时，第一蓄热回路401连接主汽管路101和冷再管路201，第一蓄热回路401与主汽管路101连接的位置位于高压缸91的上游，这样当第一蓄热回路401开启时，主汽管路101的负荷能够在进入高压缸91之前被分流至第一蓄热回路401。

熔盐过热换热器4与第一蓄热回路401和蓄热段301连通，由所述主汽管路101进入所述第一蓄热回路401的高温蒸汽能够与流经该熔盐过热换热器4的熔盐进行换热，从而将蒸汽的热能传递至熔盐，升温后的熔盐经蓄热段301继续回流至高温熔盐罐6进行储存。与此同时，失去部分热量的蒸汽通过第一蓄热回路401回流至锅炉的再热器。其中熔盐过热换热器4可以为热管换热器或是其他种类的换热器，在这里对其种类不进行限定，以能够实现至少两种煤质的换热即可。

此处熔盐过热换热器4与第一蓄热回路401和蓄热段301连通还包括熔盐过热换热器4的部分位于第一蓄热回路401内，或是部分位于蓄热段301内的情况。

通过这样的方式，在主机系统降负荷时，能够通过第一蓄热回路401和熔盐过热换热器4与熔盐直接进行换热，并将热能传递至高温熔盐罐6进行储存。利用了主机系统自身的能量加热熔盐，能够避免使用背景技术内提到的电加热器94加热熔盐所导致配备诸多额外的电用设施以及高品低用的问题，同时也避免在调峰时，主机系统多余能量的浪费。同时，通过熔盐进行储能也提高了储能的时间。

当然，在本实施例中，本领域技术人员根据现场实际的需要，还可以设置电加热器94，电加热器94串联于蓄热段301。但是，即使是设置了电加热器94，通过本申请中的实施方式，也能够部分，甚至全部替代电加热器94的加热能源，从而降低系统运行的成本。

在本实施方式中，还能够将储存于熔盐储能系统中的能源在主机系统升负荷时，将熔盐储能系统所吸收的能量反补给主机系统，从而弥补在调峰初期，主机系统的蒸汽功率的差额。放热工况的运行方式在后续的实施例进行描述。

可选地，换热组件还包括熔盐再热换热器5。在蓄热过程中，能够根据调峰后主机系统蒸汽的功率选择单独使用熔盐过热换热器4进行工作，或是熔盐再热换热器5和熔盐过热换热器4一同工作，来提高熔盐储能系统的储能效率，消纳更大的主机系统的降负荷幅度。

下面，结合图1、图2、图4和图6所示内容进行说明，为了便于理解，图4只单独显示了熔盐再热换热器5与主机系统的连通状态。在本实施方式中，主机系统还包括中压缸92和低压缸93，主机锅炉8的再热器的蒸汽出口与中压缸92通过再热管路102连接。其中，再热管路102是指热再热蒸汽管道，也即再热器出口联箱到中压缸92的主汽门接口的高温高压蒸汽管道。

如图4所示，熔盐储能系统还具有第二蓄热回路402，第二蓄热回路402连接再热管路102和低压缸93的蒸汽入口。中压缸92和低压缸93通过低压导气管连通103。第二蓄热回路402与低压导气管道103连接的位置位于低压缸93的上游，从而能够将低压导气管连通103内的负荷分流。

熔盐再热换热器5与第二蓄热回路402和蓄热段301连通，同时在蓄热段301，熔盐再热换热器5与熔盐过热换热器4并联。由此，能够将再热管路102的部分蒸汽热能分流至熔盐再热换热器5，第二蓄热回路402的高温蒸汽与流经熔盐再热换热器5的熔盐进行换热后，流入至低压缸93。此处熔盐再热换热器5与第二蓄热回路402和蓄热段301连通还包括熔盐再热换热器5的部分位于第二蓄热回路402内，或是部分位于蓄热段301内的情况。

在蓄热工况下，所述熔盐过热换热器4始终处于工作状态，所述熔盐过热换热器5可选择地进行换热工作。也即，第一蓄热回路401、蓄热段301与熔盐过热换热器4始终处于连通状态。第二蓄热回路402、蓄热段301与熔盐再热换热器5的连通或断开的状态可根据实际状况进行选择。选择连通状态的方式可以是设置阀门来实现，在此不再赘述。

下面对储能系统的放热工况进行说明。

在上述实施例中，如图5所示，熔盐储能系统还包括熔盐锅炉3，熔盐锅炉3包括蒸发器33和给水加热器31，放热段302连接蒸发器33和给水加热器31，在放热段302内熔盐的流通方向上(由高温熔盐罐6流向低温熔盐罐7)，蒸发器33位于给水加热器31的上游，以较给水加热器31优先与熔盐换热。

给水系统包括给水管路，给水管路连接给水加热器31和除氧器2，除氧器2为给水加热器31供水。给水加热器31的水侧出口与蒸发器33的水侧入口通过供水管路34连接。由于给水加热器31还连接放热段302，因此能通过流经其内的高温熔盐为流经其内的水进行升温，升温后的水由给水加热器31的水侧出口进入蒸发器33的水侧入口，并在蒸发器33内与流经蒸发器33的高温熔盐进行换热后汽化。

参见图5和图7，熔盐储热系统还包括第一放热回路501，第一放热回路501连接熔盐锅炉汽侧的出口(蒸发器33的汽侧出口)与主汽管路101。熔盐过热换热器4与第一放热回路501和放热段302连通。也就是说，熔盐过热换热器4能够与第一放热回路501、第一蓄热回路301连通，同时能够与蓄热段301和放热段302连通。

例如，熔盐过热换热器具有两个换热通道，分别为供蒸汽流通的第一换热通道，供熔盐流通的第二换热通道。第一换热通道通过阀门控制，能够与第二蓄热回路402和所述蓄热段301连通；或者，与第二蓄热回路402和蓄热段301断开。

在主机系统升负荷工况下，熔盐储能系统处于放热工况。此时，第一蓄热回路401与熔盐过热换热器4断开，蓄热段301与熔盐过热换热器4断开。第一放热回路501与熔盐过热换热器4连通，熔盐过热换热器4与放热段302连通，以通过高温熔盐与流经熔盐过热换热器4内的蒸汽换热，并为该蒸汽升温。升温后的蒸汽通过第一放热回路501补充至主汽管路101内，以弥补在调峰初期，主机系统负荷的差值。

通过采用本实施方式，熔盐过热换热器4能够替代图1、图3和图4中的熔盐锅炉换热器95，减少熔盐储能系统中换热器的数量，进一步降低火电机组系统的成本。

此外，还能够提高火电机组整体的调峰能力，从而提高了火电机组对新能源发电的消纳能力。

在一个可选的实施方式中，如图8所示，熔盐储能系统还包括第二放热回路502，第二放热回路502连接冷再管路201和再热管路102。蒸汽能由冷再管路201通过第二放热回路502流入至再热管路102。熔盐再热换热器5的部分位于第二放热回路502，部分位于放热段302，并与熔盐过热换热器4相并联，以在放热工况，根据现场的需要可选择的进行工作。来自冷再管路201一侧的蒸汽与流经熔盐再热换热器5的熔盐换热，并升温。

通过这样的方式，能够将熔盐再热换热器5也集成在储能系统的放热工况中使用，进一步提高了补充主机系统能耗功率差额的效率。

在上述的实施方式中，如图7和图8所示，熔盐锅炉还包括给水预热器32，给水管路与给水预热器32连接。给水预热器32位于给水加热器31与给水管路相接处的上游。给水预热器32用以加热进入给水加热器31的水，至设定温度阈值。设定温度阈值大于熔盐凝结的温度，从而能够有效的防止熔盐凝固，造成储能系统管路的堵塞。

在本实施方式中，熔盐为二元熔盐(NaNO3：KNO3＝6:4)，其凝结温度在240℃□左右。进入给水加热器3131的水温需大于二元盐的凝结温度。

在一个可选的实施方式中，蒸发器33的汽侧的出口还与给水预热器32通过供汽管路503连接，供汽管路503的蒸汽与流经给水预热器32的水换热，并将其加热其至设定的温度阈值。通过这样的方式，能够进一步利用熔盐储能系统的能量，提高了能源的利用率。当然，也可以使用电能作为给水预热器32的加热能源对流经其内的水进行加热。

在一个可选的实施方式中，如图7和图8所示，给水管路设有第一给水旁路601和第二给水旁路602，第一给水旁路601连接除氧器2和主机锅炉，以给主机锅炉8供水，第二给水旁路602连接除氧器2与给水预热器32，为给水预热器32供水。其中第二给水旁路602连接在除氧器2的升压泵1与第二给水旁路602相接处的上游，或连接在除氧器2的升压泵1与第二给水旁路602相接处的下游。如果连接在除氧器2升压泵1的上游时，若第二给水旁路602的压力不能满足给水预热器32所需的压力，则在第二给水旁路602增设旁路增压泵即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种火电机组系统，其特征在于，包括主机系统和熔盐储能系统，所述主机系统具有降负荷工况，在所述降负荷工况，所述熔盐储能系统处于蓄热工况；

所述主机系统包括高压缸(91)和主机锅炉(8)，所述主机锅炉(8)具有过热器和再热器，所述高压缸(91)与所述过热器通过主汽管路(101)连接，通过冷再管路(201)与所述再热器连接；

所述熔盐储能系统包括换热组件、高温熔盐罐(6)、低温熔盐罐(7)和熔盐循环管路，所述熔盐循环管路连接所述高温熔盐罐(6)和所述低温熔盐罐(7)，并包括相连接的蓄热段(301)和放热段(302)；

在所述蓄热工况，所述换热组件能够连接于所述蓄热段(301)，所述换热组件还能够与所述主汽管路(101)和所述冷再管路(201)连接，所述主汽管路(101)的蒸汽与流经所述换热组件的熔盐换热。

2.根据权利要求1所述的火电机组系统，其特征在于，所述换热组件包括熔盐过热换热器(4)和第一蓄热回路(401)；

当所述熔盐储能系统处于所述蓄热工况时，所述第一蓄热回路(401)连接所述主汽管路(101)和所述冷再管路(201)，所述第一蓄热回路(401)与所述主汽管路(101)连接于所述高压缸(91)与所述主汽管路(101)相接处的上游；

所述熔盐过热换热器(4)与所述第一蓄热回路(401)和所述蓄热段(301)连通，由所述主汽管路(101)进入所述第一蓄热回路(401)的高温蒸汽能够与流经所述熔盐过热换热器(4)的熔盐进行换热。

3.根据权利要求2所述的火电机组系统，其特征在于，所述主机系统还包括中压缸(92)和低压缸(93)，所述主机锅炉(8)的再热器的蒸汽出口与所述中压缸(92)通过再热管路(102)连接；

所述换热组件还包括熔盐再热换热器(5)和第二蓄热回路(402)，所述第二蓄热回路(402)连接所述再热管路(102)和所述低压缸(93)的蒸汽入口；

所述熔盐再热换热器(5)分别与所述第二蓄热回路(402)和所述蓄热段(301)连通，所述第二蓄热回路(402)内的高温蒸汽与流经所述熔盐再热换热器(5)的熔盐进行换热。

4.根据权利要求3所述的火电机组系统，其特征在于，在所述蓄热段(301)，所述熔盐再热换热器(5)与所述熔盐过热换热器(4)并联；

在所述蓄热工况，所述熔盐过热换热器(4)始终与所述第一蓄热回路(401)和所述蓄热段(301)连通；

所述熔盐再热换热器(5)与所述第二蓄热回路(402)和所述蓄热段(301)连通；或者，与所述第二蓄热回路(402)和所述蓄热段(301)断开。

5.根据权利要求3所述的火电机组系统，其特征在于，所述主机系统还具有升负荷工况，在所述升负荷工况，所述熔盐储能系统处于放热工况；

所述熔盐储能系统还包括熔盐锅炉(3)和第一放热回路(501)，所述第一放热回路(501)连接所述熔盐锅炉(3)的汽侧出口与所述主汽管路(101)；

在所述放热工况，所述熔盐过热换热器(4)与所述第一放热回路(501)和所述放热段(302)连通，所述放热段(302)的高温熔盐与流经所述熔盐过热换热器(4)内的蒸汽换热，并经所述第一放热回路(501)流至所述主汽管路(101)。

6.根据权利要求5所述的火电机组系统，其特征在于，所述主机系统还包括中压缸(92)和低压缸(93)，所述主机锅炉(8)的再热器的蒸汽出口与所述中压缸(92)通过再热管路(102)连接；

所述熔盐储能系统还包括第二放热回路(502)，所述第二放热回路(502)连接所述冷再管路(201)和所述再热管路(102)，所述熔盐再热换热器(5)还与所述第二放热回路(502)和所述放热段(302)连通，来自所述冷再管路(201)一侧的蒸汽与流经所述熔盐再热换热器(5)的熔盐换热，并升温。

7.根据权利要求1-6任一项所述的火电机组系统，其特征在于，所述换热组件还包括电加热器(94)，所述电加热器(94)能与所述蓄热段(301)连接或断开。

8.根据权利要求1-6任一项所述的火电机组系统，其特征在于，所述熔盐储能系统还包括熔盐锅炉(3)，所述熔盐锅炉(3)包括给水加热器(31)和给水预热器(32)；

所述主机系统包括给水系统，所述给水系统包括给水管路和除氧器(2)，所述给水管路连接所述给水加热器(31)、所述给水预热器(32)和所述除氧器(2)；

所述给水预热器(32)接于所述给水加热器(31)与所述给水管路相接处的上游，所述给水预热器(32)用以加热进入所述给水加热器(31)的水至设定温度阈值，所述设定温度阈值大于熔盐凝结的温度。

9.根据权利要求8所述的火电机组系统，其特征在于，所述熔盐储能系统还包括蒸发器(33)，所述蒸发器(33)的蒸汽出口与所述给水预热器(32)通过供汽管路(503)连接，所述供汽管路(503)的蒸汽与流经给水预热器(32)的水换热；

或者，所述给水预热器(32)使用电能加热流经其内的水。

10.根据权利要求8所述的火电机组系统，其特征在于，所述主机系统包括第二给水旁路(602)，其连接所述除氧器(2)与所述给水预热器(32)，为所述给水预热器(32)供水；其中，

所述第二给水旁路(602)连接在所述除氧器(2)的升压泵(1)与所述第二给水旁路(602)相接处的上游；或者，连接在所述除氧器(2)的升压泵(1)与所述第二给水旁路(602)相接处的下游。