JP3241488U - 蒸気蓄熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単であり、エネルギーの利用率が高く、コストが安い蒸気蓄熱システムを提供する。
【解決手段】蒸気蓄熱システム１００は、ボイラー１、熱交換器２、ミキサー４、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６及び水ポンプ１４を含み、ボイラー１は、煙道及び蒸気ポートを有し、熱交換器２は、ボイラー１内の煙道ガス及び蒸気がそれぞれ熱交換器２内に流入して熱交換器２で熱交換して煙道ガスの温度を上昇させるように、煙道及び蒸気ポートとそれぞれ連通しており、ミキサー４は、ボイラー１から流出した蒸気がミキサー４に流入するように蒸気ポートと連通しており、ミキサー４は、熱交換器２によって熱交換された蒸気がミキサー４に流入するように熱交換器２と連通しており、ミキサー４は、蒸気を混合して蒸気の温度を第１の予め設定された値まで低下させるために使用される。
【選択図】図１

Description

本考案は、石炭火力発電所の蓄熱ピーク調整技術の分野に関し、具体的には、蒸気蓄熱システムに関する。

中国は、石炭火力大国であり、石炭火力発電ユニットの設備容量は、世界第１位であり、電力網の風力発電、太陽光発電などのクリーンエネルギーに対する消費能力を向上させるために、石炭火力ユニットは、徐々に柔軟な改造を展開しており、技術改造及び運転の最適化により、大部分のユニットの最小電力は５０％程度の定格負荷から３０％～４０％の定格負荷に低下している。しかしながら、風力発電、太陽光発電などのクリーンエネルギーの急速な発展に伴い、カーボンピークアウト、カーボンニュートラルの背景で、既存の石炭発電ユニットの柔軟な改造だけでは電力網のピーク調整、周波数変調電源に対するニーズを満たすことができなくなり、石炭火力発電所には、一定の割合の貯蔵エネルギーを配置することが、主な調節手段となっている。

従来の関連技術においては、ピーク調整能力が低く、エネルギー貯蔵効率が低い。

本考案は、以下の事実及び課題に対する考案者の発見及び認識に基づいてなされるものである。
関連技術において、主なエネルギー貯蔵技術は、電池によるエネルギー貯蔵、温水によるエネルギー貯蔵、圧縮空気によるエネルギー貯蔵、フライホイールによるエネルギー貯蔵、溶融塩によるエネルギー貯蔵などを含む。現在、電池によるエネルギー貯蔵、電気加熱によるエネルギー貯蔵は石炭火力発電所で一定の応用がある以外、他のエネルギー貯蔵方式の応用はほとんど報告されていない。電気加熱によるエネルギー貯蔵を例として、現在は主に電気加熱蓄熱システムを配置しており、すなわち、電気使用閑散期に、火力発電ユニットで発生した電力エネルギーの一部を電気加熱蓄熱媒体によって熱を貯蔵して建築暖房を行う。このような深度ピーク調整方式は、熱→電気→熱の２回のエネルギー変換過程を経ているため、エネルギー変換効率が低く、同時に建築暖房は季節性があり、通年の深度ピーク調整を実現できない。したがって、エネルギー変換効率から見ると、蒸気蓄熱ピーク調整方式は、熱→熱であり、後期に熱供給に用いるか、熱力システムに戻って発電するかにかかわらず、その効率は、いずれも電気加熱によるエネルギー貯蔵の方式より高い。

また、ユニットの低負荷ピーク調整運転中に、負荷の低下、石炭燃焼量の減少に伴い、脱硝装置入口の煙道ガスの温度は３００℃以下までに徐々に低下し、脱硝触媒は失活のリスクに直面し、脱硝装置入口の煙道ガスの温度を高めるために様々な技術改造措置を講じる必要がある。脱硝装置入口の煙道ガスの温度を高める主な技術改造措置には、節炭器外部煙道ガスバイパス改造、節炭器給水バイパス改造、節炭器分級改造、温水再循環改造、ガス再燃焼加熱改造などがある。

中国特許出願番号２０２１１１２３０３２３．６には、主にボイラーの過熱蒸気を抽出して溶融塩エネルギー貯蔵システムに入れて蓄熱するという方式を採用し、ユニットの負荷の低減を実現するとともに、再熱器が過昇温しないように、ワークアビリティを備える熱再蒸気の一部を高圧射出によって冷再に戻し、高圧シリンダーの排気と混合して再熱器に再入れ、エネルギー変換効率が比較的低い再熱ユニットの蒸気で溶融塩を加熱するのに適用するエネルギー貯蔵ピーク調整システムが開示されている。

中国実用新案登録番号２０２０２２０３９２２９．Ｘの実用新案には、ボイラー過熱蒸気加熱脱硝装置の入口の煙道ガスを抽出する方式を採用して煙道ガスの温度を高めることにより、ボイラー低負荷脱硝触媒の運転の安全を確保し、主蒸気のワークアビリティが強く、煙道ガスを加熱するために直接抽出するエネルギー変換効率が低く、しかも再熱器が過昇温になるリスクがある発電所ボイラーの広負荷脱硝システムが開示されている。

本考案は、関連技術における技術的課題のうちの１つを少なくともある程度解決することを目的とする。そのため、本考案の実施例は、エネルギー貯蔵効率が高く、ピーク調整変換率が高い蒸気蓄熱システムを提案する。

本考案の実施例の蒸気蓄熱システムは、煙道及び蒸気ポートを有するボイラーと、熱交換器であって、前記ボイラー内の煙道ガス及び蒸気がそれぞれ前記熱交換器内に流入して前記熱交換器で熱交換して前記煙道ガスの温度を上昇させるように、前記煙道及び前記蒸気ポートとそれぞれ連通している熱交換器と、ミキサーであって、前記ボイラーから流出した蒸気が前記ミキサーに流入するように前記蒸気ポートと連通しており、前記熱交換器によって熱交換された蒸気が前記ミキサーに流入するように前記熱交換器と連通しており、蒸気を混合して前記蒸気の温度を第１の予め設定された値まで低下させるためのミキサーと、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ及び水ポンプと、を備え、前記蒸気蓄熱システムは、第１の状態及び第２の状態を有し、前記第１の状態では、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリは、前記ミキサーによって混合された蒸気が前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリに流入して前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリがエネルギーを貯蔵するように、前記ミキサーと連通しており、前記第２の状態では、前記水ポンプは、復水が前記水ポンプを通って前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ内に流入して前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ内の溶融塩と熱交換して前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリがエネルギーを放出するように、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリと連通している。

本考案の実施例の蒸気蓄熱システムは、ボイラー、熱交換器、ミキサー、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ及び水ポンプが設けられ、蓄熱ピーク調整と蒸気加熱煙道ガスを広負荷脱硝して有機的な結合を行うことで、低負荷で脱硝装置入口の煙道ガスの温度が低いという問題を解決し、脱硝触媒の運転の安全を確保し、抽気蓄熱によってユニットの負荷の低下を実現し、ユニットの深度ピーク調整能力を向上させるとともに、高温蒸気の段階的な利用によって溶融塩蓄熱システムのエネルギー変換効率を向上させる。

いくつかの実施例において、前記蒸気蓄熱システムは、液体貯蔵タンクをさらに含み、前記第１の状態では、前記液体貯蔵タンクは、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリによって熱交換された復水が前記液体貯蔵タンク内に流入するように、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリと連通している。

いくつかの実施例において、前記蒸気蓄熱システムは、前記液体貯蔵タンクと連通しており、前記液体貯蔵タンクに復水を輸送して前記液体貯蔵タンク内の温度を調節するための温度調節アセンブリをさらに含む。

いくつかの実施例において、前記第２の状態では、前記液体貯蔵タンクは、前記液体貯蔵タンク内の復水が前記水ポンプを通って前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリに流入するように、前記水ポンプと連通している。

いくつかの実施例において、前記蒸気蓄熱システムは、スチームヘッダをさらに含み、前記スチームヘッダは、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリによって熱交換された蒸気が前記スチームヘッダに流入するように、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリと連通しており、前記スチームヘッダは、ユニットの代わりに蒸気補助又は抽気するために使用される。

いくつかの実施例において、前記ミキサーから流出した蒸気の温度は第１の温度であり、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ内の溶融塩の温度は第２の温度であり、前記第１の温度と前記第２の温度との差が第２の予め設定された値より小さい場合、前記ミキサーは、前記ミキサーによって混合された蒸気が前記スチームヘッダに流入するように、前記スチームヘッダと連通している。

いくつかの実施例において、前記蒸気蓄熱システムは、熱供給配管をさらに含み、前記第２の状態では、前記熱供給配管は、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリがエネルギーを放出することにより加熱された蒸気が前記熱供給配管に流入するように、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリと連通しており、前記熱供給配管は、クライアントに熱を供給するために使用される。

いくつかの実施例において、前記ミキサーから流出した蒸気の温度は第１の温度であり、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ内の溶融塩の温度は第２の温度であり、前記第１の温度と前記第２の温度との差が第２の予め設定された値より小さい場合、前記ミキサーは、前記ミキサーによって混合された蒸気が前記熱供給配管に流入するように、前記熱供給配管と連通している。

いくつかの実施例において、前記蒸気蓄熱システムは、前記水ポンプに流入した復水の酸素を除去するように、前記水ポンプと連通している酸素除去器をさらに含み、前記第２の状態では、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリは、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリがエネルギーを放出することにより熱交換された蒸気が前記酸素除去器に流入するように、前記酸素除去器と連通している。

いくつかの実施例において、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリは、複数の溶融塩エネルギー貯蔵ユニットを含み、複数の前記溶融塩エネルギー貯蔵ユニットは、前記蒸気と前記復水を前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ内で段階的に熱交換するように順に連通している。

本考案の実施例の蒸気蓄熱システムの概略構成図である。

以下に、本考案の実施例について詳細に説明し、前記実施例の例を図面に示す。以下に、図面を参照して説明する実施例は、例示的なものであり、本考案を説明するためのものであり、本考案を限定するものと理解してはいけない。

以下に、図面を参照して本考案の実施例の蒸気蓄熱システムを説明する。

図１に示すように、本考案の実施例の蒸気蓄熱システムは、ボイラー１、熱交換器２、ミキサー４、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６及び水ポンプ１４を含む。

ボイラー１は、煙道（図示せず）及び蒸気ポート（図示せず）を有する。具体的には、ボイラー１内の煙道ガスは、煙道から流出し、ボイラー１内の蒸気は、蒸気ポートから流出する。

熱交換器２は、ボイラー１内の煙道ガス及び蒸気がそれぞれ熱交換器２内に流入して熱交換器２で熱交換して煙道ガスの温度を上昇させるように、煙道及び蒸気ポートとそれぞれ連通している。具体的には、熱交換器２は、第１の入口（図示せず）、第２の入口（図示せず）、第１の出口（図示せず）及び第２の出口（図示せず）を含み、第１の入口は、煙道と連通しており、ボイラー１内の煙道ガスが第１の入口に流入し、第２の入口は、蒸気ポートと連通しており、ボイラー１内の蒸気は、煙道ガス及び蒸気が熱交換器２で熱交換し、蒸気の温度が低下し、煙道ガスの温度が向上するように、第２の入口と連通しており、第１の出口は、脱硝装置の入口と連通しており、昇温された煙道ガスが脱硝装置に流入し、脱硝触媒の失活を防止する。

ミキサー４は、ボイラー１から流出した蒸気がミキサー４に流入するように、蒸気ポートと連通しており、ミキサー４は、熱交換器２によって熱交換された蒸気がミキサー４に流入するように、熱交換器２と連通しており、ミキサー４は、蒸気を混合して蒸気の温度を第１の予め設定された値まで低下させるために使用される。具体的には、図１に示すように、ミキサー４の入口は、熱交換器２の第２の出口及び蒸気ポートとそれぞれ連通しており、ボイラー１内の蒸気がミキサー４に流入し、熱交換器２で熱交換されて冷却された蒸気は、ボイラー１内の蒸気と熱交換器２が熱交換した蒸気を混合してミキサー４の温度が第１の予め設定された値まで低下するように、ミキサー４に流入し、第１の予め設定された値が２９０℃であり、ミキサー４から流出した蒸気の温度が高すぎるのを防止し、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩を溶融させ、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６が正常に作動することを確保し、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の使用寿命を向上させる。

蒸気蓄熱システム１００は、第１の状態及び第２の状態を有し、第１の状態では、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６は、ミキサー４によって混合された蒸気が溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６に流入して溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６がエネルギーを貯蔵するように、ミキサー４と連通しており、第２の状態では、水ポンプ１４は、復水が水ポンプ１４を通って溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内に流入して溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩と熱交換して溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６がエネルギーを放出するように、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６と連通している。具体的には、図１に示すように、第１の状態では、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６がエネルギーを貯蔵し、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の入口は、ミキサー４の出口と連通しており、ミキサー４によって混合された蒸気が溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６に流入し、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６が蒸気中の熱を吸収してエネルギーを貯蔵して蒸気を復水に液化する。第２の状態では、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６がエネルギーを放出し、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の入口は、水ポンプ１４と連通しており、水ポンプ１４は、復水を溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６に輸送し、復水が溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩と熱交換することにより、復水の温度が上昇してガス状に気化する。

本考案の実施例の蒸気蓄熱システム１００は、熱交換器２及びミキサー４が設けられ、ボイラー１内の蒸気の一部を脱硝装置の入口の煙道ガスを加熱することに用いて低負荷運転脱硝装置の運転の安全性を確保し、煙道ガスバイパスなどの技術に比べて、煙道ガスの温度の制御がより正確になり、メンテナンス量が小さくなるとともに、煙道ガスを加熱することで蒸気の熱の一部を消費するため、蓄熱ピーク調整中の抽気量が増加し、ユニットの深度ピーク調整能力を向上させ、また、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６及び水ポンプ１４が設けられるため、ボイラー１の蒸気が発生した熱エネルギーを溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６に直接貯蔵し、関連技術の電気蓄熱ピーク調整方式の熱→電気→熱の２回のエネルギー変換過程を経ることに比べて、電気に変換する中間過程を減少させ、エネルギー変換効率を向上させる。

いくつかの実施例において、蒸気蓄熱システム１００は、液体貯蔵タンク１０をさらに含み、第１の状態では、液体貯蔵タンク１０は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６によって熱交換された復水が液体貯蔵タンク１０に流入するように、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６と連通している。具体的には、図１に示すように、液体貯蔵タンク１０の入口は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の出口と連通しており、第１の状態では、ミキサー４から流出した蒸気は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６がエネルギーを貯蔵することにより復水に液化して液体貯蔵室に流入することにより、液体貯蔵タンク１０が復水を貯蔵する。

いくつかの実施例において、蒸気蓄熱システム１００は、液体貯蔵タンク１０と連通しており、液体貯蔵タンク１０に復水を輸送して液体貯蔵タンク１０内の温度を調節するための温度調節アセンブリをさらに含む。具体的には、図１に示すように、温度調節アセンブリは、第１の水ポンプ１２及び復水加熱器１３を含み、ボイラー１ユニットで形成した復水を第１の水ポンプ１２及び復水加熱器１３によって液体貯蔵タンク１０に輸送することにより、液体貯蔵タンク１０内の復水の温度を９５℃前後に調節し、液体貯蔵タンク１０内の復水が気化することを防止し、液体貯蔵タンク１０の貯蔵効率を向上させ、液体貯蔵タンク１０のエネルギー貯蔵寿命を延ばすことができる。

いくつかの実施例において、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６がエネルギーを放出する過程に伴い、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩の温度が徐々に低下し、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の上部の出口から出てきた蒸気の温度は、熱供給のニーズ又は蒸気補助のニーズを満たさなくなる。したがって、いくつかの実施例において、第２の状態では、液体貯蔵タンク１０は、液体貯蔵タンク１０内の復水が水ポンプ１４を通って溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６に流入するように、水ポンプ１４と連通しており、液体貯蔵タンク１０内の復水によって溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６を熱交換することにより、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６がエネルギーを放出し続け、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩の温度とタンク内の復水の温度差が大きいため、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６のエネルギー放出及び熱交換の効率を向上させる。

いくつかの実施例において、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩の温度が上昇するのにつれて、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の出口から流出した復水が蒸気になる。そのため、いくつかの実施例において、蒸気蓄熱システム１００は、スチームヘッダ８をさらに含み、スチームヘッダ８は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６によって熱交換された蒸気がスチームヘッダ８に流入するように、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６と連通しており、スチームヘッダ８は、ユニットの代わりに蒸気補助又は抽気するために使用される。具体的には、図１に示すように、スチームヘッダ８の入口は、エネルギー貯蔵アセンブリの出口と連通しており、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６が熱交換した蒸気がスチームヘッダ８に流入することにより、スチームヘッダ８によってユニットの代わりに蒸気補助又は抽気することにより、蒸気蓄熱システム１００の効率を向上させる。

いくつかの実施例において、蒸気蓄熱システム１００は、熱供給配管２０をさらに含み、第２の状態では、熱供給配管２０は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６がエネルギーを放出することにより加熱された蒸気が熱供給配管２０に流入するように、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６と連通しており、熱供給配管２０は、クライアントに熱を供給するために使用される。具体的には、図１に示すように、熱供給配管２０の入口は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の出口と連通しており、第２の状態では、復水は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６がエネルギーを放出することにより蒸気に昇温して熱供給配管２０に流入することにより、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６がエネルギーを放出することにより加熱された蒸気は、供給管２０に流入して供給管２０によってクライアントに対して熱を供給する。

いくつかの実施例において、ミキサー４から流出した蒸気の温度は第１の温度であり、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩の温度は第２の温度であり、第１の温度と第２の温度との差が第２の予め設定された値より小さい場合、ミキサー４は、ミキサー４によって混合された蒸気がスチームヘッダ８に流入するように、スチームヘッダ８と連通しており、及び／又は、ミキサー４は、ミキサー４によって混合された蒸気が熱供給配管２０に流入するように、熱供給配管２０と連通している。具体的には、図１に示すように、ミキサー４の出口の蒸気温度と溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の出口の蒸気温度との温度差が第２の予め設定された値より小さい場合、第２の予め設定された値が２０℃であり、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の蓄熱が終了し、ミキサー４の出口は、スチームヘッダ８の入口と連通しており、混合された蒸気をスチームヘッダ８に流入するか、又はミキサー４の出口は、熱供給配管２０の入口と連通しており、混合された蒸気を熱供給配管２０に流入するか、又はミキサー４の出口は、供給管２０の入口及びスチームヘッダ８の入口とそれぞれ連通しており、混合された蒸気を熱供給配管２０及びスチームヘッダ８内に流入し、蒸気の利用率を向上させ、エネルギーの無駄を低減することができる。

いくつかの実施例において、蒸気蓄熱システム１００は、水ポンプ１４に流入した復水の酸素を除去するように、水ポンプ１４と連通している酸素除去器１６をさらに含み、第２の状態では、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６がエネルギーを放出することにより熱交換された蒸気が酸素除去器１６に流入するように、酸素除去器１６と連通している。具体的には、図１に示すように、酸素除去器１６の入口は、外部配管と連通しており、酸素除去器１６の出口は、水ポンプ１４の入口と連通しており、復水は、外部配管を介して酸素除去器１６に流入し、酸素除去器１６によって復水内の酸素を除去してから溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６に流入することにより、復水内の酸素が溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩と反応するのを防止し、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の使用寿命を向上させ、第２の状態では、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の出口は、酸素除去器１６の入口と連通しており、エネルギーを放出することにより気化した蒸気を酸素除去器１６に流入し、酸素除去器１６の抽気を減らし、発電石炭の消耗を低減させる。

いくつかの実施例において、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６は、複数の溶融塩エネルギー貯蔵ユニットを含み、複数の前記溶融塩エネルギー貯蔵ユニットは、蒸気と復水を溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内で段階的に熱交換するように順に連通している。具体的には、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６は、蒸気及び温水が複数の溶融塩エネルギー貯蔵ユニット内の溶融塩と段階的に熱交換するように、順に直列されている複数の溶融塩エネルギー貯蔵ユニットであってもよい。

なお、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６は、蓄熱放熱一体化装置であり、蓄熱時に、蒸気は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の上部の入口から入り、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の下部から出てきて、放熱時に、温水は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の下部から入り、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６から出てきて、蓄熱・放熱は、同一の熱交換器２を共用し、作業物質の流れのみを変化させる。ボイラー１の再熱蒸気抽出量は、全再熱蒸気流量の２５％以下である。

以下に、図１に基づいて本考案の実施例の蒸気蓄熱システム１００を具体的に説明する。

熱交換器２は、ボイラー１の後部の煙道の脱硝装置入口前に配置され、熱交換器２の第２の入口は、第１のバルブ３によってボイラー１の蒸気ポートと連通しており、熱交換器２の第２の出口は、ミキサー４の入口と連通しており、ミキサー４の他方の側は、第２のバルブ５によってボイラー１の蒸気ポートと連通しており、ミキサー４の出口は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の上部の入口と連通している。溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の下部の出口配管は一方が第３のバルブ７によってスチームヘッダ８の入口と連通しており、他方が第４のバルブ９によって液体貯蔵タンクの上部の入口配管と連通している。液体貯蔵タンクの入口は、同時に第４のバルブ９によって第１の水ポンプ１２の出口及び復水加熱器１３１３の出口と連通している。

溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の下部の入口は一方が第５のバルブ１１及び水ポンプ１４を介して酸素除去器１６の出口の復水配管（図示せず）と連通しており、他方が水ポンプ１４、第６のバルブ１５を介して液体貯蔵タンクの下部の出口と連通しており、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の上部の出口は、３方の配管とそれぞれ連通しており、一方は、酸素除去器１６の入口の復水配管と連通しており、一方は第７のバルブ１８によってユニット熱供給配管２０と連通しており、一方は第８のバルブ１９によってスチームヘッダ８と連通している。

蓄熱の過程は以下の通りである。ボイラー１は、低負荷運転し、再熱蒸気の一部は、ボイラー１から抽出され、ボイラー１の後部の煙道の脱硝装置入口前に配置された熱交換器２によって煙道ガスの温度を２９０℃以上まで加熱し、熱交換器２から出てきた蒸気とボイラー１から抽出された再熱蒸気の一部はミキサー４の両側から蒸気ミキサー４にそれぞれ入り、第１のバルブ３及び第２のバルブ５を調節することにより、両側の蒸気流量を調節し、ミキサー４の出口の蒸気温度が溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩の分解温度を超えないことを確保する。混合蒸気は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の上部の入口から入り、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩と十分に熱交換し、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩の温度が次第に上昇し、蒸気蓄熱過程を徐々に完了させる。溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の下部の出口から出てきて、溶融塩によって熱交換された蒸気は、第４のバルブ９によって最初の一部が飽和水になって液体貯蔵タンクの上部から液体貯蔵タンクに入る。液体貯蔵タンク内の水温が９５℃を超えないことを確保するために、第５のバルブ１１によって第１の水ポンプ１２及び復水加熱器１３１３を経て液体貯蔵タンクに入る水量を調節することができる。溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩の温度が上昇するのにつれて、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の下部の出口から出てきたのは、飽和水ではなく、蒸気となり、蒸気を第４のバルブ９によってスチームヘッダ８に入り、ユニットの代わりに蒸気補助又は抽気するために使用される。ミキサー４の出口の蒸気温度と溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の下部の出口の蒸気温度との温度差が２０℃以内である場合、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の蓄熱が終了し、ミキサー４の出口の蒸気は、第９のバルブ１７によって直接スチームヘッダ８に入るか、又は第８のバルブ１９によって熱供給配管２０に入り、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６に入らないと考えられる。

放熱の過程は以下の通りである。溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６に熱が貯蔵されると、放熱モードに入ることができる。酸素除去器１６の出口の復水は、水ポンプ１４によって第６のバルブ１５を介して溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の下部の入口から溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６に入り、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の高温溶融塩と十分に熱交換し、復水は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内で昇温・加熱・気化され、最後に過熱蒸気となって溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の上部の出口から出てくる。高温溶融塩で熱交換された蒸気は一方が第８のバルブ１９を介して熱供給配管２０に入って熱供給し、一方が第９のバルブ１７を介してスチームヘッダ８に入り、ユニットの代わりに蒸気補助又は抽気し、ユニット発電における石炭消費量を低減させる。放熱過程が進むのにつれて、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６内の溶融塩の温度が徐々に低下し、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の上部の出口から出てきた蒸気の温度が熱供給のニーズ又は蒸気補助のニーズを満たさなくなった場合、酸素除去器１６の出口と溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の下部の入口との間の第６のバルブ１５を閉じ、第７のバルブ１８を開き、水ポンプ１４によって液体貯蔵タンク中の温水を溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の下部の入口に送り込む。温水は、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６に入ってから溶融塩と熱交換し、水温が徐々に上昇してから溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の上部の出口から出てきて、酸素除去器１６の入口の復水配管に入り、一部の低圧加熱器及び酸素除去器１６からの抽気を減らし、発電石炭の消費量を低減することができる。溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の上部の出口から出てきた温水の温度が１３０℃未満の場合、溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ６の放熱の過程が終了したと考えられる。

本考案の蒸気蓄熱システム１００の作動原理及び性能の優位性をさらに説明するために、以下に、ある６６０ＭＷの石炭発電ユニット、８０ＭＷ．ｈ蒸気蓄熱ピーク調整装置の配置を例として、そのプロセスフロー及びエネルギー貯蔵装置のエネルギー変換効率を簡単に説明する。１台の６６０ＭＷのユニットで、定格負荷２５％で脱硝装置の入口の煙道ガスの温度が２６０℃であり、再熱蒸気を６５ｔ／ｈ抽出して蒸気－煙道ガス熱交換器２に入れ、脱硝訴追の入口の煙道ガスの温度を２９０℃以上までに上昇し、煙道ガスを加熱した蒸気は、再熱蒸気の一部と混合して溶融塩エネルギー貯蔵装置に直接入って蓄熱し、蓄熱された蒸気の残りの熱は、部分的に温水に変換して温水タンクに貯蔵し、部分的に２３０℃以上の蒸気に変換してスチームヘッダ８に入り、四抽気蒸気の代わりに、蒸気吸気ファン、蒸気給水水ポンプ１４、酸素除去器１６による蒸気加熱に使用され、低負荷時の四抽気蒸気が不足しているという問題を解決する。放熱の過程は、温水が溶融塩エネルギー貯蔵装置内に入って熱交換し、温度が２３０℃より高い場合、発生した蒸気がスチームヘッダ８に入り、温度が２３０℃より低く１３０℃より高い場合、酸素除去器１６の入口の復水に導入され、酸素除去器１６及び低圧加熱器による抽気を低減させる。エネルギー貯蔵装置のエネルギー変換効率については、計算により、再熱蒸気を直接抽出して蓄熱及び放熱を行うエネルギー変換効率が５０．３７％であり、煙道ガスを加熱してから蓄熱・放熱を行うエネルギー変換効率が７２．９７％であり、再熱蒸気の熱を段階的に利用した後、エネルギー貯蔵装置のエネルギー変換効率が高くなる。ピーク調整能力については、再熱蒸気を６５ｔ／ｈ抽気して煙道ガスを加熱することにより、ピーク調整能力は単純に再熱蒸気を抽気してピーク調整することに比べて２０ＭＷ程度増加し、ボイラー１の低負荷脱硝の問題を解決し、ユニットのピーク調整能力は、前より明らかに向上する。

本考案の説明において、なお、用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」などが示す方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係に基づくものであり、本考案の説明を容易にし、説明を簡略化することのみを目的とするものであり、指している装置又は要素が特定の方位を有し、特定の方位で構成され、動作しなければならないことを示したり、示唆したりするものではないため、本考案に対する制限と理解することができない。

また、用語「第１」、「第２」は、説明するためにのみ使用され、相対的な重要性を示したり暗示したりして、あるいは指示されている技術的特徴の数を暗黙的に示しているとは理解することができない。したがって、「第１」、「第２」と限定されている特徴は、少なくとも１つの当該特徴を明示的又は暗黙的に含むことができる。本考案の説明において、「複数」の意味は、特に明確かつ具体的な限定がない限り、少なくとも２つであり、例えば、２つ、３つなどである。

本考案の説明において、特に明示的な規定及び限定がない限り、用語「取り付け」、「接続」、「連通」、「固定」などの用語は、一般的に理解すべきであり、特に明示的な限定がない限り、例えば、固定的に連通してもよく、取り外し可能に連通してもよく、又は一体になっていてもよく、機械的に連通してもよく、電気的に連通するか又は互いに通信可能であり、直接接続してもよく、中間媒体を介して間接的に接続してもよく、２つの要素内部の連通又は２つの要素の相互作用の関係であってもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の本考案での具体的な意味を理解することができる。

本考案において、特に明示的な規定及び限定がない限り、第１の特徴が第２の特徴の「上」又は「下」にあることは、第１及び第２の特徴が直接接触してもよく、第１及び第２の特徴が中間媒体を介して間接的に接触してもよい。そして、第１の特徴が第２の特徴の「上」、「上方」及び「上面」にあることは、第１の特徴が第２の特徴の真上又は斜め上にあるか、又は第１の特徴の水平高さが第２の特徴より高いことのみを示してもよい。第１の特徴が第２の特徴の「下」、「下方」及び「下面」にあることは、第１の特徴が第２の特徴の真下又は斜め下にあるか、又は第１の特徴の水平高さが第２の特徴より小さいことのみを示してもよい。

本考案において、用語「１つの実施例」、「いくつかの実施例」、「例」、「具体的な例」又は「いくつかの例」などは、当該実施例又は例を組み合わせて説明した具体的な特徴、構造、材料又は特性が本考案の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の例示的な説明は、必ずしも同じ実施例又は例を対象する必要はない。さらに、説明された具体的な特徴、構造、材料又は特性は、いずれか１つ又は複数の実施例又は例において適切な方式で組み合わせることができる。また、互いに矛盾することなく、当業者であれば、本明細書に説明された異なる実施例又は例及び異なる実施例又は例の特徴を結合して組み合わせることができる。

上記実施例が示され、説明されているが、上記実施例は、例示的なものであり、本考案に対する制限と理解すべきではなく、当業者による上記実施例の変更、補正、代替及び変形がいずれも本考案の保護範囲に含まれることを理解することができる。

１００ 蒸気蓄熱システム
１ ボイラー
２ 熱交換器
３ 第１のバルブ
４ ミキサー
５ 第２のバルブ
６ 溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ
７ 第３のバルブ
８ スチームヘッダ
９ 第４のバルブ
１０ 液体貯蔵タンク
１１ 第５のバルブ
１２ 第１の水ポンプ
１３ 復水加熱器
１４ 水ポンプ
１５ 第６のバルブ
１６ 酸素除去器
１７ 第９のバルブ
１８ 第７のバルブ
１９ 第８のバルブ
２０ 熱供給配管

Claims (10)

1. 蒸気蓄熱システムであって、
   煙道及び蒸気ポートを有するボイラーと、
   熱交換器であって、前記ボイラー内の煙道ガス及び蒸気がそれぞれ前記熱交換器内に流入して前記熱交換器で熱交換して前記煙道ガスの温度を上昇させるように、前記煙道及び前記蒸気ポートとそれぞれ連通している熱交換器と、
   ミキサーであって、前記ボイラーから流出した蒸気が前記ミキサーに流入するように前記蒸気ポートと連通しており、前記熱交換器によって熱交換された蒸気が前記ミキサーに流入するように前記熱交換器と連通しており、蒸気を混合して前記蒸気の温度を第１の予め設定された値まで低下させるためのミキサーと、
   溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ及び水ポンプと、を備え、
   前記蒸気蓄熱システムは第１の状態及び第２の状態を有し、前記第１の状態では、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリは、前記ミキサーによって混合された蒸気が前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ内に流入して前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリがエネルギーを貯蔵するように、前記ミキサーと連通しており、前記第２の状態では、前記水ポンプは、復水が前記水ポンプを通って前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ内に流入して前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ内の溶融塩と熱交換して前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリがエネルギーを放出するように、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリと連通している、
   ことを特徴とする蒸気蓄熱システム。
2. 前記蒸気蓄熱システムは液体貯蔵タンクをさらに含み、前記第１の状態では、前記液体貯蔵タンクは、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリによって熱交換された復水が前記液体貯蔵タンク内に流入するように、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリと連通している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気蓄熱システム。
3. 前記蒸気蓄熱システムは、前記液体貯蔵タンクと連通しており前記液体貯蔵タンクに復水を輸送して前記液体貯蔵タンク内の温度を調節するための温度調節アセンブリをさらに含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の蒸気蓄熱システム。
4. 前記第２の状態では、前記液体貯蔵タンクは、前記液体貯蔵タンク内の復水が前記水ポンプを通って前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリに流入するように、前記水ポンプと連通している、
   ことを特徴とする請求項２に記載の蒸気蓄熱システム。
5. 前記蒸気蓄熱システムはスチームヘッダをさらに含み、前記スチームヘッダは、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリによって熱交換された蒸気が前記スチームヘッダに流入するように、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリと連通しており、前記スチームヘッダは、ユニットの代わりに蒸気補助又は抽気するために使用される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気蓄熱システム。
6. 前記ミキサーから流出した蒸気の温度は第１の温度であり、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ内の溶融塩の温度は第２の温度であり、前記第１の温度と前記第２の温度との差が第２の予め設定された値より小さい場合、前記ミキサーは、前記ミキサーによって混合された蒸気が前記スチームヘッダに流入するように、前記スチームヘッダと連通している、
   ことを特徴とする請求項５に記載の蒸気蓄熱システム。
7. 前記蒸気蓄熱システムは熱供給配管をさらに含み、前記第２の状態では、前記熱供給配管は、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリがエネルギーを放出することにより加熱された蒸気が前記熱供給配管に流入するように、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリと連通しており、前記熱供給配管は、クライアントに熱を供給するために使用される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気蓄熱システム。
8. 前記ミキサーから流出した蒸気の温度は第１の温度であり、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ内の溶融塩の温度は第２の温度であり、前記第１の温度と前記第２の温度との差が第２の予め設定された値より小さい場合、前記ミキサーは、前記ミキサーによって混合された蒸気が前記熱供給配管に流入するように、前記熱供給配管と連通している、
   ことを特徴とする請求項７に記載の蒸気蓄熱システム。
9. 前記蒸気蓄熱システムは、前記水ポンプに流入した復水の酸素を除去するように、前記水ポンプと連通している酸素除去器をさらに含み、
   前記第２の状態では、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリは、前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリがエネルギーを放出することにより熱交換された蒸気が前記酸素除去器に流入するように、前記酸素除去器と連通している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気蓄熱システム。
10. 前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリは、複数の溶融塩エネルギー貯蔵ユニットを含み、複数の前記溶融塩エネルギー貯蔵ユニットは、前記蒸気と前記復水を前記溶融塩エネルギー貯蔵アセンブリ内で段階的に熱交換するように順に連通している、
    ことを特徴とする請求項１～９に記載の蒸気蓄熱システム。

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