JP7635379B2 - 溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システム - Google Patents

Description

＜関連出願の相互引用＞
本出願は、２０２２年６月２１日に中国に提案された、中国特許出願番号が２０２２１０７０３８１７．Ｘであるものの優先権を主張し、そのすべての内容が本明細書に組み入れられる。

本開示は、火力発電ユニット技術の分野に関し、具体的には溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムに関する。

近年、風力発電、太陽光発電などの再生可能エネルギー発電の規模と比重が大幅に向上している。しかし、再生可能エネルギーは変動性と間欠性などの特徴があり、電力網に接続すると、通常の火力発電ユニットにピーク調整やピークなどの補助サービスを追加する能力が必要となる。石炭火力発電ユニットが主体的な電源の地位を占め、同時に大規模で不安定な再生可能エネルギーの系統連系が急がれるという二重の背景の下で、中国の火力発電ユニットの負荷調節能力の向上が急務となっている。

現在、ボイラ装置の最小出力を低下させることによって火力発電ユニットの深いピーク調整を実現する方式はボイラ装置の最低安定燃焼負荷に制限されることが多く、ボイラ装置の安定燃焼負荷が低すぎると、バーナ、石炭粉砕機、ファンなどの設備が低すぎる負荷で安定して運転できないため、火力発電ユニットが低すぎる負荷で長期間運転できなくなり、また、ボイラ装置の最小出力を低下させることによって火力発電ユニットの深いピーク調整を実現する方式は脱硝装置の最低入口煙温度にも制限されており、ボイラ装置の安定燃焼負荷が低すぎると、ボイラ装置の排煙側温度も低くなるため、脱硝装置内の触媒活性が低下し、脱硝装置の脱硝効率が急激に低下し、火力発電ユニットの排煙要求を満たすことができない。そのため、本開示は、火力発電ユニットのピーク調整能力を向上させるために、溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムを提案する。

本開示は、関連技術における技術的課題の少なくとも１つをある程度解決することを目的とする。

このため、本開示の目的は、溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムを提案することにある。

上記の目的を達成するために、本開示の実施例は、溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムを提供し、ボイラ装置、低温タンク、高温タンク、第１の熱交換器及び第２の熱交換器を含み、前記第１の熱交換器の吸熱通路の入液端が前記低温タンクの出液端に接続され、前記第１の熱交換器の吸熱通路の出液端が前記高温タンクの入液端に接続され、前記第１の熱交換器の放熱通路の入気端が前記ボイラ装置の気水分離器の排気端に接続され、前記第１の熱交換器の放熱通路の出液端が前記ボイラ装置の水冷壁の入液端に接続され、前記第２の熱交換器の放熱通路の入液端が前記高温タンクの出液端に接続され、前記第２の熱交換器の放熱通路の出液端が前記低温タンクの入液端に接続され、前記第２の熱交換器の吸熱通路の入液端が前記ボイラ装置の給水ポンプの出液端に接続され、前記第２の熱交換器の吸熱通路の出液端が前記ボイラ装置の節炭器の入液端に接続される。

いくつかの実施例では、前記ボイラ装置は、炉体と、前記炉体の内壁に設けられる水冷壁と、出液端が前記水冷壁の入液端に接続され、入液端が前記水冷壁の出液端に接続される前記気水分離器と、前記炉体の排煙端内に設けられ、出液端が前記水冷壁の入液端に接続される前記節炭器と、出液端が前記節炭器の入液端に接続され、入気端が蒸気タービンの高圧シリンダの排気端及び前記蒸気タービンの中圧シリンダの排気端にそれぞれ接続される高圧加熱器と、出液端が前記高圧加熱器の入液端に接続される前記給水ポンプと、前記炉体内に設けられ、入気端が前記気水分離器の排気端に接続され、排気端が前記高圧シリンダの入気端に接続される過熱器群と、を含む。

いくつかの実施例では、前記火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、前記第１の熱交換器の吸熱通路の出液端と前記水冷壁の入液端との間に設けられ、入液端が前記第１の熱交換器の吸熱通路の出液端に接続され、出液端が前記水冷壁の入液端に接続される再循環ポンプをさらに含む。

いくつかの実施例では、前記過熱器群は、入気端が前記気水分離器の排気端に接続される水平低温過熱器と、入気端が前記水平低温過熱器の排気端に接続される垂直低温過熱器と、入気端が前記垂直低温過熱器の排気端に接続される仕切り板過熱器と、入気端が前記仕切り板過熱器の排気端に接続される高温過熱器と、入気端が前記高温過熱器の排気端に接続され、排気端が蒸気タービンの高圧シリンダの入気端に接続される最終段過熱器と、を含み、前記仕切り板過熱器、前記高温過熱器、前記最終段過熱器、前記垂直低温過熱器、前記水平低温過熱器及び前記節炭器は、前記炉体の燃焼室から前記炉体の排煙端への方向に沿って順に分布する。

いくつかの実施例では、前記火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、前記気水分離器の排気端と前記第１の熱交換器の放熱通路の入気端との間の管路に設けられる第１の弁体と、前記気水分離器の排気端と前記水平低温過熱器の入気端との間の管路に設けられる第２の弁体と、前記給水ポンプの出液端と前記高圧加熱器の入液端との間の管路に設けられる第３の弁体と、前記給水ポンプの出液端と前記第２の熱交換器の吸熱通路の入液端との間の管路に設けられる第４の弁体と、をさらに含む。

いくつかの実施例では、前記ボイラ装置は、前記炉体内に設けられ、前記最終段過熱器と前記垂直低温過熱器との間に位置し、入気端が前記高圧シリンダの排気端に接続される高温再熱器と、前記炉体内に設けられ、前記最終段過熱器と前記高温再熱器との間に位置し、入気端が前記高温再熱器の排気端に接続され、排気端が前記中圧シリンダの入気端に接続される最終段再熱器と、をさらに含む。

いくつかの実施例では、前記火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、第３の熱交換器をさらに含み、前記第３の熱交換器の吸熱通路は、前記第１の熱交換器の吸熱通路の出液端と前記高温タンクの入液端との間に設けられ、前記第３の熱交換器の吸熱通路の入液端が前記第１の熱交換器の吸熱通路の出液端に接続され、前記第３の熱交換器の吸熱通路の出液端が前記高温タンクの入液端に接続され、前記第３の熱交換器の放熱通路は、前記最終段再熱器の入気端と前記高温再熱器の排気端との間に設けられ、前記第３の熱交換器の放熱通路の入気端が前記高温再熱器の排気端に接続され、前記最終段再熱器の入気端が前記第３の熱交換器の放熱通路の排気端及び前記高温再熱器の排気端にそれぞれ接続される。

いくつかの実施例では、前記火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、前記第３の熱交換器の放熱通路の入気端と前記高温再熱器の排気端との間の管路に設けられる第５の弁体と、前記最終段再熱器の入気端と前記高温再熱器の排気端との間の管路に設けられる第６の弁体と、をさらに含む。

いくつかの実施例では、前記火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、前記第１の熱交換器の吸熱通路の入液端と前記低温タンクの出液端との間に設けられ、入液端が前記低温タンクの出液端に接続され、出液端が前記第１の熱交換器の吸熱通路の入液端に接続される低温溶融塩ポンプと、前記第１の熱交換器の吸熱通路の入液端と前記低温溶融塩ポンプの出液端との間の管路に設けられる第７の弁体と、前記第２の熱交換器の放熱通路の入液端と前記高温タンクの出液端との間に設けられ、入液端が前記高温タンクの出液端に接続され、出液端が前記第２の熱交換器の放熱通路の入液端に接続される高温溶融塩ポンプと、前記第２の熱交換器の放熱通路の入液端と前記高温溶融塩ポンプの出液端との間の管路に設けられる第８の弁体と、をさらに含む。

いくつかの実施例では、前記火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、吸煙端が前記ボイラ装置の排煙端に接続される脱硝装置をさらに含む。

本開示によって提供される技術案は以下の有益な効果を含むことができる。
電気使用の需要が少なく火力発電ユニットの深いピーク調整を必要とされる場合、ボイラ装置の最小安定燃焼負荷を保証するとともに溶融塩蓄熱によってボイラ装置の出力を低下させることにより、火力発電ユニットのピーク調整深さを増加させ、火力発電ユニットのピーク調整能力を向上させ、溶融塩に貯蔵された熱によって節炭器の入水温度を高めるため、ボイラ装置の排煙端温度を高め、さらに脱硝装置の脱硝效率を保証し、火力発電ユニットの排煙要求を満たし、電気使用の需要が大きく火力発電ユニットがピークにある必要がある場合、溶融塩に貯蔵された熱によって節炭器の入水温度を保証して、蒸気タービンの放出蒸気による給水ポンプの排出水への加熱量を低減することにより、蒸気タービンの機能力を高め、火力発電ユニットの発電ピークを実現する。これにより、火力発電ユニットの柔軟な運転を実現し、火力発電ユニットのピーク調整能力を効果的に向上させる。

本出願の付加的な特徴及び利点は、以下の説明において部分的に示され、一部が以下の説明により明らかになり、又は本開示の実践により理解されることになる。

本開示の上記及び／又は付加的な態様及び利点は、以下図面と組み合わせて、実施例に対する説明によって明らかになり且つ理解しやすくなる。
本開示の一実施例によって提案される溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムの概略構成図である。 本開示の一実施例によって提案される溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムの概略構成図である。 本開示の一実施例によって提案される溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムの概略構成図である。

以下、本開示の実施例について詳細に説明し、前記実施例の例は添付図面に示され、ここで、最初から最後まで同じまたは類似の符号は同じまたは類似の素子、または同じまたは類似の機能を有する素子を示す。以下、添付図面を参照して説明する実施例は例示的なものであり、本開示を説明するためだけであり、本開示に対する制限として理解されたくない。むしろ、本開示の実施例は、添付の特許請求の範囲の精神および内包の範囲内に含まれるすべての変化、修正、および均等物を含む。

図１に示すように、本開示の実施例は、溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムを提案し、このシステムは、ボイラ装置１、低温タンク２、高温タンク３、第１の熱交換器４及び第２の熱交換器５を含み、第１の熱交換器４の吸熱通路の入液端が低温タンク２の出液端に接続され、第１の熱交換器４の吸熱通路の出液端が高温タンク３の入液端に接続され、第１の熱交換器４の放熱通路の入気端がボイラ装置１の気水分離器８の排気端に接続され、第１の熱交換器４の放熱通路の出液端がボイラ装置１の水冷壁７の入液端に接続され、第２の熱交換器５の放熱通路の入液端が高温タンク３の出液端に接続され、第２の熱交換器５の放熱通路の出液端が低温タンク２の入液端に接続され、第２の熱交換器５の吸熱通路の入液端がボイラ装置１の給水ポンプ１１の出液端に接続され、第２の熱交換器５の吸熱通路の出液端がボイラ装置１の節炭器９の入液端に接続される。

これにより、図２に示すように、電気使用の需要が小さい場合、ボイラ装置１は最小安定燃焼負荷にあり、低温溶融塩は低温タンク２から第１の熱交換器４の吸熱通路を経由してから高温タンク３に入り、気水分離器８内の一部の蒸気は第１の熱交換器４の放熱通路を経由してから水冷壁７に入り、これにより、気水分離器８の一部の蒸気内の熱が低温溶融塩に放出され、低温溶融塩が高温溶融塩に変わり、高温溶融塩が高温タンク３に貯蔵され、
ここで、図１に示すように、ボイラ装置１の排煙端温度が低い場合、低温溶融塩が気水分離器８内の一部の蒸気で加熱されるとともに、高温タンク３内の高温溶融塩は第２の熱交換器５の放熱通路を経由してから低温タンク２に入り、給水ポンプ１１の一部の排出水は第２の熱交換器５の吸熱通路を経由してから節炭器９に入り、これにより、高温溶融塩の熱が給水ポンプ１１の一部の排出水に放出され、この部分の排出水が加熱された後に節炭器９に入る。

図３に示すように、電気使用の需要が大きい場合、気水分離器８内の蒸気は第１の熱交換器４の放熱通路に入らず、高温タンク３内の高温溶融塩は第２の熱交換器５の放熱通路を経由してから低温タンク２に入り、給水ポンプ１１のすべての排出水は第２の熱交換器５の吸熱通路を経由してから節炭器９に入り、これにより、高温溶融塩の熱が給水ポンプ１１のすべての排出水に放出され、給水ポンプ１１のすべての排出水が加熱された後に到節炭器９に入る。

なお、電気使用の需要が少なく火力発電ユニットの深いピーク調整を必要とされる場合、ボイラ装置１の最小安定燃焼負荷を保証するとともに溶融塩蓄熱によってボイラ装置１の出力を低下させることにより、大火力発電ユニットのピーク調整深さを増加させ、火力発電ユニットのピーク調整能力を向上させ、溶融塩に貯蔵された熱によって節炭器９の入水温度を高めるため、ボイラ装置１の排煙端温度を高め、さらに脱硝装置の脱硝效率を保証し、火力発電ユニットの排煙要求を満たし、電気使用の需要が大きく火力発電ユニットがピークにある必要がある場合、溶融塩に貯蔵された熱によって節炭器９の入水温度を保証して、蒸気タービンの放出蒸気による給水ポンプ１１の排出水への加熱量を低減することにより、蒸気タービンの機能力を高め、火力発電ユニットの発電ピークを実現する。これにより、火力発電ユニットの柔軟な運転を実現し、火力発電ユニットのピーク調整能力を効果的に向上させる。

ここで、気水分離器８内の一部の蒸気が放熱された後に水冷壁７に入り、これによって水冷壁７内の作動流体流量を高め、ボイラ装置１の蒸気量を低減し、ボイラ装置１の出力を低下させ、さらに大火力発電ユニットのピーク調整深さを増加させる。

なお、第１の熱交換器４と第２の熱交換器は、いずれも熱交換のための吸熱通路及び放熱通路を含み、吸熱通路と放熱通路との間は直接熱交換可能であり、熱伝導媒体を介して間接的に熱交換可能である。

図１に示すように、いくつかの実施例では、ボイラ装置１は、炉体６、水冷壁７、気水分離器８、節炭器９、高圧加熱器１０、給水ポンプ１１及び過熱器群を含み、水冷壁７は炉体６の内壁に設けられ、気水分離器８の出液端が水冷壁７の入液端に接続され、気水分離器８の入液端が水冷壁７の出液端に接続され、節炭器９は炉体６の排煙端内に設けられ、節炭器９の出液端が水冷壁７の入液端に接続され、高圧加熱器１０の出液端が節炭器９の入液端に接続され、高圧加熱器１０の入気端が蒸気タービンの高圧シリンダの排気端及び蒸気タービンの中圧シリンダの排気端にそれぞれ接続され、給水ポンプ１１の出液端が高圧加熱器１０の入液端に接続され、過熱器群は炉体６内に設けられ、過熱器群の入気端が気水分離器８の排気端に接続され、過熱器群の排気端が高圧シリンダの入気端に接続される。

なお、水冷壁７は炉体６内の火炎及び高温煙から放出された放射熱を吸収し、水冷壁７内の水または蒸気は気水分離器８に入って気水分離を行い、気水分離器８内の水は水冷壁内に戻って使用を続け、電気使用の需要が小さい場合、図２に示すように、気水分離器８内の蒸気の一部は第１の熱交換器４の放熱通路内に入って放熱して、ボイラ装置１の出力を低下させ、電気使用の需要が大きい場合、図３に示すように、気水分離器８内の蒸気のずべては過熱器群に入って、ボイラ装置１の出力を増加させる。

電気使用の需要が小さくボイラ装置１の排煙端温度が高い場合、図２に示すように、外部水または脱酸素水は給水ポンプ１１によって加圧搬送され、高圧加熱器１０および節炭器９を順次経由してから水冷壁７に入り、これにより、ボイラ装置１の水の使用が保証される。電気使用の需要が小さくボイラ装置１の排煙端温度が低い場合、図１に示すように、一部の外部水または脱酸素水は給水ポンプ１１によって加圧搬送され、高圧加熱器１０および節炭器９を順次経由してから水冷壁７に入り、残りの外部水または脱酸素水は給水ポンプ１１によって加熱搬送され、第２の熱交換器５の吸熱通路及び節炭器９を経由してから水冷壁７に入り、これにより、ボイラ装置１の排煙端温度を高める。電気使用の需要が高い場合、図３に示すように、外部水または脱酸素水は給水ポンプ１１によって加熱搬送され、第２の熱交換器５の吸熱通路及び節炭器９を経由してから水冷壁７に入り、これにより、ボイラ装置１の出力を増加させる。

なお、蒸気タービンは、高圧シリンダ、中圧シリンダ及び低圧シリンダを含み、ボイラ装置１で発生した主蒸気は順次高圧シリンダ、中圧シリンダ及び低圧シリンダを経由して作業をした後に復水器に入り、復水器は作業後の蒸気を復水に冷却凝縮し、復水は低圧加熱器によって加熱された後に脱気器に入り、脱気器からの水が脱酸素水となる。ここで、低圧加熱器は、中圧シリンダ及び低圧シリンダの放出蒸気で復水を加熱し、加熱後の蒸気は復水器の出液端に入り、高圧加熱器１０は、高圧シリンダ及び中圧シリンダの放出蒸気で脱酸素水を加熱し、加熱後の蒸気は脱気器の入液端に入る。

図１に示すように、いくつかの実施例では、火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、第１の熱交換器４の吸熱通路の出液端と水冷壁７の入液端との間に設けられ、入液端が第１の熱交換器４の吸熱通路の出液端に接続され、出液端が水冷壁７の入液端に接続される再循環ポンプ１２をさらに含む。

なお、再循環ポンプ１２は、第１の熱交換器４の吸熱通路の排出水を加圧して水冷壁７に搬送し、これにより、気水分離器８内の一部の蒸気の安定した放熱を保証する。

図１に示すように、いくつかの実施例では、過熱器群は、水平低温過熱器１３、垂直低温過熱器１４、仕切り板過熱器１５、高温過熱器１６及び最終段過熱器１７を含み、水平低温過熱器１３の入気端が気水分離器８の排気端に接続され、垂直低温過熱器１４の入気端が水平低温過熱器１３の排気端に接続され、仕切り板過熱器１５の入気端が垂直低温過熱器１４の排気端に接続され、高温過熱器１６の入気端が仕切り板過熱器１５の排気端に接続され、最終段過熱器１７の入気端が高温過熱器１６の排気端に接続され、最終段過熱器１７の排気端が蒸気タービンの高圧シリンダの入気端に接続され、
ここで、仕切り板過熱器１５、高温過熱器１６、最終段過熱器１７、垂直低温過熱器１４、水平低温過熱器１３及び節炭器９は、炉体６の燃焼室から炉体６の排煙端への方向に沿って順に分布する。

なお、気水分離器８内の蒸気は、水平低温過熱器１３、垂直低温過熱器１４、仕切り板過熱器１５、高温過熱器１６及び最終段過熱器１７を順次経由してから蒸気タービンの高圧シリンダの使用を満たす主蒸気に加熱され、主蒸気は蒸気タービンの高圧シリンダに入って作業をし、火力発電ユニットの発電を実現する。

図１に示すように、いくつかの実施例では、火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、第１の弁体１８、第２の弁体１９、第３の弁体２０及び第４の弁体２１をさらに含み、第１の弁体１８は、気水分離器８の排気端と第１の熱交換器４の放熱通路の入気端との間の管路に設けられ、第２の弁体１９は、気水分離器８の排気端と水平低温過熱器１３の入気端との間の管路に設けられ、第３の弁体２０は、給水ポンプ１１の出液端と高圧加熱器１０の入液端との間の管路に設けられ、第４の弁体２１は、給水ポンプ１１の出液端と第２の熱交換器５の吸熱通路の入液端との間の管路に設けられる。

なお、電気使用の需要が小さい場合、図２に示すように、気水分離器８内の蒸気の一部が第１の熱交換器４の放熱通路に入って放熱し、残りの蒸気が水平低温過熱器１３、垂直低温過熱器１４、仕切り板過熱器１５、高温過熱器１６及び最終段過熱器１７に順次入って吸熱するように、第１の弁体１８と第２の弁体１９の開度を調節する。また、ボイラ装置１の排煙端温度が高い場合、図２に示すように、給水ポンプ１１のすべての排出水が高圧加熱器１０に入って吸熱するように、第３の弁体２０を開き、第４の弁体２１を閉じる。ボイラ装置１の排煙端温度が低い場合、図１に示すように、給水ポンプ１１の一部の排出水が高圧加熱器１０に入って吸熱し、残りの排出水が第２の熱交換器５の吸熱通路に入って吸熱するように、第３の弁体２０と第４の弁体２１の開度を調節する。

電気使用の需要が大きい場合、図３に示すように、気水分離器８内のすべての蒸気が順次水平低温過熱器１３、垂直低温過熱器１４、仕切り板過熱器１５、高温過熱器１６及び最終段過熱器１７に入って吸熱し、給水ポンプ１１のすべての排出水が第２の熱交換器５の吸熱通路に入って吸熱するように、第１の弁体１８と第３の弁体２０を閉じ、第２の弁体１９と第４の弁体２１を開く。

これにより、第１の弁体１８、第２の弁体１９、第３の弁体２０及び第４の弁体２１の設置により、第１の熱交換器４の放熱通路と水平低温過熱器１３との間の気水分離器８内の蒸気の分配、及び高圧加熱器１０と第２の熱交換器５の吸熱通路との間の給水ポンプ１１の排出水の分配を容易にし、全体の使用がより便利になる。

図１に示すように、いくつかの実施例では、ボイラ装置１は、高温再熱器２２と最終段再熱器２３をさらに含み、高温再熱器２２は炉体６内に設けられ、高温再熱器２２は最終段過熱器１７と垂直低温過熱器１４との間に位置し、高温再熱器２２の入気端が高圧シリンダの排気端に接続され、最終段再熱器２３は炉体６内に設けられ、最終段再熱器２３は最終段過熱器１７と高温再熱器２２との間に位置し、最終段再熱器２３の入気端が高温再熱器２２の排気端に接続され、最終段再熱器２３の排気端が中圧シリンダの入気端に接続される。

なお、蒸気タービンの高圧シリンダの放出蒸気は順次高温再熱器２２及び最終段再熱器２３を経由してから蒸気タービンの中圧シリンダの使用を満たす再加熱された蒸気に加熱され、再加熱された蒸気は蒸気タービンの中圧シリンダに入って作業をして、火力発電ユニットの発電を実現する。

図１に示すように、いくつかの実施例では、火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、第３の熱交換器２４をさらに含み、第３の熱交換器２４の吸熱通路は、第１の熱交換器４の吸熱通路の出液端と高温タンク３の入液端との間に設けられ、第３の熱交換器２４の吸熱通路の入液端が第１の熱交換器４の吸熱通路の出液端に接続され、第３の熱交換器２４の吸熱通路の出液端が高温タンク３の入液端に接続され、第３の熱交換器２４の放熱通路は最終段再熱器２３の入気端と高温再熱器２２の排気端との間に設けられ、第３の熱交換器２４の放熱通路の入気端が高温再熱器２２の排気端に接続され、最終段再熱器２３の入気端が第３の熱交換器２４の放熱通路の排気端及び高温再熱器２２の排気端にそれぞれ接続される。

これにより、電気使用の需要が小さい場合、図２に示すように、ボイラ装置１は最小安定燃焼負荷にあり、低温溶融塩は低温タンク２から順次第１の熱交換器４の吸熱通路及び第３の熱交換器２４の吸熱通路を経由してから高温タンク３に入り、高温再熱器２２の一部の放出蒸気は第３の熱交換器２４の放熱通路を経由してから最終段再熱器２３に入り、残りの放出蒸気は直接最終段再熱器２３に入り、これにより、高温再熱器２２の一部の放出蒸気の熱が第３の熱交換器２４吸熱通路内の高温溶融塩に放出され、高温溶融塩がさらに加熱された後に高温タンク３に貯蔵される。

電気使用の需要が大きい場合、図３に示すように、高温再熱器２２のずべての放出蒸気は直接最終段再熱器２３に入り、これにより、ボイラ装置１の出力を増加させる。

なお、電気使用の需要が少なく火力発電ユニットの深いピーク調整を必要とされる場合、ボイラ装置１の最小安定燃焼負荷を保証するとともに溶融塩蓄熱によってボイラ装置１の出力をさらに低下させ、大火力発電ユニットのピーク調整深さを再度増加させ、さらに火力発電ユニットのピーク調整能力を向上させる。

なお、第３の熱交換器２４は、熱交換のための吸熱通路と放熱通路を含み、吸熱通路と放熱通路との間は直接熱交換可能であり、熱伝導媒体を介して間接的に熱交換可能である。

図１に示すように、いくつかの実施例では、火力発電ユニットの柔軟な運転システムは第５の弁体２５と第６の弁体２６をさらに含み、第５の弁体２５は、第３の熱交換器２４の放熱通路の入気端と高温再熱器２２の排気端との間の管路に設けれ、第６の弁体２６は最終段再熱器２３の入気端と高温再熱器２２の排気端との間の管路に設けられる。

なお、電気使用の需要が小さい場合、図２に示すように、高温再熱器２２の一部の放出蒸気が第３の熱交換器２４に入って放熱し、残りの放出蒸気が直接最終段再熱器２３に入って吸熱するように、第５の弁体２５と第６の弁体２６の開度を調節する。

電気使用の需要が大きい場合、図３に示すように、高温再熱器２２のずべての放出蒸気が直接最終段再熱器２３に入って吸熱するように、第５の弁体２５を閉じ、第６の弁体２６を開く。

これにより、第５の弁体２５及び第６の弁体２６の設置により、第３の熱交換器２４の放熱通路と最終段再熱器２３との間の高温再熱器２２内の蒸気の分配を容易にし、全体の使用がより便利になる。

図１に示すように、いくつかの実施例では、火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、低温溶融塩ポンプ２７、第７の弁体２８、高温溶融塩ポンプ２９及び第８の弁体３０をさらに含み、低温溶融塩ポンプ２７は、第１の熱交換器４の吸熱通路の入液端と低温タンク２の出液端との間に設けられ、低温溶融塩ポンプ２７の入液端が低温タンク２の出液端に接続され、低温溶融塩ポンプ２７の出液端が第１の熱交換器４の吸熱通路の入液端に接続され、第７の弁体２８は、第１の熱交換器４の吸熱通路の入液端と低温溶融塩ポンプ２７の出液端との間の管路に設けられ、高温溶融塩ポンプ２９は第２の熱交換器５の放熱通路の入液端と高温タンク３の出液端との間に設けられ、高温溶融塩ポンプ２９の入液端が高温タンク３の出液端に接続され、高温溶融塩ポンプ２９の出液端が第２の熱交換器５の放熱通路の入液端に接続され、第８の弁体３０は、第２の熱交換器５の放熱通路の入液端と高温溶融塩ポンプ２９の出液端との間の管路に設けられる。

なお、低温タンク２内の低温溶融塩被低温溶融塩ポンプ２７によって加圧搬送され、順次第１の熱交換器４の吸熱通路及び第３の熱交換器２４の吸熱通路を経由してから高温タンク３に入り、これにより、低温溶融塩の安定した吸熱を保証し、高温タンク３内の高温溶融塩は高温溶融塩ポンプ２９よって加圧搬送され、第３の熱交換器２４の放熱通路を経由してから低温タンク２に入り、これにより、高温溶融塩の安定した放熱を保証する。

第７の弁体２８及び第８の弁体３０の設置により、低温タンク２と高温タンク３との間の通路の開閉制御を容易にし、全体の使用が便利になる。

電気使用の需要が小さい場合、図２に示すように、低温溶融塩ポンプ２７及び第７の弁体２８を開いて、低温タンク２中の低温溶融塩が高温タンク３に入り、ボイラ装置１の排煙端温度が低い場合、高温溶融塩ポンプ２９及び第８の弁を開いて、高温タンク３内の高温溶融塩が低温タンク２に入り、ボイラ装置１の排煙端温度が高い場合、高温溶融塩ポンプ２９及び第８の弁を閉じる。

電気使用の需要が大きい場合、図３に示すように、高温溶融塩ポンプ２９及び第８の弁を開いて、高温タンク３内の高温溶融塩が低温タンク２に入り、同時に低温溶融塩ポンプ２７及び第７の弁体２８を閉じる。

なお、第１の弁体１８、第２の弁体１９、第３の弁体２０、第４の弁体２１、第５の弁体２５、第６の弁体２６、第７の弁体２８及び第８の弁体３０はいずれも手動開閉弁であってもよく、電磁開閉弁であってもよい。

いくつかの実施例では、火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、吸煙端がボイラ装置１の排煙端に接続される脱硝装置をさらに含む。

なお、ボイラ装置１から排出された煙は脱硝装置によって脱硝されてから外部に排出され、火力発電ユニットの排煙要求を満たすとともに、溶融塩に貯蔵されるエネルギーの活用により、ボイラ装置１の排煙端温度が常に脱硝装置の最低入口煙温度より高くなることを保証し、脱硝装置の高効率脱硝を保証する。

なお、本開示の説明では、用語「第１」、「第２」などは説明の目的のみのために使用され、相対的な重要性を示すまたは暗示するために理解されない。本開示の説明では、「複数」という意味は、別途な説明がない限り、２つ以上である。

フローチャートに、またはここで他の方式で説明された任意のプロセスまたは方法の説明は、特定の論理機能またはプロセスを実現するためのるステップを含む１つ以上の実行可能な命令のコードのモジュール、フラグメント、または部分を表すと理解することができ、本開示の実施例の当業者であれば、本開示の好ましい実施形態の範囲は、関連する機能にしたがって基本的に同時に、または逆の順序で機能を実行することを含み、図示または議論された順序でなくてもよい追加の実装を含むと理解されたい。

本明細書の説明では、「１つの実施例」、「いくつかの実施例」、「例」、「具体的な例」、または「いくつかの例」などの用語を参照する説明は、当該実施例または例と併せて説明した具体的な特徴、構造、材料、または特性は、本公開の少なくとも１つの実施例または例に含まれることを意味する。本明細書では、上記用語の概略表現は必ずしも同じ実施例または例を指すものではない。また、説明された具体的な特徴、構造、材料または特性は、任意の１つまたは複数の実施例または例において適切な方法で結合されてもよい。

以上、本開示の実施例を示し説明したが、上記の実施例は例示的なものであり、本開示に対する制限として理解されたくなく、当業者は本開示の範囲内で上記の実施例を変更、修正、置換、及び変形することができる。

１、ボイラ装置
２、低温タンク
３、高温タンク
４、第１の熱交換器
５、第２の熱交換器
６、炉体
７、水冷壁
８、気水分離器
９、節炭器
１０、高圧加熱器
１１、給水ポンプ
１２、再循環ポンプ
１３、水平低温過熱器
１４、垂直低温過熱器
１５、仕切り板過熱器
１６、高温過熱器
１７、最終段過熱器
１８、第１の弁体
１９、第２の弁体
２０、第３の弁体
２１、第４の弁体
２２、高温再熱器
２３、最終段再熱器
２４、第３の熱交換器
２５、第５の弁体
２６、第６の弁体
２７、低温溶融塩ポンプ
２８、第７の弁体
２９、高温溶融塩ポンプ
３０、第８の弁体

Claims (9)

1. 溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムであって、
   ボイラ装置、低温溶融塩タンク、高温溶融塩タンク、第１の熱交換器及び第２の熱交換器を含み、
   前記第１の熱交換器の吸熱通路の入液端が前記低温溶融塩タンクの出液端に接続され、前記第１の熱交換器の吸熱通路の出液端が前記高温溶融塩タンクの入液端に接続され、前記第１の熱交換器の放熱通路の入気端が前記ボイラ装置の気水分離器の排気端に接続され、前記第１の熱交換器の放熱通路の出液端が前記ボイラ装置の水冷壁の入液端に接続され、
   前記第２の熱交換器の放熱通路の入液端が前記高温溶融塩タンクの出液端に接続され、前記第２の熱交換器の放熱通路の出液端が前記低温溶融塩タンクの入液端に接続され、前記第２の熱交換器の吸熱通路の入液端が前記ボイラ装置の給水ポンプの出液端に接続され、前記第２の熱交換器の吸熱通路の出液端が前記ボイラ装置の節炭器の入液端に接続され、
   溶融塩は、前記低温溶融塩タンクと、前記第１の熱交換器と、前記高温溶融塩タンクと、前記第２の熱交換器とからなる通路を循環し、
   前記ボイラ装置は、炉体と、水冷壁と、前記気水分離器と、前記節炭器と、高圧加熱器と、前記給水ポンプと、過熱器群と、を含み、
   前記水冷壁が、前記炉体の内壁に設けられ、
   前記気水分離器の出液端が前記水冷壁の入液端に接続され、前記気水分離器の入液端が前記水冷壁の出液端に接続され、
   前記節炭器が前記炉体の排煙端内に設けられ、前記節炭器の出液端が前記水冷壁の入液端に接続され、
   前記高圧加熱器の出液端が前記節炭器の入液端に接続され、前記高圧加熱器の入気端が蒸気タービンの高圧シリンダの排気端及び前記蒸気タービンの中圧シリンダの排気端にそれぞれ接続され、
   前記給水ポンプの出液端が前記高圧加熱器の入液端に接続され、
   前記過熱器群が前記炉体内に設けられ、前記過熱器群の入気端が前記気水分離器の排気端に接続され、前記過熱器群の排気端が前記高圧シリンダの入気端に接続される、
   ことを特徴とする溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システム。
2. 前記溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、
   前記第１の熱交換器の吸熱通路の出液端と前記水冷壁の入液端との間に設けられ、入液端が前記第１の熱交換器の吸熱通路の出液端に接続され、出液端が前記水冷壁の入液端に接続される再循環ポンプをさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システム。
3. 前記過熱器群は、
   入気端が前記気水分離器の排気端に接続される水平低温過熱器と、
   入気端が前記水平低温過熱器の排気端に接続される垂直低温過熱器と、
   入気端が前記垂直低温過熱器の排気端に接続される仕切り板過熱器と、
   入気端が前記仕切り板過熱器の排気端に接続される高温過熱器と、
   入気端が前記高温過熱器の排気端に接続され、排気端が蒸気タービンの高圧シリンダの入気端に接続される最終段過熱器と、を含み、
   前記仕切り板過熱器、前記高温過熱器、前記最終段過熱器、前記垂直低温過熱器、前記水平低温過熱器及び前記節炭器は、前記炉体の燃焼室から前記炉体の排煙端への方向に沿って順に分布する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システム。
4. 前記溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、
   前記気水分離器の排気端と前記第１の熱交換器の放熱通路の入気端との間の管路に設けられる第１の弁体と、
   前記気水分離器の排気端と前記水平低温過熱器の入気端との間の管路に設けられる第２の弁体と、
   前記給水ポンプの出液端と前記高圧加熱器の入液端との間の管路に設けられる第３の弁体と、
   前記給水ポンプの出液端と前記第２の熱交換器の吸熱通路の入液端との間の管路に設けられる第４の弁体と、をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載の溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システム。
5. 前記ボイラ装置は、
   前記炉体内に設けられ、前記最終段過熱器と前記垂直低温過熱器との間に位置し、入気端が前記高圧シリンダの排気端に接続される高温再熱器と、
   前記炉体内に設けられ、前記最終段過熱器と前記高温再熱器との間に位置し、入気端が前記高温再熱器の排気端に接続され、排気端が前記中圧シリンダの入気端に接続される最終段再熱器と、をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載の溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システム。
6. 前記溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、第３の熱交換器をさらに含み、
   前記第３の熱交換器の吸熱通路は、前記第１の熱交換器の吸熱通路の出液端と前記高温溶融塩タンクの入液端との間に設けられ、前記第３の熱交換器の吸熱通路の入液端が前記第１の熱交換器の吸熱通路の出液端に接続され、前記第３の熱交換器の吸熱通路の出液端が前記高温溶融塩タンクの入液端に接続され、
   前記第３の熱交換器の放熱通路は、前記最終段再熱器の入気端と前記高温再熱器の排気端との間に設けられ、前記第３の熱交換器の放熱通路の入気端が前記高温再熱器の排気端に接続され、前記最終段再熱器の入気端が前記第３の熱交換器の放熱通路の排気端及び前記高温再熱器の排気端にそれぞれ接続される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システム。
7. 前記溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、
   前記第３の熱交換器の放熱通路の入気端と前記高温再熱器の排気端との間の管路に設けられる第５の弁体と、
   前記最終段再熱器の入気端と前記高温再熱器の排気端との間の管路に設けられる第６の弁体と、をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項６に記載の溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システム。
8. 前記溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、
   前記第１の熱交換器の吸熱通路の入液端と前記低温溶融塩タンクの出液端との間に設けられ、入液端が前記低温溶融塩タンクの出液端に接続され、出液端が前記第１の熱交換器の吸熱通路の入液端に接続される低温溶融塩ポンプと、
   前記第１の熱交換器の吸熱通路の入液端と前記低温溶融塩ポンプの出液端との間の管路に設けられる第７の弁体と、
   前記第２の熱交換器の放熱通路の入液端と前記高温溶融塩タンクの出液端との間に設けられ、入液端が前記高温溶融塩タンクの出液端に接続され、出液端が前記第２の熱交換器の放熱通路の入液端に接続される高温溶融塩ポンプと、
   前記第２の熱交換器の放熱通路の入液端と前記高温溶融塩ポンプの出液端との間の管路に設けられる第８の弁体と、をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システム。
9. 前記溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システムは、
   吸煙端が前記ボイラ装置の排煙端に接続される脱硝装置をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の溶融塩蓄熱に基づく火力発電ユニットの柔軟な運転システム。