适用于火电机组深度调峰和热电解耦的熔盐储能系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种适用于火电机组深度调峰和热电解耦的熔盐储能系统，包括火电厂主机单元、熔盐充热单元、熔盐储热单元和熔盐放热单元，在机组低负荷调峰运行时，锅炉保持不投油稳燃负荷运行，熔盐充热单元运行，抽取多余部分主蒸汽、再热热段蒸汽作为热源，与熔盐换热实现熔盐充热过程，在机组顶峰运行时，熔盐放热单元运行，通过高温熔盐加热除氧水产生新蒸汽，新蒸汽返回至火电厂主机单元汽轮机发电或至热用户供热，实现熔盐放热过程。本实用新型专利技术实现了火电机组深度调峰和热电解耦功能，以及大型火电机组大容量熔盐储能，通过压力匹配器由高压主蒸汽引射再热蒸汽，解决了因主蒸汽抽汽引起的锅炉再热器超温问题。汽抽汽引起的锅炉再热器超温问题。汽抽汽引起的锅炉再热器超温问题。

【技术实现步骤摘要】
适用于火电机组深度调峰和热电解耦的熔盐储能系统


[0001]本技术属于火电机组灵活性改造
，具体涉及一种适用于火电机组深度调峰和热电解耦的熔盐储能系统。

技术介绍

[0002]近年来，我国可再生能源保持持续快速发展态势。同时，我国电源结构性矛盾突出，系统调峰能力严重不足是影响我国可再生能源消纳的核心问题。我国电源结构以火电为主，占全国电源装机比重达到67％，但调峰能力普遍只有50％左右。煤电是非常重要的灵活性调峰电源，有利促进新能源消纳和保证电网安全。因此，对现有燃煤机组实施灵活性改造，以及推动新型大容量储能技术应用成为解决上述问题的重要途径。熔盐储能具有蓄热密度大、效率高、调节快、安全性高、使用寿命长、可全年调峰等优点，适合应用于火电机组灵活性提升改造。
[0003]目前国内用于火电厂机组调峰和热电解耦的熔盐储能技术，根据相关公开文献，主要有：抽取部分高温主蒸汽加热熔盐储能、抽取部分再热器热段蒸汽加热熔盐储能、利用汽轮机抽汽加热熔盐储能、利用发电机出线端电能加热熔盐储能。上述技术，虽然能够实现储能和部分降低机组负荷目的，但是，仍存在下述问题：
[0004]1)抽取部分主蒸汽加热熔盐，主蒸汽压力随机组负荷降低而降低，机组低负荷调峰熔盐蓄能时，主蒸汽压力对应饱和蒸汽温度降低，熔盐换热器熔盐出口温度也相应降低，熔盐显热储能温差减小、熔盐蓄热能力降低，从而致使蓄热容量不足。
[0005]2)抽取大量主蒸汽加热熔盐，因锅炉再热器冷段蒸汽流量减小，会出现锅炉再热器超温安全问题。由于锅炉再热器安全性问题，仅抽取少量主蒸汽加热熔盐，不能实现机组大容量储能。
[0006]3)抽取再热器出口热蒸汽加热熔盐，因蒸汽压力对应的饱和温度低于熔盐凝固温度，只能利用蒸汽的显热与熔盐换热储能，蓄热容量小无法满足深度调峰要求。
[0007]4)利用发电机出线端电能加热熔盐，虽然可以实现电厂零出力深度调峰，但综合热效率低，不适于大规模储能。

技术实现思路

[0008]本技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种适用于火电机组深度调峰和热电解耦的熔盐储能系统，该系统通过蒸汽和电能的串联加热熔盐，可实现机组深度调峰低负荷工况熔盐储能，解决熔盐储能系统出力不足的问题。通过采用压力匹配器，可实现再热蒸汽换热降温后与部分换热降温后的高压主蒸汽引射汇流后返回至锅炉再热器入口，解决了再热器超温安全问题。通过同时抽取主蒸汽、再热热段蒸汽加热熔盐，可实现大容量熔盐储能和机组深度调峰。
[0009]本技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
[0010]一种适用于火电机组深度调峰和热电解耦的熔盐储能系统，包括火电厂主机单
元、熔盐充热单元、熔盐储热单元和熔盐放热单元；
[0011]所述火电厂主机单元包括锅炉和除氧器；所述熔盐充热单元包括过热蒸汽换热器、蒸汽冷凝换热器、预热换热器、再热蒸汽换热器、压力匹配器；所述锅炉的主蒸汽管道与过热蒸汽换热器、蒸汽冷凝换热器、预热换热器依次连接，预热换热器出口连接主给水管道；锅炉的再热热段蒸汽管道与再热蒸汽换热器、压力匹配器依次连接，压力匹配器的出口连接再热冷段蒸汽管道；过热蒸汽换热器的出口另引一路管道连接至压力匹配器的入口；
[0012]所述熔盐储热单元包括低温熔盐罐、低温熔盐泵、高温熔盐罐、高温熔盐泵，低温熔盐罐通过低温熔盐泵与所述预热换热器连接，预热换热器之后分为两路，一路依次连接所述蒸汽冷凝换热器、过热蒸汽换热器，另一路连接所述再热蒸汽换热器，过热蒸汽换热器出口熔盐管道与再热蒸汽换热器出口熔盐管道汇合后接入熔盐电加热器，所述熔盐电加热器与高温熔盐罐相连；
[0013]所述熔盐放热单元包括依次相连的过热加热器、蒸发器、预热加热器，所述过热加热器熔盐入口通过高温熔盐泵与高温熔盐罐相连，所述预热加热器熔盐出口与低温熔盐罐相连，预热加热器除盐水入口与所述除氧器相连，过热加热器除盐水出口分为两路，一路连接至主机过热蒸汽管道，另一路连接至热用户蒸汽管道。
[0014]上述方案中，在机组低负荷调峰运行时，锅炉保持不投油稳燃负荷运行，熔盐充热单元运行，抽取多余部分主蒸汽、再热热段蒸汽作为热源，与熔盐换热实现熔盐充热过程。
[0015]上述方案中，在机组顶峰运行时，熔盐放热单元运行，通过高温熔盐加热除氧水产生新蒸汽，新蒸汽返回至火电厂主机单元汽轮机发电或至热用户供热，实现熔盐放热过程。
[0016]上述方案中，所述火电厂主机单元还包括汽轮机高压缸、汽轮机中低压缸、发电机，所述发电机与所述熔盐电加热器连接，深度调峰运行时，开启所述熔盐电加热器，通过电加热提高熔盐温度。
[0017]上述方案中，所述汽轮机中低压缸的蒸汽入口与再热热段蒸汽管道连接，蒸汽出口依次连接除氧器、高压加热器、主给水管道。
[0018]上述方案中，所述至主机过热蒸汽管道连接至汽轮机中低压缸的蒸汽入口。
[0019]上述方案中，所述汽轮机高压缸的蒸汽入口与主蒸汽管道连接，蒸汽出口与再热冷段蒸汽管道连接。
[0020]上述方案中，所述熔盐采用低熔点三元盐，工作温度为180
‑
550℃。
[0021]本技术的有益效果在于：
[0022]1、机组根据电网调度要求进行调峰低负荷运行时，汽轮发电机组实现电网调度低负荷调峰运行，锅炉保持稳燃负荷运行，锅炉产生的除发电以外的多余高温蒸汽用来加热熔盐进行充热；深度调峰运行时，开启熔盐电加热器提高熔盐温度，保持熔盐储能系统蓄热容量，确保高温熔盐满足系统设计出力要求；在机组需要顶峰或供热时，通过熔盐放热系统加热除氧水产生满足要求的蒸汽，新蒸汽重新返回汽轮机中低压缸做功发电，或用于工业供汽/采暖。因此，该系统实现了火电机组深度调峰和热电解耦功能，实现了大型火电机组大容量熔盐储能。
[0023]2、主蒸汽经过热换热器与熔盐换热降温后，抽取一部分高压蒸汽至压力匹配器，通过压力匹配器由高压主蒸汽引射再热蒸汽，既可以实现再热蒸汽增压，又可以保证锅炉再热器蒸汽流量，解决了因主蒸汽抽汽引起的锅炉再热器超温问题。
[0024]3、提高了机组低负荷运行工况高温熔盐温度，降低了熔盐使用量和项目投资成本。
附图说明
[0025]下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：
[0026]图1是本技术适用于火电机组深度调峰和热电解耦的熔盐储能系统的结构图。
[0027]图中：1
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火电厂主机单元，101
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锅炉，102
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主蒸汽管道，103
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再热热段蒸汽管道，104
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汽轮机高压缸，105
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汽轮机中低压缸，106
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发电机，107
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除氧器，108
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高压加热器，109
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主给水管道，110
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再热冷段蒸汽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于火电机组深度调峰和热电解耦的熔盐储能系统，其特征在于，包括火电厂主机单元、熔盐充热单元、熔盐储热单元和熔盐放热单元；所述火电厂主机单元包括锅炉和除氧器；所述熔盐充热单元包括过热蒸汽换热器、蒸汽冷凝换热器、预热换热器、再热蒸汽换热器、压力匹配器；所述锅炉的主蒸汽管道与过热蒸汽换热器、蒸汽冷凝换热器、预热换热器依次连接，预热换热器出口连接主给水管道；锅炉的再热热段蒸汽管道与再热蒸汽换热器、压力匹配器依次连接，压力匹配器的出口连接再热冷段蒸汽管道；过热蒸汽换热器的出口另引一路管道连接至压力匹配器的入口；所述熔盐储热单元包括低温熔盐罐、低温熔盐泵、高温熔盐罐、高温熔盐泵，低温熔盐罐通过低温熔盐泵与所述预热换热器连接，预热换热器之后分为两路，一路依次连接所述蒸汽冷凝换热器、过热蒸汽换热器，另一路连接所述再热蒸汽换热器，过热蒸汽换热器出口熔盐管道与再热蒸汽换热器出口熔盐管道汇合后接入熔盐电加热器，所述熔盐电加热器与高温熔盐罐相连；所述熔盐放热单元包括依次相连的过热加热器、蒸发器、预热加热器，所述过热加热器熔盐入口通过高温熔盐泵与高温熔盐罐相连，所述预热加热器熔盐出口与低温熔盐罐相连，预热加热器除盐水入口与所述除氧器相连，过热加热器除盐水出口分为两路，一路连接至主机过热蒸汽管道，另一路连接至热用户蒸汽管道。2.根据权利要求1所述的适用于火电机组深度调峰和热电解耦的熔盐储能系统，其特征在于，在机组低负荷调峰运行时，锅炉保...

【专利技术属性】
技术研发人员：程亮平，邓宏杰，韩长民，吴敏，赵志华，尹念，
申请(专利权)人：武汉世嘉新能源工程有限公司，
类型：新型
国别省市：