耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统

本发明涉及熔盐蓄热在火电机组深度调峰应用领域，具体为一种耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统。

背景技术：

1、近年来，随着光伏、风电等可再生能源的快速发展和大规模接入电力系统，其间歇性和波动性的特点对电网造成巨大的压力，此外，负荷侧电气化水平也在不断提高，电力系统呈现高比例可再生能源、高比例电力电子设备的“双高”特征，系统转动惯量持续下降，调频、调压能力不足，造成“弃风弃光”现象日益增多。

2、火电机组的调峰是指根据电力系统需求，在较短时间内调整火电机组的输出功率，以实现电力系统的平衡和稳定运行。具有“压舱石”性质且占比例最高的火电机组由于调节能力不足，亟需灵活性改造，而常规的锅炉侧和汽机侧改造，一方面负荷调节能力有限，很难降低到30％负荷以下，另一方面在负荷降低时，锅炉燃烧效率降低，污染物排放相对水平提高。

3、储能技术的应用，大大提高了火电机组的灵活性，但目前应用较多的电化学储能一次性投资成本较高，且火电机组因凝汽器中乏汽冷凝造成的冷端损失存在，整体机组效率在40％-45％之间，且电化学储能充放电过程也有较高的效率折损，故通过电转电的形式会显著增大能量损失。

技术实现思路

1、本发明的目的在于一种耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统，该系统将火电机组和熔盐储换热系统深度耦合，应用到火电机组深度调峰领域，根据不同的调峰需求切换不同的模式，充分利用蒸汽、烟气、电加热等不同的加热型式，且充分考虑了烟气循环和汽水循环，在不影响机组安全运行和效率的前提下，实现锅炉和汽轮机的灵活解耦。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统，包括锅炉系统、汽轮机及发电机系统、冷却水循环系统、熔盐蓄热系统和熔盐放热系统，所述的锅炉系统沿烟气流动方向依次布置有锅炉过热器、锅炉再热器、省煤器和scr脱硝装置；所述的汽轮机及发电机系统包括依次连接于转轴上的高压缸、中压缸、低压缸和发电机；所述的冷却水循环系统沿流动方向依次包括凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵和高压加热器；所述的熔盐蓄热系统包括冷盐罐、冷盐泵、热盐罐、热盐泵、过热蒸汽熔盐显热换热器、过热蒸汽熔盐潜热换热器、再热蒸汽熔盐换热器、蒸汽射流泵、烟气熔盐换热器、循环风机、熔盐电加热器；所述的熔盐放热系统包括预热器、汽包、蒸发器和熔盐过热器，所述锅炉过热器用于锅炉系统的蒸汽过热，所述熔盐过热器用于熔盐放热系统的蒸汽过热。

3、在上述的耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统中，所述的锅炉系统中给水首先经省煤器进入水冷壁中，被加热成蒸汽后进入锅炉过热器，锅炉过热器的出口第一路经第十一阀门与过热蒸汽熔盐显热换热器的汽水侧进口连接，锅炉过热器的出口第二路与高压缸的进口连接；锅炉再热器的进口第一路与高压缸的出口连接，锅炉再热器将高压缸出口的低压低温排汽加热成低压高温蒸汽，锅炉再热器的进口第二路与蒸汽射流泵的出口连接，锅炉再热器的出口第一路经第十阀门与再热蒸汽熔盐换热器的汽水侧进口连接，锅炉再热器的出口第二路与中压缸的进口连接，烟气从锅炉烟道流出经过除尘后进入scr脱硝装置中。

4、在上述的耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统中，所述的scr脱硝装置的工作温度为180-320℃，scr脱硝装置的加热热源为蒸汽、电加热或补燃手段，加热热源一路来自中压缸中间段抽汽，另一路来自熔盐放热系统中汽包的出口蒸汽。

5、在上述的耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统中，所述的汽轮机及发电机系统中高压缸的进口第一路与锅炉过热器的出口连接，高压缸的进口第二路与熔盐过热器的蒸汽侧出口连接，高压缸的中间段抽汽经第三阀门送到高压加热器，高压缸的出口与锅炉再热器的进口连接；中压缸的进口与锅炉再热器的出口连接，中压缸的中间段抽汽经第二阀门送到除氧器,中压缸的中间段抽汽第二路经第八阀门送到scr脱硝装置，中压缸的出口与低压缸的进口连接，低压缸的中间段抽汽经第一阀门送到低压加热器，低压缸的出口与凝汽器的进口连接，低压缸中乏汽排入凝汽器中。

6、在上述的耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统中，所述的冷却水循环系统中凝汽器的出口与凝结水泵的入口连接，凝结水泵的出口与低压加热器的水侧进口连接，循环水的补水位置位于凝结水泵和低压加热器的中间管道上，低压加热器的蒸汽侧进口第一路与低压缸的抽汽口连接，低压加热器的蒸汽侧进口第二路经第四阀门与汽包的出口连接，低压加热器的水侧出口与除氧器的水侧进口第一路连接，除氧器的水侧进口第二路与scr脱硝装置蒸汽加热侧出口连接，除氧器的水侧出口与给水泵的进口连接，除氧器的蒸汽侧进口第一路与中压缸的抽汽口连接，除氧器的蒸汽侧进口第二路经第五阀门与汽包的出口连接，给水泵的出口与高压加热器的水侧进口连接，给水泵和高压加热器的中间管道与预热器的水侧进口连接，高压加热器的水侧出口与省煤器的进口连接，高压加热器的蒸汽侧进口第一路与高压缸的抽汽口连接，高压加热器的蒸汽侧进口第二路经第七阀门与熔盐过热器的蒸汽侧出口连接，过热蒸汽熔盐潜热换热器的水侧出口汇入高压加热器的出口管道中。

7、在上述的耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统中，所述的熔盐蓄热系统中冷盐罐的出口与冷盐泵的进口连接，冷盐泵的出口与过热蒸汽熔盐潜热换热器的熔盐侧进口连接，过热蒸汽熔盐潜热换热器的熔盐侧出口与过热蒸汽熔盐显热换热器的熔盐侧进口连接，过热蒸汽熔盐潜热换热器的汽水侧进口与过热蒸汽熔盐显热换热器的汽水侧出口第一路连接，过热蒸汽熔盐潜热换热器的汽水侧出口与高压加热器的出口管道连接，过热蒸汽熔盐显热换热器的熔盐侧出口与再热蒸汽熔盐换热器的熔盐侧进口连接，过热蒸汽熔盐显热换热器的汽水侧进口与锅炉过热器的出口连接，过热蒸汽熔盐显热换热器的汽水侧出口第二路与蒸汽射流泵的主路连接，再热蒸汽熔盐换热器的熔盐侧出口分别经第十四阀门、第十五阀门、第十六阀门与烟气熔盐换热器的熔盐侧进口、热盐罐的进口和熔盐电加热器的进口连接，再热蒸汽熔盐换热器的汽水侧进口与锅炉再热器的出口连接，再热蒸汽熔盐换热器的汽水侧出口与蒸汽射流泵的抽吸口连接，烟气熔盐换热器的烟气侧进口经第十三阀门与炉膛连接，烟气通过循环风机调节流量，循环风机与炉膛之间设有第十二阀门。

8、在上述的耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统中，所述的熔盐蓄热系统中，熔盐选择二元盐或三元盐，所述的二元盐由60％kno3和40％nano3组成，二元盐的温升范围为290-570℃，所述的三元盐由53％kno3+7％nano3+40％nano2组成，三元盐的温升范围为190-420℃。

9、在上述的耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统中，所述的熔盐放热系统中热盐罐的出口与热盐泵的进口连接，热盐泵的出口与熔盐过热器的熔盐侧进口连接，熔盐过热器的熔盐侧出口与蒸发器的熔盐侧进口连接，熔盐过热器的汽水侧进口与汽包的出口连接，熔盐过热器的汽水侧出口第一路与高压缸连接，熔盐过热器的汽水侧出口第二路与高压加热器的蒸汽侧进口第二路连接，汽包的下降管与蒸发器的汽水侧进口连接，汽包的蒸汽进口与蒸发器的汽水侧出口连接，汽包的水进口与预热器的汽水侧出口连接，汽包的出口第一路与熔盐过热器的汽水侧进口连接，汽包的出口第二路分别与低压加热器的蒸汽侧进口第二路、除氧器的蒸汽侧进口第二路、scr脱硝装置的蒸汽加热侧进口第二路连接，汽包的出口第二路与scr脱硝装置的蒸汽加热侧进口第二路之间设置有第九阀门，蒸发器的熔盐侧出口与预热器的熔盐侧进口连接，预热器的熔盐侧出口与冷盐罐的进口连接，预热器的汽水侧入口与给水泵的出口管道连接。

10、在上述的耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统中，所述的熔盐放热系统中预热器、蒸发器和熔盐过热器均为管壳式过热器，熔盐在壳侧流动，汽水在管侧流动。

11、在上述的耦合多加热源熔盐蓄热的灵活调峰系统中，所述熔盐蓄热系统和熔盐放热系统中，熔盐管道上设有用于防止熔盐在管道中凝结的电伴热系统。

12、熔盐蓄热技术是一种新型储能技术，将熔盐作为储热介质，具有运行温度范围宽，储热密度高，单位投资成本低等特点，通过蒸汽、烟气等热媒介加热熔盐，或利用新能源弃电，通过电转热形式将热量储存到熔盐中，储换热效率极高，且不影响机组运行在最佳工况。在电网有顶负荷需求时，能够释放熔盐存储的热量产生蒸汽增加机组输出功率。火电机组耦合熔盐蓄热技术后，与现有技术相比，本发明能够更好地适应电力系统需求的变化，提供稳定可靠的调峰支持，且能够通过提供电力辅助服务和参加电力现货市场，显著提高机组收益。