耦合燃煤发电的熔盐放热系统启动预热的装置和方法与流程

本发明涉及热力发电，尤其涉及用于耦合燃煤发电的熔盐放热系统启动预热的装置。本发明还涉及用于耦合燃煤发电的熔盐放热系统启动预热的方法。

背景技术：

1、目前，提高可再生能源装机容量及发电量比例是能源行业主要发展趋势。但风电、太阳能光热、光伏等发电方式普遍具有间歇性、波动性和不可预测性，增加可再生能源接入规模，对电网安全运行提出挑战，利用煤炭资源弥补可再生能源并网导致的电网稳定性降低，充分发挥煤炭资源“压舱石”作用，燃煤火电机组在未来很长时间需承担重要的调峰任务。

2、在众多的储能技术中，熔盐以其低蒸汽压、高热容量、低粘度等特点，在中高温储热中广泛使用。将燃煤电厂低负荷段多余的热能储存起来，在需要的时候释放，以解决由于时间、空间或强度上热能供给与需求间不匹配带来的问题。

3、在传统燃煤电站中增加熔盐系统有利于锅炉热量的灵活高效利用，提升其经济性与灵活性。其中放热系统应具有快速启动，满足快速升负荷要求。高负荷放热阶段，熔盐放热系统产生的蒸汽与燃煤锅炉产生的蒸汽共同进入汽轮机做功，大幅提升机组升负荷速率。

4、太阳能光热发电中的熔盐放热系统多运行在稳定工况，不具备灵活调节的能力。而耦合燃煤发电的熔盐放热系统肩负快速升负荷的任务，需要具备快速启动的功能。

5、储放热系统一般采用二元盐(60%nano3+40%kno3)或三元盐(53%kno3+40nano2+7%nano3)作为介质，这两种盐都拥有较高比热，其中二元盐的熔点为220 ℃，分解温度为585℃；三元盐的熔点为142 ℃，分解温度为450 ℃。由于熔盐凝固点温度较高，需要设置专门的预热装置。在放热过程中，如果直接将热熔盐与熔盐系统的给水直接进行换热，存在较大温差，加之要满足快速升负荷的要求，高温盐的迅速注入势必会对换热设备和管道造成较大的热应力冲击，威胁设备安全，同时存在熔盐凝固风险。

6、目前，对熔盐系统运行过程中熔盐罐体、管道等的保温技术较为成熟，而熔盐放热系统首次启动相关研究较少。主要方案是在熔盐-水预热器给水主管道上设置电加热器作为热源，通过加热给水产生饱和蒸汽的过程，同步预热蒸发器、过热器等设备和管道。该过程中电加热的功率不宜选择过大，蒸汽预热会非常缓慢；其次快速升负荷时电网对发电量需求较大，不宜采用电加热进行启动预热；最后，仅对汽水侧管道进行预热，而忽略熔盐侧设备和管道的预热，同样会引起快速升负荷过程中热应力冲击，影响设备寿命和安全。

7、对此，cn207454042 u公开了开一种用于太阳能光热发电的熔盐蒸汽发生系统，这种预热方式直接通过将热水和冷水混和后，再输入预热器和蒸发器，由于是先混合然后直接进入预热器和蒸发器，因此水侧的热应力冲击现象依然存在，而且还需要增设低负荷加热器。

8、cn204042829 u公开了一种高温熔盐蒸汽发生及预热系统，其盐侧蒸汽侧预热方式是将热盐和冷盐在混合器中混合，然后直接输入过热器、蒸发器和预热器，同样地，由于是先混合然后直接进入过热器、蒸发器和预热器，因此盐侧的热应力冲击现象也依然存在。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供耦合燃煤发电的熔盐放热系统启动预热的装置和方法，以解决上述技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供耦合燃煤发电的熔盐放热系统启动预热的装置，包括低温熔盐罐、高温熔盐罐、熔盐-水预热器、熔盐-汽水蒸发器、熔盐-蒸汽过热器，设置有水侧启动预热回路、熔盐侧启动预热回路和蒸汽侧启动预热回路；

3、所述水侧启动预热回路包括常温水路、高温水路以及启动循环泵，所述常温水路设有常温给水泵和第一控制阀，所述高温水路设有熔盐系统给水泵和第二控制阀，所述常温水路与高温水路相并联且连接所述熔盐-水预热器的水侧入口；所述熔盐-汽水蒸发器的水侧与所述启动循环泵的入口连接，所述启动循环泵的出口分为两路，第一路通往原机组水净化间并设有第三控制阀，第二路连接所述熔盐-水预热器的水侧入口；

4、所述熔盐侧启动预热回路包括熔盐调温泵和高温熔盐泵；所述高温熔盐罐通过所述高温熔盐泵和第五控制阀连接所述熔盐-蒸汽过热器的入口；所述低温熔盐罐的出口连接所述熔盐调温泵的入口，所述熔盐调温泵的出口分为两路，一路通过第八控制阀连接所述熔盐-蒸汽过热器的入口，另一路通过第七控制阀连接所述熔盐-汽水蒸发器的入口；

5、蒸汽侧启动预热回路包括来自原机组的蒸汽源，所述蒸汽源通过第四控制阀连接所述熔盐-汽水蒸发器的汽侧入口。

6、可选地，所述常温给水泵的入口连接常温水源，所述第一控制阀设于所述常温给水泵的出口管路。

7、可选地，所述熔盐系统给水泵的入口连接所述第二控制阀的出口，所述第二控制阀的入口连接高温水源。

8、可选地，所述熔盐调温泵的出口管路上设置有第六控制阀。

9、可选地，所述低温熔盐罐、高温熔盐罐以及熔盐管道上均设有电伴热设备。

10、可选地，所述高温熔盐泵的出口和高温熔盐罐之间设置高温熔盐回路，所述高温熔盐回路上设置第九控制阀。

11、可选地，所述熔盐调温泵的出口和低温熔盐罐之间设置低温熔盐回路，所述低温熔盐回路上设置第十控制阀。

12、可选地，所述熔盐系统给水泵与熔盐-水预热器连接的管道上设置第十一控制阀，所述启动循环泵的出口连接至所述第十一控制阀的下游，所述第一控制阀的出口连接至所述第十一控制阀的上游。

13、可选地，所述熔盐系统给水泵和高温水源之间设置高温水回路，所述高温水回路上设置第十二控制阀。

14、可选地，所述熔盐-蒸汽过热器的蒸汽出口设有旁路，并在旁路连接有熔盐蒸汽预存器。

15、为实现上述目的，本发明提供耦合燃煤发电的熔盐放热系统启动预热的方法，用于控制上述任一项所述的耦合燃煤发电的熔盐放热系统启动预热的装置，所述水侧启动预热回路的预热包括常温水阶段、水掺混阶段和高温水替换阶段：

16、在常温水阶段，启动所述常温给水泵和循环泵，开启所述第一控制阀，关闭所述熔盐系统给水泵、第二控制阀和第三控制阀，在所述启动循环泵（15）的作用下，将常温水在熔盐-水预热器和熔盐-汽水蒸发器的水侧循环，直至水侧管路和设备充满常温水；

17、在水掺混阶段，启动所述熔盐系统给水泵，开启所述第三控制阀，关闭所述第一控制阀、常温给水泵，逐渐开大所述第二控制阀，使来自高温水路的热水与水侧管路和设备中的常温水逐渐掺混；

18、在高温水替换阶段，在启动循环泵的作用下，将水侧管路和设备中的混合水置换成热水，完成水侧预热。

19、进一步地，当水侧预热完成后，开始进行熔盐侧启动预热和蒸汽侧启动预热，所述熔盐侧启动预热包括冷盐加热阶段、熔盐掺混阶段和热盐替换阶段：

20、在冷盐加热阶段，开启所述熔盐调温泵、第七控制阀、第八控制阀，关闭所述高温熔盐泵和第五控制阀，将所述低温熔盐罐的冷盐注入所述熔盐-蒸汽过热器、熔盐-汽水蒸发器和熔盐-水预热器的熔盐侧通道，在此过程中，开启所述第四控制阀，使冷盐加热给水产生的蒸汽与来自原机组的蒸汽共同对熔盐-汽水蒸发器的汽侧、熔盐-汽水过热器及连接管道进行预热；

21、在熔盐掺混阶段，逐渐关小所述第七控制阀、第八控制阀，开启所述高温熔盐泵，逐渐开大所述第五控制阀，将所述熔盐-蒸汽过热器、熔盐-汽水蒸发器和熔盐-水预热器的熔盐侧通道内的冷盐与高温熔盐逐渐掺混；

22、在热盐替换阶段，关闭所述熔盐调温泵、第七控制阀、第八控制阀，将所述熔盐-蒸汽过热器、熔盐-汽水蒸发器和熔盐-水预热器的熔盐侧通道内的掺混熔盐置换成高温熔盐，完成熔盐侧和蒸汽侧预热。

23、本发明所提供的耦合燃煤发电的熔盐放热系统启动预热的装置和方法，将原有机组的常温水和热水以常温水→掺混→高温水依次通入的方式对熔盐系统放热侧水路进行预热，与直接通入混合水的方式相比，能够极大的缓减熔盐系统放热侧水路的热应力冲击，而且，减少了传统预热中给水回路上电加热器的设置，减少设备的投资和厂用电，同时，采用原燃煤机组已有的热水源，避免了额外热源加热带来的能量损失；采用低温熔盐和高温熔盐以低温熔盐→掺混熔盐→高温熔盐依次通入的方式进行熔盐放热系统熔盐侧预热，与直接通入混合熔盐的方式相比，能够极大的缓减熔盐系统放热侧盐路的热应力冲击，而且，可以将熔盐侧预热产生的蒸汽和原机组蒸汽共同用来预热熔盐系统放热侧蒸汽设备和管路。通过控制能够有效保证熔盐系统熔盐侧和汽水侧预热过程的安全性、以及熔盐放热系统运行模式的灵活切换，减少了熔盐放热系统启动预热时间，提高机组灵活性。具有系统简单、经济性好、易于实施、控制方法完善合理等优点，可在耦合燃煤发电的熔盐放热系统启动预热过程中广泛使用。