一种基于多参数供热的熔盐储热耦合火电调峰系统及方法与流程

本发明涉及火电灵活性，特别是涉及一种基于多参数供热的熔盐储热耦合火电调峰系统及方法。

背景技术：

1、目前，燃气-蒸汽联合循环方式以其发电效率高、建设周期短、操作运行方便等优点，成为了国际上发展最快的发电形式，这也对我国当前的电力结构调整具有重大的指导意义。然而，联合循环机组在参与电网电力调峰时，随着用电负荷及新能源电力的波动，运行负荷波动频繁，导致联合循环机组的效率大大降低，例如机组低负荷运行与满负荷运行相比，机组负荷率60％时，热耗增加8％，机组负荷率40％时，热耗将增加20％。由此，在联合循环系统中集成储能装置，以保证机组在参与电力调峰时，仍能以较高的负荷运行，提升整体系统的高效性与灵活性，则至关重要。

2、熔盐储热技术以其成本低、热容高、安全性好等优点，已发展成为国际上最为主流的高温储热技术。因此，利用熔盐储热技术，解决以联合循环机组为主的热电厂存在的电力调峰能力不足难题，则是极具前景的一种技术应用方式。在相关专利技术中，主要为高温烟气直接加热熔盐进行储热调峰、电能直接加热熔盐进行储热调峰、高参数蒸汽直接加热熔盐进行储热调峰等技术应用方式，一方面是直接利用高温熔盐生产低参数的蒸汽用于供用户使用，造成了高品位熔盐热能的不可逆损失，另一方面还不能生产出相应参数的蒸汽供用户使用，不能满足用户的需求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的高品位熔盐热能的不可逆损失和不能满足用户所需参数蒸汽需求的缺陷，从而提供一种基于多参数供热的熔盐储热耦合火电调峰系统及方法。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种基于多参数供热的熔盐储热耦合火电调峰系统，包括燃气轮发电机组、熔盐式余热锅炉、熔盐储热装置、熔盐蒸汽换热机构、汽轮机发电机组和循环供水管路，上述燃气轮发电机组的烟气出口与上述熔盐式余热锅炉的烟气进口连通；上述熔盐储热装置包括依次连通的低温熔盐储罐、低温熔盐泵、低温加热器、高温加热器、高温熔盐储罐和高温熔盐泵，且上述低温熔盐储罐的熔盐进口和熔盐出口之间连通有低温熔盐旁路管，上述高温熔盐储罐的熔盐进口和上述高温熔盐泵的熔盐出口之间连通有高温熔盐旁路管；

4、上述熔盐蒸汽换热机构包括高压过热器、高压蒸发器、中压过热器、中压蒸发器、低压过热器和低压蒸发器，上述高压过热器的熔盐进口与上述高温熔盐泵的熔盐出口连通，上述高压过热器的熔盐出口均与上述中压过热器的熔盐进口和上述高压蒸发器的熔盐进口连通，上述中压过热器的熔盐出口与上述中压蒸发器的熔盐进口连通，上述高压蒸发器的熔盐出口与上述低压过热器的熔盐进口连通，上述中压蒸发器的熔盐出口和上述低压过热器的熔盐出口均与上述低压蒸发器的熔盐出口连通，上述低压蒸发器的熔盐出口与上述低温熔盐储罐的熔盐进口连通；

5、上述高压蒸发器的进水口连通有第一水泵，上述中压蒸发器的进水口连通有第二水泵，上述第一水泵的进水口、上述第二水泵的进水口和上述低压蒸发器的进水口均与上述循环供水管路的进水口连通；上述高压蒸发器的出汽口与上述高压过热器的进汽口连通，上述高压过热器的出汽口与上述汽轮机发电机组的高压蒸汽进口连通，上述中压蒸发器的出汽口与上述中压过热器的进汽口连通，上述中压过热器的出汽口连通有高压工业蒸汽用户，上述低压蒸发器的出汽口与上述低压过热器的进汽口连通，上述低压过热器的出汽口与上述汽轮机发电机组的中低压蒸汽进口连通有低压过热蒸汽母管，上述低压过热蒸汽母管连通有低压工业蒸汽用户。

6、优选地，上述循环供水管路包括凝汽器、循环水泵、补水泵、循环水储罐、除氧器、第三水泵和给水预热器，上述凝汽器的乏汽进口与上述汽轮机发电机组的排汽口连通，上述凝汽器、上述循环水泵、上述除氧器、上述第三水泵和上述给水预热器依次连通，上述给水预热器的出水口均与上述第一水泵的进水口、上述第二水泵的进水口和上述低压蒸发器的进水口连通，上述循环水储罐的出水口和上述除氧器的进水口之间连通有补水管，上述补水泵连通于上述补水管上。

7、优选地，上述循环水储罐的进水口还与上述循环水泵的出水口连通。

8、优选地，上述熔盐式余热锅炉的烟气出口还连通有蒸汽发生器，上述蒸汽发生器的进水口与上述给水预热器的出水口连通，上述蒸汽发生器的出汽口与上述除氧器的进汽口连通。

9、优选地，上述给水预热器的烟气进口与上述蒸汽发生器的烟气出口连通，上述给水预热器的烟气出口与外界连通。

10、优选地，上述燃气轮发电机组包括燃气轮机压气机、燃气轮机燃烧室、燃气轮机透平和第一发电机，上述燃气轮机压气机的排气口与上述燃气轮机燃烧室的进气口连通，上述燃气轮机燃烧室的排气口与上述燃气轮机透平的进气口连通，上述燃气轮机透平与上述燃气轮机压气机同轴连接，上述燃气轮机压气机和上述燃气轮机透平共同驱动上述第一发电机进行发电；上述燃气轮机透平的排气口与上述熔盐式余热锅炉的烟气进口连通。

11、优选地，上述汽轮机发电机组包括汽轮机中高压缸、汽轮机低压缸和第二发电机，上述汽轮机中高压缸的进汽口与上述高压过热器的出汽口连通，上述汽轮机中高压缸的排汽口与上述汽轮机低压缸的进汽口连接，上述汽轮机低压缸的进汽口与上述低压过热蒸汽母管连通，上述汽轮机中高压缸和上述汽轮机低压缸与上述第二发电机同轴连接；上述汽轮机低压缸的排汽口与上述循环供水管路的进汽口连通。

12、一种基于多参数供热的熔盐储热耦合火电调峰系统的方法，包括：当热电厂不参与电力调峰时，上述燃气轮发电机组与上述汽轮机发电机组均保持高负荷运行，以保证热电厂高效率运行，此时上述熔盐储热装置不进行储热与放热，只进行换热，上述中压过热器为上述高压工业蒸汽用户提供高压蒸汽，上述低压过热蒸汽母管为上述低压工业蒸汽用户提供低压蒸汽；

13、当热电厂参与电力调峰且需要降低上网电负荷时，上述燃气轮发电机组保持高负荷运行，通过降低上述汽轮机发电机组运行负荷来降低上网电负荷，此时上述熔盐储热装置既进行储热，也参与换热，由此降低上网负荷，上述中压过热器为上述高压工业蒸汽用户提供高压蒸汽，上述低压过热蒸汽母管为上述低压工业蒸汽用户提供低压蒸汽；

14、当热电厂参与电力调峰且需要增加上网电负荷时，上述燃气轮发电机组保持高负荷运行，通过增加上述汽轮机发电机组运行负荷来增加上网电负荷，此时上述熔盐储热装置进行放热，也参与换热，由此增加上网电负荷，上述中压过热器为上述高压工业蒸汽用户提供高压蒸汽，上述低压过热蒸汽母管为上述低压工业蒸汽用户提供低压蒸汽。

15、优选地，当热电厂参与电力调峰且需要降低上网电负荷时，来自上述高温加热器的高温熔盐一路进入上述高温熔盐储罐中进行储热，另一路通过上述高温熔盐旁路管进入上述高压过热器进行第一级降温，然后分两路分别进入上述高压蒸发器和上述中压过热器进行第二级降温，经上述高压蒸发器降温后的高温熔盐再进入上述低压过热器进行第三级降温，经上述中压过热器降温后的高温熔盐再进入上述中压蒸发器进行第三级降温，经上述低压过热器和上述中压蒸发器降温后的高温熔盐汇合后再进入上述低压蒸发器进行第四级降温，最后形成的低温熔盐进入上述低温熔盐旁路管并与上述低温熔盐储罐输出的低温熔盐汇合后，然后在上述低温熔盐泵的带动下再次返回至上述熔盐式余热锅炉中，依次经过上述低温加热器和上述高温加热器进行加热后形成高温熔盐，然后分别进入上述高温熔盐储罐进行储存与进入上述高压过热器中循环使用。

16、优选地，当热电厂参与电力调峰且需要增加上网电负荷时，来自上述高温加热器的高温熔盐与来自上述高温熔盐储罐的高温熔盐汇合后进入上述高压过热器进行第一级降温，由此通过上述熔盐储热装置进行放热来增加输送至上述熔盐蒸汽换热机构的高温熔盐量，从而增加上述熔盐蒸汽换热机构输送至上述汽轮机发电机组的过热蒸汽量，来进一步增加汽轮机发电机组运行负荷，经过上述高压过热器降温后的高温熔盐分两路分别进入上述高压蒸发器和上述中压过热器进行第二级降温，经上述高压蒸发器降温后的高温熔盐再进入上述低压过热器进行第三级降温，经上述中压过热器降温后的高温熔盐再进入上述中压蒸发器进行第三级降温，经上述低压过热器和上述中压蒸发器降温后的高温熔盐汇合后再进入上述低压蒸发器进行第四级降温，最后形成低温熔盐分为两路，一路返回至上述低温熔盐储罐进行储存，另一路通过上述低温熔盐旁路管并在上述低温熔盐泵的带动下再次返回至上述熔盐式余热锅炉中，然后通过上述低温加热器和上述高温加热器加热形成高温熔盐再次循环使用。

17、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

18、高压过热器、高压蒸发器、中压过热器、中压蒸发器、低压过热器和低压蒸发器组成的熔盐蒸汽换热机构，通过布置高压过热器、高压蒸发器、中压过热器、中压蒸发器、低压过热器和低压蒸发器之间的熔盐循环管路，使得熔盐前后经过了四次降温，熔盐的能量梯级利用充分，大大降低了换热温差，很大程度上减少了熔盐能量的不可逆损失；而且通过合理布置高压过热器、高压蒸发器、中压过热器、中压蒸发器、低压过热器和低压蒸发器之间的蒸汽循环管路，使得熔盐蒸汽换热机构的蒸汽循环管路分为三路，与熔盐充分换热，能够高效率产生基于能量品位梯级匹配的不同参数蒸汽，不仅能够满足汽轮机发电机组做功所需的蒸汽，增加了高品质蒸汽的输出量，大大提升了汽轮机发电机组的发电能力，而且还能来满足不同工业蒸汽用户对蒸汽参数的需求，又增加了对外供热的多样性，有利于拓展对外供热市场；而且熔盐储热装置的设置，克服现有技术利用高参数蒸汽或部分高温烟气加热熔盐进行储热而无法在燃气轮发电机组高效率运行的同时使得汽轮机发电机组运行负荷无法降为零的调峰能力缺陷，实现了燃气轮发电机组高效率的高负荷运行时仍能使得汽轮机发电机组运行负荷降为零，极大提升了热电厂的电力调峰能力，满足了电网的深度电力调峰要求。