一种储热介质加热装置及耦合储能的火电深度调峰系统的制作方法

本发明属于火力发电及储能，尤其涉及一种储热介质加热装置及耦合储能的火电深度调峰系统。

背景技术：

1、近年来，风、光等新能源上网比例逐渐扩大，同时煤电产能严重过剩，因此火电机组调峰的需求逐渐紧迫。燃煤机组具有较好的调峰性能，燃煤机组的灵活性改造势在必行，为此，国家出台了一系列相关政策，要求进一步挖掘燃煤机组的调峰潜力，提升我国火电机组的运行灵活性。

2、机组深度调峰的能力在于燃煤锅炉和汽机在低负荷稳定运行的能力，其中最为关键的是锅炉低负荷燃烧稳定性能。但是，目前燃煤锅炉在负荷低于30％时，很难达到稳定燃烧的工况，因此目前我国的火电机组调峰负荷基本都集中在30％以上区域，难以实现30％以下的深度调峰。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明的第一目的旨在提供一种储热介质加热装置，该加热装置利用高温烟气加热储热介质，可将其应用到火力发电系统中，在火力发电机组降低负荷时，将燃煤锅炉的部分高温烟气引入加热装置中，维持燃煤锅炉稳定的燃烧负荷，提高负荷调节深度。

2、本发明的第二目的旨在提供一种耦合储能的火电深度调峰系统，将利用高温烟气加热的加热装置应用到火力发电系统中，并加热储热介质蒸汽发生系统，既能提高火力发电系统的负荷调节深度，又可以提高火力发电系统的调节速率。

3、为实现上述目的，本发明的技术方案为：

4、一种储热介质加热装置，包括保温壳体，所述保温壳体上具有高温烟气入口和低温烟气出口，所述保温壳体内设置换热管，所述换热管具有高温储热介质入口和低温储热介质出口，所述换热管内流通储热介质；

5、高温烟气由所述高温烟气入口进入所述保温壳体，高温烟气加热所述换热管内的储热介质。

6、本发明一优选实施方式，所述加热装置为旋风分离装置，所述高温烟气入口和所述低温烟气出口位于所述保温壳体的上部，所述保温壳体的底部设置烟尘出口。

7、本发明一优选实施方式，所述换热管设置在所述保温壳体内部的中心区域。

8、本发明一优选实施方式，所述储热介质为熔盐。

9、基于相同的发明构思，本发明还提供了一种耦合储能的火电深度调峰系统，包括火电发电机组、储能系统和储热介质蒸汽发生系统，所述火电发电机组包括燃煤锅炉、发电系统和给水系统，所述储能系统包括上述的储热介质加热装置，

10、所述燃煤锅炉的烟气出口与所述加热装置的高温烟气入口连通，所述加热装置的低温烟气出口与所述燃煤锅炉的烟气入口连通，所述加热装置与所述储热介质蒸汽发生系统的储热介质侧连通，

11、所述给水系统的出口与所述储热介质蒸汽发生系统的蒸汽侧入口连通，所述储热介质蒸汽发生系统的蒸汽侧出口与所述发电系统连通，所述发电系统利用水蒸气发电。

12、本发明一优选实施方式，所述储能系统还包括储热系统，所述加热装置与所述储热系统连通，所述储热系统还与所述储热介质蒸汽发生系统的储热介质侧连通。

13、本发明一优选实施方式，所述储热系统包括热罐和冷罐，所述加热装置的低温储热介质入口与所述冷罐的出口连通，所述加热装置的高温储热介质出口与所述热管的入口连通；

14、所述热罐的出口与所述储热介质蒸汽发生系统的储热介质侧入口连通，所述冷罐的入口与所述储热介质蒸汽发生系统的储热介质侧出口连通。

15、本发明一优选实施方式，所述加热装置的低温烟气出口与所述燃煤锅炉的烟气入口连通的管道上设置烟气循环风机。

16、本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

17、本发明提供的储热介质加热装置，利用高温烟气加热储热介质，将其应用到火力发电机组中，将燃煤锅炉一部分烟气引入加热装置内加热储热介质，能够迅速降低燃煤锅炉的蒸发量，从而降低发电系统的负荷。

18、本发明将加热装置设计为旋风分离装置，利用旋风分离原理，由于离心作用，烟气中的烟尘主要分布于装置内壁附近，对换热管的换热面磨损大大降低。且烟气在旋转至底部区域后，烟尘在重力作用下从底部的烟尘出口排出，干净的烟气从装置的中心区域从下向上流动，再次加热换热管内的储热介质，并从顶部排出。优选将换热管设置在加热装置内的中心区域，换热管不仅受到中心区域自下而上流动烟气的加热作用，也受到外围烟气自上而下旋转烟气的加热作用，充分的烟气扰动大大提高了烟气的换热性能，降低了换热管的受热面面积。

19、本发明提供的火力发电深度调峰系统，在原有的火力发电系统上加入了利用烟气加热的加热装置和储热介质蒸汽发生系统，在火力发电系统降负荷时，燃煤锅炉引出一部分高温烟气加热储热介质，此时燃煤锅炉蒸发量下降，发电机组负荷降低；火力发电系统升负荷时，由于储热介质蒸汽发生系统的响应速率比燃煤锅炉快，而燃煤锅炉增加出力的时间较长，可通过储热介质蒸汽发生系统将储热介质储存的热量取出，产生高温蒸汽，高温蒸汽进入发电系统，迅速增加发电系统的负荷，提高火力发电机组的负荷爬升率。因此，本发明将储热介质储能与火电系统耦合后，不仅可以提高火电系统的负荷调节速率，也可以提高负荷调节深度，最高可至100％调节深度。

20、另外，高温烟气经过加热装置后的烟气再次进入燃煤锅炉，一方面实现余热回收利用，降低煤耗；另一方面降低炉膛温度和含氧量，实现炉膛的低氮燃烧，降低nox产生量；优选加热装置利用旋风分离原理将烟尘与烟气分离，避免烟尘再次进入燃煤锅炉，提高锅炉烟气含量，降低烟气净化系统运行成本。

技术特征：

1.一种储热介质加热装置，其特征在于，包括保温壳体，保温壳体上具有高温烟气入口和低温烟气出口，所述保温壳体内设置换热管，所述换热管具有高温储热介质入口和低温储热介质出口；

2.根据权利要求1所述的储热介质加热装置，其特征在于，所述加热装置为旋风分离装置，所述高温烟气入口和低温烟气出口位于所述保温壳体的上部，所述保温壳体的底部设置烟尘出口。

3.根据权利要求2所述的储热介质加热装置，其特征在于，所述换热管设置在所述保温壳体内部的中心区域。

4.根据权利要求1所述的储热介质加热装置，其特征在于，所述储热介质为熔盐。

5.一种耦合储能的火电深度调峰系统，其特征在于，包括火电发电机组、储能系统和储热介质蒸汽发生系统，所述火电发电机组包括燃煤锅炉、发电系统和给水系统，所述储能系统包括权利要求1-4任意一项所述的储热介质加热装置，

6.根据权利要求5所述的耦合储能的火电深度调峰系统，其特征在于，所述储能系统还包括储热系统，所述加热装置与所述储热系统连通，所述储热系统还与所述储热介质蒸汽发生系统的储热介质侧连通。

7.根据权利要求6所述的耦合储能的火电深度调峰系统，其特征在于，所述储热系统包括热罐和冷罐，所述加热装置的低温储热介质入口与所述冷罐的出口连通，所述加热装置的高温储热介质出口与所述热管的入口连通；

8.根据权利要求5所述的耦合储能的火电深度调峰系统，其特征在于，所述加热装置的低温烟气出口与所述燃煤锅炉的烟气入口连通的管道上设置烟气循环风机。

技术总结本发明公开了一种储热介质加热装置及耦合储能的火电深度调峰系统，其中的加热装置包括保温壳体，保温壳体上具有高温烟气入口和低温烟气出口，保温壳体内设置换热管，换热管具有高温储热介质入口和低温储热介质出口，换热管内流通储热介质；高温烟气由高温烟气入口进入保温壳体，高温烟气加热换热管内的储热介质。深度调峰系统包括上述的加热装置、火力发电系统和储热介质蒸汽发生系统。本发明的加热装置利用高温烟气加热储热介质，可将其应用到火力发电系统中，在火力发电机组降低负荷时，将燃煤锅炉的部分高温烟气引入加热装置中，维持燃煤锅炉稳定的燃烧负荷，提高负荷调节深度。技术研发人员：俞明锋,章颢缤,宓霄凌,王伊娜,周楷受保护的技术使用者：浙江高晟光热发电技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/11