高效灵活调峰的熔盐系统的制作方法

本发明涉及火力发电，尤其涉及用于火电机组高效灵活调峰的熔盐系统。

背景技术：

1、风电、光伏等新能源出力严重受天气影响，具有间歇性、波动性的特点，大规模新能源的并网会严重威胁电网安全运行，所以需要调节性电源平抑新能源出力，维护电网稳定。我国拥有大量火电机组，而火电机组具有一定的调峰能力，能够促进风电、光伏等新能源的消纳，推动我国电力行业的低碳化发展。

2、通过在火力发电系统中耦合熔盐储能装置可以有效提高火力发电机组的升降负荷速度、灵活性和调峰深度。

3、熔盐储热调峰方案的原理是在火电机组发电过程中，通过熔盐吸热/放热功能实现蒸汽的收集与利用。与普通的火力发电机组相比，熔盐储热调峰方案增加了熔盐储热系统和熔盐放热系统。当机组需要降负荷调节时，启动熔盐储热系统，锅炉产生的部分蒸汽和通过熔盐储热系统对冷盐罐中的冷熔盐进行加热，之后将其储存在热盐罐中。当机组需要升负荷调节时，热盐罐中的高温熔盐通过熔盐放热系统进行放热，产生的蒸汽回到汽轮机进行发电，之后再将释热后的熔盐储存在冷温罐中。

4、现有的熔盐储热调峰方案在机组升负荷时，由于锅炉生产的蒸汽参数与熔盐系统生产的蒸汽参数不一致，导致两股蒸汽无法并气或并气难度较大，而且，火电机组调峰能力有限，存在调峰速率慢、调峰范围窄、电网负荷快速变化响应时间长等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高效灵活调峰的熔盐系统，以解决上述技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种高效灵活调峰的熔盐系统，包括发电系统和熔盐系统；所述发电系统包括锅炉和汽轮机，所述汽轮机设有高压缸、中压缸和低压缸；所述熔盐系统包括第一级熔盐系统和第二级熔盐系统；所述第一级熔盐系统包括第一高温熔盐罐、第一低温熔盐罐、第一熔盐储热模块以及第一熔盐放热模块，所述第二熔盐系统包括第二高温熔盐罐、第二低温熔盐罐、第二熔盐储热模块以及第二熔盐放热模块；所述第一熔盐储热模块配置为用于从所述中压缸主进汽口的上游分流部分蒸汽对熔盐进行加热；所述第一熔盐放热模块配置为用于加热从除氧器引出的水并输入所述第二熔盐放热模块继续加热，经所述第二熔盐放热模块加热的过热蒸汽与所述锅炉输出的再热蒸汽合并后输入所述中压缸。

3、可选地，所述第一熔盐放热模块包括第一过热器、蒸发器和预热器，所述第一高温熔盐罐的出口连接第一高温熔盐泵的进口，所述第一高温熔盐泵的出口连接所述第一过热器的热侧进口，所述第一过热器的热侧出口连接蒸发器的热侧进口，所述蒸发器的热侧出口连接所述预热器的热侧进口，所述预热器的热侧出口与所述第一低温熔盐罐的进口相连接。

4、可选地，所述除氧器的第一出口通过主给水泵连接高压加热器，所述除氧器的第二出口通过辅助给水泵连接所述预热器的冷侧进口，所述预热器的冷侧出口连接所述蒸发器的冷侧进口，所述蒸发器的冷侧进口连接所述第一过热器的冷侧进口。

5、可选地，所述第二熔盐放热模块包括第二过热器，所述第二高温熔盐罐的出口通过第二高温熔盐泵连接所述第二过热器的热侧进口，所述第二过热器的热侧出口连接所述第二低温熔盐罐的进口，所述第一过热器的冷侧出口连接所述第二过热器的冷侧进口，所述第二过热器的冷侧出口通过管路与所述锅炉的再热蒸汽输出管路合并后连接所述中压缸的进汽口。

6、可选地，所述第一熔盐储热模块包括熔盐蒸汽加热器，所述第一低温熔盐罐的出口连接所述熔盐蒸汽加热器的冷侧进口，所述熔盐蒸汽加热器的冷侧出口连接所述第一高温熔盐罐的进口；所述熔盐蒸汽加热器的热侧进口连接所述锅炉的再热蒸汽分流管路，所述熔盐蒸汽加热器的热侧出口连接所述低压缸的进汽口。

7、可选地，在所述熔盐蒸汽加热器的热侧出口与所述低压缸的进汽口相连通的管路上设有节流阀。

8、可选地，所述第一熔盐储热模块包括第一熔盐电加热器，所述熔盐蒸汽加热器的冷侧出口连接所述第一熔盐电加热器的熔盐进口，所述第一熔盐电加热器的熔盐出口连接所述第一高温熔盐罐的进口。

9、可选地，所述第二熔盐储热模块包括第二熔盐电加热器，所述第二低温熔盐罐通过第二低温熔盐泵连接所述第二熔盐电加热器的熔盐进口，所述第二熔盐电加热器的熔盐出口连接所述第二高温熔盐罐的进口。

10、可选地，所述第二级熔盐系统所用熔盐温度高于所述第一级熔盐系统所用熔盐温度。

11、可选地，所述第一高温熔盐罐的熔盐温度为500～565℃，第一低温熔盐罐的熔盐温度为240～290℃；所述第二高温熔盐罐的熔盐温度为600～645℃，第二低温熔盐罐的熔盐温度为500～565℃。

12、本发明所提供的高效灵活调峰的熔盐系统，在升降负荷过程中仅从中压缸抽汽和并汽，可以完全解耦熔盐系统与锅炉系统，避免锅炉由于主蒸汽和再热蒸汽流量不匹配导致的超温、超压问题；而且，设计有两级熔盐系统，通过第二级熔盐系统可以把从中压缸抽取的部分蒸汽加热到与锅炉再热蒸汽参数基本一致，从而实现两股蒸汽的汇合，一起输入中压缸做功，从而解决了由于两股蒸汽参数不一致而带来的无法并汽的问题，其快速升降负荷的特性能够用于电网一次调频，并显著提高调峰范围和调峰速率，促进大规模新能源的消纳，推动电力行业低碳化发展。

13、在一种优选方案中，由于仅利用蒸汽难以将熔盐加热到第一高温熔盐罐和第二高温熔盐罐要求的较高温度，本发明通过布置第一熔盐电加热器和第二熔盐电加热器对熔盐进一步加热，一方面解决了熔盐温度不足的问题，另一方面通过消耗电负荷，又利用于机组快速降负荷。

14、在另一种优选方案中，第一级熔盐系统所用熔盐温度较低，可以采用价格较低的560℃等级熔盐，而第二级熔盐系统所用熔盐温度较高，可以采用价格较高的600℃以上等级熔盐。本发明熔盐系统通过两级布置，可以在低温熔盐区(即第一级熔盐系统)使用价格较低的熔盐，能够大幅降低熔盐成本。

技术特征：

1.高效灵活调峰的熔盐系统，包括发电系统和熔盐系统；所述发电系统包括锅炉(1)和汽轮机，所述汽轮机设有高压缸(2)、中压缸(3)和低压缸(4)；其特征在于，所述熔盐系统包括第一级熔盐系统和第二级熔盐系统；所述第一级熔盐系统包括第一高温熔盐罐(16)、第一低温熔盐罐(18)、第一熔盐储热模块以及第一熔盐放热模块，所述第二熔盐系统包括第二高温熔盐罐(22)、第二低温熔盐罐(24)、第二熔盐储热模块以及第二熔盐放热模块；所述第一熔盐储热模块配置为用于从所述中压缸(3)主进汽口的上游分流部分蒸汽对熔盐进行加热；所述第一熔盐放热模块配置为用于加热从除氧器(8)引出的水并输入所述第二熔盐放热模块继续加热，经所述第二熔盐放热模块加热的过热蒸汽与所述锅炉(1)输出的再热蒸汽合并后输入所述中压缸(3)。

2.根据权利要求1所述的高效灵活调峰的熔盐系统，其特征在于，所述第一熔盐放热模块包括第一过热器(14)、蒸发器(13)和预热器(12)，所述第一高温熔盐罐(16)的出口连接第一高温熔盐泵(17)的进口，所述第一高温熔盐泵(17)的出口连接所述第一过热器(14)的热侧进口，所述第一过热器(14)的热侧出口连接蒸发器(13)的热侧进口，所述蒸发器(13)的热侧出口连接所述预热器(12)的热侧进口，所述预热器(12)的热侧出口与所述第一低温熔盐罐(16)的进口相连接。

3.根据权利要求2所述的高效灵活调峰的熔盐系统，其特征在于，所述除氧器(8)的第一出口通过主给水泵(9)连接高压加热器(10)，所述除氧器(8)的第二出口通过辅助给水泵(9)连接所述预热器(12)的冷侧进口，所述预热器(12)的冷侧出口连接所述蒸发器(13)的冷侧进口，所述蒸发器(13)的冷侧进口连接所述第一过热器(14)的冷侧进口。

4.根据权利要求3所述的高效灵活调峰的熔盐系统，其特征在于，所述第二熔盐放热模块包括第二过热器(15)，所述第二高温熔盐罐(22)的出口通过第二高温熔盐泵(23)连接所述第二过热器(15)的热侧进口，所述第二过热器(15)的热侧出口连接所述第二低温熔盐罐(24)的进口，所述第一过热器(14)的冷侧出口连接所述第二过热器(15)的冷侧进口，所述第二过热器(15)的冷侧出口通过管路与所述锅炉(1)的再热蒸汽输出管路合并后连接所述中压缸(3)的进汽口。

5.根据权利要求4所述的高效灵活调峰的熔盐系统，其特征在于，所述第一熔盐储热模块包括熔盐蒸汽加热器(20)，所述第一低温熔盐罐(18)的出口连接所述熔盐蒸汽加热器(20)的冷侧进口，所述熔盐蒸汽加热器(20)的冷侧出口连接所述第一高温熔盐罐(16)的进口；所述熔盐蒸汽加热器(20)的热侧进口连接所述锅炉(1)的再热蒸汽分流管路，所述熔盐蒸汽加热器(20)的热侧出口连接所述低压缸(4)的进汽口。

6.根据权利要求5所述的高效灵活调峰的熔盐系统，其特征在于，在所述熔盐蒸汽加热器(20)的热侧出口与所述低压缸(4)的进汽口相连通的管路上设有节流阀(27)。

7.根据权利要求6所述的高效灵活调峰的熔盐系统，其特征在于，所述第一熔盐储热模块包括第一熔盐电加热器(21)，所述熔盐蒸汽加热器(20)的冷侧出口连接所述第一熔盐电加热器(21)的熔盐进口，所述第一熔盐电加热器(21)的熔盐出口连接所述第一高温熔盐罐(16)的进口。

8.根据权利要求7所述的高效灵活调峰的熔盐系统，其特征在于，所述第二熔盐储热模块包括第二熔盐电加热器(26)，所述第二低温熔盐罐(24)通过第二低温熔盐泵(25)连接所述第二熔盐电加热器(26)的熔盐进口，所述第二熔盐电加热器(26)的熔盐出口连接所述第二高温熔盐罐(22)的进口。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的高效灵活调峰的熔盐系统，其特征在于，所述第二级熔盐系统所用熔盐温度高于所述第一级熔盐系统所用熔盐温度。

10.根据权利要求9所述的高效灵活调峰的熔盐系统，其特征在于，所述第一高温熔盐罐的熔盐温度为500～565℃，第一低温熔盐罐的熔盐温度为240～290℃；所述第二高温熔盐罐的熔盐温度为600～645℃，第二低温熔盐罐的熔盐温度为500～565℃。

技术总结本发明公开了高效灵活调峰的熔盐系统，其发电系统包括锅炉、高压缸、中压缸和低压缸；其第一级熔盐系统包括第一熔盐储热模块以及第一熔盐放热模块，其第二熔盐系统包括第二熔盐储热模块以及第二熔盐放热模块；所述第一熔盐储热模块配置为用于从所述中压缸主进汽口的上游分流部分蒸汽对熔盐进行加热；所述第一熔盐放热模块配置为用于加热从除氧器引出的水并输入所述第二熔盐放热模块继续加热，经所述第二熔盐放热模块加热的过热蒸汽与锅炉输出的再热蒸汽合并后输入所述中压缸。该熔盐系统能够解决锅炉由于主蒸汽和再热蒸汽流量不匹配导致的超温、超压问题，以及两股蒸汽参数不一致而带来的无法并汽的问题。技术研发人员：张旭伟,吴恒运,杨新民,祁文玉,陆晨旭,牛玉广受保护的技术使用者：北京怀柔实验室技术研发日：技术公布日：2024/1/13