基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置及方法

本发明涉及燃煤发电，尤其涉及基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置。本发明还涉及基于熔盐储热的燃煤锅炉启动方法。

背景技术：

1、全球变暖及极端天气迫使世界各国重视co2温室气体排放。

2、为实现碳中和、碳达峰目标，电力能源正经历变革：太阳能、风能等低碳清洁能源发电量占比大幅上升，燃煤等高碳化石能源发电量占比大幅下降。太阳能、风能发电具有波动性，为平抑这种波动电源对电网的冲击，燃煤发电需要深度调峰运行，甚至频繁启停、两班制运行。然而，现有燃煤发电机组启动时间较长，难以适应两班制运行。例如300mw机组冷态启动时间6～8h，热态启动时间为1～2h。

3、燃煤机组汽轮发电机启动较快，锅炉是限制燃煤机组启动的关键。锅炉分为锅侧和炉侧，锅侧流通汽水，主要由厚壁压力容器及换热金属管组成，为避免热应力过大影响寿命，锅炉点火前管道需进行预热，称为“暖锅”。炉侧流通空气和烟气，为成功点火产生高温烟气，启动时需预热进入炉膛的空气，称为“暖炉”。快速“暖锅”、“暖炉”是加快燃煤机组启动、适应两班制运行的关键技术。

4、在“暖锅”的相关技术中，蒸汽是“暖锅”的主要热源，然而这些蒸汽热源存在以下问题：首先，燃油锅炉运行维护成本高，一般燃煤电厂仅作为新电厂首台机组首次启动，而后拆除；其次，两班制运行时全厂机组同步启停机，缺乏邻近机组蒸汽的支援；另外，两班制下燃煤机组启动通常应对用电高峰，如果用电加热蒸汽违反电网调度原则。

5、另一方面，“暖炉”的相关技术存在与“暖锅”相似的问题：燃油成本高、全厂机组同步启停机时邻近机组无法支援、电加热违反电网调度原则等。因此，亟需发展适合燃煤机组两班制运行的“暖锅”、“暖炉”新技术。

6、虽然，熔盐储热系统已开始用于辅助火力机组启动，然而，大部分技术方案都是通过熔盐加热给水产生蒸汽辅助汽轮机启动，极少数方案提到熔盐热加热锅炉冲洗水，以加快机组启动速度。但是，锅炉启动时不同受热面的预热温度需求是不同的，仍需重新进行熔盐系统与锅炉启动时汽水系统的耦合设计。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置。该启动装置经济、灵活、控制方便，能够更好的适应碳达峰、碳中和背景下燃煤机组两班制运行的使用要求。

2、本发明的另一目的在于提供基于熔盐储热的燃煤锅炉启动方法。

3、为实现上述目的，本发明提供基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置，包括熔盐储放热回路和燃煤发电系统，所述熔盐储放热回路包括高温熔盐罐、低温熔盐罐以及熔盐-汽水过热器、熔盐-汽水蒸发器、熔盐-汽水预热器；

4、所述燃煤发电系统在高温回热器的下游设有附加回热器；所述附加回热器的出口分为两路，一路经给水主阀门与省煤器相连，另一路经给水旁路阀门、熔盐-汽水预热器的汽水通道后与省煤器相连；

5、所述燃煤发电系统的锅炉蒸发器模块中的下联箱经饱和水旁路阀门、熔盐-汽水蒸发器的汽水通道后返回下联箱；

6、所述锅炉蒸发器模块的出口分为两路，一路经蒸气主阀门与过热器相连，另一路经蒸气旁路阀门、熔盐-汽水过热器的汽水通道与过热器相连；

7、所述过热器的出口分为两路，一路经主蒸汽阀门、汽轮机高压缸后与再热器相连，另一路经过热蒸气减压阀门后与再热器相连；

8、所述再热器的出口分为两路，一路经再热蒸汽主阀门与汽轮机中压缸相连，另一路经再热蒸汽旁路阀门与附加回热器的壳侧相连；

9、所述省煤器的下游设有空气预热器，所述空气预热器空气侧的入口连接有风机，所述空气预热器空气侧的出口通往炉膛。

10、在一些实施方式中，所述燃煤发电系统为亚临界汽包炉燃煤发电系统，其锅炉蒸发器模块的汽包、下降管、下联箱、水冷壁依次连接形成循环回路，所述锅炉蒸发器模块的入口和出口均位于汽包。

11、在一些实施方式中，所述省煤器的出口与所述汽包的入口相连。

12、在一些实施方式中，所述燃煤发电系统为超临界直流炉燃煤发电系统，其锅炉蒸发器模块的下联箱、水冷壁、上联箱依次连接，所述锅炉蒸发器模块的入口和出口分别位于下联箱和上联箱。

13、在一些实施方式中，所述省煤器的出口与所述下联箱的入口相连。

14、在一些实施方式中，所述熔盐储放热回路的高温熔盐罐和低温熔盐罐之间设有储热器。

15、在一些实施方式中，所述储热器的热源包括锅炉运行时的高温烟气、蒸气或者电网低谷电加热。

16、在一些实施方式中，所述附加回热器的壳侧出口依次与所述高温回热器的壳侧、除氧器相连。

17、为实现上述另一目的，本发明提供基于熔盐储热的燃煤锅炉启动方法，用于上述任一项技术方案所述的基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置，包括：

18、将熔盐从所述高温熔盐罐转移到低温熔盐罐，使熔盐依次流经熔盐-汽水过热器、熔盐-汽水蒸发器及熔盐-汽水预热器的熔盐流道并放热；

19、关闭给水主阀门、蒸气主阀门、主蒸汽阀门、再热蒸汽主阀门，开启给水旁路阀门、饱和水旁路阀门、蒸气旁路阀门、过热蒸气减压阀门、再热蒸汽旁路阀门；

20、水在熔盐-汽水预热器、熔盐-汽水蒸发器及熔盐-汽水过热器内被熔盐依次加热成饱和水、饱和蒸气、过热蒸气，被加热的汽水流经省煤器、锅炉蒸发器模块、过热器、再热器并预热其金属管道；

21、启动风机，驱动冷空气依次经过锅炉蒸发器模块的水冷壁、过热器、再热器、省煤器，被汽水加热成热空气，生成的热空气流经空气预热器，加热风机输入炉膛的冷空气；

22、当燃煤锅炉炉膛温度达标时，燃烧器点火，开启燃煤发电系统的给水主阀门、蒸气主阀门、主蒸汽阀门、再热蒸汽主阀门，关闭给水旁路阀门、饱和水旁路阀门、蒸气旁路阀门、过热蒸气减压阀门、再热蒸汽旁路阀门，熔盐储放热回路停止运行，燃煤发电系统启动。

23、进一步地，所述燃烧器点火前，所述熔盐-汽水蒸发器的蒸发量与给水泵的流量相等。

24、本发明运用储热熔盐作为热源，加热流经锅炉汽水工质，直接“暖锅”；熔盐加热的汽水再加热流经锅炉的空气，间接“暖炉”，从而加快锅炉达到点火条件并启动，其熔盐储热来源包括锅炉运行时的高温烟气、蒸气或者电网低谷电加热等，与燃油锅炉产生蒸气暖锅、磨煤机前加装油枪加热空气暖炉技术相比，本发明无需投入昂贵的燃油，更加经济；与邻近机组蒸气暖锅、邻近机组热空气暖锅技术相比，本发明摆脱了两班制运行下全厂机组同时启停、缺乏邻近机组支援的限制，更加灵活；与电加热蒸气暖锅、电暖器加热空气暖炉技术相比，本发明启动阶段厂用电消耗小，更符合电网调度原则。

技术特征：

1.基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置，其特征在于，包括熔盐储放热回路(1)和燃煤发电系统(2)，所述熔盐储放热回路(1)包括高温熔盐罐(3)、低温熔盐罐(8)以及熔盐-汽水过热器(5)、熔盐-汽水蒸发器(6)、熔盐-汽水预热器(7)；

2.根据权利要求1所述的基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置，其特征在于，所述燃煤发电系统(2)为亚临界汽包炉燃煤发电系统，其锅炉蒸发器模块(19)的汽包(20)、下降管(21)、下联箱(22)、水冷壁(23)依次连接形成循环回路，所述锅炉蒸发器模块(19)的入口和出口均位于汽包(20)。

3.根据权利要求2所述的基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置，其特征在于，所述省煤器(17)的出口与所述汽包(20)的入口相连。

4.根据权利要求1所述的基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置，其特征在于，所述燃煤发电系统(2)为超临界直流炉燃煤发电系统，其锅炉蒸发器模块(19)的下联箱(22)、水冷壁(23)、上联箱(24)依次连接，所述锅炉蒸发器模块(19)的入口和出口分别位于下联箱(22)和上联箱(24)。

5.根据权利要求4所述的基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置，其特征在于，所述省煤器(17)的出口与所述下联箱(22)的入口相连。

6.根据权利要求1所述的基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置，其特征在于，所述熔盐储放热回路(1)的高温熔盐罐(3)和低温熔盐罐(8)之间设有储热器(10)。

7.根据权利要求6所述的基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置，其特征在于，所述储热器(10)的热源包括锅炉运行时的高温烟气、蒸气或者电网低谷电加热。

8.根据权利要求1所述的基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置，其特征在于，所述附加回热器(15)的壳侧出口依次与所述高温回热器(14)的壳侧、除氧器(12)相连。

9.一种基于熔盐储热的燃煤锅炉启动方法，用于上述权利要求1至8中任一项所述的基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置，包括：

10.根据权利要求9所述的基于熔盐储热的燃煤锅炉启动方法，其特征在于，所述燃烧器(42)点火前，所述熔盐-汽水蒸发器(6)的蒸发量与给水泵(13)的流量相等。

技术总结本发明公开了基于熔盐储热的燃煤锅炉启动装置及方法，包括熔盐储放热回路和燃煤发电系统，所述燃煤发电系统在高温回热器的下游设有附加回热器；所述附加回热器的出口分为两路，一路经给水主阀门与省煤器相连，另一路经给水旁路阀门、熔盐‑汽水预热器的汽水通道后与省煤器相连；所述燃煤发电系统的锅炉蒸发器模块中的下联箱经饱和水旁路阀门、熔盐‑汽水蒸发器的汽水通道后返回下联箱；所述锅炉蒸发器模块的出口分为两路，一路经蒸气主阀门与过热器相连，另一路经蒸气旁路阀门、熔盐‑汽水过热器的汽水通道与过热器相连。该启动装置经济、灵活、控制方便，能够更好的适应碳达峰、碳中和背景下燃煤机组两班制运行的使用要求。技术研发人员：谢剑,徐进良,余雄江,苏宏亮,赵宇炜,王艳,刘超,梁庚,刘吉臻受保护的技术使用者：华北电力大学技术研发日：技术公布日：2024/1/13