一种熔盐储热耦合系统及其运行方法与流程

本发明涉及火力发电热电联产，具体是一种熔盐储热耦合系统及其运行方法。

背景技术：

1、以新能源为主体的新型电力系统的提出对电力系统的灵活性改造有了更高的要求，为促进电网系统对新能源的消纳，降低电网弃风率与弃光率，在未来的一段时间内，大量火电机组将不得不面临灵活性改造及深度调峰改造。

2、现有的火电机组灵活性改造主要受限于锅炉调峰问题，因其热惯性大使得锅炉系统响应目标负荷时间较长，且火电机组作为传统调频电源在调频过程中存在超调、欠调、延迟等问题，并且频繁大幅度地调节也会降低机组的使用寿命。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明提供了一种熔盐储热耦合系统及其运行方法，解决现有技术存在的如下问题：响应目标负荷时间较长，在调频过程中存在超调、欠调、延迟等，频繁大幅度地调节也会降低机组的使用寿命。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

3、一种熔盐储热耦合系统，包括锅炉、再热热段管道、主蒸汽管道、旁路蒸汽管道、熔盐储热系统、再热冷段管道、给水管道、第一供汽管道、第二供汽管道、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸，锅炉通过主蒸汽管道与汽轮机高压缸连通，汽轮机高压缸通过再热冷段管道与锅炉连通，锅炉、主蒸汽管道、旁路蒸汽管道、熔盐储热系统依次连通，熔盐储热系统、再热冷段管道、锅炉依次连通，锅炉与汽轮机中压缸通过再热热段管道连通，给水管道、熔盐储热系统、第一供汽管道依次连通，第二供汽管道与再热热段管道连通，第一供汽管道、第二供汽管道均与熔盐储热耦合系统外部大气连通。

4、作为一种优选的技术方案，汽轮机高压缸的工作压力范围为13～25mpa。

5、作为一种优选的技术方案，汽轮机中压缸的工作压力范围为1～5mpa。

6、作为一种优选的技术方案，熔盐储热系统包括换热子系统、储热子系统、放热子系统。

7、作为一种优选的技术方案，锅炉为燃煤锅炉。

8、作为一种优选的技术方案，还包括设于旁路蒸汽管道上的旁路调节阀，调节旁路调节阀的开度能控制进入熔盐储热系统的主蒸汽流量。

9、作为一种优选的技术方案，还包括设于给水管道上的给水调节阀，调节给水调节阀的开度能控制进入熔盐储热系统的水流量。

10、作为一种优选的技术方案，旁路调节阀、给水调节阀为单向可调节型阀门。

11、一种熔盐储热耦合系统的运行方法，当火电机组应电网调峰要求需降低负荷时，熔盐储热耦合系统开启储热模式：锅炉保持在正常负荷运行不变，给水调节阀处于关闭状态；打开旁路调节阀，将从锅炉出来的主蒸汽引出部分蒸汽通过旁路蒸汽管道进入熔盐储热系统，与低温熔盐进行换热，将热量以高温熔盐的形式储存于熔盐储热系统；从锅炉出来的主蒸汽引出的其余蒸汽通过主蒸汽管道进入汽轮机高压缸做功，换热之后的蒸汽与从汽轮机高压缸出口的低温再热蒸汽混合后通过再热冷段管道经锅炉的再热器产生高温再热蒸汽，高温再热蒸汽经再热热段管道进入汽轮机中压缸做功，通过调节旁路调节阀的开度来控制引出主蒸汽流量，减少进入汽轮机高压缸的进汽流量。

12、作为一种优选的技术方案，当火电机组对外供汽量增加时，熔盐储热耦合系统开启释热模式：在此模式下，第二供汽管道对外供汽，旁路调节阀处于关闭状态；开启给水调节阀，给水通过给水管道进入熔盐储热系统，与高温熔盐进行热交换，生成对外供汽的蒸汽，蒸汽通过第一供汽管道实现对外供汽，通过调节给水调节阀的开度来控制对外供汽的供汽流量。

13、本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

14、(1)本发明熔盐储热系统具有储热密度高、响应时间快、灵活方便、维护成本低等优点，且工作状态稳定，适合大规模中高温储热。

15、(2)本发明能有效实现机组的热电解耦，减少机组负荷变化对机组供热的影响，提高供热经济性。

16、(3)本发明配套储能设备，可使火电机组快速响应调峰需求，提升火电机组调峰能力和灵活性。

17、(4)本发明锅炉系统由于热惯性大，对目标负荷响应时间较长，配备储能设备，可使锅炉能以缓慢的调节过程适应负荷需求的变化。

18、(5)本发明的将熔盐储热系统与火力发电机组相耦合，采用高旁蒸汽对熔盐进行加热，降低机组负荷；当机组对外供汽量增加时，通过熔盐放热补充对外供汽，实现热电深度解耦。这样既可以保障对外供汽需求，同时也可以实现火电机组负荷的阶梯利用，提升火电机组调峰能力和灵活性。

技术特征：

1.一种熔盐储热耦合系统，其特征在于，包括锅炉(1)、再热热段管道(2)、主蒸汽管道(3)、旁路蒸汽管道(5)、熔盐储热系统(6)、再热冷段管道(7)、给水管道(9)、第一供汽管道(10)、第二供汽管道(11)、汽轮机高压缸(14)、汽轮机中压缸(15)，锅炉(1)通过主蒸汽管道(3)与汽轮机高压缸(14)连通，汽轮机高压缸(14)通过再热冷段管道(7)与锅炉(1)连通，锅炉(1)、主蒸汽管道(3)、旁路蒸汽管道(5)、熔盐储热系统(6)依次连通，熔盐储热系统(6)、再热冷段管道(7)、锅炉(1)依次连通，锅炉(1)与汽轮机中压缸(15)通过再热热段管道(2)连通，给水管道(9)、熔盐储热系统(6)、第一供汽管道(10)依次连通，第二供汽管道(11)与再热热段管道(2)连通，第一供汽管道(10)、第二供汽管道(11)均与熔盐储热耦合系统外部大气连通。

2.根据权利要求1所述的一种熔盐储热耦合系统，其特征在于，汽轮机高压缸(14)的工作压力范围为13～25mpa。

3.根据权利要求1所述的一种熔盐储热耦合系统，其特征在于，汽轮机中压缸(15)的工作压力范围为1～5mpa。

4.根据权利要求1所述的一种熔盐储热耦合系统，其特征在于，熔盐储热系统(6)包括换热子系统、储热子系统、放热子系统。

5.根据权利要求1所述的一种熔盐储热耦合系统，其特征在于，锅炉(1)为燃煤锅炉。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种熔盐储热耦合系统，其特征在于，还包括设于旁路蒸汽管道(5)上的旁路调节阀(4)，调节旁路调节阀(4)的开度能控制进入熔盐储热系统(6)的主蒸汽流量。

7.根据权利要求6所述的一种熔盐储热耦合系统，其特征在于，还包括设于给水管道(9)上的给水调节阀(8)，调节给水调节阀(8)的开度能控制进入熔盐储热系统(6)的水流量。

8.根据权利要求7所述的一种熔盐储热耦合系统，其特征在于，旁路调节阀(4)、给水调节阀(8)为单向可调节型阀门。

9.权利要求6至8任一项所述的一种熔盐储热耦合系统的运行方法，其特征在于，当火电机组应电网调峰要求需降低负荷时，熔盐储热耦合系统开启储热模式：锅炉(1)保持在正常负荷运行不变，给水调节阀(8)处于关闭状态；打开旁路调节阀(4)，将从锅炉(1)出来的主蒸汽引出部分蒸汽通过旁路蒸汽管道(5)进入熔盐储热系统(6)，与低温熔盐进行换热，将热量以高温熔盐的形式储存于熔盐储热系统(6)；从锅炉(1)出来的主蒸汽引出的其余蒸汽通过主蒸汽管道(3)进入汽轮机高压缸(14)做功，换热之后的蒸汽与从汽轮机高压缸(14)出口的低温再热蒸汽混合后通过再热冷段管道(7)经锅炉(1)的再热器产生高温再热蒸汽，高温再热蒸汽经再热热段管道(2)进入汽轮机中压缸(15)做功，通过调节旁路调节阀(4)的开度来控制引出主蒸汽流量，减少进入汽轮机高压缸(14)的进汽流量。

10.权利要求6至8任一项所述的一种熔盐储热耦合系统的运行方法，其特征在于，当火电机组对外供汽量增加时，熔盐储热耦合系统开启释热模式：在此模式下，第二供汽管道(11)对外供汽，旁路调节阀(4)处于关闭状态；开启给水调节阀(8)，给水通过给水管道(9)进入熔盐储热系统(6)，与高温熔盐进行热交换，生成对外供汽的蒸汽，蒸汽通过第一供汽管道(10)实现对外供汽，通过调节给水调节阀(8)的开度来控制对外供汽的供汽流量。

技术总结本发明涉及火力发电热电联产技术领域，公开了一种熔盐储热耦合系统，锅炉通过主蒸汽管道与汽轮机高压缸连通，汽轮机高压缸通过再热冷段管道与锅炉连通，锅炉、主蒸汽管道、旁路蒸汽管道、熔盐储热系统依次连通，熔盐储热系统、再热冷段管道、锅炉依次连通，锅炉与汽轮机中压缸通过再热热段管道连通，给水管道、熔盐储热系统、第一供汽管道依次连通，第二供汽管道与再热热段管道连通，第一供汽管道、第二供汽管道均与熔盐储热耦合系统外部大气连通。本发明解决了现有技术存在的如下问题：响应目标负荷时间较长，在调频过程中存在超调、欠调、延迟等，频繁大幅度地调节也会降低机组的使用寿命。技术研发人员：张文静,韦龙飞,马得东,孙元武,史俊轲,邓伯欧受保护的技术使用者：东方电气集团东方汽轮机有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15