熔盐蒸汽发生系统及其发生方法与流程

本发明涉及蒸汽发生，具体地涉及一种熔盐蒸汽发生系统及其发生方法。

背景技术：

1、熔盐储能是一种新兴的储能方式，具有移峰填谷，提高设备利用率的重要作用，提高能源利用率。熔盐储能普遍采用的方式为：利用电能或热能加热低温熔盐，低温熔盐获得热量形成高温熔盐，实现热量的储存。当需要高温熔盐放热时，由熔盐泵把高温熔盐罐中的高温熔盐抽出并与给水换热以产生蒸汽。目前常用的熔盐储热介质为二元盐和三元盐，其中二元盐(60％nano3+40％kno3)为经实际案例证明的适用于光热发电系统的成熟储热介质，但其凝固点过高，约为207℃，难以使用在中温热利用领域。三元盐(53％kno3+40％nano2+7％nano3)的熔点在142℃，气化点500℃，不燃烧，无爆炸风险，通常在450℃以上nano2会产生缓慢分解现象，因此可以在一般的中温热利用系统(工作温度在250℃～350℃)中安全使用。

2、燃煤机组耦合熔盐储热中的蒸汽发生系统通常产生参数不高的外供蒸汽，因此常用三元盐作为介质，通过预热器、蒸发器、过热器加热给水以产生蒸汽。该蒸汽发生系统的给水通常来自于机组除氧器后，温度较高，为了保证换热端差，热源熔盐的使用温度下限通常在250℃左右，而三元盐的熔点在142℃，因此现有设计存在明显的温度浪费。此外，现有换热器在换热过程中存在一个换热瓶颈，即夹点的问题，根据目前预热器、蒸发器和过热器的给水流量均保持一样的设计，若想冷热介质的温度不产生交叉，需要提高热源熔盐的下限温度来增加端差，而三元盐的安全使用温度上限已固定，这种设计会压缩三元盐的换热能力，增加系统熔盐量。

技术实现思路

1、针对现有熔盐蒸汽发生系统为了避免冷热介质温度交叉而提高熔盐的下限温度，导致熔盐的换热能力被压缩，为保证换热量而需要增加熔盐流量的问题，本发明提供了一种熔盐蒸汽发生系统及其发生方法，该熔盐蒸汽发生系统能够在避免冷热介质温度交叉的同时，保证熔盐使用的下限温度不升高，进而在同样的换热要求下减少熔盐的流量，降低系统成本。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种熔盐蒸汽发生系统，包括用于水工质和熔盐进行换热的预热器，所述预热器的出水侧设置有回流管，所述回流管设置为能够将部分换热后的所述水工质输送回所述预热器的进水侧，与待换热的所述水工质混合并进入所述预热器中与所述熔盐再次换热。

3、可选地，所述预热器上连接有进水管和出水管，所述进水管用于向所述预热器中输入待换热的所述水工质，所述出水管用于将与所述熔盐换热后的所述水工质输出所述预热器；

4、所述回流管的一端连接所述预热器的所述出水管，另一端连接所述预热器的所述进水管，所述回流管上设有单向阀，所述单向阀仅允许换热后的所述水工质从所述出水管流向所述进水管。

5、可选地，所述单向阀设置为能够调节所述水工质的流量。

6、可选地，所述进水管的进水端连接在低温加热器的出水端和机组除氧器的进水端之间的管路上，所述进水管上设置有熔盐除氧器和给水泵，所述熔盐除氧器用于去除待换热的所述水工质中的氧气，所述给水泵用于将待换热的所述水工质泵入所述预热器中。

7、可选地，所述预热器的进水侧设置有补水管以用于向待换热的所述水工质中混入低温冷源水。

8、本发明第二方面提供一种熔盐蒸汽发生方法，包括将水工质送入预热器中与熔盐换热形成不饱和水，然后将所述不饱和水依次通入蒸发器和过热器，与熔盐依次换热以得到过热蒸汽，所述熔盐蒸汽发生方法还包括：将部分的所述不饱和水回流至所述预热器的进水侧，与待换热的所述水工质混合并进入所述预热器中与所述熔盐再次换热。

9、可选地，所述不饱和水的回流量控制为能够使进入所述预热器的所述熔盐的温度比流出所述预热器的所述水工质的温度高出至少2℃。

10、可选地，所述熔盐蒸汽发生方法还包括从低温加热器的出水端和机组除氧器的进水端之间的管路上引出所述水工质。

11、可选地，所述熔盐蒸汽发生方法还包括利用熔盐除氧器去除所述水工质中的氧气。

12、可选地，所述熔盐蒸汽发生方法还包括向待换热的所述水工质中混入低温冷源水。

13、与现有技术相比，本发明通过在预热器的出水侧设置回流管，利用回流管将部分换热后的水工质输送回预热器的进水侧，与待换热的水工质混合后进入预热器中与熔盐再次换热，也即本发明通过回流的方式增加了预热器的给水流量，使预热器的换热量增加，在过热蒸汽的需求温度不变，即总换热过程换热量不变的前提下，重新分配了预热器、蒸发器和过热器的换热量，提高了在夹点处的换热端差，避免冷热介质温度交叉的同时也保证了熔盐使用的下限温度不升高，使熔盐流量不增加。

技术特征：

1.一种熔盐蒸汽发生系统，包括用于水工质和熔盐进行换热的预热器(10)，其特征在于，所述预热器(10)的出水侧设置有回流管(13)，所述回流管(13)设置为能够将部分换热后的所述水工质输送回所述预热器(10)的进水侧，与待换热的所述水工质混合并进入所述预热器(10)中与所述熔盐再次换热。

2.根据权利要求1所述的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，所述预热器(10)上连接有进水管(11)和出水管(12)，所述进水管(11)用于向所述预热器(10)中输入待换热的所述水工质，所述出水管(12)用于将与所述熔盐换热后的所述水工质输出所述预热器(10)；

3.根据权利要求2所述的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，所述单向阀(131)设置为能够调节所述水工质的流量。

4.根据权利要求2所述的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，所述进水管(11)的进水端连接在低温加热器(50)的出水端和机组除氧器(60)的进水端之间的管路上，所述进水管(11)上设置有熔盐除氧器(111)和给水泵(112)，所述熔盐除氧器(111)用于去除待换热的所述水工质中的氧气，所述给水泵(112)用于将待换热的所述水工质泵入所述预热器(10)中。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，所述预热器(10)的进水侧设置有补水管(113)以用于向待换热的所述水工质中混入低温冷源水。

6.一种熔盐蒸汽发生方法，包括将水工质送入预热器(10)中与熔盐换热形成不饱和水，然后将所述不饱和水依次通入蒸发器(30)和过热器(40)，与熔盐依次换热以得到过热蒸汽，其特征在于，所述熔盐蒸汽发生方法还包括：将部分的所述不饱和水回流至所述预热器(10)的进水侧，与待换热的所述水工质混合并进入所述预热器(10)中与所述熔盐再次换热。

7.根据权利要求6所述的熔盐蒸汽发生方法，其特征在于，所述不饱和水的回流量控制为能够使进入所述预热器(10)的所述熔盐的温度比流出所述预热器(10)的所述水工质的温度高出至少2℃。

8.根据权利要求6所述的熔盐蒸汽发生方法，其特征在于，所述熔盐蒸汽发生方法还包括从低温加热器(50)的出水端和机组除氧器(60)的进水端之间的管路上引出所述水工质。

9.根据权利要求8所述的熔盐蒸汽发生方法，其特征在于，所述熔盐蒸汽发生方法还包括利用熔盐除氧器(111)去除所述水工质中的氧气。

10.根据权利要求6-9中任意一项所述的熔盐蒸汽发生方法，其特征在于，所述熔盐蒸汽发生方法还包括向待换热的所述水工质中混入低温冷源水。

技术总结本发明涉及蒸汽发生技术领域，公开了一种熔盐蒸汽发生系统及其发生方法，熔盐蒸汽发生系统包括用于水工质和熔盐进行换热的预热器，预热器的出水侧设置有回流管，回流管设置为能够将部分换热后的水工质输送回预热器的进水侧，与待换热的水工质混合并进入预热器中与熔盐再次换热；本发明通过设置回流管增加了预热器的给水流量，使预热器的换热量增加，在过热蒸汽的需求温度不变，即总换热过程换热量不变的前提下，重新分配了预热器、蒸发器和过热器的换热量，提高了在夹点处的换热端差，避免冷热介质温度交叉的同时也保证了熔盐使用的下限温度不升高，使熔盐流量不增加。技术研发人员：丁涛,韩雨诺,廖海燕,陈彦桥,李晓明,张利平,宿立波,赵源源,赵璐璐,苏新凯,陈换军,杨庆卫,万雪松受保护的技术使用者：国家能源集团新能源技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/16