基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统及方法与流程

本发明涉及火力发电机组，尤其涉及基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统。本发明还涉及基于母管制熔盐储放热的火电机组运行方法。

背景技术：

1、电力系统是国家关键基础设施，一旦发生大面积停电事件，可能引发跨领域连锁反应，导致重大经济财产损失，危及国家安全。

2、2019年英国“8.9”停电、2020年美国加州停电、2021年美国德州停电等重大停电事故，暴露出新能源占比过高、电网调峰能力不足等问题对电网安全稳定运行产生的重大影响。提高火电机组出力灵活性，能够有效解决电力系统调节能力不足问题，提高高比例新能源条件下的供电保障能力，发挥互联电网对新能源出力的尺度平滑作用，有力促进新能源消纳水平大幅提升。

3、熔盐液态温度区间与火力发电厂热力系统运行温度区间重合度高，满足火电储放热工作要求。火电机组增设熔盐系统，将从机组吸收的热量转移释放至汽轮机、工业抽汽或供热，可提升机组灵活性运行能力。例如，机组升负荷期间，熔盐放热产生蒸汽，汇入汽轮机做功，可以提升机组升负荷速率；机组降负荷期间，熔盐吸收机组热量，可以提升机组降负荷速率；机组深调运行时，熔盐吸收机组热量，可以进一步降低机组调峰深度。

4、相关技术大都着力于将熔盐系统应用于单台机组，如吸收火电机组的哪部分热量、熔盐热量如何梯级利用、热力系统如何设计等等，然而，结合火电机组的实际布局，电厂一般包含两台、四台甚至更多数量的单元制机组，倘若每台机组配备一套熔盐系统，将大大增加投资成本，而且，各机组的熔盐系统分别独立运行，导致火电厂能量流利用的灵活性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统。该系统不仅可以有效降低成本，而且能够实现全厂能量流的时空交换，提升能量配置的灵活性。

2、本发明的目的在于提供一种基于母管制熔盐储放热的火电机组运行方法。

3、为实现上述目的，本发明提供一种基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统，包括至少两台火电机组和一套公用的熔盐系统；所述熔盐系统包括冷盐罐、热盐罐、熔盐吸热换热器和熔盐放热换热器，所述熔盐吸热换热器用于将所述冷盐罐储存的熔盐与来自所述火电机组的载热工质进行热量交换，并将加热后的熔盐储存于所述热盐罐；所述熔盐放热换热器用于将所述热盐罐储存的熔盐与取自所述火电机组的旁路给水进行热量交换，并将产生的蒸汽输入所述火电机组的汽轮机，经过热量交换的熔盐储存于所述冷盐罐。

4、在一种实施方式中，所述熔盐吸热换热器为设于各所述火电机组的烟气-熔盐换热器，其通过高温烟气与熔盐进行热量交换；所述冷盐罐的熔盐出口母管设有熔盐分流支路，各所述熔盐分流支路分别连接各所述烟气-熔盐换热器的熔盐入口，所述热盐罐的熔盐入口母管设有熔盐汇流支路，各所述熔盐汇流支路分别连接各所述烟气-熔盐换热器的熔盐出口。

5、在一种实施方式中，所述高温烟气的温度范围为550℃-800℃。

6、在一种实施方式中，所述熔盐吸热换热器通过高温蒸汽与熔盐进行热量交换；各所述火电机组分别设有取汽支路，所述取汽支路分别连接所述熔盐吸热换热器的进汽母管，所述熔盐吸热换热器的出汽母管设有用于回流低温蒸汽的回汽支路，各所述回汽支路分别连接所述火电机组的热力系统。

7、在一种实施方式中，所述高温蒸汽的温度范围为250℃-500℃。

8、在一种实施方式中，所述熔盐放热换热器的汽水侧设有进水母管和产汽母管，各所述火电机组在其给水泵下游分别设有用于分流出旁路给水的给水分流支路，所述给水分流支路连接所述熔盐放热换热器的进水母管，以将旁路给水汇流至所述进水母管；所述熔盐放热换热器的产汽母管设有蒸汽分流支路，各所述蒸汽分流支路分别连接所述火电机组的汽轮机。

9、在一种实施方式中，所述产汽母管设有供汽支路，并通过所述供汽支路汇入工业供汽管路。

10、在一种实施方式中，所述冷盐罐的熔盐出口连接所述熔盐吸热换热器的熔盐入口并设有冷盐泵，所述熔盐吸热换热器的熔盐出口连接所述热盐罐的熔盐入口，所述热盐罐的熔盐出口连接所述熔盐放热换热器的熔盐入口并设有热盐泵，所述熔盐放热换热器的熔盐出口连接所述冷盐罐。

11、在一种实施方式中，所述熔盐放热换热器包括熔盐放热换热器预热段、熔盐放热换热器蒸发段和熔盐放热换热器过热段。

12、为实现上述另一目的，本发明提供一种基于母管制熔盐储放热的火电机组运行方法，用于上述任一项技术方案所述的基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统，包括下述一种、两种或多种运行方式：

13、当收到调度降负荷指令，进行单台机组、两台机组或多台机组同时降负荷，启动熔盐储热模式，由所述熔盐吸热换热器通过熔盐吸收降负荷机组的热量，提升机组降负荷速率；

14、当收到调度升负荷指令，进行单台机组、两台机组或多台机组同时升负荷，启动熔盐放热模式，由所述熔盐放热换热器通过熔盐放出热量，加热旁路给水，并将产生的过热蒸汽输入升负荷机组的汽轮机中做功，提升机组升负荷速率；

15、当有机组冷态启动时，采用临机辅助蒸汽或本机启动锅炉产生的辅助蒸汽进行锅炉的热态冲洗，启动熔盐放热模式，由所述熔盐放热换热器通过熔盐加热本机旁路给水产生蒸汽，进行汽轮机冲车；调节旁路给水压力、流量，调节熔盐进入熔盐放热换热器的流量，逐步提升蒸汽参数，满足机组冲车参数后进入汽轮机冲转；待机组的锅炉蒸汽品质合格且参数满足要求后，将锅炉主蒸汽并入汽轮机，降低旁路给水与熔盐流量，逐步将汽轮机进汽切换至主蒸汽；

16、当单台机组超低负荷运时，启动熔盐储热模式，由所述熔盐吸热换热器通过熔盐吸收单台机组的热量，使单台机组的发电出力降低；

17、当有机组快速启停时，在停机阶段，若电负荷降至设定负荷后，则启动熔盐储热模式，同时快速降低汽轮发电机组的电负荷，在启动阶段，则启动熔盐放热模式，机组的锅炉通过所述熔盐放热换热器放热产生的热水进行上水，缩短锅炉启动点火时间；

18、当有机组低负荷运行时，启动熔盐放热模式，将所述熔盐放热换热器产出的高温蒸汽，汇入工业供汽管路。

19、本发明所提供的基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统及方法，从发电厂的全厂视角进行考虑，将熔盐系统设计为至少两台火电机组的公用系统，通过公用化的熔盐系统进行储热和放热，可实现提升机组降负荷速率、提升机组升负荷速率、辅助机组冷态启动、助力单台机组超低负荷运行、加速机组启停、保障工业供汽等多种功能。本发明可以省去多台熔盐系统的重复性设备，降低投资成本；熔盐系统可直接从多台机组获取热量，减少熔盐系统停机维护的次数，而且，将熔盐系统独立设计为公用系统，可实现全厂能量流的时空交换，提升能量配置的灵活性，有利于提升全厂能量的利用效率。

技术特征：

1.基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统，其特征在于，包括至少两台火电机组和一套公用的熔盐系统；所述熔盐系统包括冷盐罐、热盐罐、熔盐吸热换热器和熔盐放热换热器，所述熔盐吸热换热器用于将所述冷盐罐储存的熔盐与来自所述火电机组的载热工质进行热量交换，并将加热后的熔盐储存于所述热盐罐；所述熔盐放热换热器用于将所述热盐罐储存的熔盐与取自所述火电机组的旁路给水进行热量交换，并将产生的蒸汽输入所述火电机组的汽轮机，经过热量交换的熔盐储存于所述冷盐罐。

2.根据权利要求1所述的基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统，其特征在于，所述熔盐吸热换热器为设于各所述火电机组的烟气-熔盐换热器，其通过高温烟气与熔盐进行热量交换；所述冷盐罐的熔盐出口母管设有熔盐分流支路，各所述熔盐分流支路分别连接各所述烟气-熔盐换热器的熔盐入口，所述热盐罐的熔盐入口母管设有熔盐汇流支路，各所述熔盐汇流支路分别连接各所述烟气-熔盐换热器的熔盐出口。

3.根据权利要求2所述的基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统，其特征在于，所述高温烟气的温度范围为550℃-800℃。

4.根据权利要求1所述的基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统，其特征在于，所述熔盐吸热换热器通过高温蒸汽与熔盐进行热量交换；各所述火电机组分别设有取汽支路，所述取汽支路分别连接所述熔盐吸热换热器的进汽母管，所述熔盐吸热换热器的出汽母管设有用于回流低温蒸汽的回汽支路，各所述回汽支路分别连接所述火电机组的热力系统。

5.根据权利要求4所述的基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统，其特征在于，所述高温蒸汽的温度范围为250℃-500℃。

6.根据权利要求1所述的基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统，其特征在于，所述熔盐放热换热器的汽水侧设有进水母管和产汽母管，各所述火电机组在其给水泵下游分别设有用于分流出旁路给水的给水分流支路，所述给水分流支路连接所述熔盐放热换热器的进水母管，以将旁路给水汇流至所述进水母管；所述熔盐放热换热器的产汽母管设有蒸汽分流支路，各所述蒸汽分流支路分别连接所述火电机组的汽轮机。

7.根据权利要求6所述的基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统，其特征在于，所述产汽母管设有供汽支路，并通过所述供汽支路汇入工业供汽管路。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统，其特征在于，所述冷盐罐的熔盐出口连接所述熔盐吸热换热器的熔盐入口并设有冷盐泵，所述熔盐吸热换热器的熔盐出口连接所述热盐罐的熔盐入口，所述热盐罐的熔盐出口连接所述熔盐放热换热器的熔盐入口并设有热盐泵，所述熔盐放热换热器的熔盐出口连接所述冷盐罐。

9.根据权利要求8所述的基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统，其特征在于，所述熔盐放热换热器包括熔盐放热换热器预热段、熔盐放热换热器蒸发段和熔盐放热换热器过热段。

10.基于母管制熔盐储放热的火电机组运行方法，用于上述权利要求1至9中任一项所述的基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统，其特征在于，包括下述一种、两种或多种运行模式：

技术总结本发明公开了一种基于母管制熔盐储放热的火电机组运行系统和方法，所述系统包括至少两台火电机组和一套公用的熔盐系统；所述熔盐系统包括冷盐罐、热盐罐、熔盐吸热换热器和熔盐放热换热器，所述熔盐吸热换热器用于将所述冷盐罐储存的熔盐与来自所述火电机组的载热工质进行热量交换，并将加热后的熔盐储存于所述热盐罐；所述熔盐放热换热器用于将所述热盐罐储存的熔盐与取自所述火电机组的旁路给水进行热量交换，并将产生的蒸汽输入所述火电机组的汽轮机，经过热量交换的熔盐储存于所述冷盐罐。该系统不仅可以有效降低成本，而且能够实现全厂能量流的时空交换，提升能量配置的灵活性。技术研发人员：吴昕,秦天牧,徐进良,谢剑,赵宇炜,余雄江,苏宏亮,刘超,王艳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：2024/1/15