一种耦合熔盐储能保证火电机组调峰、顶峰和供汽的系统的制作方法

本发明属于发电和熔盐储热，具体涉及一种耦合熔盐储能保证火电机组调峰、顶峰和供汽的系统。

背景技术：

1、热电联产机组具备供电、供汽、供热水的功能，是提高燃煤电厂自身热效率和经济性、实现节能减排的有效手段。然而随着我国能源结构调整的不断升级，传统燃煤机组在满足运行灵活性需求时，存在一些问题。首先，热电机组通常以“以热定电”的方式运行，为满足供汽需求机组电负荷只能维持在较高水平，若在过低负荷运行，一方面受到锅炉最低稳燃负荷的限制，另一方面无法产生满足供汽需求的蒸汽，导致调峰能力受到限制。其次，在需机组提高发电量的用电峰值时段，热电联产机组因抽汽供热要求而不能实现电力满发，即顶峰能力受到限制。

2、为此，亟待开展热电联产机组的灵活性改造。传统的灵活性改造多数是对锅炉本体或汽机进行改造以适应深度调峰要求，对锅炉或汽机的性能造成一定影响，不利于整个系统的高效节能运行。耦合熔盐储能系统能够实现机组热电解耦，达到“压低谷、顶尖峰”效果的同时可保证供汽，提高机组灵活性和电厂经济效益。

3、传统燃煤机组供工业蒸汽和供暖蒸汽一般分别抽热再蒸汽和四抽蒸汽，为了保证高压缸和低压缸推力平衡以及满足低压缸最小通流量要求，热再蒸汽和四抽蒸汽的抽汽量受到了限制，导致供汽和发电无法同时兼顾。在大型发电机组中引入熔盐储能系统后，可同时抽一部分主汽和再热蒸汽储热，防止仅抽热再蒸汽造成的汽机高中压缸推力不平衡。但由于温度夹点限制，目前高品位主蒸汽与熔盐换热只能进行显热换热，损失了大部分潜热。因此，采用蒸汽加热熔盐必须充分考虑蒸汽能量的合理利用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：本发明提供了一种耦合熔盐储能保证火电机组调峰、顶峰和供汽的系统，机组非顶峰阶段，根据需求选择工况，利用机组蒸汽加热熔盐进行储热，并对加热熔盐后的蒸汽热量进行合理回收利用，熔盐系统储存的热量用于产生用户所需的工业蒸汽或顶峰发电，解决了传统热电联合系统受限制、不稳定的问题。

2、本发明目的通过下述技术方案来实现：

3、一种耦合熔盐储能保证火电机组调峰、顶峰和供汽的系统，包括火力发电子系统、熔盐储热子系统和熔盐蒸汽发生子系统，熔盐储热子系统包括主汽过热熔盐换热器、热再蒸汽熔盐换热器、四抽蒸汽熔盐换热器、高温熔盐储罐和低温熔盐储罐，火力发电子系统分别与主汽过热熔盐换热器、热再蒸汽熔盐换热器、四抽蒸汽熔盐换热器的蒸汽通路进口连通，主汽过热熔盐换热器、热再蒸汽熔盐换热器的蒸汽通路出口与火力发电子系统连通，热再蒸汽熔盐换热器、四抽蒸汽熔盐换热器的蒸汽通路出口与外供蒸汽连通，低温熔盐储罐分别与主汽过热熔盐换热器、热再蒸汽熔盐换热器、四抽蒸汽熔盐换热器的熔盐通路进口连通，主汽过热熔盐换热器、热再蒸汽熔盐换热器、四抽蒸汽熔盐换热器的熔盐通路出口均与高温熔盐储罐连通，高温熔盐储罐流经熔盐蒸汽发生子系统后与低温熔盐储罐连通。

4、进一步的，所述的火力发电子系统包括锅炉、汽机高压缸、汽机中压缸和汽机低压缸，汽机高压缸、汽机中压缸和汽机低压缸之间同轴连接，锅炉的第一蒸汽通路分别与汽机高压缸的进口、主汽过热熔盐换热器的蒸汽通路进口连通，锅炉的第二蒸汽通路分别与汽机中压缸的进口、热再蒸汽熔盐换热器的蒸汽通路进口连通，汽机中压缸的四抽蒸汽出口与四抽蒸汽熔盐换热器的蒸汽通路进口连通，汽机中压缸的出口与汽机低压缸的进口连通，热再蒸汽熔盐换热器的蒸汽通路出口与汽机低压缸的进口连通。

5、进一步的，所述的汽机高压缸的出口、主汽过热熔盐换热器的蒸汽通路出口均与锅炉的第二蒸汽通路连通，汽机低压缸的出口依次连通凝汽器、凝结水泵和低压加热器组，汽机中压缸的四抽蒸汽出口、主汽过热熔盐换热器的蒸汽通路出口、低压加热器组均与除氧器连通，除氧器依次连通第一给水泵、高压加热器组后与锅炉的第一蒸汽通路连通。

6、进一步的，所述的主汽过热熔盐换热器的蒸汽通路出口与冷凝换热器的蒸汽通路连通，冷凝换热器的蒸汽通路与过冷器的蒸汽通路连通，过冷器的蒸汽通路与火力发电子系统连通，低温熔盐储罐与过冷器的熔盐通路连通，过冷器的熔盐通路与冷凝换热器的熔盐通路连通，冷凝换热器的熔盐通路与主汽过热熔盐换热器的熔盐通路进口连通。

7、进一步的，所述的熔盐蒸汽发生子系统包括低负荷预热器，火力发电子系统的除氧器与低负荷预热器的第一蒸汽通路连通，低负荷预热器的第一蒸汽通路与预热器的蒸汽通路连通，预热器的蒸汽通路与汽包连通，汽包与蒸发器之间形成蒸汽循环管路，汽包分别与过热器的蒸汽通路、低负荷预热器的第二蒸汽通路连通，过热器的蒸汽通路分别与外供蒸汽、小型发电机组连通，低负荷预热器的第二蒸汽通路与除氧器连通，高温熔盐储罐与过热器的熔盐通路连通，过热器的熔盐通路与蒸发器的熔盐通路连通，蒸发器与预热器的熔盐通路连通，预热器的熔盐通路与低温熔盐储罐连通。

8、进一步的，所述的小型发电机组包括小型汽轮机和小型发电机，过热器的蒸汽通路与小型汽轮机连通，小型汽轮机与小型发电机之间同轴连接，小型汽轮机依次连通凝汽器、凝结水泵和低压加热器组后与除氧器连通。

9、进一步的，抽取锅炉第一蒸汽通路的主蒸汽进入主汽过热熔盐换热器，释放高温显热加热熔盐，放热降温后的主蒸汽一部分经调整参数后满足锅炉再热器入口蒸汽参数要求，送入再热器冷端入口回到锅炉第二蒸汽通路参与炉内换热，另一部分蒸汽送入冷凝换热器，进一步释放潜热成为饱和水，随后进入过冷器释放低温显热；熔盐从低温熔盐储罐通过低温熔盐泵加压，依次通过过冷器、冷凝换热器和主汽过热熔盐换热器，吸收热量后回到高温熔盐储罐。

10、进一步的，抽取锅炉第二蒸汽通路的热再蒸汽送入热再蒸汽熔盐换热器，释放高温显热加热熔盐，放热降温后的热再蒸汽根据用户需求，经第五调节阀调节，部分依次分流进入汽机低压缸、汽机中压缸做功，另一部分作为外供蒸汽送至用户，若用户无供汽需求，也可全部进入汽机低压缸做功；熔盐从低温熔盐储罐通过低温熔盐泵加压，进入热再蒸汽熔盐换热器吸收热量后回到高温熔盐储罐。

11、进一步的，抽取汽机中压缸四抽蒸汽进入四抽蒸汽熔盐换热器，释放显热加热熔盐，放热降温后的四抽蒸汽作为外供蒸汽送至用户；熔盐从低温熔盐储罐通过低温熔盐泵加压，进入四抽蒸汽熔盐换热器吸收热量后回到高温熔盐储罐。

12、进一步的，熔盐蒸汽发生子系统给水来自除氧器出口，给水经第二给水泵输送，首先进入低负荷预热器与汽包的抽汽换热至熔盐凝固点以上，接下来进入预热器被熔盐加热，而后在蒸发器中接受熔盐热量并蒸发产生饱和蒸汽，汽水混合物经自然循环进入汽包，在汽包中汽水分离后，蒸汽进入过热器被熔盐进一步加热成为满足用户需求的过热蒸汽后作为外供蒸汽对外供应或进入小型发电机组进行发电，汽包的抽汽在低负荷预热器中与给水换热后，变为冷凝水汇入除氧器入口；高温熔盐储罐中的熔盐由高温熔盐泵输送进入熔盐蒸汽发生子系统，高温熔盐依次经过过热器、蒸发器和预热器释放热量加热水/蒸汽，降温后的熔盐回到低温熔盐储罐，完成熔盐放热过程。

13、对于不同的机组工况需求，可按以下模式运行：当发电顶峰时期，可通过熔盐蒸汽发生系统向外供热或发电，机组满发的同时可实现正常供热或超发。当供热高峰期时，可通过机组抽汽和熔盐蒸发系统向外供热，为实现机组热效率最大化，尽量使用机组抽汽供热。当发电低谷时，可通过机组抽汽和熔盐蒸发系统向外供热，为实现机组低负荷运行，尽量采用熔盐蒸发系统向外供热。

14、本发明实现的功能：

15、本发明采用熔盐储热进行燃煤机组的热电解耦，一方面实现机组深度调峰，一方面保证用户的生产工业用汽，还可在电网负荷峰时阶段提高机组顶峰能力。系统采用主汽高温显热加热熔盐后，通过合理设计，进一步利用蒸汽潜热储热，提升能量利用率，不会出现换热时的温度夹点问题，对主汽换热后的剩余热量进行继续利用，一部分直接进入除氧器与机组给水混合并升温，一部分返回锅炉再热器，保证机组的安全稳定运行。采用热再蒸汽加热熔盐后，根据用户需求，返回汽机低压缸或对外供汽。为了匹配不同的供汽参数，还可抽取中压缸四抽蒸汽加热熔盐后，对外供汽。由以上三部分蒸汽的换热实现蒸汽热量的梯级利用，有效提高能量利用率，最大限度消除对机组原有运行的影响。在调峰、顶峰和供热高峰阶段，熔盐放热产生用户所需工业蒸汽，使机组在任意工况下都能够保证对外供汽。

16、本发明的有益效果：

17、(1)通过熔盐储能系统实现机组压低谷和顶尖峰，同时保证外供蒸汽需求。

18、(2)主蒸汽和热再蒸汽抽取量相近，且主蒸汽换热后大部分回到锅炉再热器入口，最大限度降低了对锅炉和汽机热平衡的影响。

19、(3)主蒸汽分段加热熔盐，调整压力后可避免出现温度夹点问题，同时实现了蒸汽能量的梯级利用，提高能源利用率。

20、(4)可根据热网、电网实际需求调整系统运行模式，充分利用锅炉、汽机与熔盐系统的耦合关系，在保证用户所需的同时实现能源充分、合理的利用，运行方式灵活多样，最大限度降低耦合系统能耗，提升电厂的热效率和经济性。

21、前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。