一种火电机组熔盐梯级储放能调峰系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及熔盐储能技术领域，特别涉及一种火电机组熔盐梯级储放能调峰系统及方法，包括火电机组、熔盐梯级储放能系统，火电机组包括锅炉、主汽轮机、凝汽器、凝结水泵、给水泵、回热系统、给水泵小汽轮机、辅汽管道、引风机小汽轮机和烟风系统；熔盐梯级储放能系统包括高温蒸汽‑熔盐换热器组、低温蒸汽‑熔盐换热器组、高温熔盐‑蒸汽换热器组、低温熔盐‑蒸汽换热器组、高温热熔盐罐、低温热熔盐罐、冷熔盐罐。火电机组低负荷运行时，将多余蒸汽的热量梯级存储至高、低温热熔盐，并对放热后的蒸汽梯级利用；当机组负荷需求高时，将高、低温热熔盐储存的热量梯级释放至机组蒸汽并梯级利用，提高设备利用率、发电效率、安全可靠性以及经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种火电机组熔盐梯级储放能调峰系统及方法
本专利技术涉及熔盐储能
，特别涉及一种火电机组熔盐梯级储放能调峰系统及方法。
技术介绍
能源革命旨在促进能源可持续发展，推动新能源的发展和化石能源的清洁高效利用。新能源的快速量增迫使传统火电机组负荷率降低，大多机组长时间运行在非满负荷状态，少数甚至停机，造成已投产资源的浪费；同时，日益扩大的峰谷用电差距，结合火电机组整体负荷需求的降低，使得谷电时间段内，机组的负荷进一步降低，直逼火电机组的最低稳然负荷。这些变化将导致已投产火电机组设备利用率低、发电效率低、当量污染物排放量增大、安全可靠性和经济性大大降低，不符合能源革命可持续发展的宗旨。因此，开发新的深度调峰系统及技术已迫在眉睫。储能技术可在深度调峰领域发挥重大作用，是能源可持续发展的核心之一。将其应用于火电机组的调峰系统，可大幅提高机组的最低负荷；可增强机组高负荷期间的供热能力，或进而保证电网高负荷需求期间的电量供应。因此，将储能技术应用于火电机组，有利于提高机组设备利用率、发电效率、安全可靠性和经济性，减少污染物排放，符合能源革命可持续发展的宗旨。熔盐储能供电供热技术已被商业应用，如成功地应用在太阳能热发电电站中，具有技术成熟、成本相对低廉的优势。将其应用于火电机组参与调峰供电供热，在技术上和经济上均可行。目前，有一种熔盐储能技术应用于发电领域的技术方案，即利用光伏、风电的弃电加热熔盐，熔盐存储的热量在需要时用来加热水蒸气或氦气等工质驱动轮机发电。这一技术方案可移植至火力发电领域参与深度调峰，但因其电、热、电转换过程和一次换热过程使得其效率仅有约15％，经济性很差；此外，现有的将熔盐储能应用于火力发电领域的技术均为熔盐储能的单级利用，即从火电机组汽水系统间接或直接吸收热量存储于熔盐中，需要时熔盐放热至机组耗热用户或至新配套搭建的储能汽轮机发电或至供热系统供热，该技术方案与上述电、热、电路线的技术方案相比，经济性有所提升，但该技术方案有明显缺点：①将高温热熔盐加热后的高参数蒸汽(可达550℃)直接加热参数较低的工质，如热网冷端工质、用于轴封的辅汽以及锅炉一、二次风等，传热温差很大，损失较大；②新配套搭建储能用汽轮机投资较大；③熔盐凝固点较高，如光热电站为保持其二元熔盐流动，其熔盐冷端温度需高于280℃，因此，从机组汽水系统抽出的蒸汽放热至熔盐后参数仍较高(温度可达300℃以上)，仍有很高的能量价值未利用。因此，在全网火电机组参与调峰的背景下，为解决电网低负荷要求和峰谷差带来的火电机组低负荷甚至最低稳然负荷运行的问题，急需开发出更高效的耦合火电机组的熔盐储能调峰供电供热系统。
技术实现思路
本专利技术解决了相关技术中熔盐储能系统均为单级利用造成能量损失较大的问题，提出一种火电机组熔盐梯级储放能调峰系统及方法。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种火电机组熔盐梯级储放能调峰供电供热系统，包括：火电机组，所述火电机组包括锅炉、主汽轮机、凝汽器、凝结水泵、给水泵、回热系统、给水泵小汽轮机、辅汽管道、引风机小汽轮机和烟风系统，所述锅炉通过蒸汽管道连接主汽轮机，向主汽轮机输出主蒸汽，并加热自主汽轮机来的低温再热蒸汽至高温再热蒸汽后返送至主汽轮机；所述主汽轮机与回热系统相连，将部分蒸汽抽至回热系统进行循环利用；所述锅炉通过给水管道与回热系统相连，所述锅炉通过一次风道、送风道、烟道与烟风系统相连；熔盐梯级储放能系统，所述熔盐梯级储放能系统包括高温蒸汽-熔盐换热器组、低温蒸汽-熔盐换热器组、高温熔盐-蒸汽换热器组、低温熔盐-蒸汽换热器组、高温热熔盐罐、低温热熔盐罐、冷熔盐罐；所述高温蒸汽-熔盐换热器组熔盐侧与高温热熔盐罐、低温热熔盐罐、冷熔盐罐相连；所述高温蒸汽-熔盐换热器组蒸汽侧与锅炉至主汽轮机蒸汽管道、回热系统、辅汽管道、供热系统、烟风系统相连，将来自锅炉至主汽轮机蒸汽管道的蒸汽的热量释放给自冷熔盐罐泵出的冷熔盐，使其成为热熔盐，并根据热熔盐温度梯级存储于高温热熔盐罐、低温热熔盐罐，放热后的蒸汽根据其参数特性梯级用于回热系统、辅汽管道、供热系统、烟风系统；所述低温蒸汽-熔盐换热器组熔盐侧与低温热熔盐罐、冷熔盐罐相连；所述低温蒸汽-熔盐换热器组蒸汽侧与主汽轮机至锅炉蒸汽管道、主汽轮机抽汽管道、回热系统、辅汽管道、供热系统、烟风系统相连，将来自主汽轮机至锅炉蒸汽管道或主汽轮机抽汽管道的蒸汽的热量释放给自冷熔盐罐泵出的冷熔盐，使其成为低温热熔盐，并存储于低温热熔盐罐，放热后的蒸汽根据其参数特性梯级用于回热系统、辅汽管道、供热系统、烟风系统；所述高温熔盐-蒸汽换热器组熔盐侧与高温热熔盐罐、低温热熔盐罐、冷熔盐罐相连；所述高温熔盐-蒸汽换热器组蒸汽侧与主汽轮机抽汽管道、回热系统、供热系统、给水泵小汽轮机、引风机小汽轮机相连，将高温热熔盐罐中高温热熔盐存储的热量释放给自主汽轮机抽汽管道来的蒸汽，提高其参数，并根据其参数特性梯级用于回热系统、供热系统、给水泵小汽轮机、引风机小汽轮机，放热后的熔盐根据其温度梯级存储于低温热熔盐罐或冷熔盐罐；所述低温熔盐-蒸汽换热器组熔盐侧与低温热熔盐罐、冷熔盐罐相连；所述低温熔盐-蒸汽换热器组蒸汽侧与主汽轮机抽汽管道、回热系统、供热系统、辅汽管道、烟风系统相连，将低温热熔盐罐中低温热熔盐存储的热量释放给自主汽轮机抽汽管道来的蒸汽，提高其参数，并根据其参数特性梯级用于回热系统、供热系统、辅汽管道、烟风系统，放热后的熔盐存储于冷熔盐罐。作为优选方案，所述高温蒸汽-熔盐换热器组可为一个换热器，也可为多个换热器串联或并联；所述低温蒸汽-熔盐换热器组可为一个换热器，也可为多个换热器串联或并联；所述高温熔盐-蒸汽换热器组可为一个换热器，也可为多个换热器串联或并联；所述低温熔盐-蒸汽换热器组可为一个换热器，也可为多个换热器串联或并联。作为优选方案，所述回热系统包括依次连接的低压加热器模块、除氧器、高压加热器模块，所述主汽轮机与低压加热器模块之间依次连接有凝汽器和凝结水泵；所述除氧器、高压加热器模块之间连接有给水泵，所述给水泵通过给水泵小汽轮机驱动，所述给水泵小汽轮机与高温熔盐-蒸汽换热器组蒸汽侧相连；所述高压加热器模块通过给水管道与锅炉的省煤器相连，所述低压加热器模块和除氧器均分别与高温蒸汽-熔盐换热器组、低温蒸汽-熔盐换热器组的蒸汽侧相连；所述高压加热器模块分别与高温蒸汽-熔盐换热器组、低温蒸汽-熔盐换热器组、高温熔盐-蒸汽换热器组、低温熔盐-蒸汽换热器组的蒸汽侧相连。作为优选方案，所述烟风系统包括烟系统和风系统，所述烟系统自锅炉的空气预热器后通过烟道依次连接除尘器、引风机、脱硫塔、烟气加热器和烟囱，所述引风机由引风机小汽轮机驱动，所述引风机小汽轮机与高温熔盐-蒸汽换热器组蒸汽侧相连；所述风系统包括一次风暖风器、送风暖风器、一次风机、送风机，所述一次风机、送风机分别通过一次风道、送风道连接一次风暖风器、送风暖风器后再经一次风道、送风道与锅炉连接，所述一次风暖风器、送风暖风器、烟气加热器均分别与高温蒸汽-熔盐换热器组、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火电机组熔盐梯级储放能调峰系统，其特征在于，包括：/n火电机组，所述火电机组包括锅炉(8)、主汽轮机、凝汽器(13)、凝结水泵(14)、给水泵(19)、回热系统、给水泵小汽轮机(17)、辅汽管道(20)、引风机小汽轮机(33)和烟风系统，所述锅炉(8)通过蒸汽管道连接主汽轮机，向主汽轮机输出主蒸汽，并加热自主汽轮机来的低温再热蒸汽至高温再热蒸汽后返送至主汽轮机；所述主汽轮机与回热系统相连，将部分蒸汽抽至回热系统进行循环利用；所述锅炉(8)通过给水管道与回热系统相连，所述锅炉(8)通过一次风道、送风道、烟道与烟风系统相连；/n熔盐梯级储放能系统，所述熔盐梯级储放能系统包括高温蒸汽-熔盐换热器组(1)、低温蒸汽-熔盐换热器组(2)、高温熔盐-蒸汽换热器组(3)、低温熔盐-蒸汽换热器组(4)、高温热熔盐罐(5)、低温热熔盐罐(6)、冷熔盐罐(7)；/n所述高温蒸汽-熔盐换热器组(1)熔盐侧与高温热熔盐罐(5)、低温热熔盐罐(6)、冷熔盐罐(7)相连；所述高温蒸汽-熔盐换热器组(1)蒸汽侧与锅炉(8)至主汽轮机蒸汽管道、回热系统、辅汽管道(20)、供热系统(21)、烟风系统相连，将来自锅炉(8)至主汽轮机蒸汽管道的蒸汽的热量释放给自冷熔盐罐(7)泵出的冷熔盐，使其成为热熔盐，并根据热熔盐温度梯级存储于高温热熔盐罐(5)、低温热熔盐罐(6)，放热后的蒸汽根据其参数特性梯级用于回热系统、辅汽管道(20)、供热系统(21)、烟风系统；/n所述低温蒸汽-熔盐换热器组(2)熔盐侧与低温热熔盐罐(6)、冷熔盐罐(7)相连；所述低温蒸汽-熔盐换热器组(2)蒸汽侧与主汽轮机至锅炉(8)蒸汽管道、主汽轮机抽汽管道、回热系统、辅汽管道(20)、供热系统(21)、烟风系统相连，将来自主汽轮机至锅炉(8)蒸汽管道或主汽轮机抽汽管道的蒸汽的热量释放给自冷熔盐罐(7)泵出的冷熔盐，使其成为低温热熔盐，并存储于低温热熔盐罐(6)，放热后的蒸汽根据其参数特性梯级用于回热系统、辅汽管道(20)、供热系统(21)、烟风系统；/n所述高温熔盐-蒸汽换热器组(3)熔盐侧与高温热熔盐罐(5)、低温热熔盐罐(6)、冷熔盐罐(7)相连；所述高温熔盐-蒸汽换热器组(3)蒸汽侧与主汽轮机抽汽管道、回热系统、供热系统(21)、给水泵小汽轮机(17)、引风机小汽轮机(33)相连，将高温热熔盐罐(5)中高温热熔盐存储的热量释放给自主汽轮机抽汽管道来的蒸汽，提高其参数，并根据其参数特性梯级用于回热系统、供热系统(21)、给水泵小汽轮机(17)、引风机小汽轮机(33)，放热后的熔盐根据其温度梯级存储于低温热熔盐罐(6)或冷熔盐罐(7)；/n所述低温熔盐-蒸汽换热器组(4)熔盐侧与低温热熔盐罐(6)、冷熔盐罐(7)相连；所述低温熔盐-蒸汽换热器组(4)蒸汽侧与主汽轮机抽汽管道、回热系统、供热系统(21)、辅汽管道(20)、烟风系统相连，将低温热熔盐罐(6)中低温热熔盐存储的热量释放给自主汽轮机抽汽管道来的蒸汽，提高其参数，并根据其参数特性梯级用于回热系统、供热系统(21)、辅汽管道(20)、烟风系统，放热后的熔盐存储于冷熔盐罐(7)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种火电机组熔盐梯级储放能调峰系统，其特征在于，包括：
火电机组，所述火电机组包括锅炉(8)、主汽轮机、凝汽器(13)、凝结水泵(14)、给水泵(19)、回热系统、给水泵小汽轮机(17)、辅汽管道(20)、引风机小汽轮机(33)和烟风系统，所述锅炉(8)通过蒸汽管道连接主汽轮机，向主汽轮机输出主蒸汽，并加热自主汽轮机来的低温再热蒸汽至高温再热蒸汽后返送至主汽轮机；所述主汽轮机与回热系统相连，将部分蒸汽抽至回热系统进行循环利用；所述锅炉(8)通过给水管道与回热系统相连，所述锅炉(8)通过一次风道、送风道、烟道与烟风系统相连；
熔盐梯级储放能系统，所述熔盐梯级储放能系统包括高温蒸汽-熔盐换热器组(1)、低温蒸汽-熔盐换热器组(2)、高温熔盐-蒸汽换热器组(3)、低温熔盐-蒸汽换热器组(4)、高温热熔盐罐(5)、低温热熔盐罐(6)、冷熔盐罐(7)；
所述高温蒸汽-熔盐换热器组(1)熔盐侧与高温热熔盐罐(5)、低温热熔盐罐(6)、冷熔盐罐(7)相连；所述高温蒸汽-熔盐换热器组(1)蒸汽侧与锅炉(8)至主汽轮机蒸汽管道、回热系统、辅汽管道(20)、供热系统(21)、烟风系统相连，将来自锅炉(8)至主汽轮机蒸汽管道的蒸汽的热量释放给自冷熔盐罐(7)泵出的冷熔盐，使其成为热熔盐，并根据热熔盐温度梯级存储于高温热熔盐罐(5)、低温热熔盐罐(6)，放热后的蒸汽根据其参数特性梯级用于回热系统、辅汽管道(20)、供热系统(21)、烟风系统；
所述低温蒸汽-熔盐换热器组(2)熔盐侧与低温热熔盐罐(6)、冷熔盐罐(7)相连；所述低温蒸汽-熔盐换热器组(2)蒸汽侧与主汽轮机至锅炉(8)蒸汽管道、主汽轮机抽汽管道、回热系统、辅汽管道(20)、供热系统(21)、烟风系统相连，将来自主汽轮机至锅炉(8)蒸汽管道或主汽轮机抽汽管道的蒸汽的热量释放给自冷熔盐罐(7)泵出的冷熔盐，使其成为低温热熔盐，并存储于低温热熔盐罐(6)，放热后的蒸汽根据其参数特性梯级用于回热系统、辅汽管道(20)、供热系统(21)、烟风系统；
所述高温熔盐-蒸汽换热器组(3)熔盐侧与高温热熔盐罐(5)、低温热熔盐罐(6)、冷熔盐罐(7)相连；所述高温熔盐-蒸汽换热器组(3)蒸汽侧与主汽轮机抽汽管道、回热系统、供热系统(21)、给水泵小汽轮机(17)、引风机小汽轮机(33)相连，将高温热熔盐罐(5)中高温热熔盐存储的热量释放给自主汽轮机抽汽管道来的蒸汽，提高其参数，并根据其参数特性梯级用于回热系统、供热系统(21)、给水泵小汽轮机(17)、引风机小汽轮机(33)，放热后的熔盐根据其温度梯级存储于低温热熔盐罐(6)或冷熔盐罐(7)；
所述低温熔盐-蒸汽换热器组(4)熔盐侧与低温热熔盐罐(6)、冷熔盐罐(7)相连；所述低温熔盐-蒸汽换热器组(4)蒸汽侧与主汽轮机抽汽管道、回热系统、供热系统(21)、辅汽管道(20)、烟风系统相连，将低温热熔盐罐(6)中低温热熔盐存储的热量释放给自主汽轮机抽汽管道来的蒸汽，提高其参数，并根据其参数特性梯级用于回热系统、供热系统(21)、辅汽管道(20)、烟风系统，放热后的熔盐存储于冷熔盐罐(7)。


2.根据权利要求1所述的火电机组熔盐梯级储放能调峰系统，其特征在于：所述高温蒸汽-熔盐换热器组(1)可为一个换热器，也可为多个换热器串联或并联；所述低温蒸汽-熔盐换热器组(2)可为一个换热器，也可为多个换热器串联或并联；所述高温熔盐-蒸汽换热器组(3)可为一个换热器，也可为多个换热器串联或并联；所述低温熔盐-蒸汽换热器组(4)可为一个换热器，也可为多个换热器串联或并联。


3.根据权利要求1所述的火电机组熔盐梯级储放能调峰系统，其特征在于：所述回热系统包括依次连接的低压加热器模块(15)、除氧器(16)、高压加热器模块(18)，所述主汽轮机与低压加热器模块(15)之间依次连接有凝汽器(13)和凝结水泵(14)；所述除氧器(16)、高压加热器模块(18)之间连接有给水泵(19)，所述给水泵(19)通过给水泵小汽轮机(17)驱动，所述给水泵小汽轮机(17)与高温熔盐-蒸汽换热器组(3)蒸汽侧相连；所述高压加热器模块(18)通过给水管道与锅炉(8)的省煤器(22)相连，所述低压加热器模块(15)和除氧器(16)均分别与高温蒸汽-熔盐换热器组(1)、低温蒸汽-熔盐换热器组(2)的蒸汽侧相连；所述高压加热器模块(18)分别与高温蒸汽-熔盐换热器组(1)、低温蒸汽-熔盐换热器组(2)、高温熔盐-蒸汽换热器组(3)、低温熔盐-蒸汽换热器组(4)的蒸汽侧相连。


4.根据权利要求1所述的火电机组熔盐梯级储放能调峰系统，其特征在于：所述烟风系统包括烟系统和风系统，所述烟系统自锅炉(8)的空气预热器(31)后通过烟道依次连接除尘器(32)、引风机(34)、脱硫塔(35)、烟气加热器(36)和烟囱(37)，所述引风机(34)由引风机小汽轮机(33)驱动，所述引风机小汽轮机(33)与高温熔盐-蒸汽换热器组(3)蒸汽侧相连；所述风系统包括一次风暖风器(27)、送风暖风器(28)、一次风机(29)、送风机(30)，所述一次风机(29)、送风机(30)分别通过一次风道、送风道连接一次风暖风器(27)、送风暖风器(28)后再经一次风道、送风道与锅炉(8)连接，所述一次风暖风器(27)、送风暖风器(28)、烟气加热器(36)均分别与高温蒸汽-熔盐换热器组(1)、低温蒸汽-熔盐换热器组(2)、低温熔盐-蒸汽换热器组(4)蒸汽侧相连。


5.根据权利要求1所述的火电机组熔盐梯级储放能调峰系统，其特征在于：所述火电机组包括无再热机组、一次再热机组、二次再热机组。


6.据权利要求5所述的火电机组熔盐梯级储放能调峰系统，其特征在于：所述火电机组为无再热机组时，所述主汽轮机包括主汽轮机高压缸(10)和主汽轮机低压缸(12)，所述主汽轮机高压缸(10)通过主蒸汽管道与锅炉(8)的过热器(24)相连；所述高温蒸汽-熔盐换热器组(1)蒸汽侧与主蒸汽管道相连，将来自主蒸汽管道的蒸汽的热量释放给自冷熔盐罐(7)泵出的冷熔盐；所述低温蒸汽-熔盐换热器组(2)蒸汽侧与主汽轮机高压缸(10)的抽汽管道相连，将来自主汽轮机高压缸(10)抽汽管道蒸汽的热量释放给自冷熔盐罐(7)泵出的冷熔盐；所述高温熔盐-蒸汽换热器组(3)蒸汽侧与主汽轮机低压缸(12)的抽汽管道相连，将高温热熔盐罐(5)中高温热熔盐存储的热量释放给自主汽轮机低压缸(12)抽汽管道来的蒸汽；所述低温熔盐-蒸汽换热器组(4)蒸汽侧与主汽轮机低压缸(12)的抽汽管道相连，将低温热熔盐罐(6)中低温热熔盐存储的热量释放给自主汽轮机低压缸(12)抽汽管道来的蒸汽；所述主汽轮机低压缸(12)与凝汽器(13)相连。


7.据权利要求5所述的火电机组熔盐梯级储放能调峰系统，其特征在于：所述火电机组为一次再热机组时，所述主汽轮机包括主汽轮机高压缸(10)、主汽轮机中压缸(11)和主汽轮机低压缸(12)，所述主汽轮机高压缸(10)分别通过主蒸汽管道和低温再热蒸汽管道与锅炉(8)的过热器(24)和一次再热器(25)相连；所述一次再热器(25)而后通过高温再热蒸汽管道与主汽轮机...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏云飞，叶勇健，林磊，蒋健，邓文祥，姚向昱，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31