一种内燃机熔盐蒸汽联合循环发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种内燃机熔盐蒸汽联合循环发电系统，包括：驱动第一发电机(13)发电的内燃机(1)，驱动第二发电机(15)发电的汽轮机(9)，汽轮机(9)的入口和出口通过蒸汽管道连通；蒸汽管道进入蒸汽

【技术实现步骤摘要】
一种内燃机熔盐蒸汽联合循环发电系统


[0001]本专利技术涉及内燃机
，特别涉及一种内燃机熔盐蒸汽联合循环发电系统。

技术介绍

[0002]受产业结构调整和城镇化影响，我国用电峰谷差持续加大，而风电和光伏等新能源装机的增加，进一步加剧了电力系统的调峰压力，电力系统对灵活性电源的需求日益增大。燃气内燃机是一种成熟的发电技术路线，与燃气轮机相比，其启停速度更快(启动速度1
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2分钟，燃气轮机则为20
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30分钟)、调频调峰能力更优(调频能力达到30％
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80％额定功率/分钟，燃气轮机则为4
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8％额定功率/分钟)、燃料兼容性更强(可以兼容沼气、一定比例的氢气)，可以在未来电力系统灵活性中发挥重要作用。而且，由于内燃机可选机型较多，且对燃气压力无要求，可以直接接入市政燃气管网，因此内燃机也适合用于分布式发电，在工业园区等用户侧进行布置。
[0003]然而，内燃机的发电效率低于燃气轮机。在联合循环模式下，内燃机发电效率仅为50％左右，而燃气轮机则可以达到55％
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60％。主要原因是由于内燃机排烟温度较低，仅为350
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400℃(燃气轮机排烟温度在550
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650℃)。由于排烟温度低，造成余热锅炉可以产生的主蒸汽参数较低，汽轮机效率低于30％。与此同时，联合循环模式下，受汽机负荷调节能力的限制，内燃机优良的调频能力无法得到充分发挥。
[0004]而现有的技术方案中，烟气用于制冷或制热是采用吸收式制冷机将高温烟气转化为冷能，或者将高温烟气直接用于制热。但是由于冷负荷和热负荷并非全年存在，且与用电负荷的特性并非一致，当缺少冷、热负荷时，系统能源利用效率不高。
[0005]通过余热锅炉实现联合循环发电是增加余热锅炉和汽轮机，将烟气热量用于产生蒸汽，进而推动汽轮机发电。但由于内燃机烟气温度较低(显著低于燃气轮机烟气)，一般在350
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400℃之间，造成余热锅炉可以产生的主蒸汽参数较低，仅330℃左右，汽轮机效率低于30％，冷源损失占比较大。与此同时，为了避免热应力损坏，汽轮机主蒸汽和部件之间温差不宜过高，造成汽机的功率调节速度显著慢于内燃机。在联合循环模式下，整体系统的调频能力受到较大影响，内燃机优良的调频能力无法得到完全发挥。

技术实现思路

[0006](一)专利技术目的
[0007]本专利技术的目的是提供一种内燃机熔盐蒸汽联合循环发电系统，解决内燃机联合循环发电效率偏低的问题，同时改进内燃机联合循环发电系统的调峰和调频能力。
[0008](二)技术方案
[0009]为解决上述问题，根据本专利技术的一个方面,本专利技术提供了一种内燃机熔盐蒸汽联合循环发电系统，包括：内燃机，驱动第一发电机发电；汽轮机，驱动第二发电机发电；蒸汽管道，所述蒸汽管道两端口分别与所述汽轮机的入口和出口连通；蒸汽
‑
熔盐换热器，所述蒸汽管道进入所述蒸汽
‑
熔盐换热器中，与所述蒸汽
‑
熔盐换热器中的熔盐管道换热，以将
所述蒸汽管道中的低压饱和蒸汽加热为过热蒸汽并输送至所述汽轮机。
[0010]进一步的，还包括：用于储存低温液态熔盐的低温熔盐储罐和用于储存高温熔盐的高温液态熔盐储罐；所述低温熔盐储罐的出口与所述高温熔盐储罐的入口通过所述熔盐管道连通，且所述低温熔盐储罐的入口与所述高温熔盐储罐的出口通过所述熔盐管道连通；所述低温熔盐储罐出口与所述高温熔盐储罐入口之间的所述熔盐管道上设有熔盐电加热器，将所述低温熔盐储罐出口输出的低温液态熔盐加热为高温液态熔盐，所述高温液态熔盐储存至所述高温熔盐储罐中；所述低温熔盐储罐入口与所述高温熔盐储罐出口之间的所述熔盐管道进入所述蒸汽
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熔盐换热器中，将所述高温液态熔盐的热量传递给所述蒸汽管道。
[0011]进一步的，还包括：熔盐循环泵；所述熔盐循环泵设于所述低温熔盐储罐的出口，以调节输出的所述低温液态熔盐的流动速度；和/或所述熔盐循环泵设于所述高温熔盐储罐的出口，以调节输出的所述高温液态熔盐的流动速度。
[0012]进一步的，还包括：蒸发器；所述蒸汽管道依次进入所述蒸发器、所述蒸汽
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熔盐换热器和所述汽轮机；所述内燃机的烟气管道进入所述蒸发器，所述蒸汽管道中的低压饱和蒸汽与所述烟气管道中的高温烟气换热后形成所述过热蒸汽，所述过热蒸汽进入所述蒸汽
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熔盐换热器中再与所述熔盐管道中的高温液态熔盐进行二次换热。
[0013]进一步的，还包括：蒸发器；所述蒸汽管道依次进入所述蒸发器、所述蒸汽
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熔盐换热器和所述汽轮机的一侧，所述熔盐管道依次进入所述蒸汽
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熔盐换热器和所述蒸发器的另一侧；所述蒸汽管道中的低压饱和蒸汽在所述蒸发器中与所述熔盐管道中的中温液态熔盐一次换热后形成所述过热蒸汽，所述过热蒸汽进入所述蒸汽
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熔盐换热器中再与所述熔盐管道中的高温液态熔盐进行二次换热。
[0014]进一步的，还包括：低温烟气换热器；所述蒸汽管道依次穿过所述低温烟气换热器和所述蒸发器的一侧，所述内燃机的烟气管道依次穿过所述蒸发器和所述低温烟气换热器的另一侧，以使所述烟气管道中的高温烟气将热量换给所述蒸汽管道。
[0015]进一步的，还包括：凝汽器；所述凝汽器设于所述汽轮机的出口，所述蒸汽管道进入所述凝汽器中，以将从所述汽轮机出口排出的低压饱和蒸汽冷凝成水。
[0016]进一步的，还包括：水换热器；所述内燃机的水管道循环连通所述内燃机和所述水换热器；所述蒸汽管道依次进入所述凝汽器和所述水换热器；所述蒸汽管道中的低压饱和蒸汽在所述凝汽器中冷凝成水，水进入所述水换热器中，与所述水管道中的缸套水换热。
[0017]进一步的，还包括：除氧器；所述除氧器设于所述水换热器的出口处，在所述水换热器中完成换热的所述蒸汽管道进入所述除氧器，所述除氧器去除水中的溶解氧及其他气体。
[0018]进一步的，所述低温液态熔盐为硝酸盐，存储温度为280℃；所述高温液态熔盐为硝酸盐，存储温度为565℃。
[0019](三)有益效果
[0020]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0021](1)在用电低谷时段，用谷电或富余可再生能源加热熔盐；在用电高峰时段，启动内燃机循环发电系统，利用内燃机缸套水、烟气和高温熔盐对凝结水、给水和蒸汽进行梯级加热，提升汽轮机主蒸汽参数以及热效率。利用熔盐
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蒸汽换热器的快速响应能力，根据内
燃机负荷变化调整换热量，缓解内燃机烟气快速变化带来的蒸汽参数变化和对汽轮机的影响，提升系统的调频能力，提高内燃机联合循环的发电效率。
[0022](2)本专利技术的熔盐和烟气对给水梯级加热的技术方案，内燃机排烟温度在300
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400℃之间，熔盐工作温度则在290
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内燃机熔盐蒸汽联合循环发电系统，其特征在于，包括：内燃机(1)，驱动第一发电机(13)发电；汽轮机(9)，驱动第二发电机(15)发电；蒸汽管道，所述蒸汽管道两端口分别与所述汽轮机(9)的入口和出口连通；蒸汽
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熔盐换热器(5)，所述蒸汽管道进入所述蒸汽
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熔盐换热器(5)中，与所述蒸汽
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熔盐换热器(5)中的熔盐管道换热，以将所述蒸汽管道中的低压饱和蒸汽加热为过热蒸汽并输送至所述汽轮机(9)。2.根据权利要求1所述的内燃机熔盐蒸汽联合循环发电系统，其特征在于，还包括：用于储存低温液态熔盐的低温熔盐储罐(6)和用于储存高温熔盐的高温液态熔盐储罐(7)；所述低温熔盐储罐(6)的出口与所述高温熔盐储罐(7)的入口通过所述熔盐管道连通，且所述低温熔盐储罐(6)的入口与所述高温熔盐储罐(7)的出口通过所述熔盐管道连通；所述低温熔盐储罐(6)出口与所述高温熔盐储罐(7)入口之间的所述熔盐管道上设有熔盐电加热器(10)，将所述低温熔盐储罐(6)出口输出的低温液态熔盐加热为高温液态熔盐，所述高温液态熔盐储存至所述高温熔盐储罐(7)中；所述低温熔盐储罐(6)入口与所述高温熔盐储罐(7)出口之间的所述熔盐管道进入所述蒸汽
‑
熔盐换热器(5)中，将所述高温液态熔盐的热量传递给所述蒸汽管道。3.根据权利要求2所述的内燃机熔盐蒸汽联合循环发电系统，其特征在于，还包括：熔盐循环泵(8)；所述熔盐循环泵(8)设于所述低温熔盐储罐(6)的出口，以调节输出的所述低温液态熔盐的流动速度；和/或所述熔盐循环泵(8)设于所述高温熔盐储罐(7)的出口，以调节输出的所述高温液态熔盐的流动速度。4.根据权利要求1所述的内燃机熔盐蒸汽联合循环发电系统，其特征在于，还包括：蒸发器(3)；所述蒸汽管道依次进入所述蒸发器(3)、所述蒸汽
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熔盐换热器(5)和所述汽轮机(9)；所述内燃机(1)的烟气管道进入所述蒸发器(3)，所述蒸汽管道中的低压饱和蒸汽与所述烟气管道中的高温烟气换热后形成所述过热蒸汽，所述过热蒸汽进入所述蒸汽
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熔盐换热器(5)中再与所述熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔华，金红光，王永生，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：