一种用于燃煤发电机组储热调峰的三介质可调压换热器制造技术

本发明专利技术公开一种用于燃煤发电机组储热调峰的三介质可调压换热器，按照运行参数要求，将过热蒸汽、熔融盐、减温水三介质的换热过程分为换热、调压两个阶段。利用换热器内部的换热面将过热蒸汽热量传递给熔融盐，满足储热系统换热器换热要求，同时利用喷水减温方式，调节换热器出口压力，满足换热器出口蒸汽压力要求。换热器采用发卡型换热器，从中心至外依次设有管程和壳程。本发明专利技术是用于燃煤机组灵活性运行改造的关键设备，解决高温高压的过热蒸汽与高温低压的熔盐换热问题，同时满足换热和系统接口压力调节的要求，实现过热蒸汽、熔盐、减温水三介质换热。换热后将燃煤锅炉产生的过热蒸汽热能，存储在熔盐中。实现燃煤发电机组锅炉的灵活性运行。炉的灵活性运行。炉的灵活性运行。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃煤发电机组储热调峰的三介质可调压换热器


[0001]本专利技术涉及一种用于燃煤发电机组储热调峰的三介质可调压换热器。

技术介绍

[0002]近年来，随着可再生能源电源建设加快，我国能源结构发生巨大转变。电力生产转向加快新能源的发展和传统火电机组灵活性改造，相应的各省市陆续出台了针对燃煤电站灵活性改造的优惠政策，鼓励燃煤电站进行灵活性运行，实现深度调峰运行。在用电低谷时将燃煤电站高温蒸汽的热量储存，在用电高峰释放，用于发电和供热，是最直接有效的解决方案。
[0003]一种用于燃煤发电机组储热调峰的三介质可调压换热器，主要是利用燃煤锅炉中的高温过热蒸汽加热熔盐，将热量存储在高温熔盐中，在用电高峰或采暖负荷较大时，再将高温熔盐中热量释放，用于发电和供热，实现燃煤机组深度调峰运行，这是燃煤电站进行灵活性改造的有效技术路线。
[0004]但是目前燃煤锅炉过热蒸汽与熔盐的换热没有得到很好的解决方法，一方面过热蒸汽与熔盐换热后的温度变化很大，由此带来换热器热膨胀和热应力问题，一般的换热器无法解决；另一方面过热蒸汽换热后，需要匹配锅炉设备参数，确保锅炉、汽轮机耦合运行，需要对换热器工作压力进行快速准确调节。
[0005]CN216049307U公开了一种防爆式发卡型换热器即双管板(共2+2个管板)发卡型换热器，换热器的换热管两端采用双管板，有效地避免管程介质泄漏至壳程，污染壳程介质，甚至导致壳程易燃介质燃烧爆炸，主要用于防爆场合。仅仅考虑了换热管两端采用双管板防止管程介质泄露到壳程。而对于燃煤机组灵活性运行改造换热器来说，泄露主要是管程高压蒸汽泄露到壳程低压熔盐，而熔盐不可燃、也不会发生爆炸，所有采用双管板没有必要，反而会因为双管板结构复杂，导致应力集中，造成换热器泄露。
[0006]CN206709658U技术涉及一种微细管发卡式换热器。对于大流量的燃煤电站灵活性运行，大流量蒸汽流过微细管发卡式换热器，会导致流动阻力急剧增加，流速下降，换热管换热不均，造成换热管束变形严重，换热器无法运行。
[0007]CN208936817U涉及一种发卡式换热器。没有考虑燃煤电站机组灵活性运行时流量大，参数变化频繁的特点。满足不了电站机组灵活性运行需要匹配原有发电系统设备参数，必须设置快速可靠的调节手段，满足机组及换热器上下游设备参数要求。
[0008]因此，需要优化设计换热器结构，实现换热的同时，解决热膨胀和热应力对换热器寿命的影响。同时利用喷水减温，实现过热器出口蒸汽压力的快速调整，匹配热力系统参数调整。可以应用于燃煤电站过热蒸汽与熔盐的换热要求。

技术实现思路

[0009]本专利技术针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种用于燃煤发电机组储热调峰的三介质可调压换热器。
[0010]根据燃煤电站灵活性改造对过热蒸汽与熔盐的换热要求，以及换热器过热蒸汽出口压力调节要求，提出了一种用于燃煤发电机组储热调峰的三介质可调压换热器。本专利技术根据高温高压过热蒸汽与熔盐换热的特点，把换热器分为换热段和调压段，同时满足换热器的换热要求和压力匹配要求。把换热器分为管程和壳程，根据介质压力，确定过热蒸汽走管程，熔盐走壳程。同时考虑过热蒸汽与熔盐换热具有大温差的特点，采用发卡式结构，减小热应力对换热器寿命的影响。同时采用折流板对换热管束约束，控制壳程中熔盐的流动方向，强化扰动，增大换热系数。对过热蒸汽出口增设喷水减温器，实现换热器出口蒸汽的快速准确调整，以便满足热力系统参数匹配要求。
[0011]一种用于燃煤发电机组储热调峰的三介质可调压换热器，所述的装置包括：换热器壳体布置在换热器的最外侧，壳程流体为熔盐；所述换热器壳体内部布置换热器管束，管程流体为过热蒸汽；过热蒸汽通过换热器管束与熔盐换热；换热器管束支撑在折流板上，在管程上布置有管程进口和管程出口，壳程上布置有壳程进口和壳程出口，在管程出口上布置喷水减温器。
[0012]进一步地，管程流体为过热蒸汽，可以在低成本的前提下，满足燃煤机组主蒸汽高温高压要求。壳程流体为熔盐，可以保证低压熔盐流体在外侧，即高温高压流体在换热器中部位置，外侧为低压熔盐包裹，确保换热器外壁面安全。实现过热蒸汽、熔盐和减温水三种工质的换热；换热器具备同时实现换热和调压两种功能。
[0013]进一步地，换热器的换热管为U型换热管；流动的工质为主蒸汽，可满足主蒸汽换热前后参数变化导致的换热管剧烈膨胀收缩要求；换热器采用发卡式换热器结构，可以保证换热器大流量工作状态下，避免采用U型换热器结构，导致的同一块管板温差应力大的问题。
[0014]进一步地，换热器的换热管两端采用管板密封，避免管程高压过热蒸汽泄漏至壳程低压熔盐。同时整个换热器进出口热变形由两个端头部分承担，温差低，变形量小，适应采用工艺成熟的管板密封。
[0015]进一步地，根据燃煤机组运行设计，利用喷水减温方式调节换热器出口参数，匹配过热蒸汽系统设备要求。当管程蒸汽参数超出换热器设计值时，可以利用喷水减温方式，快速调解换热器出口蒸汽和熔盐温度，在保证安全运行的前提下，具备了应急减温减压的调温手段。
[0016]进一步地，换热器管束包括多个换热管。换热器布置多个换热管，增加了换热面积的同时，提供了均匀的换热温度场分布。可以使得整个换热器温度分布均匀，避免局部温差导致的热应力和热变形。保证了换热器的使用寿命。
[0017]本专利技术具有以下有益效果：
[0018]1、把换热器工质按照压力，划分为管程和壳程。同时考虑过热蒸汽出口压力调节要求，增加喷水减温器。
[0019]2、换热器中过热蒸汽与熔盐换热温差大，换热管束膨胀会对换热器安全性能造成较大影响。通过采用发卡式的整体结构，可以在满足换热指标的前提下，克服热应力对换热器的影响。
[0020]3、采用折流板实现对换热管束的支撑，同时改变壳程中熔盐的流动方向，强化熔盐侧换热，克服熔盐导热性能差的缺点。
[0021]4、在换热器过热蒸汽出口，增设喷水减温器。可以实现换热器出口过热蒸汽压力和温度的快速调节，满足燃煤机组热力系统参数匹配要求。
[0022]5、换热器的换热管束两端采用管板密封，有效地避免管程高压过热蒸汽至壳程低压熔盐侧的泄露。
[0023]6、换热器实现三介质换热和调压功能，可以用于不同参数的燃煤机组灵活性改造。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的结构组成示意图，图中：1换热器壳体；2换热器管束；3折流板；4喷水减温器；5管程出口；6壳程进口；7管程进口；8壳程出口。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术。
[0026]如图1所示，本专利技术是一种用于燃煤发电机组储热调峰的三介质可调压换热器，主要包括：
[0027]发卡式换热器壳体1，布置在换热管束2外侧，用于封闭换热器，形成壳程。换热器壳体1容纳储热介质熔盐，加热熔盐。在壳程进出口布置壳程进口6和壳程出口8。利用发卡式结构减小热应力对换热器壳体1和换热管束2的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃煤发电机组储热调峰的三介质可调压换热器，其特征在于：所述的装置包括：换热器壳体(1)布置在换热器的最外侧，壳程流体为熔盐；所述换热器壳体内部布置换热器管束(2)，管程流体为过热蒸汽；过热蒸汽通过换热器管束(2)与熔盐换热；换热器管束(2)支撑在折流板(3)上，在管程上布置有管程进口(7)和管程出口(5)，壳程上布置有壳程进口(6)和壳程出口(8)，在管程出口(5)上布置喷水减温器(4)。2.根据权利要求1所述的一种用于燃煤发电机组储热调峰的三介质可调压换热器，其特征在于：实现过热蒸汽、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恕桃，郭威，
申请(专利权)人：斯玛特储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：