基于单罐熔盐储热的火电供工业蒸汽机组热电解耦系统的制作方法

1.本实用新型属于热电联产技术领域，具体涉及一种基于单罐熔盐储热的火电供工业蒸汽机组热电解耦系统。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.近年来，我国光伏、风电等新能源电力装机持续快速增长，风电和光伏等新能源提供了大量的清洁电力，但是其发电出力随机性和不稳定性也给电力系统的安全运行带来了巨大挑战。这就要求火电机组需具备深度调峰的能力。
4.但是火电供工业蒸汽的热电联产机组热负荷大多比较稳定，以热定电的传统运行方式，发电量和供热量存在线性相关的耦合关系，导致机组调峰能力不能满足电网深度调峰的要求。热电解耦是火电供热机组实现深度调峰的必然选择。熔盐因其良好的储热性能已经成为重要的储热载体，得到越来越广泛的应用。然而传统的双罐熔盐储热系统有熔盐冻堵的风险，且熔盐管道、阀门和熔盐泵价格昂贵，初投资和运行费用高额，经济性差。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种基于单罐熔盐储热的火电供工业蒸汽机组热电解耦系统，该装置可以解决双罐熔盐储热系统有熔盐冻堵风险等问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
7.本实用新型提供了一种基于单罐熔盐储热的火电供工业蒸汽机组热电解耦系统，包括：熔盐储热系统和热电系统；
8.所述热电系统包括再热回路和发电回路，所述再热回路既为熔盐储热系统和发电回路提供再热蒸汽，所述发电回路利用所述再热蒸汽带动汽轮机发电；所述熔盐储热系统包括给水系统、储热单元、放热单元和一个熔盐储罐，储热单元利用再热回路的再热蒸汽为熔盐储罐储热，放热单元为熔盐储罐放热，所述放热单元和所述发电回路外接供工业蒸汽管道。
9.作为进一步的技术方案，所述发电回路由锅炉、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、凝汽器和除氧器依次连接组成，所述再热回路由所述锅炉和汽轮机高压缸组成。
10.作为进一步的技术方案，所述锅炉设有第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，所述第一出口与所述汽轮机高压缸进口相连，所述汽轮机高压缸出口与所述第二进口相连。
11.作为进一步的技术方案，所述第二出口与所述汽轮机中压缸进口相连，所述汽轮机中压缸出口分别与所述汽轮机低压缸进口和供工业蒸汽管道相连，所述汽轮机低压缸出口与凝汽器相连，凝汽器与除氧器相连，除氧器与所述第一进口相连，所述凝汽器上设有补水口。
12.作为进一步的技术方案，所述凝汽器与所述除氧器之间设有凝结水泵和低压加热器，所述第一进口与所述除氧器之间设有给水泵和高压加热器。
13.作为进一步的技术方案，所述熔盐储热系统还包括储热回路、饱和蒸汽回路和过热蒸汽回路，所述饱和蒸汽回路为过热蒸汽回路提供饱和蒸汽，所述熔盐储罐中设有第一热管换热器、第二热管换热器和第三热管换热器，所述储热回路包括第一热管换热器，与所述第二出口相连，第一热管换热器的出口与所述除氧器相连，过热蒸汽回路依次由汽包和第三热管换热器连接组成，饱和蒸汽回路依次由所述汽包和第二热管换热器组成，所述第三热管换热器的出口与供工业蒸汽管道相连。
14.作为进一步的技术方案，所述给水系统依次由储热侧除氧器、储热侧给水泵和所述汽包组成。
15.作为进一步的技术方案，第一热管换热器的出口与所述除氧器之间设有调节阀。
16.作为进一步的技术方案，所述汽包设有第三进口、第四进口、第三出口和第四出口，所述第三出口与第二热管换热器进口相连，所述第四进口与第二热管换热器出口相连，所述第四出口与第三热管换热器进口相连，所述第三热管换热器出口与储热侧除氧器相连，所述第三进口与储热侧除氧器相连。
17.作为进一步的技术方案，所述汽轮机中压缸与供工业蒸汽管道之间设有第一电动阀门，所述第三热管换热器与供工业蒸汽管道之间设有第二电动阀门。
18.上述本实用新型的有益效果如下：
19.(1)本实用新型采用单罐的熔盐设备和热管换热器进行熔盐的储热和放热，与双罐熔盐储热系统相比，熔盐处于任何状态都能完成换热，无需熔盐流动，避免了熔盐冻堵，运行安全风险降低；
20.(2)本实用新型无需昂贵的熔盐管道、阀门和熔盐泵，熔盐罐数量减少，初投资和运行费用降低。
21.本实用新型的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
22.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
23.图1是本实用新型系统整体示意图。
24.图中：1锅炉、2汽轮机高压缸、3汽轮机中压缸、4汽轮机低压缸、5发电机、6凝汽器、7凝结水泵、8低压加热器、9除氧器、10给水泵、11高压加热器、12熔盐储罐、13第一热管换热器、14第二热管换热器、15第三热管换热器、16汽包、17储热侧除氧器、18储热侧给水泵、19调节阀、20第一电动阀门、21第二电动阀门、22第二进口、23第一进口、24第四进口、25第三进口、26第一出口、27第二出口、28第三出口、29第四出口。
25.为显示各部位位置而夸大或缩小了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
具体实施方式
26.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本实用新型另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
28.为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.术语解释部分:本实用新型中，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。
30.正如背景技术所介绍的，现有技术中双罐熔盐储热系统有熔盐冻堵的风险，为了解决如上的技术问题，本实用新型提出了一种基于单罐熔盐储热的火电供工业蒸汽机组热电解耦系统。
31.本实用新型的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供一种基于单罐熔盐储热的火电供工业蒸汽机组热电解耦系统，包括：包括熔盐储热系统和热电系统；
32.所述热电系统包括再热回路和发电回路，所述再热回路为熔盐储热系统和发电回路提供再热蒸汽，所述发电回路利用再热蒸汽带动和发电机5相连的汽轮机发电；所述熔盐储热系统包括给水系统、储热单元、放热单元和一个熔盐储罐12，储热单元利用再热回路的再热蒸汽为熔盐储罐12储热，放热单元为熔盐储罐12放热，所述放热单元和所述发电回路外接供工业蒸汽管道。
33.在本实施例中，所述发电回路由锅炉1、汽轮机中压缸3、汽轮机低压缸4、凝汽器6和除氧器9依次连接组成，所述再热回路由所述锅炉1和汽轮机高压缸2组成。
34.在本实施例中，所述锅炉设有第一进口23、第二进口22、第一出口26和第二出口27，所述第一出口26与所述汽轮机高压缸2进口相连，所述汽轮机高压缸2出口与所述第二进口22相连。
35.在本实施例中，所述第二出口27与所述汽轮机中压缸3进口相连，所述汽轮机中压缸3出口分别与所述汽轮机低压缸4进口和供工业蒸汽管道相连，所述汽轮机低压缸4出口与凝汽器6相连，凝汽器6与除氧器9相连，除氧器9与所述第一进口23相连，所述凝汽器6上设有补水口。
36.在本实施例中，所述凝汽器6与所述除氧器9之间设有凝结水泵7和低压加热器8，所述第一进口23与所述除氧器9之间设有给水泵10和高压加热器11。
37.在本实施例中，所述熔盐储热系统还包括储热回路、饱和蒸汽回路和过热蒸汽回
路，所述饱和蒸汽回路为过热蒸汽回路提供饱和蒸汽，所述熔盐储罐12中设有第一热管换热器13、第二热管换热器14和第三热管换热器15，所述储热回路包括第一热管换热器13，与所述第二出口27相连，第一热管换热器13的出口与所述除氧器9相连，过热蒸汽回路依次由汽包16和第三热管换热器15连接组成，饱和蒸汽回路依次由所述汽包16和第二热管换热器14组成，所述第三热管换热器15的出口与供工业蒸汽管道相连，所述给水系统依次由储热侧除氧器17、储热侧给水泵18和所述汽包16组成。
38.在本实施例中，第一热管换热器13的出口与所述除氧器9之间设有调节阀19，其中调节阀19的主要作用是将流量调节和减压的介质排至除氧器9。
39.在本实施例中，所述汽包16具有第三进口25、第四进口24、第三出口28和第四出口29，所述第三出口28与第二热管换热器进口14相连，所述第四进口24与第二热管换热器14出口相连，所述第四出口29与第三热管换热器进口15相连，所述第三热管换热器15出口与储热侧除氧器17相连，所述第三进口25与储热侧除氧器17相连。
40.在本实施例中，所述汽轮机中压缸3与供工业蒸汽管道之间设有第一电动阀门20，所述第三热管换热器15与供工业蒸汽管道之间设有第二电动阀门21。
41.本实用新型的工作原理：
42.给水经锅炉1加热后，产生主蒸汽，主蒸汽经第一出口26和管道进入汽轮机高压缸2进行膨胀做功发电，温度和压力降低后的蒸汽从高压缸中排出再热冷段蒸汽，再热冷段蒸汽经管道和第二进口22进入锅炉1进行加热后成为再热热段蒸汽(即再热蒸汽)，再热热段蒸汽分成两个支路：
43.一支路通过第二出口27和管道进入汽轮机中压缸3膨胀做功发电，汽轮机中压缸3中间抽取合适压力和温度的蒸汽用于供工业蒸汽用，剩余的蒸汽继续在汽轮机中压缸3中膨胀做功后排出，蒸汽经管道进入汽轮机低压缸4继续膨胀做功发电，最终蒸汽从汽轮机低压缸4排出后进入凝汽器6中，再由凝汽器6冷却成水，水由凝结水泵7加压后进入低压加热器8进行加热，而后通过管道进入除氧器9，经过除氧器9热力除氧后的水再经过给水泵10的加压后进入高压加热器11中加热，加热后的水再通过管道和第一进口23进入锅炉1进行加热，完成一个发电过程汽水循环，另外补水经管道至凝汽器6，用以补充系统水损失。
44.再热热段蒸汽(再热蒸汽)第二支路通过第二出口27和管道进入第一热管换热器13用于加热熔盐储罐12中的熔盐，加热熔盐后的介质从第一热管换热器13的另一端排出，经调节阀19流量调节和减压后介质排至除氧器9，熔盐温度升高后完成熔盐储热过程。储热侧给水进入除氧器17进行加热除氧，然后由储热侧给水泵18升压后通过管道和第三进口25进入储热侧汽包16，储热侧给水再从汽包16经由第三出口28和管道进入第二热管换热器14，高温熔盐的储热通过第二热管换热器14将储热侧给水加热蒸发成水蒸汽，水蒸汽经过第四进口24和管道进入汽包16，在汽包16中经过汽水分离后形成饱和蒸汽。饱和蒸汽通过第四出口29出汽包16后进入第三热管换热器15，饱和蒸汽在第三热管换热器15中继续加热至过热蒸汽状态，蒸汽参数能够满足供工业用蒸汽要求，过热蒸汽出第三热管换热器15后分成两个支路，一个支路通过管道进入储热侧除氧器7，用于加热储热侧给水除氧。储热侧过热蒸汽另一支路通过管道、电动阀门21和三通汇入供工业蒸汽管道。
45.在电网负荷低的时候，通过上述系统，满足供工业蒸汽负荷前提下，可以将多余的热量储存至熔盐储罐12中。这个过程以再热热段蒸汽作为换热媒介，用于加热熔盐储罐12
中的熔盐，进入汽轮机中压缸3和汽轮机低压缸4做功的蒸汽量减少，机组电负荷出力降低，实现热电解耦，满足电网调峰需求。
46.在电网负荷高的时候，通过上述系统，可以通过消耗熔盐储热，供工业蒸汽；汽轮机中压缸3抽汽减少或者不进行抽汽，此时汽轮机进气量增加，机组电负荷出力增大，满足电网调峰需求。
47.上述系统，采用再热热段蒸汽(再热蒸汽)作为储热媒介而不是主蒸汽，一方面是考虑两者温度相当，主蒸汽的压力高，所需热管换热器、管道和阀门等其他附件材质需要耐受更高压力，初投资增加；另外高压设备安全隐患更大；再者相同温度下，单位质量的低压再热热段蒸汽单位热容量要大于高压的主蒸汽。故从经济性、安全性、换热效果三方面出发，本系统采用再热热段蒸汽(再热蒸汽)作为储热系统加热媒介。
48.采用单罐的熔盐设备和热管换热器进行熔盐的储热和放热，与双罐熔盐储热系统相比，熔盐处于任何状态都能完成换热，无需熔盐流动，避免了熔盐冻堵，运行安全风险降低。
49.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。