一种储放热机构和电热锅炉相结合的启动锅炉系统的制作方法

本发明属于燃煤发电技术领域领域，尤其涉及一种储放热机构和电热锅炉相结合的启动锅炉系统。

背景技术：

根据相关设计规范要求，目前火力发电站一般都设有1-2台燃煤(燃油)启动锅炉，该类锅炉存在的目的是，火电厂无额外热源提供辅助蒸汽的情况下用于辅助机组快速启动。有时北方地区一些电厂冬季在仅有一台机组运行的情况下，为保证机组事故时紧急快速启动以及机组全停时厂区供热，燃煤启动锅炉一般采用压火备用，燃油启动锅炉需定期启动，保证随时可以启动状态，这种运行情况不仅增加了维护费用，也导致燃料的浪费。同时，启动锅炉的投资高，使用率低下，部分设备还需常备备件，也增加了电厂的经济负担。

随着技术的发展，大功率的电热锅炉技术趋于成熟，成为了替代传统燃煤(燃油)启动锅炉的一种可能，采用电热锅炉代替传统燃煤(燃油)启动锅炉，具有日常维护费用低廉，投运速度快，运行方式灵活等特点，同时在热电联产类电厂安装电热启动锅炉，机组冬季正常运行工况下电热启动锅炉还可作为参与调峰的电热转换设备使用，极大的提高了设备的使用率。

但是目前市场上的电热锅炉多数只能产生饱和蒸汽，但火电机组对启动用蒸汽的要求是1.27mpa/350℃的过热蒸汽，因此电热锅炉作为启动锅炉需要增加蒸汽过热手段。

本发明采用一种新型的储/放热蓄热系统结合电热锅炉组成的启动锅炉技术可以产生火电机组启动时需要的过热蒸汽，实现替代传统燃煤(燃油)启动锅炉。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种储放热机构和电热锅炉相结合的启动锅炉系统，以解决传统启动锅炉设备利用率低，维护费用高，燃料浪费等问题。

本发明采用以下技术方案：一种储放热机构和电热锅炉相结合的启动锅炉系统，包括储放热机构和电热锅炉，储放热机构分别通过管道连通至电热锅炉和外部外部发电系统的辅汽联箱；

电热锅炉用于为储放热机构输送饱和蒸汽，储放热机构用于将其存储的热量释放供给来自电热锅炉的饱和蒸汽，使得饱和蒸汽变成过热蒸汽并输送至外部发电系统的辅汽联箱，以便外部发电系统的发电机组和燃煤锅炉在故障时快速预热并启动。

进一步地，储放热机构通过热源管连通至外部发电系统汽轮机的抽汽管，储放热机构还用于存储来自汽轮机的部分热量、以及外部发电系统的燃煤锅炉在停机时释放的全部废热。

进一步地，电热锅炉的入口连通有第一除盐水管，电热锅炉的出口通过饱和蒸汽导入管连通至储放热机构的冷源入口，电热锅炉用于：将电能转换为热能加热流入其内的除盐水加热成饱和蒸汽后、通过饱和蒸汽导入管输送至储放热机构，第一除盐水管上安装有增压泵。

进一步地，热源管上安装有减温器，减温器上还连通有第二除盐水管，第二除盐水管内的除盐水用于为进入储放热机构的废热汽除去杂质，减温器用于对热源管内的高温废热进行减温。

进一步地，储放热机构的热源出口通过过热蒸汽导出管与外部发电系统管道连通；储放热机构的冷源出口通过管道连通至疏水扩容器。

进一步地，储放热机构的冷源入口、冷源出口、热源出口和热源入口处均设置有阀门。

进一步地，储放热机构内还设置有温度监测装置，内含多个温度测点且均匀分布在储热体内部，用于实时测量储热体内部的温度，温度检测装置通过测量储热体内部温度来监测系统的热量损失。

进一步地，储放热机构由一个或多个储放热单元组成，各储放热单元通过连通管串联或并联组成，储放热单元由高温侧联箱、低温侧联箱、蛇形换热管束、储热材料、保温壳组成，高温侧联箱和低温侧联箱之间通过蛇形换热管束相连通，蛇形换热管束等间距排列，蛇形换热管束的间隙填充有储热材料。

进一步地，储热材料的使用温度范围为200℃～800℃，储热材料包含但不限于无机盐，无机水合盐，金属氧化物，硅酸盐，高分子有机化合物。

进一步地，储热材料的材料形态可以是固态、液态、固液混合态，储热材料的材料储放热的方式为显热、潜热或显热潜热交替。

本发明的有益效果是：采用储放热机构可充分利用外部发电系统停机机阶段释放的废热进行储热；外部发电系统正常运行阶段，电热锅炉可单独作为调峰的电热转换设备使用，增加了设备的使用率；外部发电系统事故时，设置有电热锅炉的启动锅炉可迅速启动，为外部发电系统中的燃煤锅炉进行预热保证其快速启动；本发明将废热进行储存并加以利用，不会产生废渣、粉尘及有害气体，对环境友好。

【附图说明】

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中储放热机构的结构示意图。

其中：1.储放热机构；2.第一除盐水管；3.电热锅炉；4.冷源入口；5.热源出口；6.热源入口；7.冷源出口；8.汽轮机；9.疏水扩容器；10.减温器；11.增压泵；12.阀门；13.第二除盐水管；14.热源管；15.饱和蒸汽导入管；16.热源输出管；17.蛇形换热管束；18.高温侧联箱；19.低温侧联箱；20.储热材料；21.保温壳。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明公开了一种储放热机构和电热锅炉相结合的启动锅炉系统，如图1所示，外部发电系统包括燃煤锅炉、发电机和汽轮机8，燃煤锅炉的大部分热量通过汽轮机输送至发电机，使得发电机进行发电，少部分热量输送给储放热机构1进行储热，这样可以保证燃煤锅炉发生事故时，储放热机构和电热锅炉相互配合为燃煤锅炉进行预热，使得燃煤锅炉能在短时间内快速启动，因为燃煤锅炉都是大型的设备，会经常出现故障，而在故障时会释放大量的废热，但是在启动时需要进行预热，如果不进行预热就会使得各零件的温度达不到到启动的要求，容易发生损坏，因此对燃煤锅炉进行预热可以很快的启动燃煤锅炉，保证外部发电系统的正常运行。

本发明包括储放热机构1和电热锅炉3，储放热机构1分别通过管道连通至电热锅炉3和外部发电系统的辅汽联箱；电热锅炉3用于为储放热机构1输送饱和蒸汽，储放热机构1用于将其存储的热量释放供给来自电热锅炉3的饱和蒸汽，使得饱和蒸汽变成过热蒸汽并输送至外部发电系统的辅汽联箱，以便外部发电系统的发电机组和燃煤锅炉在故障时快速预热并启动。

储放热机构1的热源入口6通过热源管14与外部发电系统汽轮机8的抽汽管连通，热源管14用于将外部发电系统在停机阶段产生的全部废热汽输送至储放热机构1，还用于输送外部发电系统的少部分热量，这少部分热量用于保证燃煤锅炉的正常启动热量所需，其余的大部分热量用于输送至发电机或者其他需要热量的设备或管路，储放热机构1还用于存储来自汽轮机8的部分热量以及外部发电系统的燃煤锅炉在停机时释放的全部废热，即储放热机构1用于接收从热源管14输送来的传热工质并对其携带的热量进行储存，还用于在放热时，将自身储存的热量传递给进入储放热机构1的传热工质，并将传热工质通过热源出口5输出至外界管路或外部发电系统。

电热锅炉3的入口连通有第一除盐水管2，电热锅炉3的出口通过饱和蒸汽导入管15连通至储放热机构1的冷源入口4，电热锅炉3用于：将电能转换为热能加热流入其内的除盐水加热成饱和蒸汽后、通过饱和蒸汽导入管15输送至储放热机构1。

除盐水用于除去悬浮物、胶体和无机的阳离子、阴离子等水中杂质，避免水里的杂质引起管道腐蚀，第一除盐水管2上安装有增压泵11，增压泵11用于对管内的水进行增压，保证除盐水进入电热锅炉3内的压力，第一除盐水管2内的水来源于除盐水系统，电热锅炉3将电能转换为热能加热流入锅炉的除盐水产生得到饱和蒸汽，即未经过热处理的蒸汽。

电热锅炉3的出口通过饱和蒸汽导入管15连通至储放热机构1的冷源入口4，即储放热机构1的低温侧，冷源入口4位于储放热机构1的一端，储放热机构1的另一端设置有热源出口5，储放热机构1的冷源入口4通过冷汽管与热源出口5相连通，储放热机构1的热源出口5和冷源入口4通过饱和蒸汽管相连通，饱和蒸汽管用于饱和蒸汽通过，饱和蒸汽用于吸收储放热机构1的热量，饱和蒸汽在饱和蒸汽管内流动时，从冷源入口4不断向热源出口5流动，在流动的过程中吸收储放热机构1的热量，变成过热蒸汽，然后过热蒸汽通过热源出口5，热源出口5通过过热蒸汽导出管16通过管道与外界管路或外部发电系统相连通；最后过热蒸汽通过过热蒸汽导出管16导出供给外部发电系统使用。

储放热机构1的大部分热量来源于外部发电系统在停机阶段产生的废汽，储放热机构1还设置有热源入口6和冷源出口7，热源管14上安装有减温器10，减温器10上还连通有第二除盐水管13，第二除盐水管13内的除盐水用于为进入储放热机构1的废热汽除去杂质，减温器10用于对热源管14内的高温废热进行减温，第二除盐水管13内的除盐水用于为进入储放热机构1的废热汽除去杂质，经过减温处理的废热汽通过热源管14到达储放热机构1的热源入口6，并经过热源入口6进入储放热机构1，热源入口6和冷源出口7通过热汽管相连通，热汽管用于废热汽通过，废热汽用于释放热量至储放热机构1，储放热机构1将废热汽的热量进行储存，废热汽在热汽管内流动时，从热源入口6不断向冷源出口7流动，在流动的过程中将热量释放至储放热机构1，即储放热机构1将废热汽的热量不断吸收，即进行热量传导，使得废热汽换热后变成疏水，冷源出口7通过管道连通至疏水扩容器9，换热后产生的疏水通过疏水扩容器9，疏水扩容器9用于分离出蒸汽和疏水，以便后续的操作。

冷源入口4、冷源出口7、热源出口5和热源入口6均设置有阀门12，当外部发电系统正常运行，即启动锅炉3停止运行时，关闭冷源入口4和热源出口5，打开冷源出口7和热源入口6，使得外部发电系统的少部分热量以及外部发电系统在停机阶段产生的大量废热通过热源入口6进入热汽管中，在储放热机构1内进行储存热量；当外部发电系统发生事故后，即启动锅炉3投运时，关于冷源出口7和热源入口6，打开冷源入口4和热源出口5，使得饱和蒸汽通过饱和蒸汽管进去储放热机构1吸热，在储放热机构1中饱和蒸汽变成过热蒸汽，从热源出口5通过管道进入外部发电系统供外部发电系统使用。

本发明还可以作为调峰的电热转换设备使用，当外部发电系统正常运行，即启动锅炉3停止运行时，关闭冷源入口4和热源出口5，打开冷源出口7和热源入口6，使得外部发电系统的少部分热量以及外部发电系统在停机阶段产生的大量废热通过热源入口6进入热汽管中，在储放热机构1内进行储存热量，当外界需要更多的热量时，启动锅炉3开始运行时，打开冷源入口4和热源出口5，使得启动锅炉3和储放热机构1中的热量和燃煤锅炉的热量均输送至外部发电系统，即可进行调峰。

如图2所示，储放热机构1由一个或多个储放热单元组成，各储放热单元通过连通管串联或并联组成，储放热单元由高温侧联箱18、低温侧联箱19、蛇形换热管束17、储热材料20、保温壳21组成，高温侧联箱18指的是温度较高侧的联箱，低温侧联箱19指的是温度较低侧的联箱，高温侧联箱18分别通过管道与热源管14和热源输出管16相连通，低温侧联箱19分别通过管道与饱和蒸汽导入管15和疏水扩容器9相连通，高温侧联箱18和低温侧联箱19之间通过蛇形换热管束17相连通，蛇形换热管束17等间距排列，蛇形换热管束17的间隙填充有储热材料20，储热材料20紧密包裹换热管束，储热材料20的使用温度范围为200℃～800℃，储热材料20包含但不限于无机盐，无机水合盐，金属氧化物，硅酸盐，高分子有机化合物，储热材料20的材料形态可以是固态、液态、固液混合态，储热材料20的材料储放热的方式为显热、潜热或显热潜热交替。

储放热机构1内还设置有温度监测装置，内含多个温度测点且均匀分布在储热单元内部，用于实时测量储热体内部的温度，通过监测储热体内部温度变化和分布来确定储热系统的热量损失，为弥补储放热机构1的散热损失，当热量损失超过3％～10％时，需再次打开热源入口6和冷源出口7，引入废热蒸汽补充损失的热量。

本发明的工作流程如下：

机组正常运行时：电热锅炉3停止运行，储放热机构1一直处于充热状态，废热蒸汽与除盐水在减温器10中混合产生适合进入储放热机构1的温度的废热蒸汽，废热蒸汽从热源入口6进入储放热机构1进行热量传导，换热产生的疏水由冷源出口7导入至机组的疏水扩容器9，待储放热机构1充热结束后，关闭冷源出口7和热源入口6的阀门12，为弥补储放热机构1的散热损失，当温度监测装置监测到热量损失超过3％～10％时，需再次打开冷源出口7和热源入口6，引入废热蒸汽补充损失的热量。

机组停机后即将启机时：电热锅炉3投入运行，储放热机构1进行放热，从机组除盐水补水母管处引出一路除盐水通过第一除盐水管2，第一除盐水管2内的除盐水通过增压泵11进入电热锅炉3内，电热锅炉3将电能转换为热能加热流入锅炉的除盐水产生得到饱和蒸汽，产生的饱和蒸汽流经冷源入口4进入储放热机构1，饱和蒸汽在储放热机构1中吸收热量变为过热蒸汽，然后沿热源出口5供向外部发电系统输送热量。

调峰状态时：当外部发电系统正常运行，即启动锅炉3停止运行时，打开冷源出口7和热源入口6，使得外部发电系统的少部分热量以及外部发电系统在停机阶段产生的大量废热通过热源入口6进入热汽管中，在储放热机构1内进行储存热量，当外界需要更多的热量时，启动锅炉3开始运行时，打开冷源入口4和热源出口5，使得启动锅炉3和储放热机构1中的热量和燃煤锅炉的热量均输送至外部发电系统，即可进行调峰。