可实现零出力的熔盐储热耦合纯凝火电机组系统的制作方法

1.本实用新型属于火力发电技术领域，具体涉及一种可实现零出力的熔盐储热耦合纯凝火电机组系统。


背景技术：

2.建立以新能源为主体的新型电力系统是实现“3060”双碳目标的重要手段，在此基础上未来将有大规模的可再生能源接入电网。现有电网中火电机组仍然占据中流砥柱的地位，以超过50%的装机占比，发出了超过60%的电量，但随着新能源的大量接入电网，火电机组在未来需要大幅提升其灵活性，以有效控制新能源的弃电率。但目前我国西北地区的弃风弃光率仍居高不下，主要原因就是系统中的调峰能力不足。以火电机组为例，目前我国纯凝火电机组实际调峰能力一般为额定容量的50%左右，供热机组在供热期的调峰能力仅为额定容量的20%左右，无法满足未来新型电力系统对灵活性的要求。针对此问题，就需要增加现有或新建火电机组的负荷调节能力，但如何配置现有或新建火电机组以实现尽可能大的调峰负荷范围是亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种可实现零出力的熔盐储热耦合纯凝火电机组系统，增加机组调峰负荷范围和灵活性。
4.为了实现上述目的，本实用新型有以下的技术方案：一种可实现零出力的熔盐储热耦合纯凝火电机组系统，包括纯凝火电机组、储换热系统以及电加热系统；纯凝火电机组电能输出端接入电网；所述储换热系统包括冷熔盐储罐、热熔盐储罐和蒸汽-熔盐换热器；纯凝火电机组的蒸汽出入口通过管道连接储换热系统的中蒸汽-熔盐换热器的蒸汽进出口，纯凝火电机组电能输出端还与电加热系统的电加热器电能输入端连接；所述电加热系统中设置若干电加热器；冷熔盐储罐的出口分两路分别连接蒸汽-熔盐换热器和电加热器；蒸汽-熔盐换热器和电加热器分别连接热熔盐储罐。
5.纯凝火电机组至储换热系统的蒸汽管道上设置有第一阀门；冷熔盐储罐出口至蒸汽-熔盐换热器的熔盐管道上设置有第二阀门；冷熔盐储罐的出口至电加热器入口的熔盐管道上设置有第三阀门；第一阀门、第二阀门以及第三阀门均为可调阀门。
6.所述纯凝火电机组设置锅炉，锅炉的蒸汽出入口作为纯凝火电机组的蒸汽出入口。
7.所述若干电加热器为串联或并联连接。
8.所述第一阀门、第二阀门、第三阀门均为调节型阀门，其中通过控制第一阀门的开度控制由纯凝火电机组进入储换热系统的蒸汽流量；通过控制第二阀门的开度控制进入蒸汽-熔盐换热器的冷熔盐流量；通过控制第三阀门的开度控制进入电加热器的热熔盐流量。
9.冷熔盐储罐采用单个冷熔盐储罐或多个冷熔盐储罐串联；热熔盐储罐采用单个热熔盐储罐或多个热熔盐储罐串联。
10.热熔盐储罐依次连接蒸汽-熔盐换热器的热侧和冷熔盐储罐，热熔盐储罐至蒸汽-熔盐换热器的管路上设置第四阀门，蒸汽-熔盐换热器的冷侧入口连接锅炉给水管道，蒸汽-熔盐换热器的冷侧入口至锅炉给水管道上设置有可调阀门。
11.电加热器接入外部换热机组，用于加热外部换热机组中的工质。
12.相较于现有技术，本实用新型至少具有如下有益效果：
13.1)本系统在机组参与电网调峰而需要降低出力时，可以通过从机组引出部分蒸汽与熔盐换热将部分热量以高温熔盐的形式储存于储换热系统，实现深度调峰同时将部分热量存储；
14.2)本系统在电网需要机组进一步降低出力时，可以通过电加热器将发电机出口电量全部引至电加热器加热熔盐，将电能转化为热能以高温熔盐的形式储存于储换热系统，实现机组的零出力；
15.3)与直接关闭机组相比，本系统相当于处于热备用状态，当电网需要时，机组可以快速升至需求负荷。
16.4)热量以高温熔盐的形式存储，在机组处于较高负荷时，可以通过加热给水或蒸汽的方式再返回机组，减少煤耗量，提高机组的经济性。
附图说明
17.图1为本实用新型可实现零出力的熔盐储热耦合纯凝火电机组系统的结构示意图；
18.图2为本实用新型另一种可实施的系统示意图。
19.附图中：1-锅炉；2-汽轮机；3-发电机；4-蒸汽-熔盐换热器；5-冷熔盐储罐；6-热熔盐储罐；7-电加热器；8-电网；9-第一阀门；10-第二阀门；11-第三阀门，12-第四阀门。
具体实施方式
20.下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
21.参见图1，本实用新型的一种可实现零出力的熔盐储热耦合纯凝火电机组系统包括纯凝火电机组、储换热系统、电加热系统；其中纯凝火电机组包括锅炉1、汽轮机2和发电机3；储换热系统包括冷熔盐储罐5、热熔盐储罐6和蒸汽-熔盐换热器4；电加热系统包括若干电加热器7；纯凝火电机组中锅炉1的蒸汽出口与储换热系统的蒸汽-熔盐换热器4蒸汽入口连接，蒸汽-熔盐换热器4的蒸汽出口与纯凝火电机组中锅炉1的蒸汽入口连接；纯凝火电机组的发电机3的电力输出端与电加热系统中电加热器7的电能输入端连接；储换热系统的冷熔盐储罐5出口与电加热系统的电加热器7的熔盐入口连接，电加热器7的熔盐出口与储换热系统的热熔盐储罐6的入口连接；在锅炉1蒸汽出入口处设置温度和压力监测点，在电加热器7的出口设置温度监测点。
22.电加热系统中，所述若干电加热器7可以为串联连接，也可以并联连接。
23.作为电加热系统可选的实施例，其中还可以用一部分电加热器加热水，水进入换热机组中循环热交换，能用于为供热系统提供热量。
24.空间有限时或所需容量较小时，冷熔盐储罐5采用单个冷熔盐储罐；热熔盐储罐6采用单个热熔盐储罐。当所需容量较大时，冷熔盐储罐5采用多个冷熔盐储罐串联，热熔盐
储罐6采用单个热熔盐储罐或多个热熔盐储罐串联。
25.作为可选的实施例，热熔盐储罐6存储的热量用于供热，热熔盐储罐6依次连接蒸汽-熔盐换热器的热侧和冷熔盐储罐5，蒸汽-熔盐换热器设置在储换热系统中。
26.纯凝火电机组至储换热系统的蒸汽管道上设置有第一阀门9；冷熔盐储罐出口至蒸汽-熔盐换热器的熔盐管道上设置有第二阀门10；冷熔盐储罐出口至电加热器入口的熔盐管道上设置有第三阀门11；第一阀门9、第二阀门10、第三阀门11均为调节型阀门，通过控制第一阀门9的开度可以控制由纯凝火电机组进入储换热系统的蒸汽流量，实现纯凝火电机组负荷按要求降低；通过控制第二阀门10的开度可以控制进入蒸汽-熔盐换热器4的冷熔盐流量，实现换热器出口热熔盐温度的控制；通过控制第三阀门11的开度可以控制进入电加热器的热熔盐流量，实现电加热器出口热熔盐温度的控制。
27.本实用新型还可以将电加热器7接入外部换热机组，用于加热外部换热机组中的工质。
28.本实用新型的工作过程及原理如下：
29.当电网需要纯凝火电机组降负荷调峰时，打开第一阀门9，将部分蒸汽引出至储换热系统的蒸汽-熔盐换热器4，同时打开第二阀门10，使冷熔盐进入蒸汽-熔盐换热器4与蒸汽换热，换热后的低品质蒸汽返回纯凝火电机组，换热后的热熔盐返回热熔盐储罐6；由于纯凝火电机组中的部分蒸汽热量经过换热转移至熔盐介质中，纯凝火电机组的发电功率降低，实现负荷降低；
30.当电网需要纯凝火电机组零出力时，在上述步骤的基础上同时打开第三阀门，使冷熔盐进入电加热器7，将发电机的电力引入电加热系统的电加热器中，用于加热熔盐，被加热后的热熔盐返回热熔盐储罐；由于发电机出口的电力输出全部引出至了电加热系，通过换热将能量转移至熔盐介质中，实际没有电力上网，实现了机组的零出力。
31.参考图2，利用锅炉蒸汽和电加热熔盐，把热量存储起来，当放热的时候进行反向换热。利用蒸汽-熔盐换热器4实现反向换热，从纯凝火电机组引出给水，热熔盐从热熔盐储罐6进入蒸汽-熔盐换热器4，所述给水与熔盐换热，产生蒸汽，经过第一阀门9返回纯凝火电机组，同时打开第四阀门12，使热熔盐在蒸汽-熔盐换热器4换热完返回冷熔盐储罐5，此时电加热系统不运行。
32.本实施例中，熔盐为以硝酸钠和硝酸钾为主要成分的二元熔盐或以硝酸钠、硝酸钾和亚硝酸钠为主要成分的三元熔盐。
33.以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本实用新型的具体实施方案进行修改或者等同替换，而这些并未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在本实用新型的权利要求保护范围之内。