一种基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统的制作方法

1.本实用新型属于储能技术领域，特别涉及一种基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统。


背景技术：

2.现役燃煤机组在电力设计初期采用基本负荷设计，后期很难参与大幅度热力调节，纯凝机组受排汽背压和汽轮机最小排汽流量的影响，机组设计运行区间一般为40％-100％额定负荷，但是实际运行过程中，由于实际燃烧煤种偏离设计煤种，机组运行负荷不得不高于40％额定负荷，在一定程度上无法参与大幅深度调峰。
3.同时，熔融盐储热是一种显热储热技术，其具有价格便宜、蒸气压低、工作温度高、环境友好、不可燃的优点。随着我国电力体制改革的进一步深化，在热电厂增加电蓄热调峰设施，增加调峰能力，能够通过调峰辅助市场交易获得经济补偿，创新盈利模式。中小型火电机组改建为大容量蓄热储能装置是实现火电厂深度调峰并作为综合能源服务供给中心的有效技术途径；配备高温熔盐储热系统可将过剩的电能以热能的形式进行高温储热，熔盐释放的热量可在发电高峰期用来发电；当然熔盐储热释热也可用于热电厂建筑供暖和工业供热。但是目前本领域对于该储能技术应用较多的仅涉及单一的供气或供热，功能单一，在一定程度上影响了熔盐储能技术在该领域的推广应用。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于提供一种基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统，用于存量燃煤机组的改造及储能技术的推广应用。
5.本实用新型所述基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统，包括电锅炉、热盐罐、热盐泵、冷盐罐、蒸汽发生系统、汽轮机、凝汽器、循环水泵、低压加热器、除氧器、高压加热器和冷盐泵；所述循环水泵包括第一循环水泵和第二循环水泵；所述电锅炉的顶端与热盐罐相连通；所述热盐罐、热盐泵和蒸汽发生系统依次相连通；所述蒸汽发生系统、冷盐罐和冷盐泵依次相连通；所述冷盐泵与电锅炉的底端相连通；所述蒸汽发生系统与汽轮机相连通；所述汽轮机、凝汽器、第一循环水泵、低压加热器、除氧器、第二循环水泵和高压加热器依次相连通；所述高压加热器与蒸汽发生系统相连通；所述汽轮机上设置有抽汽阀。
6.进一步，本实用新型所述基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统，所述蒸汽发生系统包括预热器、蒸发器、过热器和再热器；所述汽轮机包括相连通的汽轮机高压缸和汽轮机中低压缸；所述过热器分别与蒸发器和再热器相连通；所述再热器与预热器相连通；所述蒸发器与再热器相连通；前述高压加热器与预热器相连通；所述预热器与前述冷盐罐相连通；前述热盐泵与过热器相连通；所述过热器与汽轮机高压缸相连通；所述再热器分别与汽轮机高压缸和汽轮机中低压缸相连通；前述凝汽器与汽轮机中低压缸相连通。
7.进一步，本实用新型所述基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统，所述热盐罐从上往下依次包括罐顶、罐壁和罐底；所述罐壁的壁厚从上往下递减，既保证了罐体的稳
定性，又可一定程度上减小罐体总重，罐壁下部厚度为10～15mm，罐壁上部厚度为30～50mm；所述罐壁外设置有保温层，以减少大型储罐的散热损失；所述热盐罐内设置有浸入式电加热器，以维持在停用等情况下熔融盐温度。
8.进一步，本实用新型所述基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统，其特征在于：所述冷盐罐的顶部设置有与冷盐泵相连通的孔；冷盐罐与冷盐泵之间设置有安全阀。
9.进一步，本实用新型所述基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统，所述预热器、蒸发器、过热器和再热器均采用管壳式换热器；所述管壳式换热器的管材采用无缝管。
10.进一步，本实用新型所述基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统，所述预热器和过热器均采用u型管表面式结构。
11.采用本实用新型所述基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统的热电联供方法，将用电低谷期富裕的可再生能源绿电接入电锅炉；熔盐在电锅炉内融化后进入热盐罐成熔融盐，再经热盐泵进入蒸汽发生系统；熔融盐经蒸发系统散热后成为冷盐；冷盐在冷盐泵的作用下，流入冷盐罐，最终进入电锅炉进行循环流动；电锅炉在熔盐过程中产生的过热蒸汽，依次经热盐罐、热盐泵和蒸汽发生系统后进入汽轮机进行发电；汽轮机经抽汽阀向换热站进行供热或直接供汽；汽轮机产生的乏汽送入凝汽器冷凝成水，在循环水泵的作用下依次经过低压加热器、除氧器和高压加热器后进入蒸汽发生系统，加热成过热蒸汽后进入汽轮机。
12.熔融盐被送入蒸汽发生系统，依次经过过热器、再热器、蒸发器和预热器；水或水蒸气依次经过预热器、蒸发器、过热器和再热器。
13.蒸汽发生系统对进入的熔融盐及水或水蒸气的处理过程为，所述预热器将给水加热到低于蒸发的临界温度，熔融盐走壳侧；所述蒸发器将低于蒸发临界温度的给水加热到微过热的蒸汽，占整个换热系统 60％以上的热量；蒸汽在壳侧；所述过热器将微过热的蒸汽加热到需要的温度，熔融盐走壳侧；所述再热器将由汽轮机高压缸抽回的蒸汽进行进一步加热，再送入汽轮机中低压缸做功。
14.本实用新型所述基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统，通过将燃煤机组改造为熔盐储能热电联供系统可替代煤炭，具备类似储存煤和锅炉的瞬态燃烧产生可调可控蒸汽参数的特性。利用可再生能源所产生的绿电，大幅度降低炭排放。同时可利用已有的汽轮发电机组和锅炉煤场等场地，为煤电厂和人员提供继续发展路径，可为新能源发电的储能调峰，发、用量和时间两者均不一致提供解决方案，可提供电、热、冷等产品，热用户可以是采暖或工业蒸汽等，适于推广应用。
附图说明
15.图1为本实用新型所述基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统结构示意图；
16.其中1-可再生能源绿电，2-电锅炉，3-热盐罐，4-热盐泵，5-冷盐罐，6-预热器，7-蒸发器，8-过热器，9-再热器，101-汽轮机高压缸， 102-汽轮机中低压缸，11-换热站，12-凝汽器，13-第一循环水泵，14
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低压加热器，15-除氧器，16-第二循环水泵，17-高压加热器，18-冷盐泵。
具体实施方式
17.下面通过附图及实施例对本实用新型所述基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统进行详细说明。
18.实施例一
19.本实用新型所述基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统，通过对现有煤电厂进行改造，将原有炉膛改造为电锅炉，将原有受热面改为蒸汽发生系统。同时利用绿色电能加热电锅炉，电锅炉产生的热量可用于加热熔盐。熔盐可采用二元硝酸盐、混合硝酸盐等高温熔盐，最高使用温度可在550～580℃之间。
20.如图1所示，包括电锅炉、热盐罐、热盐泵、冷盐罐、蒸汽发生系统、汽轮机、凝汽器、循环水泵、低压加热器、除氧器、高压加热器和冷盐泵；所述循环水泵包括第一循环水泵和第二循环水泵；所述电锅炉的顶端与热盐罐相连通；所述热盐罐、热盐泵和蒸汽发生系统依次相连通；所述蒸汽发生系统、冷盐罐和冷盐泵依次相连通；所述冷盐泵与电锅炉的底端相连通；所述蒸汽发生系统与汽轮机相连通；所述汽轮机、凝汽器、第一循环水泵、低压加热器、除氧器、第二循环水泵和高压加热器依次相连通；所述高压加热器与蒸汽发生系统相连通；所述汽轮机上设置有抽汽阀。
21.在本公开实施例中，所述蒸汽发生系统包括预热器、蒸发器、过热器和再热器；所述汽轮机包括相连通的汽轮机高压缸和汽轮机中低压缸；所述过热器分别与蒸发器和再热器相连通；所述再热器与预热器相连通；所述蒸发器与再热器相连通；前述高压加热器与预热器相连通；所述预热器与前述冷盐罐相连通；前述热盐泵与过热器相连通；所述过热器与汽轮机高压缸相连通；所述再热器分别与汽轮机高压缸和汽轮机中低压缸相连通；前述凝汽器与汽轮机中低压缸相连通。
22.在本公开实施例中，所述热盐罐从上往下依次包括罐顶、罐壁和罐底；所述罐壁的壁厚从上往下递减；所述罐壁外设置有保温层，以减少大型储罐的散热损失；所述热盐罐内设置有浸入式电加热器，以维持在停用等情况下熔融盐温度。所述冷盐罐的顶部设置有与冷盐泵相连通的孔；冷盐罐与冷盐泵之间设置有安全阀，设计压力为常压。
23.在本公开实例中，所述预热器、蒸发器、过热器和再热器均采用管壳式换热器；所述管壳式换热器的管材采用无缝管；所述预热器和过热器均采用u型管表面式结构。热熔融盐储罐的材料采用不锈钢，冷盐泵为高可靠性、低维修要求的变频电机驱动泵，驱动熔融盐在冷盐罐和热盐罐间循环流动。冷熔融盐储罐的材料是碳钢，顶部采用加强筋强化。同时，在本公开实施例中系统采用专门的熔融盐阀，尽量避免流动死角，提高通流部分光滑度。
24.本公开实施例所述基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统，充分利用了原有机组所在空间和金属结构，实现了对关停煤电机组的充分利用；同时通过熔盐替代锅炉和煤燃料产生过热蒸汽，进入原有汽轮发电系统进行发电，同时可抽汽进行供汽供热。将波动性的清洁能源发电和熔盐储能功能结合，产生稳定或可调节的蒸汽参数，进行调峰发电和供热供汽。
25.实施例二
26.基于上述实施例一所公开的热电联供系统，本公开实施例公开一种基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供方法，具体过程如下：将用电低谷期富裕的可再生能源绿电接入电锅炉；熔盐在电锅炉内融化后进入热盐罐成熔融盐，再经热盐泵进入蒸汽发生系统；熔融
盐经蒸发系统散热后成为冷盐；冷盐在冷盐泵的作用下，流入冷盐罐，最终进入电锅炉进行循环流动；电锅炉在熔盐过程中产生的过热蒸汽，依次经热盐罐、热盐泵和蒸汽发生系统后进入汽轮机进行发电；汽轮机经抽汽阀向换热站进行供热或直接供汽；汽轮机产生的乏汽送入凝汽器冷凝成水，在循环水泵的作用下依次经过低压加热器、除氧器和高压加热器后进入蒸汽发生系统，加热成过热蒸汽后进入汽轮机。
27.在本公开实施例中，所述熔融盐被送入蒸汽发生系统，依次经过过热器、再热器、蒸发器和预热器；水或水蒸气依次经过预热器、蒸发器、过热器和再热器。同时，所述蒸汽发生系统对进入的熔融盐及水或水蒸气的处理过程为，所述预热器将给水加热到低于蒸发的临界温度(给水压力为9.8mpa时，预热器将水加热到～300℃)，熔融盐走壳侧，低负荷运行易出现两相流，换热系数相对高；所述蒸发器将压力为9.8mpa，温度为～300℃的给水加热到微过热的蒸汽，占整个换热系统60％以上的热量；蒸汽在壳侧，是唯一蒸汽在壳侧的设备。所述过热器将微过热的蒸汽加热到需要的温度，熔融盐走壳侧，设备工作压力、温度高，管内蒸汽流速高，启动时热冲击大。所述再热器将由汽轮机高压缸抽回的蒸汽进行进一步加热，再送入汽轮机中低压缸做功。
28.本公开实施例所述的基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统及方法，熔盐电锅炉产生过热蒸汽，进入原有汽轮发电系统进行发电；汽机系统设计抽汽阀，可送入换热站进行供热或直接供汽，同时实现了发电了供汽或供热，扩大了熔融盐储能技术的应用，为中小型火电机组改建提供了新的方案。
29.此外，需要说明的是，本技术方案所描述的系统所做的等效变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型专利所述技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本实用新型专利的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本实用新型专利的保护范围。