一种能量梯级利用的熔盐储热方法与流程

本发明涉及储能，尤其涉及抽汽及电加热熔盐储能。

背景技术：

1、近年来，抽汽熔盐储能作为一种新型的储能方式，系统配置灵活多变，满足机组调峰和电网调频功能，得到大力发展和研究。

2、抽汽熔盐储能的技术路线有很多种，大致分为两类。第一类为主汽抽汽经熔盐换热器后凝结成水，通过增压比将水打回到原高压给水管道，再热热段抽汽经熔盐换热器冷却后，经蒸汽压缩机升压或者压力匹配器由主汽引射后，排至再热冷段管道。第二类为主汽抽汽经熔盐换热器冷却至冷段参数，进入冷段管道，再热热段抽汽经熔盐换热器冷却至中压缸排汽参数，进入低压缸做功。

3、第一类方案，在储热过程中，蒸汽的潜热和显热在最大程度上得以利用，机组有很高的调峰能力，但是缺点在于蒸汽压缩机的制造难度过大、价格过高，经济性较差，压力匹配器在偏离设计工况下的运行可靠性较差，蒸汽量的匹配难以满足要求。第二类方案，系统较为简单可靠，但是受到熔盐凝固点温度的限制，蒸汽的潜热无法被利用，因此调峰能力相对较差。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题，提供一种能量梯级利用的熔盐储热方法，利用熔盐储罐、水储罐以及电加热的联合作用，达到高效储能的目的，满足机组不同模式的调峰和调频需求，经济性好。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种能量梯级利用的熔盐储热方法，根据不同的电网调峰需求，配套运行储热系统，随调峰需求的提高，逐步开启再热热段至储热系统、主汽至储热系统及电加热器；

4、包括以下储热运行模式：

5、s1、在储热时段，电网要求调峰量较低的条件下，开启再热热段至第二熔盐加热器的高温蒸汽管道阀门，关闭主蒸汽至第一熔盐加热器的蒸汽管道阀门及电加热器，由第二熔盐加热器对自冷盐罐来的熔盐进行加热并返回至热盐罐中；热段高温蒸汽经第二熔盐加热器后变成较低温蒸汽，进入汽水换热器，对冷水罐来的冷水进行加热后返回至热水罐中；低温蒸汽经汽水换热器后变成高温热水排至除氧器；

6、s2、在储热时段，随着电网对调峰能力要求的提高，同时开启主蒸汽至第一熔盐加热器以及再热热段至第二熔盐加热器的高温蒸汽阀门，关闭电加热器；主蒸汽经第一熔盐加热器后，参数降低进入再热冷段蒸汽管道；再热热段蒸汽经第二熔盐加热器及汽水换热器后，变成高温热水排至除氧器；自冷盐罐来的熔盐经第一熔盐加热器和第二熔盐加热器后排至热盐罐，自冷水罐来的冷水经汽水换热器后排至热水罐；

7、s3、在储热时段，随着电网对调峰能力进一步提高，同时开启主蒸汽至第一熔盐加热器、再热热段至第二熔盐加热器的高温蒸汽阀门以及电加热器，此时机组调峰能力达到最大；主蒸汽经第一熔盐加热器后，参数降低进入再热冷段蒸汽管道；再热热段蒸汽经第二熔盐加热器及汽水换热器后，变成高温热水排至除氧器；自冷盐罐来的部分熔盐经第一熔盐加热器和第二熔盐加热器后排至热盐罐，另一部分熔盐经电热器升温排至热盐罐，自冷水罐来的冷水经汽水换热器后排至热水罐；

8、s4、在放热时段，电网对机组顶峰提出要求；开启凝结水泵后至预热器的凝结水管道阀门，低温凝结水经预热器吸收水循环回路的热量后温度升高；由于不同运行模式下潜热和显热的比例差异，预热器后分为两路，一路至除氧器，另一路经蒸发器、过热器吸收熔盐循环回路的热量后变成蒸汽与高温再热蒸汽混合后进入汽轮机中压缸做功。

9、本发明技术方案的进一步改进在于：所述储热系统包括储热回路中的第一熔盐加热器、第二熔盐加热器、汽水换热器和电加热器；放热回路中的预热器、蒸发器和过热器；熔盐循环回路中的冷盐罐和热盐罐；水循环回路中的冷水罐和热水罐；

10、所述储热回路中的第一熔盐加热器的蒸汽入口通过高温蒸汽管道f1与锅炉的原主蒸汽出口相连，第一熔盐加热器的蒸汽出口通过低温蒸汽管道f2与锅炉原再热冷段入口连接；第二熔盐加热器的蒸汽入口通过高温蒸汽管道f1与锅炉的原再热热段出口连接，第二熔盐加热器的蒸汽出口通过低温蒸汽管道f2与汽水换热器的蒸汽入口连接，汽水换热器的热水出口通过热水管道f3与除氧器连接；电加热器与发电机出口变压器连接；

11、所述放热回路中原凝结水通过冷水管道f4与预热器的冷水入口连接，预热器的热水出口分两路，一路通过热水管道f3与除氧器连接，一路通过热水管道f3与蒸发器的热水入口连接，蒸发器的蒸汽出口通过蒸汽管道f0与过热器的蒸汽入口连接，过热器的蒸汽出口通过高温蒸汽管道f1与原再热热段的高温再热蒸汽混合后进入汽轮机中压缸做功；

12、所述熔盐循环回路的冷盐罐出口通过冷熔盐管道f6分别与第一熔盐加热器、第二熔盐加热器及电加热器的熔盐入口连接；第一熔盐加热器、第二熔盐加热器及电加热器的熔盐出口分别与热盐罐的入口连接，热盐罐的出口通过熔盐管道f7连接过热器的熔盐入口，过热器的熔盐出口通过熔盐管道f7与蒸发器的熔盐入口连接，蒸发器的熔盐出口通过冷熔盐管道f6连接冷盐罐的入口；

13、所述水循环回路的冷水罐出口通过冷水管道f4连接汽水换热器的冷水入口，汽水换热器的热水出口通过热水管道f3连接热水罐的入口，热水罐的出口通过热水管道f3与预热器热水入口连接，预热器冷水出口通过水管道f4与冷水罐的入口连接。

14、本发明技术方案的进一步改进在于：所述冷盐罐的出口管道上设置有冷盐泵；热盐罐的出口管道上设置有热盐泵。

15、本发明技术方案的进一步改进在于：所述冷水罐的出口管道上设置有冷水输送泵；热水罐的出口管道上设置有热水输送泵。

16、本发明技术方案的进一步改进在于：所述蒸汽管道f0、高温蒸汽管道f1、低温蒸汽管道f2、热水管道f3、冷水管道f4、热熔盐管道f5、冷熔盐管道f6和熔盐管道f7上均设置有阀门。

17、本发明技术方案的进一步改进在于：模式s4中预热器后至除氧器的阀门与模式s1～s3设连锁，根据不同的储热运行模式，调节预热器后至除氧器的阀门开度，保证至除氧器的流量与至蒸发器的流量在一定的比例，以控制蒸汽产出的参数要求，保证至汽轮机的蒸汽参数需求。

18、由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

19、本发明利用熔盐储罐、水储罐以及电加热的联合作用，达到高效储能的目的，满足机组不同模式的调峰和调频需求，经济性好。

20、本发明通过设置能量梯级利用的储热系统，根据电网的不同调峰需求，配置不同的储热设备，实现灵活运行的目的，并最大程度地提高机组的调峰能力，系统安全可靠。

21、本发明通过预热器后设置两路管道并配备调节阀门，可以根据不同的运行模式及参数要求，实现灵活控制蒸汽参数的目的，并可适用于供工业汽的系统。

技术特征：

1.一种能量梯级利用的熔盐储热方法，其特征在于：根据不同的电网调峰需求，配套运行储热系统，随调峰需求的提高，逐步开启再热热段至储热系统、主汽至储热系统及电加热器；

2.根据权利要求1所述的一种能量梯级利用的熔盐储热方法，其特征在于：所述储热系统包括储热回路中的第一熔盐加热器(1)、第二熔盐加热器(2)、汽水换热器(3)和电加热器(4)；放热回路中的预热器(5)、蒸发器(6)和过热器(7)；熔盐循环回路中的冷盐罐(8)和热盐罐(9)；水循环回路中的冷水罐(10)和热水罐(11)；

3.根据权利要求2所述的一种能量梯级利用的熔盐储热方法，其特征在于：所述冷盐罐(8)的出口管道上设置有冷盐泵(12)；热盐罐(9)的出口管道上设置有热盐泵(14)。

4.根据权利要求2所述的一种能量梯级利用的熔盐储热方法，其特征在于：所述冷水罐(10)的出口管道上设置有冷水输送泵(14)；热水罐(11)的出口管道上设置有热水输送泵(15)。

5.根据权利要求2所述的一种能量梯级利用的熔盐储热方法，其特征在于：所述蒸汽管道f0、高温蒸汽管道f1、低温蒸汽管道f2、热水管道f3、冷水管道f4、热熔盐管道f5、冷熔盐管道f6和熔盐管道f7上均设置有阀门。

6.根据权利要求5所述的一种能量梯级利用的熔盐储热方法，其特征在于：模式s4中预热器(5)后至除氧器(17)的阀门与模式s1～s3设连锁，根据不同的储热运行模式，调节预热器后至除氧器的阀门开度，保证至除氧器的流量与至蒸发器的流量在一定的比例，以控制蒸汽产出的参数要求，保证至汽轮机的蒸汽参数需求。

技术总结
本发明公开了一种能量梯级利用的熔盐储热方法，根据不同的电网调峰需求，配套运行储热系统，随调峰需求的提高，逐步开启再热热段至储热系统、主汽至储热系统及电加热器，本发明利用熔盐储罐、水储罐以及电加热的联合作用，达到高效储能的目的，满足机组不同模式的调峰和调频需求，经济性好。

技术研发人员：王子杰,耿晓明,张健,李凯,马盟,阎占良,董舟,李智
受保护的技术使用者：中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15