一种带相变储能的纯凝机组的制作方法

1.本发明涉及电力设备技术领域，更具体地说，涉及一种带相变储能的纯凝机组。


背景技术：

2.近年来，随着经济的快速发展，电网装机容量不断扩大，同时风能、太阳能等可再生能源装机规模迅速增长。由于可再生能源的随机性、间歇性较强，使得电网峰谷差增大，调峰压力剧增，严重影响电网的安全稳定运行。目前，电网的调节能力难以适应这些可再生能源的大规模发展和完全消纳需求，导致部分地区弃风、弃光现象严重。因此很多地区均迫切需要进一步挖掘火电机组调峰潜力，提升火电运行灵活性，全面提高系统调峰和新能源消纳能力。
3.综上所述，如何有效地解决有效地解决调峰压力比较大的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种带相变储能的纯凝机组，该纯凝机组可以有效地解决有效地解决调峰压力比较大的问题。
5.为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种带相变储能的纯凝机组，包括汽轮机、与所述汽轮机转轴传动连接的发电机和与所述汽轮机的总出口连通的凝汽器，还包括能够对内部流动流体进行换热并能够储热的相变储能装置，所述相变储能装置的高温端口与所述汽轮机的汽压缸进汽口连通，所述相变储能装置的低温端口连接有用于将流体输送至所述低温端口中的供给装置，所述低温端口还连接有储能排流开关阀。
7.在该纯凝机组中，在应用时，当电网用电处于谷期时，此时控制储能排流开关阀打开，供给装置关闭，运行时，此时即将进入到汽压缸中的高温高压汽体，分出一部分从高温端口进入到相变储能装置中，在相变储能装置中放热降温，此时降低汽轮机功率，以起到缓解作用。而在电网处于峰期时，此时储能排流开关阀关闭，然后供给装置开启，供给装置向低温端口送入低温低压流体，而该低温低压流体从低温端口向高温端口移动的过程中，相变储能装置将之前储的热量传热至流体中，使流体升温升压，从高温端口流出，然后进入到汽压缸的进汽口，以起到补汽，提高汽轮机工作功率，以满足电网峰期电量要求。在该纯凝机组中，设置了相变储能装置，该相变储能装置能够在电网谷期时，分出一部分高热高压流体，进行热量储存，而当在电网峰期的时候，在供给装置的作用下，送回部分流体进入到相变储能装置中，将热量反向导至流体内，以对流体加热，形成高温高压流体，进行能量释放，然后进入汽轮机将热能转化转动机械能输出，进而对电网用电峰谷期进行了修正补偿，降低了调峰压力，同时提高能量利用效率。综上所述，该纯凝机组能够有效地解决调峰压力比较大的问题并降低机组煤耗。
8.优选地，所述汽轮机包括串联的中压缸和低压缸，所述高温端口与所述低压缸进
汽口连通。
9.优选地，所述高温端口与所述低压缸进汽口之间通过流量调节阀连通。
10.优选地，所述供给装置为用于将所述凝汽器的出液口液体输送至低温加热器系统的泵送装置，所述供给装置的出液口与所述低温端口之间通过减压阀连通，所述储能排流开关阀连接在所述低温端口与所述凝汽器的出液口之间，所述供给装置与所述低温端口之间设置有开关阀。
11.优选地，所述供给装置为除氧器，所述低温端口与所述除氧器之间通过彼此并联设置的流出通道和流进通道连通，所述流进通道上串联设置有减压阀以及放能开关阀，所述流出通道上串联设置有储能排流开关阀以及用于将低温端口中流体加压输出的增压泵，所述除氧器与低压加热器的出液口连通，所述低温加热器通过泵送装置从所述凝汽器泵送供液。
12.优选地，所述高温端口位于所述相变储能装置的上部，所述低温端口位于所述相变储能装置的下部。
13.优选地，所述相变储能装置包括外壁隔热包墙、位于所述外壁隔热包墙内的蛇形换热管和填充在所述外壁隔热包墙内且与所述蛇形换热管导热接触以换热的相变元件，所述蛇形换热管的上端管口与所述高温端口连通、下端管口与所述低温端口连通。
14.优选地，所述相变元件采用分层多种相变温度材料。
15.优选地，所述蛇形换热管为不锈钢管。
16.优选地，所述外壁隔热包墙内上设置有多个从上至下依次并列设置的隔热板，以将所述外壁隔热包墙内区域分隔成多个储能区域。
17.优选地，还包括控制器，所述控制器在电网耗电功率低于第一预定值时控制所述储能排流开关阀打开且控制所述供给装置停止向所述低温端口输送液体；而在电网耗电功率高于第二预定值时，控制所述储能排流开关阀关闭且控制所述供给装置开始向所述低温端口输送液体。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例1提供的纯凝机组的管路结构示意图；
20.图2为本发明实施例2提供的纯凝机组的管路结构示意图。
21.附图中标记如下：
22.中压缸1、低压缸2、发电机3、凝汽器4、供给装置5、相变储能装置6、泵送设备7、低压加热器8、除氧器9、增压泵51、相变元件61、蛇形换热管62、外壁隔热包墙63、流量调节阀71、储能排流开关阀72、放能开关阀73、减压阀74。
具体实施方式
23.本发明实施例公开了一种带相变储能的纯凝机组，以有效地解决调峰压力比较大
的问题。
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例1：
26.请参阅图1，图1为本发明实施例1提供的纯凝机组的管路结构示意图。
27.在一种具体实施例中，本实施例提供了一种带相变储能的纯凝机组，具体可以是一种耦合相变储能的纯凝机组深度调峰系统，采用耦合相变储能的纯凝机组深度调峰方法，进行调峰工作。具体的，该纯凝机组包括汽轮机、发电机3、凝汽器4、相变储能装置6和供给装置5。
28.其中汽轮机内部设置有一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的汽流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功，即通过与叶片固定连接的转轴对外输出转动机械能，具体的，在该纯凝机组中，其中发电机3与该汽轮机的转轴传动连接，以使得发电机3将汽轮机输出的转动机械能转化为电能。其中汽轮机包括总进口和总出口，其中总进口引入高温高压蒸汽，其中总出口则是将做完功的低压汽体输出至在汽轮机外侧。而在总进口与总出口之间连接一个或多个串联设置的汽压缸，串联时，前侧汽压缸出汽口与后侧汽压缸进汽口连通。
29.其中凝汽器4与所述汽轮机的总出口连通，以将汽轮机排出的低压汽体进行冷凝液化呈水珠，以方便将冷凝的水输送至低温加热器系统，以进行循环使用。其中冷凝器以及汽轮机的结构均可以参考现有技术，在此不再赘述。
30.其中相变储能装置6能够对内部流动流体进行换热并能够储热，即当内部流动流体高于相变储能装置6的储能元件温度时，此时高温流体从高温端口向低温端口流动，储能元件吸热，并将热量储存，以使得内部流动流体降温，实现液化的过程；而当内部流动流体温度低于相变储能装置6的储能元件温度时，此时低温流体从低温端口向高温端口流动，储能元件放热，即将储存的热量释放出去，以使得内部流动流体升温，实现汽化加压的过程。
31.其中相变储能装置6的高温端口与汽轮机的汽压缸进汽口连通，可以连接总进口，也可以是连接在两个汽压缸之间的，以与其中一个汽压缸的进汽口连通。而其中相变储能装置6的低温端口连接有用于将流体输送至低温端口中的供给装置5，低温端口还连接有储能排流开关阀72。当储能排流开关阀72打开时，低温端口能够将低温低压流体导出，至于导出至何处可以根据需要进行设置，可以是与凝汽器4导至同一位置。而当储能排流开关阀72关闭，而使供给装置5打开，此时流体反向流动，即外部的低温流体流入低温端口后，经过相变储能装置6加热后，形成高温高压汽体从高温端口流出，进入到汽轮机的汽压缸进汽口中，以对汽轮机的汽压缸做工。
32.在该纯凝机组中，在应用时，当电网用电处于谷期时，此时控制储能排流开关阀72打开，供给装置5关闭，运行时，此时即将进入到汽压缸中的高温高压汽体，分出一部分从高温端口进入到相变储能装置6中，在相变储能装置6中放热降温，以进行储能，此时降低汽轮机功率，以起到缓解作用。而在电网处于峰期时，此时储能排流开关阀72关闭，然后放能开关阀73和减压阀74开启供给装置，供给装置5向低温端口送入低温低压流体，而该低温低压
流体从低温端口向高温端口移动的过程中，相变储能装置6将之前储的热量传热至流体中，以进行放能，使流体升温升压，从高温端口流出，然后进入到汽压缸的进汽口，以起到补汽，提高汽轮机工作功率，以满足电网峰期电量要求。在该纯凝机组中，设置了相变储能装置6，该相变储能装置6能够在电网谷期时，分出一部分高热高压流体，进行热量储存，而当在电网峰期的时候，在供给装置5的作用下，送回部分流体进入到相变储能装置6中，将热量反向导至流体内，以对流体加热，形成高温高压流体，进行能量释放，然后进入汽轮机将热能转化转动机械能输出，进而对电网用电峰谷期进行了修正补偿，降低了调峰压力，同时提高能量利用效率。此外，该相变储能装置6将电网谷期储存的热量用于电网峰期做功发电，可以降低汽轮机热耗率。综上所述，该纯凝机组能够有效地解决调峰压力比较大的问题并降低机组煤耗。
33.进一步的，如上所述，一般汽轮机内部设置有多个依次串联的汽压缸，如依次设置有高压缸、中压缸1和低压缸2。如在汽轮机包括串联的中压缸1和低压缸2，其中高温端口与低压缸2进汽口连通，以避免相变储能装置6内汽压过高，而导致整体使用效果不佳。进一步的，为避免低压缸2进汽口汽体随意进出相变储能装置6，此处优选低压缸2进汽口与相变储能装置6的高温端口之间设置有开关阀。以在无需调峰时，可以将开关阀关闭。
34.进一步的，考虑到在电网用电量从峰顶到谷底是逐渐变化的，而且不同时间段，峰顶以及谷底值并非是恒值，基于此，此处优选其中高温端口与所述低压缸2进汽口之间通过流量调节阀71连通，以可以根据峰值和谷值大小，对应的调节流量调节阀71的开启程度，以控制流量。
35.进一步的，考虑到凝汽器4的出口出来的水需要被输送到低温加热器系统，因此，此处优选上述供给装置5还可以用于将凝汽器4的出液口液体输送至低温加热器系统的泵送装置，供给装置5的出液口与低温端口之间通过减压阀74连通，以可以降低供给装置5的输送压力，以保证低温端口进液压力。当然其中将凝汽器4的出液口液体输送至低温加热器系统的输送机构，与上述的供给装置5，非同一机构，以可以避免采用减压阀74。对应的，为了避免低温端口压力比较大，而导致流体从低温端口向供给装置5处流动，此处优选在供给装置5与低温端口之间设置有放能开关阀73，当然放能开关阀73还可以是单向阀。对应的，在储能时，需要排除低温流体，基础此，可以使储能排流开关阀72连接在低温端口与所述凝汽器4的出液口之间，以使得低温端口排出的流体可以随凝汽器4的出液口排出的低温流体共同被输送到低温加热器系统中。
36.进一步的，考虑到液体流动的特性，此处优选高温端口位于相变储能装置6的上部，而其中的低温端口位于相变储能装置6的下部。以更好的完成导流，以使相变储能装置6采用立式布置。
37.其中相变储能装置6可以根据需要进行设置，具体的也可以参考现有技术。而为了更好的进行换热，此处优选相变储能装置6包括外壁隔热包墙63、位于外壁隔热包墙63内的蛇形换热管62和填充在所述外壁隔热包墙63内且与蛇形换热管62导热接触以换热的相变元件61，蛇形换热管62的上端管口与高温端口连通、下端管口与低温端口连通，其中蛇形换热管62指的管道延伸呈蛇形的管道件，而且管道件能够通过管壁实现内外热量传递，其中蛇形指的是，整体沿某一方向延伸，但在延伸方向沿该延伸方向的横向往复弯曲，如s型，具体可以包括多个沿延伸方向并列设置的横管部，相邻横管部首尾依次通过半圆管连接。其
中相变元件61优选为分层多种相变温度材料，高温层相变材料可选择熔融盐类等，其中分层多种相变温度材料，即根据温度梯度的变化分别包括中温层相变材料层以及低温层相变材料层，且后者相对靠近低温端口，前后相对靠近高温端口。其中中温层相变材料可选择无机水合盐类等，低温层相变材料可选择脂肪酸类等，分层相变温度涵盖50～300℃。。其中，所述蛇形换热管62为不锈钢管，不仅保证强度，同时保证较高的导热效率。其中低温端口阻力优选控制在0.3mpa(兆帕)以内。
38.进一步的，为了更好的避免热量散失，以及更充分的吸热、放热，此处优选外壁隔热包墙63内上设置有多个从上至下依次并列设置的隔热板，以将外壁隔热包墙63内区域分隔成多个储能区域，以使得蛇形换热管62从上至下分成多个温度从上至下依次呈梯度降低的储能区域，以分别进行储能，以有效地避免位于低温端口的相变元件61被位于高温度端口或者位于上一层的储能区域的相变元件61影响，继而保证低温端口处温度降低，以保证放热、吸热效率。
39.进一步的，为了更为自动化操作，此处优选，还包括控制器，控制器在电网耗电功率低于第一预定值时控制所述储能排流开关阀72打开且控制所述供给装置5停止向所述低温端口输送液体；而在电网耗电功率高于第二预定值时，控制所述储能排流开关阀72关闭且控制所述供给装置5开始向所述低温端口输送液体。以实现自动控制，而其中第一预定值可以是与第二预定值相等，也可以是第二预定值高于第一预定值，而当当前电网耗电功率位于第一预定值与第二预定值之间时，此处优选控制器控制储能排流开关阀72关闭且控制所述供给装置5停止向所述低温端口输送液体。
40.具体应用中，当处于储能过程时：在电网谷期，此时上述流量调节阀71打开，储能排流开关阀72打开，供给装置5与低温端口之间的阀门关闭，此时会从中压缸1抽取部分排汽进入相变储能装置6，中压缸1排汽与相变元件61进行换热，蒸汽热量储存于相变元件61并被冷凝成过冷水，过冷水进入凝汽器4成为机组凝结水。
41.放能过程：在电网峰期，上述流量调节阀71打开，供给装置5与低温端口之间的阀门打开，而储能排流开关阀72关闭，从供给装置5出口抽取部分凝结水，凝结水经减压阀74后进入相变储能装置6，相变元件61与凝结水进行换热，相变元件61释放能量并将凝结水加热成过热蒸汽，过热蒸汽高温端口进入低压缸2进行做功，推动发电机3发电。
42.利用相变储能技术存储和产生高品质蒸汽，提升能量利用品级，具有优良的热经济性，相变储能装置6具有相变潜热大、储能密度高、恒温传热等优点。
43.实施例2：
44.请参阅图2，图2为本发明实施例2提供的纯凝机组的管路结构示意图。
45.实施例2与实施例1中的纯凝机组基本相同，本实施中关于相变储能装置6的高温端口的连接方式以及相变储能装置6的内部结构均可以参考上述实施例1。实施例2中相变储能装置6的低温端口如何供液以及如何排液提供一种新的方案。具体的，优选上述相变储能装置6的供给装置为除氧器9，其中低温端口与除氧器之间通过彼此并联设置的流出通道和流进通道连通，以可以通过流出通道，使得低温端口向除氧器9中排入流体，还可以通过流进通道，使得除氧器9向低温端口排入流体。所述流进通道上串联设置有减压阀74以及放能开关阀73，减压阀74的作用在于将除氧器9提供过来的高压流体进行降压。对应的，还可以流出通道上串联设置有储能排流开关阀72以及用于将低温端口中流体加压输出的增压
泵51，其中储能排流开关阀72优选为逆止阀，而除氧器9与低压加热器8的出液口连通，所述低压加热器8通过泵送设备7从凝汽器4泵送供液。电网谷期，相变储能装置6吸收蒸汽能量排出的低温水通过增压泵51增压后进入除氧器9。在电网峰期时，打开减压阀74和放能开关阀73，除氧器9中低温水依靠自身压力进入相变储能装置6进行吸热。优选地，增压泵51的压头选择为0.9～1.4mpa。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
46.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。