辐射储热与闭式释热发电系统及汽轮机的调峰调频方法与流程

本发明涉及热储能，特别是涉及一种辐射储热与闭式释热发电系统。

背景技术：

1、我国正加快构建“清洁低碳、安全高效”的能源体系，可再生能源占比逐渐提高。虽然风能、太阳能等可再生能源发电大、污染低等优势，但都具备间歇性和波动性，大规模并网会给电力系统安全稳定带来巨大冲击。因此如何在变负荷过程中实现高效与灵活的协同是我国电力行业发展亟待解决的关键核心问题。其中热储能释热发电系统的应用可以解决这一核心问题，该技术具有安全性高，储热容量大，使用寿命长等特点。现有的热储能释热发电系统相对成熟，但在实际的应用中仍存在一定问题，如现有热储能释热发电系统多是采用对流换热的方式来对熔盐进行加热，然后经发电机组释热后进行发电，该加热形式较为单一，缺乏其他形式热能的储存，不利于热储能释热发电系统的发展。

2、故设计一种辐射加热储能释热发电系统，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种辐射储热与闭式释热发电系统。

2、本发明是这样实现的，一种辐射储热与闭式释热发电系统，包括辐射储热模块和闭式释热发电模块；所述辐射储热模块包括用于提供热源的锅炉、位于锅炉内用于对炉墙进行降温的水冷壁、位于锅炉内用于对熔盐进行加热的辐射熔盐换热器、位于辐射熔盐换热器进料口处用于储存低温熔盐的低温储罐以及位于辐射熔盐换热器出料口处用于储存高温熔盐的高温储罐；所述闭式释热发电模块包括与所述低温储罐和高温储罐相连接用于进行熔盐与工质进行换热作业的熔盐-工质换热器、与熔盐-工质换热器相连接用于膨胀做功的多级放电膨胀机、与多级放电膨胀机相连接用于冷却工质的工质冷却器、与工质冷却器相连接用于对冷却后工质进行加压的多级压缩机以及与多级放电膨胀机同轴连接进行发电的发电机。

3、可选的，所述闭式释热发电模块还包括回热组件，所述回热组件为位于所述熔盐-工质换热器与多级压缩机之间利用多级放电膨胀机出口余热对工质进行加热的回热加热器。

4、可选的，所述闭式释热发电模块还包括再压缩组件，所述再压缩组件包括与所述工质冷却器相连用于对工质进行加压的再压缩压气机、位于所述熔盐-工质换热器进气口处利用多级放电膨胀机出口处低温余热对工质进行加热的低温回热器以及位于所述熔盐-工质换热器进气口处利用多级放电膨胀机出口处高温余热对工质进行加热的高温回热器。

5、可选的，所述辐射熔盐换热器布置位置为所述锅炉炉膛无量纲高度的0.4-0.6处。

6、可选的，所述辐射熔盐换热器外围设有可调遮挡物，用于控制辐射熔盐换热器吸收的热量。

7、可选的，所述冷熔盐储罐和热熔盐储罐采用质量百分比60％的nano3和40％的kno3作为储热介质，工作区间为220-600℃。

8、可选的，所述多级放电膨胀机由三级膨胀机组成，采用轴流式膨胀机，进出口膨胀比达7.8。

9、可选的，所述多级压缩机由四级压缩机组成，采用离心式压缩机，出入口综合压比达10.5。

10、另一方本发明还提供一种汽轮机调峰调频方法，其特征在于，包括上述的辐射储热与闭式释热发电系统和汽轮机；当锅炉所驱动的汽轮机处于高负荷，有调频需要时，将低温储罐的熔盐导入辐射熔盐换热器中，利用熔盐来吸收锅炉所产生的辐射热，从而降低水冷壁产生新蒸汽的流量，以提高汽轮机降负荷的速率。

11、可选的，当锅炉和所驱动的汽轮机处于正常工作的最低负荷，有调峰需要时，将低温储罐中熔盐导入辐射熔盐换热器中来吸收锅炉所产生的热量，使水冷壁所产生新蒸汽量减少，使汽轮机负荷降低到原正常工作的最低负荷以下。

12、关于实施本发明的有益技术效果为：首先由于本发明采用锅炉辐射热对熔盐进行加热，该方式无需单独设置用于加热熔盐的加热模块，可在现有锅炉的基础上进行改造，提高热能的适用性，同时降低了使用成本；其次，由于本发明是在现有锅炉的基础上进行的改造，能够对现有锅炉以及锅炉所驱动汽轮机的调峰调频进行辅助。

技术特征：

1.一种辐射储热与闭式释热发电系统，其特征在于，包括辐射储热模块和闭式释热发电模块；

2.根据权利要求1所述的辐射储热与闭式释热发电系统，其特征在于，所述闭式释热发电模块还包括回热组件，所述回热组件为位于所述熔盐-工质换热器(6)与多级压缩机(9)之间利用多级放电膨胀机(7)出口余热对工质进行加热的回热加热器(11)。

3.根据权利要求2所述的辐射储热与闭式释热发电系统，其特征在于，所述闭式释热发电模块还包括再压缩组件，所述再压缩组件包括与所述工质冷却器(8)相连用于对工质进行加压的再压缩压气机(12)、位于所述熔盐-工质换热器(6)进气口处利用多级放电膨胀机(7)出口处低温余热对工质进行加热的低温回热器(13)以及位于所述熔盐-工质换热器(6)进气口处利用多级放电膨胀机(7)出口处高温余热对工质进行加热的高温回热器(14)。

4.根据权利要求1所述的辐射储热与闭式释热发电系统，其特征在于，所述辐射熔盐换热器(3)布置位置为所述锅炉(1)炉膛无量纲高度的0.4-0.6处。

5.根据权利要求4所述的辐射储热与闭式释热发电系统，其特征在于，所述辐射熔盐换热器(3)外围设有可调遮挡物，用于控制辐射熔盐换热器(3)吸收的热量。

6.根据权利要求1所述的辐射储热与闭式释热发电系统，其特征在于，所述冷熔盐储罐(4)和热熔盐储罐(5)采用质量百分比60％的nano3和40％的kno3作为储热介质，工作区间为220-600℃。

7.根据权利要求6所述的辐射储热与闭式释热发电系统，其特征在于，所述多级放电膨胀机(7)由三级膨胀机组成，采用轴流式膨胀机，进出口膨胀比达7.8。

8.根据权利要求7所述的辐射储热与闭式释热发电系统，其特征在于，所述多级压缩机(9)由四级压缩机组成，采用离心式压缩机，出入口综合压比达10.5。

9.一种汽轮机的调峰调频方法，其特征在于，包括上述权利要求1-8所述的辐射储热与闭式释热发电系统和汽轮机；

10.根据权利要求9所述的汽轮机的调峰调频方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及辐射储热与闭式释热发电系统及汽轮机的调峰调频方法，包括辐射储热模块和闭式释热发电模块；辐射储热模块包括锅炉、位于锅炉内的水冷壁、位于锅炉内的辐射熔盐换热器、位于辐射熔盐换热器进料口处的低温储罐以及位于辐射熔盐换热器出料口处的高温储罐；闭式释热发电模块包括与低温储罐和高温储罐相连接的熔盐‑工质换热器、与熔盐‑工质换热器相连接的多级放电膨胀机；首先由于本发明采用锅炉辐射热对熔盐进行加热，该方式无需单独设置用于加热熔盐的加热模块，可在现有锅炉的基础上进行改造，提高热能的适用性，同时降低了使用成本；其次，由于本发明是在现有锅炉的基础上进行的改造，能够对现有锅炉以及锅炉所驱动汽轮机的调峰调频进行辅助。

技术研发人员：陈珣,王敦敦,朱光明,邱应军,陈厚涛,盛锴,万克洋,徐曙,李旭
受保护的技术使用者：湖南省湘电试验研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15