一种新型火电熔盐储能发电系统的制作方法

本发明涉及电熔盐储能发电领域，更具体的说，涉及一种新型火电熔盐储能发电系统。

背景技术：

1、由于新能源发电特性决定电能品质的波动性，需要火电机组配合新能源发电系统进行调峰。为了减少新能源发电的浪费，配套实施的储能项目也越来越多，主要有抽水蓄能、电化学储能、压缩空气储能和飞轮储能等。抽水蓄能和压缩空气储能受限于地理环境，电化学和飞轮储能充放电速率快适用于调频。熔盐储能作为一种显热储热技术，目前在光热发电领域应用较为广泛。熔盐具有价格便宜、蒸气压低、工作温度高、环境友好、不可燃等特性，更适合与火电机组相结合进行调峰储能。

2、目前针对熔盐与火电机组结合实现调峰调频的技术，不同的专利给出了不同的解决方案，例如：在专利《基于熔盐储能提升火力发电机组负荷速率装置》cn 219281803 u中公布了一种利用在系统中增加电加热熔盐系统进行储能。在机组需要顶负荷时，将热熔盐加热水产生的水蒸汽送入汽轮机系统相当于锅炉在一定负荷下产生更多的蒸汽进行汽轮机系统，实现提升机组负荷速率响应。

3、在专利《一种基于机炉解耦的储能系统》cn 219159037 u中公布了一种熔盐储能系统与燃煤锅机组结合之实现机炉解耦。具体方案为抽取部分主蒸汽和再热蒸汽对熔盐进行加热，从而实现减少进入汽轮机的蒸汽，在锅炉负荷不降低的同时实现汽轮机负荷降低，实现热电解耦。

4、在专利《灵活高效新型燃煤发电机组》cn 116336450 a中公布了一种灵活高效新型燃煤发电机组，主要通过在锅炉的烟道内设置烟气熔盐换热器，采用烟气加热熔盐的方式进行储能。在系统放能时，利用热熔盐将从除氧器引出的系统给水进行加热，加热后变为蒸汽进入汽轮机系统。发电机组可以全面提升机组调峰范围、调节性能、运行经济性和涉网支撑性能。

5、在专利《一种基于燃煤机组的高温熔盐储能热电联供系统》cn 218469054 u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。

6、目前熔盐储能与火电机组相结合的方式主要有抽汽加热以及电加热。其中抽汽加热熔盐是目前与电厂结合较多的方式，采用的是抽取主蒸汽和再热蒸汽，然后被冷却的蒸汽回到机组。一般与火电机组相结合的储能都是通过降低锅炉低负荷时的负荷，增加锅炉高负荷时的负荷。根据传热学原理，可以知道蒸汽参数越低能够加热熔盐达到的温度也越低，因此这种方式一般只能将熔盐加热到380℃左右，很难发挥熔盐的高温特性。并且这种方式一般采用的是三元盐作为储能介质，但三元盐在使用过程容易发生盐流失，存在一定的安全性问题。机组在高负荷时需要将熔盐加热产生的蒸汽进入汽轮机系统，容易引起锅炉受热面超温，引发安全风险。采用这种方式无法实现机炉的完全解耦，原因是由于锅炉和汽机系统并未孤立，在抽汽的同时还是有一部分蒸汽进入了汽轮机系统。因此系统在运行过程中还需要保证汽轮机系统的正常运行，因此并不能实现完全解耦。电加热方式是在机组原系统的基础上电加热器或者将原锅炉改造为电锅炉，利用电能进行加热熔盐进行储能。这种方式在储能过程中因为将电能转化为热能，再将热能转化为电能，是能量从高品位向低品位再向高品位转化，在此过程中能量损失较多，储能效率较低。为此我们提出了一种新型火电熔盐储能发电系统。

技术实现思路

1、本发明采用一种化石燃料锅炉产生的蒸汽对熔盐进行加热，锅炉产生的蒸汽不进入汽轮机系统，锅炉系统和汽轮机系统通过熔盐储能系统连接，实现机炉的完全解耦。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种新型火电熔盐储能发电系统：包括：

3、储能循环系统，所述储能循环系统通过水蒸汽放热液化来实现持续不断的对冷熔盐进行加热；

4、放能循环系统，所述放能循环系统将热熔盐储存的热能释从而对水蒸汽加热至过热，并对热熔盐冷却至冷熔盐的循环；

5、发电循环系统，所述发电循环系统用于将过热蒸汽进入汽轮机中进行做工发电，并对冷却后的水进行循环增压加热。

6、更进一步的，所述储能循环系统包括化石燃料锅炉(1)，所述化石燃料锅炉(1)中设置的锅炉受热面(2)，产生蒸汽通过蒸汽管道(3-1)进入熔盐加热器(4)中对第三冷熔盐管道(7-11)中的冷熔盐进行加热；所述熔盐加热器(4)中的蒸汽被冷却后进入水管道(3-2)、第一循环增压泵(3-3)、增压后的循环水通过水管道(3-4)，再次进入锅炉受热面(2)中进行再次加热。

7、更进一步的，放能循环，所述放能循环包括熔盐加热器(4)加热的熔盐经由第六热熔盐管道(7-12)进入热熔盐罐(5-1)中，所述热熔盐罐(5-1)中的热熔盐经过热熔盐泵(6-1)泵出后经过热熔盐管道(7-1)和第一熔盐三通阀(7-2)，分别进入过热器(8-1)和再热器(8-2)对蒸汽进行加热，被过热器(8-1)和再热器(8-2)，冷却之后的熔盐进入第三热熔盐管道(7-5)和第四热熔盐管道(7-6)，再经由第二熔盐三通阀(7-7)进入第五热熔盐管道(7-8)，之后进入蒸发器(8-4)，对预热器(8-5)的来水进行加热至饱和状态，熔盐经由蒸发器(8-4)和预热器(8-5)冷却后经由第二冷熔盐管道(7-10)进入冷熔盐罐(5-2)中。

8、更进一步的，所述发电循环包括过热器(8-1)中产生的过热蒸汽经过过热蒸汽管道(11-1)进入汽轮机高压缸(9-1)，经汽轮机高压缸(9-1)做功之后的蒸汽经由汽轮机高压缸排汽管道(11-2)，然后进入再热器(8-2)再次被熔盐加热，然后再通过再热蒸汽管道(11-3)进入汽轮机中压缸(9-2)中，进行膨胀做功，膨胀之后的蒸汽通过汽轮机中压缸排汽管道(11-4)进入汽轮机低压缸(9-3)继续进行膨胀做功，最后通过低压缸(9-3)排汽管道(11-5)，进入凝汽器(10)中进行冷凝，冷凝之后的凝结水经过凝结水管道(11-6)进入第二循环增压泵(11-7)，完成凝结水的增压。增压后的凝结水通过增压后的循环水管道(11-8)进入预热器(8-5)被熔盐进行加热。升温后的凝结水经过预热后的水管道(11-9)进入蒸发器(8-4)被熔盐再次进行加热。蒸发器(8-4)中产生的蒸汽经过蒸汽管道(11-10)进入汽包(8-3)中进行汽水分离，保证经过饱和蒸汽管道(11-11)进入过热器(8-1)中的蒸汽为饱和蒸汽。

9、更进一步的，所述冷熔盐罐(5-2)中的冷熔盐进入第三冷熔盐管道(7-11)中，从而实现储能循环系统和放能循环系统的储能工质循环。

10、根据上述方案，相比于现有技术的有益效果如下：

11、本发明的优点在于，采用锅炉岛系统和汽机岛系统独立设计，依靠储能岛进行连接。锅炉岛和汽机岛之间不存在物理连接，因此可以通过储能岛实现真正意义上的机炉解耦。该系统中锅炉岛可以一直保持高效稳定的运行，降低了设备的调整频率，使锅炉系统一直保持在效率最高的工况运行。汽轮机系统按照电网负荷需求高峰时段运行，其余时段低负荷或者零负荷运行，提高机组的灵活性，满足电网的调峰需求。储能岛通过熔盐储存的热量对锅炉岛和汽机岛进行能量平衡调整。因此锅炉岛和汽机岛可以按照非等容量配置，实现系统的灵活性。为保证系统的效率，锅炉系统采用超超临界参数运行，熔盐选用二元盐solar salt(60％nano3+40％kno3)来实现储能系统输出高参数的蒸汽。通过本专利方案的设计，可以实现系统的效率高于目前同等规模的燃煤机组的效率。