1.本发明属于储能技术领域，具体涉及一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统及工作方法。
背景技术：2.随着环保目标的不断提高，对煤电机组的灵活性提出更高要求。为进一步提升灵活性和调节能力，促进电力行业清洁低碳转型，需要将煤电机组进行改造升级。改造升级对机组调峰能力做出明确要求，纯凝工况调峰能力的一般化要求为最小发电出力达到35％额定负荷，采暖热电机组在供热期运行时要通过热电解耦力争实现单日6h最小发电出力达到40％额定负荷的调峰能力，其他类型机组应采取措施尽量降低最小发电出力。
3.煤电机组因其基础容量大，在深度调峰时需要存储的能量大、品质高，现有电化学储能、热水罐储能等均无法满足煤电机组的深度调峰要求，而熔盐储热因其容量大、热能品位高等优点，适用于煤电机组的深度调峰。熔盐储热是一种熔融体无机盐显热储热，利用熔盐温度的改变来储存热量，通常采用双罐熔盐储热系统。熔盐储热多应用于太阳能热电站，鲜有应用于大型煤电机组的熔盐储热调峰系统。
4.煤电机组在低负荷工况下主蒸汽(热再蒸汽)压力低，蒸汽凝结温度低。而蒸汽蕴含的热量中，显热占比约30％，潜热占比达70％。常规储热调峰采用热水罐或固体储热，储能容量小，储热品质低，仅用于季节性居民供热或加热低加凝结水，经济效益低。熔盐储热具有容量大、热能品位高等优点，但受限于熔盐低点使用温度较高(140℃-260℃)，存储蒸汽潜热需万吨量级的熔盐，工程投资巨大，阻碍了熔盐储热在煤电机组深度调峰中的应用。
技术实现要素：5.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统及工作方法，该系统利用熔盐存储蒸汽显热，利用凝结水或热网水存储蒸汽潜热，能够大容量、高品质储热，实现机组深度调峰，系统熔盐流量由万吨级大幅降低至百吨级，大幅降低工程投资，同时，储存的潜热加热锅炉给水，减少高加抽取的高品质蒸汽，具有良好的经济效益。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统，包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、凝汽器、凝泵、低压加热单元、除氧器、给水泵、高压加热单元、熔盐冷罐、低温熔盐泵、蒸汽冷却器、熔盐热罐、高温熔盐泵、给水加热器、蒸汽冷凝器和热网水加热器；
8.锅炉的蒸汽出口通过管道与高压缸进口连通，高压缸出口通过管道与锅炉再热蒸汽进口连通，锅炉再热蒸汽出口通过管道与中压缸进口连接，中压缸、低压缸和凝汽器通过管道依次连接，凝汽器凝泵、低压加热单元、除氧器、给水泵和高压加热单元通过管道依次连接，高压加热单元出口通过管道与锅炉给水进口连接；
9.熔盐冷罐、低温熔盐泵、蒸汽冷却器的熔盐侧、熔盐热罐、高温熔盐泵和给水加热器的熔盐侧通过熔盐管道依次连接；给水加热器水侧进口和水侧出口分别通过管道与高压加热单元进口和出口连通；
10.蒸汽冷却器蒸汽侧进口通过管道与锅炉连接，蒸汽冷却器蒸汽侧出口通过管道分别与蒸汽冷凝器蒸汽进口和热网水加热器蒸汽进口连通；蒸汽冷凝器冷凝水出口和热网水加热器冷凝水出口通过管道汇总后与除氧器连通；蒸汽冷凝器凝结水进口和出口分别通过管道与低压加热单元进口以及出口连通；
11.蒸汽冷凝器凝结水进口、蒸汽冷凝器凝结水出口、热网水加热器蒸汽进口、热网水加热器冷凝水出口、热网水加热器冷凝水出口与蒸汽冷凝器凝结水出口的汇总管上、给水加热器水侧进口、给水加热器水侧出口、蒸汽冷凝器凝结水进口和蒸汽冷凝器凝结水出口分别设有一号关断阀、二号关断阀、三号关断阀、四号关断阀、五号关断阀、八号关断阀、四号调节阀、七号关断阀和三号调节阀。
12.优选的，本发明基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统还包括发电机，高压缸、中压缸和低压缸主轴和发电机连接。
13.优选的，蒸汽冷却器蒸汽侧进口通过管道与锅炉的蒸汽出口连接，且连接管路上设有一号调节阀。
14.优选的，蒸汽冷却器蒸汽侧进口通过管道与锅炉的热再蒸汽出口连接，且连接管路上设有一号调节阀。
15.优选的，热网水加热器的热网水进出口设置热网进水管路和回水管路，进水管路上布置六号关断阀，出水管路上布置二号调节阀。
16.优选的，低压加热单元采用一级低压加热器或多级低压加热器串联的形式，低压加热单元与蒸汽冷凝器的管道连接点位于任意低压加热器的进口或出口。
17.优选的，高压加热单元采用一级高压加热器或多级高压加热器串联组成的结构，高压加热单元与给水加热器的管道连接点位于任意高压加热器的进口或出口。
18.优选的，蒸汽冷凝器的凝结水管路引至凝汽器或高压加热单元的级间疏水管道或低压加热单元的级间疏水管道。
19.优选的，燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、生物质锅炉、余热锅炉或电极锅炉。
20.本发明如上所述的基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统的工作方法，包括如下过程：
21.储能工况：锅炉为蒸汽冷却器蒸汽侧提供高温蒸汽，启动低温熔盐泵，打开五号关断阀、七号关断阀和三号调节阀，停运高温熔盐泵，关闭八号关断阀和四号调节阀，此时锅炉排出的蒸汽通过蒸汽冷却器换热后加热熔盐，加热后的熔储存在入熔盐热罐内，低压加热单元的凝结水被蒸汽冷凝器凝结水侧旁路；当蒸汽潜热加热凝结水时，再关闭三号关断阀和四号关断阀，打开一号关断阀、二号关断阀；当蒸汽潜热加热热网水时，再关闭一号关断阀、二号关断阀，打开三号关断阀和四号关断阀；储能工况下，蒸汽显热转化为熔盐显热，存储于熔盐热罐中，蒸汽潜热转化为凝结水显热或热网水显热；
22.释能工况：停运低温熔盐泵，关闭一号调节阀、一号关断阀、二号关断阀、三号关断阀、四号关断阀、五号关断阀、七号关断阀和三号调节阀，启动高温熔盐泵，打开八号关断阀和四号调节阀；四号调节阀的开度控制高压加热单元旁路水量，从而控制给水加热器的出
口水温；
23.其他工况：停运高温熔盐泵和低温熔盐泵，关闭一号调节阀、一号关断阀、二号关断阀、三号关断阀、四号关断阀、五号关断阀、八号关断阀、四号调节阀、七号关断阀、三号调节阀。
24.本发明具有以下有益效果：
25.本发明基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统利用熔盐储热实现火电机组深度调峰，提高火电机组的灵活性，通过蒸汽冷却器将蒸汽显热存储于熔盐，通过蒸汽冷凝器或者热网水加热器将蒸汽潜热存储于凝结水或热网水，能够大幅减少储热过程的熔盐量；通过给水加热器将熔盐存储的热量用于加热锅炉给水，能够减少高压加热器的抽汽量，增加蒸汽做功，降低机组热耗。综上，本发明的基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统利用熔盐存储蒸汽显热，利用凝结水或热网水存储蒸汽潜热，能够大容量、高品质储热，实现机组深度调峰，系统熔盐流量由万吨级大幅降低至百吨级，大幅降低工程投资，同时，储存的潜热加热锅炉给水，减少高加抽取的高品质蒸汽，具有良好的经济效益。
附图说明
26.图1为本发明基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统的结构示意图。
27.图中，1为锅炉、2为高压缸、3为中压缸、4为低压缸、5为凝汽器、6为凝泵、7为低压加热单元、8为除氧器、9为给水泵、10为高压加热单元、11为发电机、12为熔盐冷罐、13为低温熔盐泵、14为蒸汽冷凝装置、15为熔盐热罐、16为高温熔盐泵、17为给水加热器、18为蒸汽冷凝器、19为热网水加热器、20为一号调节阀、21为一号关断阀、22为二号关断阀、23为三号关断阀、24为四号关断阀、25为五号关断阀、26为六号关断阀、27为二号调节阀、28为八号关断阀、29为四号调节阀、30为七号关断阀、31为三号调节阀。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
29.如图1所示，本发明基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统包括锅炉1、高压缸2、中压缸3、低压缸4、凝汽器5、凝泵6、低压加热单元7、除氧器8、给水泵9、高压加热单元10、发电机11；还包括熔盐冷罐12、低温熔盐泵13、蒸汽冷却器14、熔盐热罐15、高温熔盐泵16、给水加热器17、蒸汽冷凝器18和热网水加热器19；
30.锅炉1的蒸汽出口通过管道与高压缸2进口连通，高压缸2出口通过管道与锅炉1再热蒸汽进口连通，锅炉1再热蒸汽出口通过管道与中压缸3进口连通，中压缸3、低压缸4和凝汽器5依次通过管道连通，凝汽器5出口、凝泵6入口、低压加热单元7入口、除氧器8入口、给水泵9入口和高压加热单元10入口依次通过管道连接，高压加热单元10出口通过管道与锅炉1给水进口连通；高压缸2、中压缸3和低压缸4主轴和发电机11连接；
31.熔盐冷罐12的出口与低温熔盐泵13入口连接，低温熔盐泵13出口与蒸汽冷却器14熔盐侧入口(即冷入口)连通，蒸汽冷却器14熔盐侧出口(即冷出口)于熔盐热罐15入口连接，高温熔盐泵16的入口与熔盐热罐15连通，高温熔盐泵16的出口与给水加热器17的熔盐侧入口连接，给水加热器17的熔盐侧出口与熔盐冷罐12入口连接，形成闭式循环；
32.蒸汽冷却器14蒸汽侧进口通过管道与锅炉1的蒸汽出口连通，该管道上布置一号
调节阀20，蒸汽冷却器14蒸汽侧出口通过管道分为两路，这两路分别与蒸汽冷凝器18蒸汽进口和热网水加热器19蒸汽进口连通，蒸汽冷凝器18蒸汽进口和热网水加热器19的这两路管路上分别布置一号关断阀21和三号关断阀23；蒸汽冷凝器18冷凝水出口和热网水加热器19冷凝水出口通过管道汇总后与除氧器8入口连通，蒸汽冷凝器18冷凝水出口和热网水加热器19上分别布置二号关断阀22和四号关断阀24，所述汇总管上布置五号关断阀25；热网水加热器19的热网水进出口设置热网进回水管路，热网进回水管路的进水管道上布置六号关断阀26，热网进回水管路的出水管道上布置二号调节阀27；蒸汽冷凝器18凝结水进口通过管道与低压加热单元7进口通过管道连通，该管道上布置七号关断阀30，蒸汽冷凝器18凝结水出口通过管道与低压加热单元7出口连通，该管道上布置三号调节阀31。给水加热器17水侧进口通过管道与高压加热单元10进口通过管道连通，该管道上布置八号关断阀28，给水加热器17水侧出口通过管道与高压加热单元10出口连通，该管道上布置四号调节阀29；其中，上述系统中蒸汽冷却器14的取汽点位于锅炉1的蒸汽出口或锅炉1的热再蒸汽出口，后者取汽管道对应布置一号调节阀20-1。蒸汽的显热通过蒸汽冷却器14储存于熔盐中，蒸汽的潜热通过蒸汽冷凝器18储存于凝结水中或者通过热网水加热器19加热热网水。蒸汽冷凝器18的凝结水管路引至除氧器8或凝汽器5或高压加热单元10的级间疏水管道或低压加热单元7的级间疏水管道。锅炉1是产生蒸汽的装置，如燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、生物质锅炉、余热锅炉和电极锅炉。低压加热单元7采用一级低压加热器或多级低压加热器串联的形式，低压加热单元7与蒸汽冷凝器18的管道连接点位于任意低压加热器的进口或出口，单点或多点取水，实现取水温度和流量可调；高压加热单元10采用一级高压加热器或多级高压加热器串联的形式，高压加热单元10与给水加热器17的管道连接点位于任意高压加热器的进口或出口，单点或多点取水，实现取水温度和流量可调。
33.如图1所示，本发明基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统的工作方法包括如下过程：
34.储能工况：启动低温熔盐泵13，打开一号调节阀20、五号关断阀25、七号关断阀30和三号调节阀31，停运高温熔盐泵16，关闭八号关断阀28、四号调节阀29；如果蒸汽潜热加热凝结水，还需关闭三号关断阀23、四号关断阀24、六号关断阀26和二号调节阀27，打开一号关断阀21和二号关断阀22；如果蒸汽潜热加热热网水，还需关闭一号关断阀21、二号关断阀22，打开三号关断阀23、四号关断阀24、六号关断阀26和二号调节阀27；如果蒸汽潜热加热凝结水，当低压加热单元7的凝结水全部被旁路时，抽取蒸汽量达到最大，此时达到系统最大调峰能力；如果蒸汽潜热加热热网水，机组调峰能力随着热网水量的增加而增大；储能工况下，蒸汽显热转化为熔盐显热，存储于熔盐热罐15中，蒸汽潜热转化为凝结水显热或热网水显热，在锅炉蒸发量不变的情况下，减少蒸汽做功，实现机组调峰；当抽取汽源为锅炉热再蒸汽时，一号调节阀20对应于一号调节阀20-1，其余工作方法不变；
35.释能工况：停运低温熔盐泵13，关闭一号调节阀20、一号关断阀21、二号关断阀22、三号关断阀23、四号关断阀24、五号关断阀25、六号关断阀26、二号调节阀27、七号关断阀30和三号调节阀31，启动高温熔盐泵16，打开八号关断阀28和四号调节阀29；四号调节阀29的开度控制高压加热单元10旁路水量，从而控制给水加热器17的出口水温。当高压加热单元10的给水全部被旁路时，释能速率达到最大；释能工况下，熔盐显热转化为给水显热，在锅炉蒸发量不变的情况下，减少汽轮机抽汽，增加蒸汽做功，提高机组发电功率；
36.其他工况：停运高温熔盐泵16和低温熔盐泵13，关闭一号调节阀20、一号关断阀21、二号关断阀22、三号关断阀23、四号关断阀24、五号关断阀25、六号关断阀26、二号调节阀27、八号关断阀28、四号调节阀29、七号关断阀30和三号调节阀31，调峰系统与机组隔离，机组正常运行。
37.从上述可以看出，本发明能够系统利用熔盐存储蒸汽热量，实现大容量、高品质储热，同时，本发明系统能够实现低压缸零出力，深度降低火电机组电出力，大幅提升机组灵活性，实现火电机组深度调峰，具有良好的经济效益。
技术特征：1.一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统，其特征在于，包括锅炉(1)、高压缸(2)、中压缸(3)、低压缸(4)、凝汽器(5)、凝泵(6)、低压加热单元(7)、除氧器(8)、给水泵(9)、高压加热单元(10)、熔盐冷罐(12)、低温熔盐泵(13)、蒸汽冷却器(14)、熔盐热罐(15)、高温熔盐泵(16)、给水加热器(17)、蒸汽冷凝器(18)和热网水加热器(19)；锅炉(1)的蒸汽出口通过管道与高压缸(2)进口连通，高压缸(2)出口通过管道与锅炉(1)再热蒸汽进口连通，锅炉(1)再热蒸汽出口通过管道与中压缸(3)进口连接，中压缸(3)、低压缸(4)和凝汽器(5)通过管道依次连接，凝汽器(5)凝泵(6)、低压加热单元(7)、除氧器(8)、给水泵(9)和高压加热单元(10)通过管道依次连接，高压加热单元(10)出口通过管道与锅炉(1)给水进口连接；熔盐冷罐(12)、低温熔盐泵(13)、蒸汽冷却器(14)的熔盐侧、熔盐热罐(15)、高温熔盐泵(16)和给水加热器(17)的熔盐侧通过熔盐管道依次连接；给水加热器(17)水侧进口和水侧出口分别通过管道与高压加热单元(10)进口和出口连通；蒸汽冷却器(14)蒸汽侧进口通过管道与锅炉(1)连接，蒸汽冷却器(14)蒸汽侧出口通过管道分别与蒸汽冷凝器(18)蒸汽进口和热网水加热器(19)蒸汽进口连通；蒸汽冷凝器(18)冷凝水出口和热网水加热器(19)冷凝水出口通过管道汇总后与除氧器(8)连通；蒸汽冷凝器(18)凝结水进口和出口分别通过管道与低压加热单元(7)进口以及出口连通；蒸汽冷凝器(18)凝结水进口、蒸汽冷凝器(18)凝结水出口、热网水加热器(19)蒸汽进口、热网水加热器(19)冷凝水出口、热网水加热器(19)冷凝水出口与蒸汽冷凝器(18)凝结水出口的汇总管上、给水加热器(17)水侧进口、给水加热器(17)水侧出口、蒸汽冷凝器(18)凝结水进口和蒸汽冷凝器(18)凝结水出口分别设有一号关断阀(21)、二号关断阀(22)、三号关断阀(23)、四号关断阀(24)、五号关断阀(25)、八号关断阀(28)、四号调节阀(29)、七号关断阀(30)和三号调节阀(31)。2.根据权利要求1所述的一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统，其特征在于，还包括发电机(11)，高压缸(2)、中压缸(3)和低压缸(4)主轴和发电机(11)连接。3.根据权利要求1所述的一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统，其特征在于，蒸汽冷却器(14)蒸汽侧进口通过管道与锅炉(1)的蒸汽出口连接，且连接管路上设有一号调节阀(20)。4.根据权利要求1所述的一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统，其特征在于，蒸汽冷却器(14)蒸汽侧进口通过管道与锅炉(1)的热再蒸汽出口连接，且连接管路上设有一号调节阀(20-1)。5.根据权利要求1所述的一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统，其特征在于，热网水加热器(19)的热网水进出口设置热网进水管路和回水管路，进水管路上布置六号关断阀(26)，出水管路上布置二号调节阀(27)。6.根据权利要求1所述的一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统，其特征在于，低压加热单元(7)采用一级低压加热器或多级低压加热器串联的形式，低压加热单元(7)与蒸汽冷凝器(18)的管道连接点位于任意低压加热器的进口或出口。7.根据权利要求6所述的一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统，其特征在于，高压加热单元(10)采用一级高压加热器或多级高压加热器串联组成的结构，高压加热单元(10)与给水加热器(17)的管道连接点位于任意高压加热器的进口或出口。
8.根据权利要求7所述的一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统，其特征在于，蒸汽冷凝器(18)的凝结水管路引至凝汽器或高压加热单元(10)的级间疏水管道或低压加热单元(7)的级间疏水管道。9.根据权利要求1所述的一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统，其特征在于，燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、生物质锅炉、余热锅炉或电极锅炉。10.权利要求1-9任意一项所述的基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统的工作方法，其特征在于，包括如下过程：储能工况：锅炉(1)为蒸汽冷却器(14)蒸汽侧提供高温蒸汽，启动低温熔盐泵(13)，打开五号关断阀(25)、七号关断阀(30)和三号调节阀(31)，停运高温熔盐泵(16)，关闭八号关断阀(28)和四号调节阀(29)，此时锅炉(1)排出的蒸汽通过蒸汽冷却器(14)换热后加热熔盐，加热后的熔储存在入熔盐热罐(15)内，低压加热单元(7)的凝结水被蒸汽冷凝器(18)凝结水侧旁路；当蒸汽潜热加热凝结水时，再关闭三号关断阀(23)和四号关断阀(24)，打开一号关断阀(21)、二号关断阀(22)；当蒸汽潜热加热热网水时，再关闭一号关断阀(21)、二号关断阀(22)，打开三号关断阀(23)和四号关断阀(24)；储能工况下，蒸汽显热转化为熔盐显热，存储于熔盐热罐(15)中，蒸汽潜热转化为凝结水显热或热网水显热；释能工况：停运低温熔盐泵(13)，关闭一号调节阀(20)、一号关断阀(21)、二号关断阀(22)、三号关断阀(23)、四号关断阀(24)、五号关断阀(25)、七号关断阀(30)和三号调节阀(31)，启动高温熔盐泵(16)，打开八号关断阀(28)和四号调节阀(29)；四号调节阀(29)的开度控制高压加热单元(10)旁路水量，从而控制给水加热器(17)的出口水温；其他工况：停运高温熔盐泵(16)和低温熔盐泵(13)，关闭一号调节阀(20)、一号关断阀(21)、二号关断阀(22)、三号关断阀(23)、四号关断阀(24)、五号关断阀(25)、八号关断阀(28)、四号调节阀(29)、七号关断阀(30)、三号调节阀(31)。
技术总结本发明公开了一种基于熔盐储热的火电机组抽汽蓄热式调峰系统及工作方法，包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、凝汽器、凝泵、低压加热单元、除氧器、给水泵、高压加热单元、熔盐冷罐、低温熔盐泵、蒸汽冷却器、熔盐热罐、高温熔盐泵、给水加热器、蒸汽冷凝器和热网水加热器。本发明能够系统利用熔盐存储蒸汽热量，实现大容量、高品质储热，同时，本发明系统可实现低压缸零出力，深度降低火电机组电出力，大幅提升机组灵活性，实现火电机组深度调峰，具有良好的经济效益。经济效益。经济效益。
技术研发人员：邹小刚 肖海丰 李文杰 周飞 王晓旭 车宏伟 李楠 李文锋 申冀康 董方奇 王彪
受保护的技术使用者：西安西热锅炉环保工程有限公司
技术研发日：2022.09.20
技术公布日：2022/12/6
