本發(fā)明涉及熔鹽儲(chǔ)能發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
2016年07月22日，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局對(duì)外發(fā)布“關(guān)于印發(fā)《可再生能源調(diào)峰機(jī)組優(yōu)先發(fā)電試行辦法》的通知”。《試行辦法》明確，對(duì)于可再生能源調(diào)峰機(jī)組，各地可結(jié)合可再生能源建設(shè)規(guī)模、消納情況、電源結(jié)構(gòu)和負(fù)荷特性，安排一定規(guī)模煤電機(jī)組為可再生能源調(diào)峰。某些地區(qū)為保障電力系統(tǒng)對(duì)可再生能源的消納，甚至要求火電機(jī)組進(jìn)行深度調(diào)峰(20％低負(fù)荷)，但對(duì)于火電機(jī)組來(lái)說(shuō)，由于受到燃燒限制，即使靠投油來(lái)進(jìn)行調(diào)峰，一是調(diào)峰效果不佳，二是影響鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在保證火電機(jī)組正常運(yùn)行的前提下，為最大化地對(duì)可再生能源進(jìn)行消納，可通過(guò)考慮在火電廠增加一套液態(tài)熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)配合火電機(jī)組進(jìn)行儲(chǔ)熱和放熱，從而解決火電機(jī)組深度調(diào)峰的問(wèn)題。
熔鹽作為一種非常成熟的儲(chǔ)熱介質(zhì)，由于其價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定可靠及可使用溫度區(qū)間較廣等優(yōu)勢(shì)，熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)已被廣泛用于太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中，并且具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種采用液態(tài)熔鹽儲(chǔ)能的方式來(lái)配合常規(guī)火電機(jī)組進(jìn)行變負(fù)荷運(yùn)行的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
本發(fā)明提供了一種適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)包括低溫熔鹽儲(chǔ)罐、高溫熔鹽儲(chǔ)罐、熔鹽吸熱器、熔鹽放熱器、蒸汽減壓器及連接管道，其中，
低溫熔鹽儲(chǔ)罐通過(guò)低溫熔鹽吸熱管道與熔鹽吸熱器連接，所述熔鹽吸熱器通過(guò)高溫熔鹽吸熱管道與高溫熔鹽儲(chǔ)罐連接，所述高溫熔鹽儲(chǔ)罐通過(guò)高溫熔鹽放熱管道與熔鹽放熱器連接，所述熔鹽放熱器通過(guò)低溫熔鹽放熱管道與低溫熔鹽儲(chǔ)罐連接；
所述熔鹽吸熱器通過(guò)蒸汽旁路管道和蒸汽放熱回路管道與火電機(jī)組的鍋爐和汽輪機(jī)組相連接，所述汽輪機(jī)組和凝汽器與火電機(jī)組的高壓加熱器和低壓加熱器連接，所述熔鹽放熱器設(shè)置在鍋爐與高壓加熱器之間并與高壓加熱器串聯(lián)，所述蒸汽減壓器設(shè)置在所述蒸汽放熱回路管道上。
根據(jù)本發(fā)明適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，所述液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)與火電機(jī)組配合進(jìn)行深度調(diào)峰，其中，通過(guò)來(lái)自于火電機(jī)組的汽源加熱低溫熔鹽實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存，并通過(guò)高溫熔鹽加熱來(lái)自于高壓加熱器的給水實(shí)現(xiàn)能量的釋放，其中，所述汽源為高溫過(guò)熱蒸汽。
根據(jù)本發(fā)明適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)火電機(jī)組為無(wú)再熱系統(tǒng)的機(jī)組時(shí)，所述汽源為高溫主蒸汽；當(dāng)火電機(jī)組為有再熱系統(tǒng)的火電機(jī)組時(shí)，所述汽源為高溫主蒸汽和/或再熱蒸汽，其中，所述再熱蒸汽為一次再熱蒸汽和/或二次再熱蒸汽。
根據(jù)本發(fā)明適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，所述放熱后的高溫過(guò)熱蒸汽參數(shù)降低變?yōu)榈蜏剡^(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽，經(jīng)減壓后進(jìn)入鍋爐再熱或進(jìn)入汽輪機(jī)組繼續(xù)做功。
根據(jù)本發(fā)明適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)火電機(jī)組為無(wú)再熱系統(tǒng)的機(jī)組時(shí)，所述熔鹽吸熱器通過(guò)主蒸汽旁路管道和主蒸汽放熱回路管道與鍋爐和汽輪機(jī)組相連接；當(dāng)火電機(jī)組為有再熱系統(tǒng)的一次再熱機(jī)組時(shí)，所述熔鹽吸熱器通過(guò)主蒸汽旁路管道、主蒸汽放熱回路管道和/或一次再熱蒸汽旁路管道、一次再熱蒸汽放熱回路管道與鍋爐和汽輪機(jī)組相連接；當(dāng)火電機(jī)組為有再熱系統(tǒng)的二次再熱機(jī)組時(shí)，所述熔鹽吸熱器通過(guò)主蒸汽旁路管道、主蒸汽放熱回路管道和/或一/二次再熱蒸汽旁路管道、一/二次再熱蒸汽放熱回路管道與鍋爐和汽輪機(jī)組相連接。
根據(jù)本發(fā)明適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，所述主蒸汽放熱回路管道、一次再熱蒸汽放熱回路管道和二次再熱蒸汽放熱回路管道上均設(shè)置有蒸汽減壓器。
根據(jù)本發(fā)明適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)火電機(jī)組為無(wú)再熱系統(tǒng)的機(jī)組時(shí)，所述熔鹽吸熱器的數(shù)量為至少1臺(tái)；當(dāng)火電機(jī)組為有再熱系統(tǒng)的一次再熱機(jī)組時(shí)，所述熔鹽吸熱器的數(shù)量為至少2臺(tái)；當(dāng)火電機(jī)組為有再熱系統(tǒng)的二次再熱機(jī)組時(shí)，所述熔鹽吸熱器的數(shù)量為至少3臺(tái)。
本發(fā)明通過(guò)采用液態(tài)熔鹽儲(chǔ)能的方式來(lái)配合常規(guī)火電機(jī)組進(jìn)行變負(fù)荷運(yùn)行，在保證鍋爐最低安全負(fù)荷運(yùn)行的前提下，滿足電網(wǎng)對(duì)機(jī)組低負(fù)荷上網(wǎng)的需求。在深度調(diào)峰階段，利用富余的高溫過(guò)熱蒸汽將低溫熔鹽加熱為高溫熔鹽進(jìn)行能量的儲(chǔ)存；待需要時(shí)，再通過(guò)高溫熔鹽加熱給水的方式將儲(chǔ)存的能量返回至機(jī)組，從而實(shí)現(xiàn)了能量的有效遷移；再者，通過(guò)加熱給水提高鍋爐入口溫度，一定程度上也降低了鍋爐煤耗。綜上，本發(fā)明的適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)有效地實(shí)現(xiàn)了能量的遷移并節(jié)約能源。
附圖說(shuō)明
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明：
1-低溫熔鹽儲(chǔ)罐、2-高溫熔鹽儲(chǔ)罐、3-熔鹽吸熱器、4-主蒸汽管道、5-主蒸汽旁路管道、6-熔鹽放熱器、7-蒸汽減壓器、8-主蒸汽放熱回路管道、9-一次再熱蒸汽放熱回路管道、10-二次再熱蒸汽放熱回路管道、11-一次再熱蒸汽管道、12-一次再熱蒸汽旁路管道、13-二次再熱蒸汽管道、14-二次再熱蒸汽旁路管道；111-低溫熔鹽吸熱管道、112-高溫熔鹽吸熱管道、121-低溫熔鹽放熱管道、122-高溫熔鹽放熱管道。
具體實(shí)施方式
本說(shuō)明書中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說(shuō)明書中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)際上是通過(guò)采用一套液態(tài)熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)滿足常規(guī)火電機(jī)組進(jìn)行深度調(diào)峰的需要，在保證鍋爐最低安全負(fù)荷運(yùn)行的同時(shí)，也滿足電網(wǎng)對(duì)機(jī)組低負(fù)荷上網(wǎng)的要求，并且通過(guò)熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)的吸熱與放熱過(guò)程有效地實(shí)現(xiàn)能量的遷移而非浪費(fèi)。本發(fā)明適用于常規(guī)化石燃料火電機(jī)組在配合電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)深度調(diào)峰時(shí)采用液態(tài)儲(chǔ)能的方式實(shí)現(xiàn)能量遷移的過(guò)程，其中，常規(guī)化石燃料火電機(jī)組既可以為無(wú)再熱系統(tǒng)的機(jī)組，也可以為常規(guī)的一次再熱機(jī)組或新型的二次再熱機(jī)組，而液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)則采用已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的成熟熔鹽作為儲(chǔ)能介質(zhì)。
下面將對(duì)本發(fā)明適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)包括低溫熔鹽儲(chǔ)罐1、高溫熔鹽儲(chǔ)罐2、熔鹽吸熱器3、熔鹽放熱器6、蒸汽減壓器7及連接管道，低溫熔鹽儲(chǔ)罐1用于儲(chǔ)存低溫熔鹽，高溫熔鹽儲(chǔ)罐2用于儲(chǔ)存高溫熔鹽，熔鹽吸熱器3實(shí)現(xiàn)熔鹽的吸熱和能量的儲(chǔ)存，熔鹽放熱器6實(shí)現(xiàn)熔鹽的放熱和能量的釋放，蒸汽減壓器7實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽的減壓處理。
其中，低溫熔鹽儲(chǔ)罐1通過(guò)低溫熔鹽吸熱管道111與熔鹽吸熱器3連接，熔鹽吸熱器3通過(guò)高溫熔鹽吸熱管道112與高溫熔鹽儲(chǔ)罐2連接，高溫熔鹽儲(chǔ)罐2通過(guò)高溫熔鹽放熱管道122與熔鹽放熱器6連接，熔鹽放熱器6通過(guò)低溫熔鹽放熱管道121與低溫熔鹽儲(chǔ)罐1連接。
由此，低溫熔鹽能夠從低溫熔鹽儲(chǔ)罐1流經(jīng)熔鹽吸熱器3吸熱后成為高溫熔鹽并進(jìn)入高溫熔鹽儲(chǔ)罐2中儲(chǔ)存起來(lái)，而高溫熔鹽能夠從高溫熔鹽儲(chǔ)罐2流經(jīng)熔鹽放熱器6放熱后成為低溫熔鹽并進(jìn)入低溫熔鹽儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存起來(lái)。
熔鹽吸熱器3通過(guò)蒸汽旁路管道和蒸汽放熱回路管道與火電機(jī)組的鍋爐和汽輪機(jī)組相連接，汽輪機(jī)組和凝汽器與火電機(jī)組的高壓加熱器和低壓加熱器連接，熔鹽放熱器6設(shè)置在鍋爐與高壓加熱器之間并與高壓加熱器串聯(lián)，蒸汽減壓器7設(shè)置在蒸汽放熱回路管道上。
由此，在能量?jī)?chǔ)存的階段，至少一部分來(lái)自于鍋爐的高溫主蒸汽通過(guò)熔鹽吸熱器3與低溫熔鹽進(jìn)行能量交換并使低溫熔鹽吸熱成為高溫熔鹽，放熱后的低溫過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽經(jīng)減壓后進(jìn)入火電機(jī)組的汽輪機(jī)組中的汽缸繼續(xù)做功并最后排入凝汽器，或者返回至鍋爐的再熱系統(tǒng)升溫后繼續(xù)加熱低溫熔鹽，之后再進(jìn)入火電機(jī)組的汽輪機(jī)組中的汽缸繼續(xù)做功并最后排入凝汽器。在能量釋放的階段，來(lái)自于高壓加熱器的給水通過(guò)熔鹽放熱器6與高溫熔鹽進(jìn)行能量交換并提高給水的溫度，放熱后的熔鹽進(jìn)入低溫熔鹽儲(chǔ)罐1中儲(chǔ)存，升溫后的給水進(jìn)入鍋爐并繼續(xù)加熱成為高溫過(guò)熱蒸汽，有效地實(shí)現(xiàn)了能量的遷移并降低了鍋爐熱耗。
也即，本發(fā)明的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際上包括高溫過(guò)熱蒸汽加熱低溫熔鹽進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存的過(guò)程和高溫熔鹽加熱給水進(jìn)行能量釋放的過(guò)程，即通過(guò)來(lái)自于火電機(jī)組的汽源加熱低溫熔鹽實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存并通過(guò)高溫熔鹽加熱來(lái)自于高壓加熱器的給水實(shí)現(xiàn)能量的釋放，由此配合常規(guī)火電火電機(jī)組進(jìn)行深度調(diào)峰并有效地實(shí)現(xiàn)能量遷移和利用。
在高溫蒸汽加熱熔鹽進(jìn)行儲(chǔ)能的過(guò)程中，汽源為高溫過(guò)熱蒸汽，儲(chǔ)能系統(tǒng)利用汽源釋放的部分顯熱對(duì)熔鹽進(jìn)行加熱升溫，根據(jù)火電機(jī)組參數(shù)要求，雖然放熱后的蒸汽參數(shù)降低，但其仍為低溫過(guò)熱態(tài)或飽和態(tài)蒸汽，能夠滿足后續(xù)做功或繼續(xù)吸熱的對(duì)應(yīng)參數(shù)要求。其中，汽源既可以來(lái)自于火電機(jī)組產(chǎn)生的高溫主蒸汽，也可以來(lái)自于再熱機(jī)組的再熱蒸汽，包括一次再熱蒸汽和/或二次再熱蒸汽，也可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)利用的要求。
具體地，當(dāng)火電機(jī)組為無(wú)再熱系統(tǒng)的機(jī)組時(shí)，汽源為高溫主蒸汽；當(dāng)火電機(jī)組為有再熱系統(tǒng)的火電機(jī)組時(shí)，汽源為高溫主蒸汽和/或再熱蒸汽，其中，再熱蒸汽為一次再熱蒸汽和/或二次再熱蒸汽。
下面結(jié)合火電機(jī)組的不同情況進(jìn)行具體說(shuō)明。
當(dāng)火電機(jī)組為無(wú)再熱系統(tǒng)的機(jī)組時(shí)，熔鹽吸熱器3通過(guò)主蒸汽旁路管道5與火電機(jī)組的鍋爐連接并且通過(guò)主蒸汽放熱回路管道8與火電機(jī)組的汽輪機(jī)組連接，即一部分高溫主蒸汽通過(guò)熔鹽吸熱器3與低溫熔鹽進(jìn)行能量交換并加熱低溫熔鹽，放熱后的低溫過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽則經(jīng)減壓后進(jìn)入汽輪機(jī)組的下級(jí)汽缸繼續(xù)做功并最后排入凝汽器。同時(shí)，火電機(jī)組的鍋爐通過(guò)主蒸汽管道4與汽輪機(jī)組連接，則大部分高溫主蒸汽直接進(jìn)入火電機(jī)組的汽輪機(jī)組做功并進(jìn)行發(fā)電。
當(dāng)火電機(jī)組為有再熱系統(tǒng)的一次再熱機(jī)組時(shí)，熔鹽吸熱器3通過(guò)主蒸汽旁路管道5、主蒸汽放熱回路管道8和一次再熱蒸汽旁路管道12與機(jī)組的鍋爐連接并且通過(guò)一次再熱蒸汽放熱回路管道9與火電機(jī)組的汽輪機(jī)組連接，即一部分高溫主蒸汽通過(guò)熔鹽吸熱器3與低溫熔鹽進(jìn)行能量交換并加熱低溫熔鹽，放熱后的低溫過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽經(jīng)減壓后返回鍋爐的一次再熱系統(tǒng)進(jìn)行一次再熱升溫，一部分一次再熱蒸汽也通過(guò)熔鹽吸熱器3與低溫熔鹽進(jìn)行能量交換并加熱低溫熔鹽，放熱后的低溫過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽經(jīng)減壓后進(jìn)入汽輪機(jī)組的下級(jí)汽缸繼續(xù)做功并最后排入凝汽器。同時(shí)，火電機(jī)組的鍋爐通過(guò)主蒸汽管道4和一次再熱蒸汽管道11與汽輪機(jī)組連接，則大部分高溫主蒸汽和大部分一次再熱蒸汽直接進(jìn)入汽輪機(jī)組做功并進(jìn)行發(fā)電。
當(dāng)火電機(jī)組為有再熱系統(tǒng)的二次再熱機(jī)組時(shí)，熔鹽吸熱器3通過(guò)主蒸汽旁路管道5、主蒸汽放熱回路管道8、一次再熱蒸汽旁路管道12、一次再熱蒸汽放熱回路管道9和二次再熱蒸汽旁路管道14與火電機(jī)組的鍋爐連接并且通過(guò)二次再熱蒸汽放熱回路管道10與火電機(jī)組的汽輪機(jī)組連接，即一部分高溫主蒸汽通過(guò)熔鹽吸熱器3與低溫熔鹽進(jìn)行能量交換并加熱低溫熔鹽，放熱后的低溫過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽經(jīng)減壓后返回鍋爐的一次再熱系統(tǒng)進(jìn)行一次再熱升溫，一部分一次再熱蒸汽也通過(guò)熔鹽吸熱器3與低溫熔鹽進(jìn)行能量交換并加熱低溫熔鹽，放熱后的低溫過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽經(jīng)減壓后返回鍋爐的二次再熱系統(tǒng)進(jìn)行二次再熱升溫，一部分二次再熱蒸汽同樣通過(guò)熔鹽吸熱器3與低溫熔鹽進(jìn)行能量交換并加熱低溫熔鹽，放熱后的低溫過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽經(jīng)減壓后進(jìn)入汽輪機(jī)組的下級(jí)汽缸繼續(xù)做功并最后排入凝汽器。同時(shí)，火電機(jī)組的鍋爐通過(guò)主蒸汽管道4、一次再熱蒸汽管道11和二次再熱蒸汽管道13與火電機(jī)組的汽輪機(jī)組連接，則大部分高溫主蒸汽、大部分一次再熱蒸汽和大部分二次再熱蒸汽直接進(jìn)入汽輪機(jī)組做功并進(jìn)行發(fā)電。
放熱后的低溫過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽重新回至火電機(jī)組中，不管是進(jìn)入鍋爐再熱系統(tǒng)還是直接進(jìn)入下級(jí)汽缸繼續(xù)做功，其所需壓力均要求較低，因此本發(fā)明通過(guò)設(shè)置減壓裝置對(duì)蒸汽進(jìn)行減壓處理，每股汽源需對(duì)應(yīng)一套減壓裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，主蒸汽放熱回路管道8、一次再熱蒸汽放熱回路管道9和二次再熱蒸汽放熱回路管道10上均設(shè)置有蒸汽減壓器7。
并且，高溫過(guò)熱蒸汽的汽源不同，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)也不同，可以根據(jù)需要設(shè)置多臺(tái)熔鹽吸熱器3，可同時(shí)用于多股汽源與熔鹽的換熱需要。具體地，當(dāng)火電機(jī)組為無(wú)再熱系統(tǒng)的機(jī)組時(shí)，熔鹽吸熱器3的數(shù)量為至少1臺(tái)；當(dāng)火電機(jī)組為有再熱系統(tǒng)的一次再熱機(jī)組時(shí)，熔鹽吸熱器的數(shù)量為至少2臺(tái)；當(dāng)火電機(jī)組為有再熱系統(tǒng)的二次再熱機(jī)組時(shí)，熔鹽吸熱器的數(shù)量為至少3臺(tái)。
升溫后的高溫熔鹽存儲(chǔ)于高溫熔鹽儲(chǔ)罐2中，當(dāng)火電機(jī)組需要時(shí)，將高溫熔鹽從高溫熔鹽儲(chǔ)罐2中抽出，通過(guò)熔鹽放熱器6加熱鍋爐給水提高入口水溫，將深度調(diào)峰階段儲(chǔ)存的熱量返還至火電機(jī)組，從而實(shí)現(xiàn)能量的遷移。放熱后的低溫熔鹽重新返回至低溫熔鹽儲(chǔ)罐1。其中，熔鹽放熱器6布置于鍋爐與高壓加熱器之間并與高壓加熱器串聯(lián)，由此能夠?qū)﹀仩t給水進(jìn)行加熱并將儲(chǔ)存的能量返給至火電機(jī)組。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)作進(jìn)一步說(shuō)明。
以電功率為1000MWe的超超臨界二次再熱機(jī)組為例進(jìn)行方案說(shuō)明，其中汽輪機(jī)組額定工況下的進(jìn)汽參數(shù)為35MPa/615℃/630℃/630℃，液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)與機(jī)組的連接結(jié)構(gòu)如圖1所示。
在滿足鍋爐最低安全運(yùn)行負(fù)荷30％的工況下，汽輪機(jī)組的發(fā)電機(jī)組以20％THA工況運(yùn)行，鍋爐與汽輪機(jī)組之間的10％熱負(fù)荷通過(guò)抽取部分高溫過(guò)熱蒸汽加熱熔鹽的方式加以儲(chǔ)存。其中，熔鹽采用常規(guī)的二元熔鹽(60wt％NaNO3+40wt％KNO3)，使用溫度區(qū)間為290℃～565℃。
1)儲(chǔ)存能量過(guò)程
30％THA工況與20％THA工況下火電機(jī)組對(duì)應(yīng)的主蒸汽、一次再熱蒸汽、二次再熱蒸汽等參數(shù)如下表1所示。
表1 30％THA工況與20％THA工況下火電機(jī)組對(duì)應(yīng)的蒸汽參數(shù)
根據(jù)深度調(diào)峰需求，為滿了足汽輪機(jī)組20％的負(fù)荷輸出，高溫過(guò)熱蒸汽需分別從火電機(jī)組的不同位置抽出，通過(guò)三臺(tái)熔鹽吸熱器對(duì)熔鹽進(jìn)行加熱升溫，熔鹽由低溫290℃吸熱升溫至565℃后將熱量加以儲(chǔ)存。其中，290℃的低溫熔鹽存儲(chǔ)于低溫熔鹽儲(chǔ)罐1中，565℃的高溫熔鹽存儲(chǔ)于高溫熔鹽儲(chǔ)罐2中。放熱后的過(guò)熱蒸汽在經(jīng)過(guò)蒸汽減壓器7后重新返還至火電機(jī)組進(jìn)行再次吸熱或直接進(jìn)行后續(xù)做功。比如，一部分高溫主蒸汽放熱減壓后回至鍋爐的一次再熱系統(tǒng)重新吸熱，一部分一次再熱蒸汽放熱減壓后回至鍋爐的二次再熱系統(tǒng)重新吸熱，一部分二次再熱蒸汽放熱減壓后進(jìn)入排汽低壓缸持續(xù)做功，最后全部排入凝汽器。
通過(guò)熱平衡計(jì)算，需分別抽取的主蒸汽、一次再熱蒸汽、二次再熱蒸汽量(以30％汽機(jī)熱平衡圖對(duì)應(yīng)參數(shù)為基準(zhǔn))與占比以及放熱后的蒸汽參數(shù)如下表2所示。
表2 分別抽取的主蒸汽、一次再熱蒸汽、二次再熱蒸汽量與占比以及放熱后的蒸汽參數(shù)
上表為鍋爐以30％THA工況運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)汽機(jī)以20％THA工況運(yùn)行，多出來(lái)的熱量用于熔鹽儲(chǔ)存時(shí)各段所需要的過(guò)熱蒸汽抽汽量及占比。
若每次火電機(jī)組深度調(diào)峰持續(xù)時(shí)間為2h，則整個(gè)儲(chǔ)存能量過(guò)程需要的熔鹽量如表3所示。
表3 火電機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)儲(chǔ)存能量過(guò)程所需的熔鹽量
上表為在深度調(diào)峰期間，各段抽汽加熱熔鹽進(jìn)行儲(chǔ)熱所需要的熔鹽量及熔鹽總需求量。
2)釋放能量過(guò)程
升溫后的高溫熔鹽儲(chǔ)存于高溫熔鹽儲(chǔ)罐2中，當(dāng)火電機(jī)組需要時(shí)，將高溫熔鹽從高溫熔鹽儲(chǔ)罐2中抽出，通過(guò)熔鹽放熱器6加熱給水提高入口水溫，放熱后的低溫熔鹽返回至低溫熔鹽儲(chǔ)罐1中。
分別以75％THA工況與50％THA工況為基準(zhǔn)，對(duì)給水進(jìn)行升溫計(jì)算。給水升高溫度不同，則可以獲取不同的熔鹽放熱升溫時(shí)間，具體計(jì)算結(jié)果如表4和表5所示。
表4 75％THA工況下的參數(shù)列表
在75％THA工況下，正常給水溫度為310.2℃，經(jīng)過(guò)熔鹽放熱器后，出口給水溫度提高不同值時(shí)所對(duì)應(yīng)的熔鹽放熱器工作時(shí)間不同。比如：當(dāng)給水溫度提高至315℃時(shí)，熔鹽放熱器可工作約10h。
表5 50％THA工況下的參數(shù)列表
在50％THA工況下，正常給水溫度為283.6℃，經(jīng)過(guò)熔鹽放熱器后，出口給水溫度提高不同值時(shí)所對(duì)應(yīng)的熔鹽放熱器工作時(shí)間不同。比如：當(dāng)給水溫度提高至290℃時(shí)，熔鹽放熱器可工作15h。
整體而言，該方案技術(shù)難度及風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小、新增設(shè)備量小且運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，對(duì)原有機(jī)組不需要進(jìn)行太多改動(dòng)。
綜上所述，本發(fā)明通過(guò)采用液態(tài)熔鹽儲(chǔ)能的方式來(lái)配合常規(guī)火電機(jī)組進(jìn)行變負(fù)荷運(yùn)行，在保證鍋爐最低安全負(fù)荷運(yùn)行的前提下，滿足電網(wǎng)對(duì)機(jī)組低負(fù)荷上網(wǎng)的需求。在深度調(diào)峰階段，利用富余的高溫過(guò)熱蒸汽將低溫熔鹽加熱為高溫熔鹽進(jìn)行能量的儲(chǔ)存；該階段結(jié)束后，再通過(guò)高溫熔鹽加熱給水的方式將儲(chǔ)存的能量返回至機(jī)組，從而實(shí)現(xiàn)了能量的有效遷移；再者，通過(guò)加熱給水提高鍋爐入口溫度，一定程度上也降低了鍋爐煤耗。綜上，本發(fā)明的適用于火電機(jī)組深度調(diào)峰的液態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)有效地實(shí)現(xiàn)了能量的遷移并節(jié)約能源。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。