一种熔盐耦合火电机组梯级储热系统及工作方法

技术领域

本发明属于熔盐储热技术领域，具体涉及一种熔盐耦合火电机组梯级储热系统及工作方法。

背景技术

在环境污染和能源危机问题日益突出的背景下，实现可再生能源的大规模利用，同时提高能源利用效率已成为全球共同关注的焦点。通过储能技术，不仅可以提高新能源发电的消纳能力，也可以提高能源的综合利用效率，削峰填谷，真正实现能源的梯级利用。其中，储热技术具有储能容量大、储存周期长、成本低且运行安全可靠，没有任何污染排放等优点，在2030和2060双碳目标下，储热技术有望在清洁供热、火电调峰、清洁能源消纳等方面迎来较大的发展空间和机遇。熔盐储热技术蓄热方式灵活，是目前大规模中高温储热技术的首选，是提高清洁能源发电比例、推动雾霾治理的一种重要技术。熔盐材料具有“四高三低”的优势，使储热系统具有适用范围广、绿色环保、安全稳定等优点，在太阳能发电、余热回收、供暖和火电灵活性改造等领域具有广泛的应用和发展前景。

工程中使用的熔盐通常是一种熔融态液体盐，是一种比较理想的储热介质，稳定工作温度一般在200～600℃。熔融盐储能技术利用硝酸盐等原料作为传热介质，通过加热熔盐热源的热能与熔盐的内能转化来储存和发出能量，实现能量的有效迁移。

目前，熔盐储热系统低温熔盐到高温熔盐的转化多采用电加热，即完全利用电能将熔盐温度由200℃提升至600℃，运行系统如图1所示。然而电作为燃煤电厂的终端产品，成本较高，导致熔盐储、放热循环运行经济性较低。

发明内容

本发明的目的在于降低熔盐储热的成本，提高熔盐储、放热循环运行经济性，将熔盐加热热源由目前多采用的电能改为为不同品质、不同参数等级的高温蒸汽，实现熔盐在200～600℃之间稳定循环流动，高效完成储热和放热的循环，提供一种熔盐耦合火电机组梯级储热系统及工作方法。

为了达到上述目的，一种熔盐耦合火电机组梯级储热系统，包括低温熔盐罐，低温熔盐罐的熔盐出口连接第一熔盐加热器，第一熔盐加热器连接第二熔盐加热器，第二熔盐加热器连接电熔盐加热器，第一熔盐加热器连接中排抽汽作为热源，第二熔盐加热器连接热再抽汽作为热源，第一熔盐加热器中换热后的热源出口通过管路连接第一蒸汽换热器，第二熔盐加热器中换热后的热源出口通过管路连接第二蒸汽换热器，第一蒸汽换热器和第二蒸汽换热器的热源出口分别通过对应的管路连接凝汽器。

电熔盐加热器连接高温熔盐罐，高温熔盐罐连接供热站，供热站连接低温熔盐罐。

低温熔盐罐与第一熔盐加热器间的管路上设置有第一升压泵，高温熔盐罐与供热站间的管路上设置有第二升压泵。

凝汽器的凝结水出口连接低压加热器组和第一蒸汽换热器，第一蒸汽换热器连接第二蒸汽换热器，第二蒸汽换热器和低压加热器组均连接除氧器。

凝汽器连接低压加热器组和第一蒸汽换热器的管路上设置有凝结水泵。

凝汽器连接第一蒸汽换热器的管路上设置有截止阀。

第一蒸汽换热器和第二蒸汽换热器连接凝汽器的管路上分别设置有第一减压阀和第二减压阀。

一种熔盐耦合火电机组梯级储热系统的工作方法，包括以下步骤：

熔盐储热过程中，低温熔盐罐中的低温熔盐依次通过第一熔盐加热器和第二熔盐加热器后，送入电熔盐加热器中进行加热；

第一熔盐加热器中的热源为中排抽汽，通过熔盐储热后进入第一蒸汽换热器，换热后的疏水排入凝汽器；

二号熔盐加热器的热源为温度高于中排抽汽的热再抽汽，通过熔盐储热后进入第二蒸汽换热器，换热后的疏水排入凝汽器。

通过电熔盐加热器加热后的熔盐成为高温熔盐，储存在高温熔盐罐中。

低压加热器组旁路的凝结水依次通过第一蒸汽换热器和二号蒸汽换热器与低压加热器组的凝结水一同送入除氧器。

与现有技术相比，本发明设置第一熔盐加热器和第二熔盐加热器，分别利用中排抽汽和热再抽汽逐步加热熔盐，并利用电熔盐加热器进一步储热，将熔盐温度由200℃提升至600℃，将储热模式由原本的完全使用电储热调整为多使用高温蒸汽少使用电储热，从完全利用燃煤电厂的终端产品—电能转变为多利用中间产品—中排抽汽和热再抽汽，降低了储热成本，长远来看可大大提高熔盐储、放热循环运行经济性。同时，储热过程中由于部分中压缸排汽和热再蒸汽未进入低压缸和中压缸内做功，从而使机组的发电量减少达到快速降负荷目的。

附图说明

图1为现有技术的系统图；

图2为本发明的系统结构图；

其中，1、第一熔盐加热器，2、第二熔盐加热器，3、电熔盐加热器，4、低温熔盐罐，5、高温熔盐罐，6、供热站，7、第一升压泵，8、第二升压泵，9、第一蒸汽换热器，10、第二蒸汽换热器，11、凝汽器，12、凝结水泵，13、低压加热器组，14、除氧器，15、截止阀，16、第一减压阀，17、第二减压阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图2，一种熔盐耦合火电机组梯级储热系统，包括低温熔盐罐4，低温熔盐罐4的熔盐出口连接第一熔盐加热器1，第一熔盐加热器1连接第二熔盐加热器2，第二熔盐加热器2连接电熔盐加热器3，电熔盐加热器3连接高温熔盐罐5，高温熔盐罐5连接供热站6，供热站6连接低温熔盐罐4。低温熔盐罐4与第一熔盐加热器1间的管路上设置有第一升压泵7，高温熔盐罐5与供热站6间的管路上设置有第二升压泵8。

第一熔盐加热器1连接中排抽汽作为热源，第二熔盐加热器2连接热再抽汽作为热源，第一熔盐加热器1中换热后的热源出口通过管路连接第一蒸汽换热器9，第二熔盐加热器2中换热后的热源出口通过管路连接第二蒸汽换热器10，第一蒸汽换热器9和第二蒸汽换热器10的热源出口分别通过对应的管路连接凝汽器11。第一蒸汽换热器9和第二蒸汽换热器10连接凝汽器11的管路上分别设置有第一减压阀16和第二减压阀17。凝汽器11的凝结水出口连接低压加热器组13和第一蒸汽换热器9，第一蒸汽换热器9连接第二蒸汽换热器10，第二蒸汽换热器10和低压加热器组13均连接除氧器14。凝汽器11连接低压加热器组13和第一蒸汽换热器9的管路上设置有凝结水泵12。凝汽器11连接第一蒸汽换热器9的管路上设置有截止阀15。

参见图2，一种熔盐耦合火电机组梯级储热系统的工作方法，包括以下步骤：

熔盐储热过程中，低温熔盐罐4中的低温熔盐(约200℃)依次通过第一熔盐加热器1和第二熔盐加热器2后，送入电熔盐加热器3中进行加热；通过电熔盐加热器3加热后的熔盐成为高温熔盐(600℃)，储存在高温熔盐罐5中。

第一熔盐加热器1中的热源为中排抽汽，通过熔盐储热后进入第一蒸汽换热器9，换热后的疏水排入凝汽器11；

二号熔盐加热器2的热源为温度高于中排抽汽的热再抽汽，通过熔盐储热后进入第二蒸汽换热器10，换热后的疏水排入凝汽器11。

低压加热器组13旁路的凝结水依次通过第一蒸汽换热器9和二号蒸汽换热器10与低压加热器组13的凝结水一同送入除氧器14。