灵活高效新型燃煤发电机组

技术领域

本发明涉及燃煤发电技术领域，尤其涉及耦合有熔盐储热功能，能够灵活高效地进行调峰，以配合电网消纳风电、光电等新能源，保证电网安全运行的燃煤发电机组。

背景技术

随着新型电力系统的持续建设，高比例新能源逐渐成为电网电量供应主体，新能源机组的随机波动性会对电网的安全稳定运行造成不利影响。大规模新能源消纳需要燃煤机组提供可靠支撑。

为进一步提升燃煤机组灵活性，开展灵活性改造，但是设计为带基本负荷运行的煤电机组经过灵活性改造后将运行在非设计工况，机组运行经济性大幅下降。同时，由于机组频繁深度调峰，应力疲劳超过设计极限，机组运行安全性也大幅下降。此外，机组设备在低负荷运行时还存在燃烧不稳定、汽轮机效率下降等问题。

解决以上问题的根本途径是提高燃煤发电灵活性，其中重要的技术途径是在传统燃煤发电系统中增加储热和放热功能，在燃煤机组降负荷或低负荷运行时，锅炉燃煤释放热量的一部分用于蒸汽发电，另一部分通过加热熔盐进行储存，在燃煤机组升负荷阶段，锅炉产生的蒸汽和熔盐产生的蒸汽共同驱动汽轮机，实现发电功率的快速升高。

现有的火力发电机组在耦合熔盐储能装置之后，虽然能够在一定程度上提升发电机组升负荷和降负荷的响应速度，但是其各组成部分在设计上由于沿袭了传统设计思路，因此，存在较大的局限性，而且，各组成部分之间未能实现深度协调，在及时性、可调性、安全性、稳定性、能量损耗等方面依然存在不足之处，亟待作出进一步改进。

例如，在升负荷过程中将取水位置选在锅炉下联箱，水温近饱和，抬升了冷盐罐最低温度，减弱了熔盐蓄热能力，在升负荷过程中极大的增加了省煤器负荷，对锅炉影响较大。

而且，熔盐系统产生的蒸汽温度低于锅炉产生的蒸汽，将熔盐系统产生的蒸汽与锅炉产生的蒸汽混合后，通至高压缸和中压缸的主进汽口，会降低进入高压缸和中压缸主进汽口的能量品位，高品质能源向低品质能源转换过程中存在较大的效率损失，严重影响发电系统的发电效率，而且，主蒸汽温度突变，会影响机组寿命。

此外，熔盐系统产生的额外蒸汽汇入高压缸，经汽轮机做功后，直接全部汇入锅炉末级再热器，相当于和锅炉自身产生的蒸汽一同并入锅炉，势必提升锅炉末级再热器的蒸汽流量。锅炉末级再热器的蒸汽流量增加对锅炉的冲击体现在两个方面：

一方面，蒸汽流量增加导致汽水侧传热过程增强，传热量增加，传热量增加导致烟气侧被吸收更多热量，烟温降低，进而影响烟道下游各个换热器的烟温水平。

另一方面，蒸汽流量增加提高了换热器蒸汽管道的流动阻力，上游换热器汽水流量减小，导致上游各换热器传热水平降低，烟气被吸收的热量减小，烟温升高，壁温升高。

以上两方面会打破锅炉原本的热平衡及热负荷分配，使锅炉换热器偏离设计工况运行，效率下降，严重时可能导致换热器超温等安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灵活高效新型燃煤发电机组，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。

为实现上述目的，本发明提供一种灵活高效新型燃煤发电机组，包括锅炉、汽轮机、熔盐系统和发电机；所述锅炉设有炉内过热器和炉内再热器；所述汽轮机设有高压缸和中压缸，所述炉内过热器连通所述高压缸的主进汽口，所述炉内再热器连通所述中压缸的主进汽口；所述锅炉的烟道内设有烟气熔盐换热器，所述烟气熔盐换热器用于将低温熔盐罐储存的低温熔盐加热为高温熔盐后储存于高温熔盐罐；所述熔盐系统的放热功率模块从除氧器的本体引流熔盐系统给水并设有独立的熔盐系统给水泵；所述放热功率模块的熔盐蒸汽管路通往所述高压缸和/或中压缸的熔盐蒸汽进汽口，所述高压缸和/或中压缸的熔盐蒸汽进汽口设于其缸体的指定位置，所述指定位置处的主蒸汽的能量级与从所述熔盐蒸汽进汽口通入的熔盐蒸汽的能量级之差在预定范围内。

可选地，所述放热功率模块设有熔盐再热器，所述熔盐再热器用于将从所述高压缸的出口引出的部分蒸汽经高温熔盐进行再次加热后通往所述中压缸的熔盐蒸汽进汽口。

可选地，所述放热功率模块包括相串联且盐路流向和汽路流向相反的熔盐预热器、第一熔盐相变换热器和第一熔盐过热器，所述熔盐再热器的盐路并联于所述第一熔盐过热器，所述熔盐再热器的汽路串联于所述高压缸的蒸汽出口通往所述中压缸熔盐蒸汽进汽口的蒸汽通路。

可选地，所述放热功率模块的出汽端连接有过热蒸汽预存器，所述过热蒸汽预存器用于预先储存由所述放热功率模块产出的过热蒸汽，其连接所述高压缸和/或中压缸的熔盐蒸汽进汽口，以在机组升负荷的初始阶段供应即时蒸汽。

可选地，所述熔盐系统给水泵的下游设有至少一个熔盐系统给水加热器，所述熔盐系统给水加热器的汽侧入口与汽轮机的抽汽相连通，所述熔盐系统给水加热器的汽侧出口通往除氧器。

可选地，所述除氧器设有第一汽水管路和第二汽水管路，所述第一汽水管路与锅炉给水泵的入口连通，所述第二汽水管路与熔盐系统给水泵的入口连通，所述熔盐系统给水加热器的水侧出口与所述放热功率模块的汽水侧入口连通。

可选地，所述高压缸的第一段抽汽供入第一高压加热器，所述高压缸的第二段抽汽供入第二高压加热器，所述中压缸设有第三段抽汽供入第三高压加热器。

可选地，所述放热功率模块包括相串联且盐路流向和汽路流向相反的熔盐预热器、第一熔盐相变换热器和第一熔盐过热器；所述过热蒸汽预存器设有用于保温的熔盐流路，所述高温熔盐罐与高温熔盐泵、过热蒸汽预存器、第一熔盐过热器形成第一熔盐循环回路并设有与高温熔盐泵并联的第一熔盐旁路；所述低温熔盐罐与低温熔盐泵、第一熔盐相变换热器、熔盐预热器形成第二熔盐循环回路并设有与低温熔盐泵并联的第二熔盐旁路。

可选地，所述放热功率模块设有熔盐再热器，所述熔盐再热器的盐路并联于所述过热蒸汽预存器和第一熔盐过热器，所述熔盐再热器的汽路串联于所述高压缸的蒸汽出口通往所述中压缸熔盐蒸汽进汽口的蒸汽通路。

可选地，所述高温熔盐罐的出口连通所述烟气熔盐换热器的入口并设有高温熔盐泵和高温熔盐阀，所述低温熔盐罐的出口连通所述烟气熔盐换热器的入口并设有低温熔盐泵和低温熔盐阀，所述烟气熔盐换热器的出口连通所述高温熔盐罐的入口。

可选地，所述充热功率模块包括伴生过热器和伴生再热器；所述伴生过热器和伴生再热器位于所述烟气熔盐换热器的下游，所述伴生过热器旁通于从蒸汽发生器通往炉内过热器的蒸汽通路；所述伴生再热器旁通于从所述高压缸通往炉内再热器的蒸汽通路。

可选地，所述伴生过热器的入口管路设有第一过热蒸汽调节阀，从所述蒸汽发生器通往末级过热器的蒸汽通路设有与所述伴生过热器并联的第二过热蒸汽调节阀，其并联汽路的入口连通所述蒸汽发生器的出口，其并联汽路的出口连通末级过热器的入口。

可选地，所述伴生过热器的出口管路设有过热蒸汽逆止阀。

可选地，所述伴生再热器的入口管路设有第一再热蒸汽调节阀，从所述高压缸通往锅炉末级再热器的蒸汽通路设有与所述伴生再热器并联的第二再热蒸汽调节阀，其并联汽路的入口连通高压缸的出口，其并联汽路的出口连通锅炉末级再热器的入口。

可选地，所述伴生再热器的出口管路设有再热蒸汽逆止阀。

可选地，还包括烟气循环模块，用于将一部分烟气从所述锅炉的尾部烟道输送至所述锅炉的炉膛。

可选地，所述烟气循环模块包括烟气循环管路，所述烟气循环管路连通所述锅炉的尾部烟道与炉膛，并设有烟气再循环风机和烟气流量调节阀。

可选地，所述锅炉的烟道包括主烟道和旁设于所述主烟道的支路烟道，所述烟气熔盐换热器设于所述支路烟道；所述支路烟道的入口通过高温取烟烟道和低温取烟烟道分别连接所述主烟道烟气温度不同的两个位置，所述支路烟道的出口通过回烟烟道连接至所述主烟道的尾部。

可选地，所述高温取烟烟道内布置有高温烟气挡板，所述低温取烟烟道内布置有低温烟气挡板，所述回烟烟道内布置有支路烟道引风机。

可选地，所述充热功率模块利用蒸汽加热代替烟气加热或者与烟气加热并行的方式进行储热，所述充热功率模块配置为从末级过热器的下游分流部分蒸汽并使蒸汽在放热后通往回热器的低压侧入口；所述充热功率模块包括第二熔盐相变换热器和第二熔盐过热器，所述低温熔盐罐的出口与第二熔盐相变换热器的盐侧入口连通并设有低温熔盐泵，所述第二熔盐相变换热器的盐侧出口与第二熔盐过热器的盐侧入口连通，所述第二熔盐过热器的盐侧出口与高温熔盐罐的入口连通。

可选地，所述末级过热器的出口分为至少两路，包括第一蒸汽管路和第二蒸汽管路；所述第一蒸汽管路与所述高压缸的主进汽口连通，所述第二蒸汽管路与第二熔盐过热器的汽水侧入口连通，所述第二熔盐过热器的汽水侧出口与第二熔盐相变换热器的汽水侧入口连通，所述第二熔盐相变换热器的汽水侧出口与回热器的低压侧入口连通。

可选地，所述回热器的低压侧出口与减压阀的入口连通，所述减压阀的出口与第一高压加热器的疏水段连通，所述第一高压加热器的疏水出口与第二高压加热器的疏水段入口连通，所述第二高压加热器的疏水出口与第三高压加热器的疏水段连通，所述第三高压加热器的疏水出口与除氧器的入口连通；所述除氧器的出口与给水泵的入口连通，所述给水泵的出口与第三高压加热器的高压侧入口连通。

可选地，所述第三高压加热器的高压给水出口与第二高压加热器的入口连通，所述第二高压加热器的高压给水出口与第一高压加热器的入口连通，所述第一高压加热器的给水出口与回热器的高压侧入口连通，所述回热器的高压侧出口与省煤器的入口连通，所述省煤器的出口与蒸汽发生器连通，所述蒸汽发生器的出口与炉内过热器的入口连通。

可选地，所述高压缸和中压缸的熔盐蒸汽进汽口位于其相邻级结构所对应的缸体区段。

优选地，所述锅炉设有燃烧器，所述燃烧器包括中心风通道，以及环绕所述中心风通道的一次风通道，所述一次风通道的第一端与一次风供给管道连通，所述一次风通道的第二端设置有稳燃齿；

还包括加热管，所述加热管设置于所述中心风通道的周壁外侧，所述加热管的第一端设置有烟气入口和烟气出口，所述加热管的第二端为闭合端，且所述加热管的第二端延伸至靠近所述稳燃齿的第一端的位置，所述加热管内部形成沿轴向延伸的烟气流道，所述烟气入口和所述烟气出口通过所述烟气流道连通。

优选地，所述加热管环绕所述中心风通道设置，所述加热管内部设置有沿轴向延伸的隔离挡板，所述隔离挡板的第一端与所述加热管的第一端的端壁抵接，所述隔离挡板的第二端与所述加热管的第二端的端壁具有间距；

所述隔离挡板将所述加热管内部分隔为第一流道和第二流道，所述第一流道的第一端和所述烟气入口连通，所述第一流道的第二端与所述第二流道的第二端连通，所述第二流道的第一端和所述烟气出口连通。

优选地，所述加热管内部还设置有一个或多个均流挡板，多个所述均流挡板沿轴向分布，每个所述均流挡板包括多个板部，多个所述板部沿周向间隔分布。

优选地，还包括烟气入口管和烟气出口管，所述烟气入口管由外到内穿过所述一次风通道，并与所述烟气入口连通，所述烟气出口管由外到内穿过所述一次风通道，并与所述烟气出口连通。

优选地，所述加热管的第二端的端壁沿第一端向第二端的方向倾斜向内延伸。

优选地，所述一次风通道的第一端的外侧环绕设置有风箱，所述一次风通道的第二端的外侧由内到外依次环绕设置有二次风通道、三次风通道和四次风通道，所述四次风通道的第一端与所述风箱连通，所述四次风通道的第二端设置有喷口，沿第一端向第二端的方向，所述喷口的直径渐扩。

优选地，所述燃烧器的数量为多个，位于同一高度的多个所述燃烧器形成一个燃烧器层，所述锅炉设置有多个所述燃烧器层，还包括多个磨煤机，所述磨煤机的喷煤口与同一所述燃烧器层中、各所述燃烧器的所述一次风供给管道连接，多个所述磨煤机中，一部分所述磨煤机的容量占比大于另外一部分所述磨煤机的容量占比。

优选地，所述锅炉包括上行的炉膛，以及下行的尾部烟道，所述炉膛为直通式结构，所述尾部烟道与所述炉膛的上部连通，且该连通处倾斜向下延伸。

优选地，所述锅炉的炉内过热器、省煤器和炉内再热器的蛇形管受热面均采用水平设置；所述水冷壁结构、所述省煤器、所述炉内过热器和所述炉内再热器，四者的进口集箱和出口集箱均设置于炉墙的外侧。

优选地，所述锅炉的炉内过热器、省煤器以及炉内再热器，三者的进口集箱、出口集箱以及蛇形管均采用单独吊挂的方式安装于所述炉墙；

和/或，所述锅炉的炉内过热器、省煤器以及炉内再热器，三者的蛇形管受热面设置有多个疏水放汽孔。

优选地，所述锅炉还包括水冷壁结构，所述水冷壁结构包括下部螺旋段水冷壁、中间混合集箱和上部垂直段水冷壁，所述下部螺旋段水冷壁和所述上部垂直段水冷壁通过所述中间混合集箱连接。

优选地，还包括张力板、张力板端板和条形连接板，所述张力板设置于所述下部螺旋段水冷壁的管壁外侧，并由上到下延伸至所述中间混合集箱的位置，所述张力板端板设置于所述中间混合集箱的位置，所述条形连接板设置于所述上部垂直段水冷壁的管壁外侧，所述张力板端板连接所述条形连接板和所述张力板。

优选地，所述炉内过热器包括依次连通的一级过热器、一级减温器、二级过热器、二级减温器和三级过热器，所述炉内再热器包括依次连通的一级再热器、再热器减温器和二级再热器，所述省煤器、炉内过热器和炉内再热器布置为：

由下到上依次分布所述一级过热器、所述三级过热器、所述二级再热器、所述二级过热器、所述一级再热器和所述省煤器。

本发明根据温压参数匹配与整体汽水流程设计提出了一种灵活高效的新型燃煤发电机组，该发电机组在运行时，具有降负荷运行、升负荷运行、正常运行三种运行模式。由于采用了烟气直接加热熔盐的储热方式，烟气的热量直接传递给熔盐，热损失小，能量利用率高，直接满足储热需求，能将温度较低的冷盐加热到指定温度，返回到高温熔盐罐储存，为调峰时机组升负荷做准备。当机组升负荷运行时，从除氧器本体相对独立地引出部分流量的水，通过熔盐系统给水泵输入放热功率模块，加热到蒸汽状态，然后通至高压缸和/或中压缸设于某级的熔盐蒸汽进汽口，进入高压缸和/或中压缸内做功，使得进入汽轮机的主蒸汽流量快速增大，机组实现快速升负荷运行，进一步提高了机组升降负荷速度、灵活性和调峰深度。

由于放热功率模块给水位置选取为除氧器水箱，同时增加单独的熔盐给水泵对水升压，而非直接自机组给水泵出口取水，可同时满足压力和温度要求。一方面，不需要进行降压，不会造成机组可用能损失，热经济性好；另一方面，有利于熔盐系统给水量、给水压力的自由调节，从而提高机组升负荷运行时的灵活性。

经放热功率模块加热后的蒸汽是通至高压缸和/或中压缸的熔盐蒸汽进汽口，并非通至高压缸和中压缸的主进汽口，熔盐蒸汽进汽口为缸体上所设置的熔盐蒸汽进汽口，可将熔盐蒸汽以能量匹配的形式输入高压缸和/或中压缸，因此，不会降低进入高压缸和中压缸主进汽口蒸汽的能量品位，避免了因蒸汽混合而导致高品质能源向低品质能源转换过程造成的效率损失，可显著提升发电系统的发电效率，从而进一步提高机组升负荷运行时的灵活性。

本发明从储热方式、给水方式、熔盐蒸汽进汽方式等诸多方面对机组进行了全方位的改进，共同构建了全新的储能式燃煤发电机组，改进之后的各组成部分在功能上彼此深度支持和相互关联，具有更加科学合理的协作关系，从而使其作为一个整体能够将所能实现的效果发挥到最优，进而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。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的灵活高效新型燃煤发电机组中锅炉的结构示意图；

图2为本发明第一实施例所提供的灵活高效新型燃煤发电机组的结构示意图；

图3为本发明第二实施例所提供的灵活高效新型燃煤发电机组的结构示意图；

图4为本发明第三实施例所提供的灵活高效新型燃煤发电机组的结构示意图；

图5为本发明第四实施例所提供的灵活高效新型燃煤发电机组的结构示意图；

图6为通过增设过热蒸汽预存器所形成的快速产汽系统的结构示意图；

图7为锅炉燃烧器一种具体实施例的结构示意图；

图8为图7所示燃烧器的局部剖视图；

图9为图7所示燃烧器在另一视角下的结构示意图；

图10为锅炉中水冷壁结构的结构示意图；

图11为水冷壁结构在另一视角下的结构示意图；

图12为水冷壁结构在又一视角下的结构示意图；

图13为另一实施例中，汽轮机设有超高压缸时的局部汽路结构示意图；

图14为又一实施例中，汽轮机设有超高压缸时的局部汽路结构示意图；

图15为再一实施例中，汽轮机的中压缸为双流向汽缸时的局部汽路结构示意图。

图中：

1.锅炉末级过热器3.高压缸4.中压缸5.低压缸6.发电机7.凝汽器8.凝结水泵9.低压加热器10.除氧器11.给水泵11a.熔盐系统给水泵12.第三高压加热器12a.熔盐系统给水加热器13.第一高压加热器13a.第二高压加热器14.回热器15.减压阀16.第二熔盐相变换热器17.第二熔盐过热器18.高温熔盐罐19.高温熔盐泵

20.第一熔盐过热器21.第一熔盐相变换热器22.熔盐预热器23.低温熔盐罐24.低温熔盐泵25.第二控制阀26.第一控制阀27.省煤器28.第三控制阀29.熔盐再热器30.锅炉末级再热器31.锅炉32.超高压缸

41.过热蒸汽预存器402.第一控制阀404.第七控制阀406.第八控制阀408.第二控制阀410.第九控制阀413.第十一控制阀414.第十二控制阀415.第六控制阀418.第四控制阀419.第五控制阀422.第三控制阀423.第十控制阀424.第十三控制阀

54.烟气熔盐换热器55.伴生过热器56.伴生再热器58.烟气再循环风机59.烟气流量调节阀510.第一过热蒸汽调节阀511.第二过热蒸汽调节阀512.过热蒸汽逆止阀513.第一再热蒸汽调节阀514.第二再热蒸汽调节阀515.再热蒸汽逆止阀518.高温熔盐阀521.低温熔盐阀522.支路烟道523.高温取烟烟道524.低温取烟烟道525.低温再热器526.回烟烟道527.高温烟气挡板528.低温烟气挡板529.引风机

1000.燃烧器100.中心风通道101.一次风通道102.稳燃齿103.加热管a.第一流道b.第二流道104.隔离挡板105.均流挡板106.烟气入口管107.烟气出口管108.风箱109.二次风通道110.三次风通道111.四次风通道112.喷口

300.炉膛301.尾部烟道302.蒸汽发生器3021.下部螺旋段水冷壁3022.中间混合集箱3023.上部垂直段水冷壁304.一级过热器305.二级过热器306.三级过热器307.一级再热器308.二级再热器

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参考图2，图2为本发明第一实施例所提供的灵活高效新型燃煤发电机组的结构示意图。

如图所示，在第一种具体实施例中，本发明所提供的灵活高效新型燃煤发电机组，主要由电站汽水发电系统和熔盐系统组成，两者在汽水流路上相耦合，以实现储热和放热功能。

其中，电站汽水发电系统设有锅炉31和汽轮机，锅炉31的内部设有省煤器27、蒸汽发生器302、以及末级过热器1，汽轮机设有高压缸3、中压缸4、低压缸5，锅炉31用于通过燃烧煤粉产生的热能，利用省煤器27、蒸汽发生器302、以及伴生过热器55、末级过热器1、伴生再热器56、末级再热器30等对水进行加热产出蒸汽，然后将蒸汽按照设定的流路通入汽轮机的高压缸3、中压缸4、低压缸5内做功，汽轮机进一步驱动发电机6，最终通过发电机6进行发电。

熔盐系统主要由高温熔盐罐18、低温熔盐罐23以及充热功率模块、放热功率模块组成。

放热功率模块设有熔盐预热器22、第一熔盐相变换热器21、第一熔盐过热器20以及熔盐再热器29，熔盐再热器29的盐侧入口与第一熔盐过热器20的盐侧入口连通，熔盐再热器29的盐侧出口与第一熔盐相变换热器21的盐侧入口连通。

锅炉31的内部还设有锅炉末级再热器30，高压缸3的出口设有第一出口管路，第一出口管路通往伴生再热器56并设有相应的控制阀，伴生再热器56进一步通往锅炉末级再热器30，锅炉末级再热器30的出口与中压缸4的主进汽口连通。

高压缸3的出口设有第二出口管路，第二出口管路与熔盐再热器29的汽水侧入口连通，熔盐再热器29的汽水侧出口与中压缸4的熔盐蒸汽进汽口连通。

高压缸3的出口设有第三出口管路，此第三出口管路与第二高压加热器13a的汽侧入口连通。

高压缸3设有一段抽汽供入第一高压加热器13，中压缸4中间设有一段抽汽，供入第三高压加热器12，第一高压加热器13的疏水出口与第二高压加热器13a的疏水段入口连通，第二高压加热器13a的疏水出口与第三高压加热器12的疏水段连通，第三高压加热器12的疏水出口与除氧器10的入口连通；除氧器10的出口与给水泵11的入口连通，给水泵11的出口与第三高压加热器12的高压侧入口连通。

第三高压加热器12的高压给水出口与第二高压加热器13a的入口连通，第二高压加热器13a的高压给水出口与第一高压加热器13的入口连通，第一高压加热器13的给水出口与省煤器27的入口连通，省煤器27的出口与蒸汽发生器302连通，蒸汽发生器302的出口与炉内过热器的入口连通。

除氧器10的出口分为两路，分别为第一汽水管路和第二汽水管路，其中，第一汽水管路与给水泵11入口连通，第二汽水管路通过熔盐系统给水泵11a与熔盐系统给水加热器12a入口连通，熔盐系统给水加热器12a的出口与第二控制阀25连通，第二控制阀25与熔盐预热器22的汽水侧入口连通，熔盐预热器22的汽水侧出口与第一熔盐相变换热器21的汽水侧入口连通，第一熔盐相变换热器21的汽水侧出口与第一熔盐过热器20的汽水侧入口连通，第一熔盐过热器20的汽水侧出口与高压缸3的熔盐蒸汽进汽口连通。

熔盐系统的放热功率模块给水位置选取为除氧器水箱，同时增加单独的熔盐给水泵对水升压，而非直接自机组给水泵出口取水，可同时满足压力和温度要求。

这是因为目前行业内熔盐储热系统的热熔盐温度品位在350℃-600℃，考虑换热器具有传热温差，放热功率模块加热得到的蒸汽温度更低，通常低于火电机组主蒸汽温度温度和再热蒸汽温度，因此根据温度匹配原则，熔盐系统蒸汽汇入汽轮机高、中压缸温度较低的位置，而非入口。一方面，这使得补汽点压力低于汽缸入口压力，若在机组给水泵后取水，由于取水压力为熔盐放热系统汇汽压力的两倍以上，需要进行降压，造成机组

而设置熔盐系统给水加热器12a，则可以提升熔盐放热功率模块运行的安全性，这是由于熔盐放热功率模块的给水来自除氧器10中的水，当机组变负荷运行时，除氧器10的水温随机组负荷降低而降低，当水温低于熔盐凝固点时，直接进入熔盐预热器22中易引起熔盐凝固，导致堵管等事故。对于凝固点温度较高的熔盐，除氧器10的水温低于熔盐的凝固温度，须设置熔盐系统给水加热器12a。因此，在熔盐预热器22前增加熔盐系统给水加热器12a，当给水温度较低时抽取蒸汽对给水加热，可保证熔盐放热功率模块的安全运行。

汽轮机的第一段抽汽与第一高压加热器13相连，第二段抽汽与第二高压加热器13a相连，第三段抽汽与第三高压加热器12相连，其中，第一段抽汽可以位于高压缸3的中间(例如末四级前)，第二段抽汽可以是高压缸3的一路排汽，第三段抽汽可以位于中压缸4的八级之后。

在本实施例中，熔盐系统给水加热器12a的汽侧与高压缸3的第一段抽汽相连，在其他实施例中，根据熔盐性质的不同，也可以与第二段抽汽或第三段抽汽相连通，而且，熔盐系统给水加热器12a也可以由一至三个加热器组成，如果熔盐系统给水加热器12a的数量为两个，则可以分别与第一段抽汽和第二段抽汽相连，如果熔盐系统给水加热器12a的数量为三个，则可以分别与第一段抽汽、第二段抽汽、第三段抽汽相连。

高温熔盐罐18的出口与高温熔盐泵19的入口连通，高温熔盐泵19的出口分为至少两路，一路与第一熔盐过热器20的盐侧入口连通，另一路与第三控制阀28的入口接通，第三控制阀28的出口与熔盐再热器29的盐侧入口连通；第一熔盐过热器20的盐侧出口与第一熔盐相变换热器21的盐侧入口连通，第一熔盐相变换热器21的盐侧出口与熔盐预热器22的盐侧入口连通，熔盐预热器22的盐侧出口与低温熔盐罐23连通。

当机组升负荷运行时，在电站汽水发电系统正常运行的同时，开启第二控制阀25、第三控制阀28，从除氧器10出口引出部分流量的水，通过熔盐系统给水泵11a、熔盐系统给水加热器12a、熔盐预热器22、第一熔盐相变换热器21、第一熔盐过热器20，与循环运行的高温熔盐进行换热，被高温熔盐加热到蒸汽状态，然后通至高压缸3某级的熔盐蒸汽进汽口，进入高压缸3内做功，高压缸3的部分排汽经熔盐再热器29再热后通至中压缸4某级的熔盐蒸汽进汽口，进入中压缸4内做功，实现熔盐系统的放热功能。

熔盐系统产生的蒸汽压力介于主蒸汽和高压缸排汽压力之间，熔盐蒸汽并入高压缸3的中间级，根据熔盐蒸汽温度，选择与某级叶片后的温度一致的位置，并根据汽轮机结构，选择合适的位置。对于再热式汽轮机，高压缸3汇入熔盐蒸汽后，增加了高压缸3的排汽流量，导致锅炉再热器流量与过热器不平衡，再热蒸汽温度下降，通过设置熔盐再热器29，从高压缸排汽抽取与补汽等量的蒸汽进入熔盐再热器29进行再次加热，熔盐再热器29产生的蒸汽根据温度匹配原则，并入中压缸4的相应位置。

对于再热式汽轮机，熔盐系统产生的蒸汽压力低于再热压力，或者，熔盐系统产生的蒸汽低于非再热式汽轮机，根据熔盐系统蒸汽温度，选择在中压缸4或非再热式汽轮机的合适位置并汽。

根据熔盐蒸汽温度选择并汽位置，原则上熔盐蒸汽温度与汽轮机熔盐蒸汽进汽口位置的蒸汽温度越接近越好，进汽后，汇入点的温度随压力升高而升高，汇入点内部的温度应适当低于熔盐蒸汽的温度。

此工作模式下，燃煤锅炉31同步逐渐提升负荷，两者共同作用，使得汽轮机主蒸汽流量快速增大，机组实现快速升负荷运行。

充热功率模块采用锅炉烟气直接加热熔盐的方式进行储热，主要由烟气熔盐换热模块、伴生过热模块、伴生再热模块、以及烟气循环模块等部分组成。

具体地，锅炉31设有蒸汽发生器302(图中为水冷壁)、末级过热器1和锅炉再热器30，锅炉31的蒸汽发生器302的出口通往末级过热器1的入口，末级过热器1的出口通往汽轮机的高压缸3，高压缸3的出口分为多路，其中一路通往锅炉末级再热器30的进口，锅炉末级再热器30的出口通往汽轮机的中压缸4的主进汽口。

烟气熔盐换热模块设有烟气熔盐换热器54，烟气熔盐换热器54设于锅炉31的烟道内，用于通过吸收烟气热量对进入高温熔盐罐18的熔盐进行加热或者对高温熔盐罐18进行保温，高温熔盐罐18的出口连通高温熔盐泵19和高温熔盐阀518，高温熔盐阀518出口连通低温熔盐罐23的出口连通烟气熔盐换热器54的入口并设有低温熔盐泵24和低温熔盐阀521，烟气熔盐换热器54的出口连通高温熔盐罐18的入口。

伴生过热模块设有伴生过热器55，伴生过热器55处于锅炉31的烟道内并位于烟气熔盐换热器54的下游，在汽路上，伴生过热器55旁通于从蒸汽发生器302通往末级过热器1的蒸汽通路；从蒸汽发生器302通往末级过热器1的蒸汽通路设有与伴生过热器55并联的第二过热蒸汽调节阀511，其并联汽路的入口连通蒸汽发生器302的出口，其并联汽路的出口连通末级过热器1的入口，伴生过热器55的入口管路设有第一过热蒸汽调节阀510，伴生过热器55的出口管路设有过热蒸汽逆止阀512。

伴生再热模块设有伴生再热器56，与伴生过热器55类似地，伴生再热器56也处于锅炉31的烟道内并位于烟气熔盐换热器54的下游，在汽路上，伴生再热器56旁通于从高压缸3通往锅炉末级再热器30的蒸汽通路；从高压缸3通往锅炉末级再热器30的蒸汽通路设有与伴生再热器56并联的第二再热蒸汽调节阀514，其并联汽路的入口连通高压缸3的出口，其并联汽路的出口连通末级再热器30的入口，伴生再热器56的入口管路设有第一再热蒸汽调节阀513，伴生再热器56的出口管路设有再热蒸汽逆止阀515。

烟气循环模块用于将一部分烟气从锅炉31的尾部烟道输送至锅炉31的炉膛，其烟气循环管路连通锅炉31的尾部烟道与炉膛，并设有烟气再循环风机58和烟气流量调节阀59。

烟气循环管路连通省煤器27下游的尾部烟道与炉膛，伴生过热器55和伴生再热器56位于省煤器27的上游，且两者在锅炉31的烟道内并排布置。

当然，在其他实施例中，伴生过热器55和伴生再热器56在锅炉31的烟道内也可以沿烟气流动方向依次布置，也就是说伴生过热器55位于伴生再热器56的上游，或者，伴生过热器55和伴生再热器56在锅炉31的烟道内也可以沿烟气流动方向部分重叠地布置。

为保证在熔盐保温和储热两种运行模式下，伴生过热器55和伴生再热器56后的烟气温度基本不变，熔盐保温和储热两种模式的切换，需要末级过热器1、锅炉末级再热器30与伴生过热器55、伴生再热器56的配合使用，以及烟气再循环风机58和调节阀59的调节得以实现。

具体地，当系统处于熔盐保温模式时，低温熔盐泵24关闭，高温熔盐泵19抽取高温熔盐罐18中的熔盐，打开高温熔盐阀518，高温熔盐流过烟气熔盐换热器54。由于熔盐温度与烟气熔盐换热器54管外侧的烟气温度基本平衡，熔盐吸热量很小，较小的熔盐吸热量补偿了熔盐系统对环境的热损失，实现熔盐保温。

蒸汽发生器302出口的绝大部分蒸汽依次流经第一过热蒸汽调节阀510、伴生过热器55和过热蒸汽逆止阀512，在伴生过热器55中吸收烟气热量，伴生过热器55的出口流量汇入到末级过热器1，第二过热蒸汽调节阀511维持较小开度，流量较小。

汽轮机高压缸的绝大部分蒸汽依次流经第一再热蒸汽调节阀513、伴生再热器56和再热蒸汽逆止阀515，在伴生再热器56中吸收烟气热量，然后汇入到锅炉末级再热器30，第二再热蒸汽调节阀514维持较小开度，流量较小。

从锅炉31尾部烟道通过烟气再循环风机58和烟气流量调节阀59送入炉膛的烟气流量较小。

在熔盐保温模式下，高温熔盐流过烟气熔盐换热器54，烟气温度和熔盐温度基本平衡，较小的熔盐吸热量维持熔盐系统的散热损失，实现熔盐保温；同时，伴生过热器55和伴生再热器56吸热量较高，分别为末级过热器1和锅炉末级再热器30提供预热功能，锅炉烟气再循环比例较小。

当系统处于熔盐储热模式时，高温熔盐泵19关闭，高温熔盐阀518关闭，低温熔盐泵24抽取低温熔盐罐23中的熔盐，打开低温熔盐阀521，低温熔盐直接流入烟气熔盐换热器54，由于烟气和熔盐存在较大温差，熔盐吸收烟气的热量较大，直接满足储热功能，并能将冷盐加热到指定温度，熔盐达到额定温度后返回到高温熔盐罐18储存，为机组调峰时进行升负荷做准备。与之相对应，第二过热蒸汽调节阀511和第二再热蒸汽调节阀514打开，主要蒸汽流量分别直接进入末级过热器1和锅炉末级再热器30。

在熔盐储热模式下，低温熔盐流过烟气熔盐换热器54，熔盐吸热到设定温度后进入高温熔盐罐18，实现熔盐储热；伴生过热器55与伴生再热器56运行在小流量下，吸热量较小。

同时，增大烟气再循环比例，提高锅炉31对流受热面吸热量与炉膛辐射受热面吸热量占比，保证末级过热器1和锅炉末级再热器30出口汽温在不同运行模式下变化很小。

这种烟气直接加热熔盐的储热系统，可实现锅炉在不储热(熔盐保温)及熔盐储热两种状态下，均能维持锅炉烟气和汽水系统的热量平衡，减小了对锅炉脱硝、省煤器等的运行特性和功能的影响，其弥补了蒸汽加热熔盐系统的不足，具有储热系统设备少、简单可靠、以及高效储热的优点。

对上述发电机组的烟气加热运行模式进行切换时，包括以下步骤：

在熔盐保温模式下，关闭低温熔盐泵24，启动高温熔盐泵19抽取高温熔盐罐18中的熔盐，打开高温熔盐阀518，使高温熔盐流过烟气熔盐换热器54。由于熔盐温度与烟气熔盐换热器54管外侧的烟气温度基本平衡，较小的熔盐吸热量补偿了熔盐系统对环境的散热量，实现熔盐保温。此时，为了吸收烟气热量，将第二过热蒸汽调节阀511维持较小开度，使得绝大部分水冷壁出口的蒸汽流量通过第一过热蒸汽调节阀510流入伴生过热器55，吸收烟气热量；同时，将第二再热蒸汽调节阀514维持较小开度，来自汽机高压缸蒸汽流量的绝大部分，通过第一再热蒸汽调节阀513进入伴生再热器56，吸收烟气热量。

熔盐储热模式下，关闭高温熔盐泵19，启动低温熔盐泵24抽取低温熔盐罐23中的熔盐，打开低温熔盐阀521，使低温熔盐流过烟气熔盐换热器54，熔盐吸热，达到额定温度后返回到高温熔盐罐18储存。此时，第二过热蒸汽调节阀511和第二再热蒸汽调节阀514打开，主要蒸汽流量分别直接进入末级过热器1和锅炉末级再热器30。

在以上两种运行模式下，均通过调节烟气再循环风机58和烟气流量调节阀59，改变锅炉中辐射换热量与对流换热量的比例，也就是说，在熔盐保温模式下，减小烟气再循环量；在熔盐储热模式下，增大烟气再循环量，使烟气熔盐换热器54入口烟气温度满足设定值。

锅炉31可以是燃煤锅炉、燃气锅炉、生物质锅炉、燃煤和生物质掺烧锅炉，以及其它任何锅炉，炉型可以是塔式锅炉或π型锅炉等；或者，换热器可以是套管式换热器，管壳式换热器等任何形式的换热器；又或者，熔盐可以是任何形式的载热介质，例如以液体状态存在的载热介质、液态金属等，等等。

请参考图3，图3为本发明第二实施例所提供的灵活高效新型燃煤发电机组的结构示意图。

如图所示，在第二具体实施例中，熔盐系统主要由高温熔盐罐18、低温熔盐罐23以及充热功率模块、放热功率模块组成；其中，充热功率模块采用蒸汽加热的方式对熔盐进行加热，其设有第二熔盐相变换热器16和第二熔盐过热器17，放热功率模块设有熔盐预热器22、第一熔盐相变换热器21、第一熔盐过热器20以及熔盐再热器29，熔盐再热器29的盐侧入口与第一熔盐过热器20的盐侧入口连通，熔盐再热器29的盐侧出口与第一熔盐相变换热器21的盐侧入口连通。

锅炉31的内部还设有锅炉末级再热器30，高压缸3的出口设有第一出口管路，第一出口管路与锅炉末级再热器30的入口连通，锅炉末级再热器30的出口与中压缸4的主进汽口连通。

高压缸3的出口设有第二出口管路，第二出口管路与熔盐再热器29的汽水侧入口连通，熔盐再热器29的汽水侧出口与中压缸4的熔盐蒸汽进汽口连通。

末级过热器1的出口分为两路，分别是第一蒸汽管路和第二蒸汽管路，其中，第一蒸汽管路与高压缸3的主进汽口连通，高压缸3的出口设有第三出口管路，此第三出口管路与第二高压加热器13a的汽侧入口连通。

第二蒸汽管路通过第一控制阀26与第二熔盐过热器17的汽水侧入口连通，第二熔盐过热器17的汽水侧出口与第二熔盐相变换热器16的汽水侧入口连通，第二熔盐相变换热器16的汽水侧出口与回热器14的低压侧入口连通，回热器14的低压侧出口与减压阀15的入口连通。

减压阀15的出口与第一高压加热器13的疏水段连通，第一高压加热器13的疏水出口与第二高压加热器13a的疏水段入口连通，第二高压加热器13a的疏水出口与第三高压加热器12的疏水段连通，第三高压加热器12的疏水出口与除氧器10的入口连通；除氧器10的出口分为两路，分别为第一汽水管路和第二汽水管路，其中，第一汽水管路与给水泵11的入口连通，给水泵11的出口与第三高压加热器12的高压侧入口连通，第二汽水管路通过熔盐系统给水泵11a与熔盐系统加热器12a的水侧入口连通，熔盐系统加热器12a与第二控制阀25相连。

第三高压加热器12的高压给水出口与第二高压加热器13a的入口连通，第二高压加热器13a的高压给水出口与第一高压加热器13的入口连通，第一高压加热器13的给水出口与回热器14的高压侧入口连通，回热器14的高压侧出口与省煤器27的入口连通，省煤器27的出口与蒸汽发生器302连通，蒸汽发生器302的出口与炉内过热器的入口连通。

第二汽水管路通过第二控制阀25与熔盐预热器22的汽水侧入口连通，熔盐预热器22的汽水侧出口与第一熔盐相变换热器21的汽水侧入口连通，第一熔盐相变换热器21的汽水侧出口与第一熔盐过热器20的汽水侧入口连通，第一熔盐过热器20的汽水侧出口与高压缸3的熔盐蒸汽进汽口连通。

低温熔盐罐23的出口与低温熔盐泵24的入口连通，低温熔盐泵24的出口与第二熔盐相变换热器16的盐侧入口连通，第二熔盐相变换热器16的盐侧出口与第二熔盐过热器17的盐侧入口连通，第二熔盐过热器17的盐侧出口与高温熔盐罐18的入口连通。

高温熔盐罐18的出口与高温熔盐泵19的入口连通，高温熔盐泵19的出口分为至少两路，一路与第一熔盐过热器20的盐侧入口连通，另一路与第三控制阀28的入口接通，第三控制阀28的出口与熔盐再热器29的盐侧入口连通；第一熔盐过热器20的盐侧出口与第一熔盐相变换热器21的盐侧入口连通，第一熔盐相变换热器21的盐侧出口与熔盐预热器22的盐侧入口连通，熔盐预热器22的盐侧出口与低温熔盐罐23连通。

当机组正常运行时，第一控制阀26、第二控制阀25、第三控制阀28同时关闭。

汽水循环回路中的水经过省煤器27、蒸汽发生器302、末级过热器1之后，被加热为蒸汽，并通至高压缸3的主进汽口，进行做功，高压缸3设有一段抽汽供入第一高压加热器13，高压缸做功后排出的蒸汽分为两路，一路通往第二高压加热器13a的汽侧，另一路通往锅炉末级再热器30，经过锅炉末级再热器30加热后的蒸汽，温度进一步升高，然后通至中压缸4的主进汽口，进入中压缸4进行做功，中压缸4中间设有一段抽汽，供入第三高压加热器12，中压缸4还可以设置第四段抽汽供除氧器10和给水泵汽轮机，如果中压缸4的排汽相当于第四段抽汽，则中压缸4做功后排出的蒸汽分为三路，一路进入除氧器10，一路进入给水泵汽轮机，第三路通往低压缸5的主进汽口，低压缸5排出的蒸汽一路进入低压加热器9，另一路进入凝汽器7，凝汽器7的出口与凝结水泵8的入口连通，凝结水泵8的出口与低压加热器9的入口连通。

汽轮机的第一段抽汽与第一高压加热器13相连，第二段抽汽与第二高压加热器13a相连，第三段抽汽与第三高压加热器12相连，其中，第一段抽汽可以位于高压缸3的中间(例如末四级前)，第二段抽汽可以是高压缸3的一路排汽，第三段抽汽可以位于中压缸4的中间级，如八级之后。

在本实施例中，熔盐系统给水加热器12a的汽侧与高压缸3的第一段抽汽相连，在其他实施例中，根据熔盐性质的不同，也可以与第二段抽汽或第三段抽汽相连通，而且，熔盐系统给水加热器12a也可以由一至三个加热器组成。

熔盐系统停止运行，与电站汽水发电系统解除联系，机组可以实现独立运行。

当机组降负荷运行时，在电站汽水发电系统正常运行的同时，开启第一控制阀26，将蒸汽发生器302与末级过热器1产出的蒸汽的一部分按照负荷调节要求旁通至第二熔盐过热器17，然后经过第二熔盐相变换热器16，进入回热器14的低压侧入口，减小进入汽轮机的蒸汽流量。

与此同时，启动低温熔盐泵24，熔盐循环回路开始运行，由低温熔盐泵24将熔盐输入第二熔盐相变换热器16和第二熔盐过热器17，进入高温熔盐罐18，实现蒸汽热量的存储。

此工作模式下，机组降负荷是由蒸汽发生器302、末级过热器1与熔盐系统的充热功率模块共同完成的，蒸汽发生器302与末级过热器1产生的部分蒸汽按照一定比例旁通到充热功率模块的第二熔盐过热器17和第二熔盐相变换热器16，同时锅炉31逐渐降低负荷，两者共同作用，减小进入汽轮机的蒸汽流量，实现蒸汽热量的存储功能。

当机组升负荷运行时，在电站汽水发电系统正常运行的同时，开启第二控制阀25、第三控制阀28，关闭第一控制阀26，从除氧器10的出口引出部分流量的水，通过熔盐系统给水泵11a、熔盐系统给水加热器12a、熔盐预热器22、第一熔盐相变换热器21、第一熔盐过热器20，与循环运行的高温熔盐进行换热，被高温熔盐加热到蒸汽状态，然后通至高压缸3某级的熔盐蒸汽进汽口，进入高压缸3内做功，高压缸3的部分排汽经熔盐再热器29再热后通至中压缸4某级的熔盐蒸汽进汽口，进入中压缸4内做功，实现熔盐系统的放热功能。

此工作模式下，锅炉31同步逐渐提升负荷，两者共同作用，机组实现快速升负荷运行。

通过在第一具体实施方式的基础上，进一步结合第二具体实施方式的第二熔盐相变换热器16、第二熔盐过热器17以及回热器14，即可获得如图4所示的第三具体实施方式，在此具体实施方式中，可以根据需要选择采用烟气加热的方式进行充热，也可以选择采用蒸汽加热的方式进行充热，还可以选择同时采用烟气加热和蒸汽加热的方式进行充热，其具体结构和工作过程请参考上文，不再赘述。

请参考图5，图5为本发明第四实施例所提供的灵活高效新型燃煤发电机组的结构示意图。

本实施例与第三实施例的不同之处在于，锅炉的烟道具有主烟道和旁设于主烟道的支路烟道522，烟气熔盐换热器54设于支路烟道522中，支路烟道522的入口通过高温取烟烟道523和低温取烟烟道524分别连接主烟道烟气温度不同的两个位置，分别为低温再热器525的上游和下游，支路烟道522的出口通过回烟烟道526连接至主烟道的尾部，高温取烟烟道523内布置有高温烟气挡板527，低温取烟烟道524内布置有低温烟气挡板528，回烟烟道526内布置有支路烟道引风机529。

当熔盐系统在储热模式下运行时，开启低温熔盐泵24，通过高温烟气挡板527与低温烟气挡板528调节高温烟气流量比例与低温烟气流量比例，实现支路烟道522入口烟气温度的调节，通过支路烟道引风机529调节支路烟道内的总烟气流量，协调实现熔盐系统吸热功率的调节。

若开启高温熔盐泵19与高温熔盐阀518，关闭低温熔盐泵24与低温熔盐阀521，则可以实现熔盐系统在保温模式下运行，对高温熔盐罐18内的熔盐进行保温。

该实施例将烟气熔盐换热器54布置在新增且独立的支路烟道522内，并增加了引风机529与烟气挡板作为调节系统，一方面，系统整体安全性提升，烟气熔盐换热器54可以直接在线切除，在事故工况下有效避免事故扩大；另一方面，设置高温与低温两个取烟烟道，对烟气进行混合后进入支路烟道522，系统整体灵活性提升，通过引风机529与烟气挡板配合，可以调节支路烟道522内烟气量与烟气温度，实现锅炉尾部烟道热量分布的调节。

请一并参考图6，图6为通过增设过热蒸汽预存器所形成的快速产汽系统的结构示意图。

如图所示，放热功率模块的出汽端连接有过热蒸汽预存器41，过热蒸汽预存器41用于预存高温蒸汽，其连接高压缸3和/或中压缸4的熔盐蒸汽进汽口，根据过热蒸汽预存器41容积的不同，其有效供汽时间大概可以维持几分钟，例如一分钟、两分钟或三分钟等，以便在机组升负荷运行初始阶段的向高压缸3和/或中压缸4输入即时蒸汽，从而解决了机组开始升负荷时熔盐放热功率模块的产汽滞后问题，待过热蒸汽预存器41完成供汽之后，熔盐放热功率模块的产汽速率即可随后跟上，从而保证汽轮机能够更快的进入升负荷运行状态，并实现熔盐供汽过程的无缝衔接。

具体地，高温熔盐罐18与高温熔盐泵19的入口连通，过热蒸汽预存器41设有用于保温的熔盐流路，高温熔盐泵19的出口分为三路：第一路与过热蒸汽预存器41的入口相连，过热蒸汽预存器41的出口与第一熔盐过热器20的盐侧入口相连；第二路与熔盐再热器29的盐侧入口相连，熔盐再热器29的出口与第九控制阀410相连，第九控制阀410与第一熔盐过热器20的出口汇合并与第二控制阀408相连，第二控制阀408与高温熔盐罐18连通；第三路与第一控制阀402相连，第一控制阀402与高温熔盐泵19的入口相连。

低温熔盐罐23的出口分为两路，一路通过低温熔盐泵24与第五控制阀419连接，第五控制阀419与第一熔盐相变换热器21的入口连通，另一路通过第四控制阀418与第一熔盐相变换热器21的入口连通，第一熔盐相变换热器21的出口与熔盐预热器22的入口连通，熔盐预热器22的出口通过第三控制阀422与低温熔盐罐23的入口相连。

主给水通过第十控制阀423进入熔盐预热器22的水侧入口，熔盐预热器22的水侧出口与第一熔盐相变换热器21的水侧入口连通，第一熔盐相变换热器21的水侧出口与第一熔盐过热器20的水侧入口连通，第一熔盐过热器20的水侧出口与过热蒸汽预存器41的入口连通，过热蒸汽预存器41的出口分两路：一路通过第七控制阀404与高压缸3某级的熔盐蒸汽进汽口连通；另一路通过第十三控制阀424再经第十一控制阀413与中压缸4某级的熔盐蒸汽进汽口连通。

高压缸3的排汽口从A点通过第十二控制阀414与熔盐再热器29的水侧入口连通，熔盐再热器29的水侧出口通过第十一控制阀413与中压缸4某级的熔盐蒸汽进汽口连通。

第一熔盐过热器20的盐侧出口通过第六控制阀415与第一熔盐相变换热器21的盐侧入口连通，过热蒸汽预存器41的本体设有第八控制阀406，第八控制阀406为减压阀，以便在超温超压情况下进行泄压，确保过热蒸汽预存器41始终处于安全运行工况。

本发明构建的快速产汽储热系统至少可在两种模式下运行：

第一种：热备用模式

开启高温熔盐泵19、低温熔盐泵24；第二控制阀408、第三控制阀422、第五控制阀419、第十二控制阀414全开；第一控制阀402、第四控制阀418、第九控制阀410半开；第六控制阀415、第七控制阀404、第十一控制阀413关断。

熔盐回路中，高温熔盐通过旁路实现小流量自循环，保温过热蒸汽预存器41、熔盐再热器29及第一熔盐过热器20的内部管道；低温熔盐通过旁路实现小流量自循环，保温第一熔盐相变换热器21和熔盐预热器22的内部管道。

汽水回路中，过热蒸汽预存器41、第一熔盐过热器20和熔盐再热器29的汽水侧中存有过热蒸汽；第一熔盐相变换热器21和熔盐预热器22中为近饱和水，过热蒸汽预存器41内蒸汽温度满足汽轮机的进汽要求，通过高温熔盐罐18内的熔盐自循环对其进行保温。

第二种：蒸汽输出模式

机组接到升负荷调令时，根据机组实际需求可分为高压缸、中压缸同时进汽与中压缸进汽两个子方案。

高压缸、中压缸同时进汽方案下，同时打开第七控制阀404与第十控制阀423，高温蒸汽立刻由过热蒸汽预存器41进入汽轮机高压缸3。同时，高温熔盐泵19开启；低温熔盐泵24关闭；第三控制阀422、第六控制阀415、第九控制阀410、第十一控制阀413、第十二控制阀414开启；第一控制阀402、第二控制阀408、第四控制阀418、第五控制阀419、第十三控制阀424关断。

熔盐回路中，熔盐流量随负荷变化，一路加热过热蒸汽预存器41、第一熔盐过热器20、另一路加热熔盐再热器29，汇合后加热第一熔盐相变换热器21和熔盐预热器22，完全放热后流入低温熔盐罐23。

汽水回路中，主给水流量随负荷变化，主给水经减压后依次流入熔盐预热器22、第一熔盐相变换热器21、第一熔盐过热器20、过热蒸汽预存器41，进入高压缸3膨胀做功后经过再热器汇入中压缸4。

中压缸进汽方案下，打开第十一控制阀413、第十三控制阀424，高温蒸汽立刻由过热蒸汽预存器41进入汽轮机中压缸4。同时高温熔盐泵19开启，低温熔盐泵24关闭；第三控制阀422、第十控制阀423、第六控制阀415开启，第一控制阀402、第二控制阀408、第九控制阀410、第十二控制阀414、第四控制阀418、第五控制阀419、第七控制阀404关断。

熔盐回路中，熔盐流量随负荷变化，依次流经过热蒸汽预存器41、第一熔盐过热器20、第一熔盐相变换热器21和熔盐预热器22，完全放热后流入低温熔盐罐23。

汽水回路中，主给水流量随负荷变化，依次流入熔盐预热器22、第一熔盐相变换热器21、第一熔盐过热器20、过热蒸汽预存器41，进入中压缸4做功。

本发明针对熔盐放热产汽过程建立了一套即时产汽系统与其两种运行模式，一方面通过过热蒸汽预存器预存高温蒸汽，克服熔盐系统固有产汽时间滞后的缺点，显著提升熔盐系统对电网负荷调令的跟随能力，另一方面通过熔盐小流量保温实现了熔盐系统设备及管道的热备用，极大消除系统启动时遇到的热应力，提升变负荷速率极限。

这里需要说明的是，本文中的高压缸、中压缸、低压缸以及高温熔盐、低温熔盐均为相对概念，是本领域技术人员熟知的常用术语，其含义是明确的，并不是模糊不清的用语。

汽轮机主要作用是将蒸汽的部分热能转化为转子的动能，通过发电机将转子动能转变成电能。汽轮机通常包括超高压缸、高压缸、中压缸以及低压缸中的一者或者几者，各缸的缸体内部设置有同轴的转子，转子上设置有级结构，蒸汽在流过级结构时驱动转子转动。其中级结构包括静叶片或隔板和动叶片，动叶片与转子固定连接，静叶片或隔板与缸体或隔板套固定，关于静叶片或隔板及动叶片的结构本文不做详述。

熔盐系统的放热功率模块在释能时，所产生的蒸汽以补汽方式通入高压缸3和中压缸4的指定位置。该指定位置处的主蒸汽的能量级与熔盐蒸汽的能量级之差在预定范围，其中，蒸汽的能量级可以通过温度、压力综合判断。对于熔盐系统，其所产生的蒸汽的温度取决于熔盐温度，能量级取决于介质来源。

理论上，两种蒸汽的温度和压力大致相同或者相近，可以认为两种蒸汽的能级大致相同或者相近，在一种具体示例中，熔盐蒸汽的温度与该处对应的缸体内部的主蒸汽的温度差值大小范围为0℃至50℃，例如指定位置处主蒸汽温度与通入的熔盐蒸汽温度差不超过10℃，在30％至80％负荷过程中该点温度变化不超过28℃。

与传统熔盐系统蒸汽与锅炉蒸汽的耦合相比，本发明中在汽轮机的汽缸中选择与熔盐系统的蒸汽温度接近的通流位置，自该位置通入经熔盐系统加热的蒸汽，这样无需对熔盐系统产生的蒸汽进行额外的加热，提高整个系统的能量利用率。

具体地，以上文中的中压缸4为例，其缸体具有汽流通道、隔板套、主进汽口、熔盐蒸汽进汽口和出汽口，汽流通道或隔板套可以容纳沿轴向排列的若干级结构。主进汽口用于通入主蒸汽，一般连接锅炉供汽系统的蒸汽出口。自主进汽口流入的主蒸汽经所有级结构流动至出汽口；熔盐蒸汽进汽口用于通入熔盐系统加热的蒸汽，熔盐蒸汽进汽口设置于缸体的指定位置，指定位置处的主蒸汽的能量级与通入该位置的熔盐蒸汽的能量级之差在预定范围内。

上述示例中，主进汽口和出汽口可以分别靠近汽缸的两端部设置，熔盐蒸汽进汽口位于主进汽口和出汽口之间的缸体外壁，可布置在汽缸上部或汽缸下部，在一种具体示例中，熔盐蒸汽进汽口位于相邻级结构所对应的缸体下部。

请参考图7至图9，图7为锅炉燃烧器一种具体实施例的结构示意图；图8为图7所示燃烧器的局部剖视图；图9为图7所示燃烧器在另一视角下的结构示意图。

燃烧器1000设有中心风通道100，以及套装中心风通道100的一次风通道101，一次风通道101的第一端与一次风供给管道连通，一次风通道101的第二端设置有稳燃齿102；

还设有加热管103，加热管103设置于中心风通道100的周壁外侧，加热管103的第一端设置有烟气入口和烟气出口，加热管103的第二端为闭合端，且所述加热管的第二端延伸至靠近稳燃齿102的第一端的位置，加热管103内部形成沿轴向延伸的烟气流道，烟气入口和烟气出口通过烟气流道连通。

这里所说的“加热管103第二端延伸至靠近稳燃齿102第一端的位置”，是指加热管103第二端不可以超过稳燃齿102第一端的位置，防止加热管103与稳燃齿102的结构发生干涉，同时为了延长加热路径，加热管103应当尽可能地覆盖中心风通道100的轴向尺寸。

本发明的燃烧器1000，将加热管103设置于中心风通道100的周壁外侧，利用高温烟气对中心风通道100内部的空气，以及一次风通道101内部的煤粉气流进行加热，同时加热管103尽可能地覆盖中心风通道100的轴向尺寸，以延长加热管103的加热路径，对煤粉气流充分加热，提高煤粉气流进入到炉膛当中的初始温度，使煤粉着火所需热量更低，即煤粉颗粒更加容易点燃；当煤粉进入锅炉炉膛时，控制其温度接近着火点，从而降低煤粉在炉膛中点火所需的热量，大大提升燃烧器1000的低负荷稳燃性能，提高锅炉的稳燃性能，为机组灵活性调峰提供保障。此外，利用高温烟气进行加热，不仅锅炉高温烟气得到有效利用，充分提高锅炉效率；同时无需设置单独的加热器，降低成本。

具体到本实施例中，加热管103环绕中心风通道100设置，加热管103内部设置有沿轴向延伸的隔离挡板104，隔离挡板104的第一端与加热管103的第一端的端壁抵接，所述隔离挡板的第二端与加热管103的第二端壁具有间距；

隔离挡板104将加热管103内部分隔为第一流道a和第二流道b，第一流道a的第一端和烟气入口连通，第一流道a的第二端与第二流道b的第二端连通，第二流道b的第一端和烟气出口连通。

本实施例在加热管103内部设置隔离挡板104，将烟气入口和烟气出口隔离开，使得高温烟气只能够经烟气入口进入加热管103内部，然后依次流经第一流道a、第二流道b自烟气出口排出，烟气在第一流道a内的流动方向与煤粉流动方向相同，烟气在第二流道b的流动方向与煤粉流动方向相反，保证烟气在加热管103中均匀流动，避免出现短路现象；同时，延长加热路径，对煤粉气流充分加热。

当然，加热管103的结构并不局限于上述实施方式，如加热管103还可以为蛇形管，加热管103沿中心风通道100的轴向延伸，并沿周向分布以环绕中心风通道100外周壁，加热管103的两个端部均位于第一端，其中一个端部形成烟气入口，另一端部形成烟气出口；如此，加热管103内部形成烟气流道，无需设置上述隔离挡板104。

加热管103内部还设置有一个或多个均流挡板105，多个均流挡板105沿轴向分布，均流挡板105包括多个板部，多个板部沿周向间隔分布，即相邻两个板部之间具有间隙。

如此，烟气在流经均流挡板105时，烟气能够自相邻两个板部之前的间隙流过，提高烟气在周向上的均匀性。

当然，由于加热管103设置于中心风通道100的外侧，加热管103的径向尺寸较小，因此，实际应用中，不设置均流挡板105也是可行的。

进一步地，还包括烟气入口管106和烟气出口管107，烟气入口管106由外到内穿过一次风通道101，并与烟气入口连通，烟气出口管107由外到内穿过一次风通道101，并与烟气出口连通。

本实施例中，加热管103的第二端的端壁沿第一端向第二端的方向倾斜向内延伸；如此，使得一次风通道101内部的煤粉气流更加顺利地进入稳燃齿102。

此外，一次风通道101的第一端的外侧环绕设置有风箱108，一次风通道101的第二端的外侧由内到外依次环绕设置有二次风通道109、三次风通道110和四次风通道111，四次风通道111的第一端与风箱108连通，四次风通道111的第二端设置有喷口112，沿第一端向第二端的方向，喷口112的直径渐扩。如此，风箱108中的空气能够通过二次风通道109、三次风通道110和四次风通道111进入燃烧室，燃烧过程中风煤合理匹配，均匀混合。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的灵活高效新型燃煤发电机组中锅炉的结构示意图。

如图所示，燃烧器1000安装于锅炉31，其中，燃烧器1000的数量为多个，位于同一高度的多个燃烧器1000形成一个燃烧器层，锅炉设置有六个燃烧器层，还包括六个磨煤机，磨煤机的喷煤口与同一燃烧器层中、各燃烧器1000的一次风供给管道连接，六个磨煤机中，三个磨煤机的容量占比为25％，另外三个磨煤机的容量占比为15％。

本实施例突破现有技术中五个燃烧器层的设置方式，设置六个燃烧器层，实际应用中，其中一个燃烧器层可以作为备用，当某一燃烧器层发生故障时，可通过备用燃烧器层代替其工作，保证锅炉正常运行；同时，本实施例中，磨煤机按“三大+三小”方案进行配置，当锅炉低负荷运行时可以维持小容量磨运行，同样的磨煤机最低负荷水平，小容量磨的供粉量要比大容量磨减少40％，提高响应速率，适应发电机组深度调峰的需求。

本实施例中，锅炉31包括上行的炉膛300，以及下行的尾部烟道301，炉膛300为直通式结构，如此，烟气流程转弯比较少，更有利于防止低负荷时的烟气偏差，提高锅炉的灵活性运行能力；同时，尾部烟道301与炉膛300的上部连通，且该连通处倾斜向下延伸，可以看出，本实施例摒弃了现有技术中水平烟道的设置方式，无受热面穿顶棚结构，避免了水平烟道积灰及炉顶漏灰的问题。

锅炉31的炉内过热器系统包括依次连通的一级过热器304、一级减温器、二级过热器305、二级减温器和三级过热器306，炉内再热器包括依次连通的一级再热器307、再热器减温器和二级再热器308，省煤器27、炉内过热器和炉内再热器布置为：

由下到上依次分布的一级过热器304、三级过热器306、二级再热器308、二级过热器305、一级再热器307和省煤器27。

炉内过热器、省煤器27和炉内再热器的蛇形管受热面均采用水平设置；蒸汽发生器302、省煤器27、炉内过热器和炉内再热器，四者的进口集箱和出口集箱均设置于炉墙的外侧。

其中，炉内过热器、省煤器27和炉内再热器的蛇形管受热面采用水平设置，具有良好的自疏水特性，有利于受热面材料氧化皮的排除；蒸汽发生器302、省煤器27、炉内过热器和炉内再热器，四者的进口集箱和出口集箱设置于炉墙的外侧，膨胀性更加优异。

而且，炉内过热器、省煤器27和炉内再热器，三者的进口集箱、出口集箱以及蛇形管均采用单独吊挂的方式安装于炉墙，减少管接头与集箱的膨胀差，管接头吸收应力强。

此外，炉内过热器、省煤器27和炉内再热器，三者的蛇形管受热面设置有多个疏水放汽孔，有效缩短锅炉启动时间。

请参考图10至图12，图10为锅炉中水冷壁结构的结构示意图；图11为水冷壁结构在另一视角下的结构示意图；图12为水冷壁结构在又一视角下的结构示意图。

如图所示，锅炉的蒸汽发生器302为水冷壁，包括下部螺旋段水冷壁3021、中间混合集箱3022和上部垂直段水冷壁3023，下部螺旋段水冷壁3021和上部垂直段水冷壁3023通过中间混合集箱3022连接。

本实施例中蒸汽发生器302具有良好的变压、调峰和再启动性能，具体地：下部螺旋段水冷壁3021的特点是可以通过选取螺旋管的倾角来改变管子节距，使其平行管的数量与炉膛周界无关，可以采用较少的管子而获得高的质量流速，从而避免传热恶化的发生，保证水动力的稳定性；同时，由于下部螺旋段水冷壁3021中管子盘绕炉膛四周上升，受热均匀，热偏差小，因而下部螺旋段水冷壁3021具有很好的变负荷性能；采用下部螺旋段水冷壁3021和上部垂直段水冷壁3023的组合方式，一方面，满足了变压运行性能的要求；另一方面，可在蒸汽发生器302的顶部采用成熟的悬吊结构。

下部螺旋段水冷壁3021和上部垂直段水冷壁3023通过中间混合集箱3022连接，中间混合集箱3022更能保证汽水两相分配的均匀性，而且结构上不受下部螺旋管与上部垂直管转换比的限制。

此外，冷灰斗的吸热量约占炉膛总吸热量的10％左右，冷灰斗吸热不均引起的热偏差不可忽视。基于此，本实施例中，冷灰斗外侧采用螺旋管圈，出口工质几乎没有温度偏差。

进一步地，蒸汽发生器302还包括张力板(图中未示出)、张力板端板(图中未示出)和条形连接板(图中未示出)，张力板设置于下部螺旋段水冷壁3021的管壁外侧，并由上到下延伸至中间混合集箱3022的位置，张力板端板设置于中间混合集箱3022的位置，条形连接板设置于上部垂直段水冷壁3023的管壁外侧，张力板端板连接条形连接板与张力板。

由于下部螺旋段水冷壁3021的倾斜管圈承受垂直荷载的能力较差，所以垂直载荷需通过管壁外的张力板向上传递，在中间混合集箱3022的位置布置张力板端板，张力板端板与条形连接板连接，条形连接板再与上部垂直段水冷壁3023的垂直管圈连接，将垂直荷载分散传递到垂直管圈上。

其中，下部螺旋段水冷壁3021的前、后墙及两侧墙各布置有多条张力板，每条张力板由两根平行的钢板组成，钢板内侧和焊接在下部螺旋段水冷壁3021的鳍片上的垫块进行焊接，垫块起到传递荷载和热量的作用。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。

例如，汽轮机进一步设有超高压缸32，且超高压缸32采用上述实施例中的高压缸3进排汽方式(见图13)；或者，汽轮机进一步设有超高压缸32，高压缸3采用上述实施例中的高压缸进排汽方式(见图14)；又或者，中压缸4为为双流向汽缸，双流向汽缸包括对称的第一缸体和第二缸体，主进汽口设置于第一缸体和第二缸体之间，第一缸体和第二缸体相对远离的两端部设置有出汽口，第一缸体和第二缸体均设置有熔盐蒸汽进汽口(见图15)等等。

由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

本发明重新设计了机组进行快速升负荷、降负荷时的抽水汇汽点及抽汽汇水点的选取，以及熔盐系统内部配合机组升、降负荷进行放、储热的汽水流程，建立了一套相对独立的熔盐储放热系统汽水流程，克服了锅炉厚壁元件及制粉系统对调峰速率的固有限制，使机组具备快速升降负荷的功能。

由于熔盐再热器是利用熔盐所储存的热能对蒸汽进行加热，因此，储热系统与锅炉耦合程度较低，可以减少调峰过程对锅炉汽水系统及热负荷的冲击，利于锅炉侧安全运行，在实际应用中更加具有普适性。

而且，经熔盐系统加热后的蒸汽是通至高压缸3的熔盐蒸汽进汽口和中压缸4的熔盐蒸汽进汽口，并非通至高压缸3和中压缸4的主进汽口，因此，不会降低进入高压缸3和中压缸4主进汽口的能量品位，避免了因蒸汽混合而导致高品质能源向低品质能源转换过程造成的效率损失，可显著提升发电系统的发电效率。

另外，熔盐系统加热的蒸汽补到高压缸3、中压缸4或联合补汽，与熔盐系统产生的蒸汽温度有关，当温度较高、且高于高压缸3排汽温度时，可以采用高中压联合补汽，熔盐蒸汽系统设置熔盐再热器；考虑系统简单，也可以只设置中压缸补汽；当熔盐蒸汽温度为400℃以下时，可以仅在中压缸某个合适的位置补汽；当熔盐系统只能产生较低温度的蒸汽时，可以考虑在低压缸进口补汽。

以上对本发明所提供的灵活高效新型燃煤发电机组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。