一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统的制作方法

1.本发明属于储能调峰技术领域，具体涉及一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统。


背景技术：

2.随着新能源电站装机容量的快速增加，电网对火电机组的灵活性要求进一步提高，这就要求火电机组具有更大的调峰深度。目前常见的火电机组灵活性改造技术主要有锅炉低负荷稳燃技术和机组热电解耦技术，但均存在一定的局限性。锅炉低负荷稳燃运行时，锅炉效率偏低，机组能耗显著增加；热电解耦的前提是火电机组周边需要具备相当的热用户，当热电负荷同时受到限制时，难以进行有效的深度调峰，因此具有很大的局限性。
3.通过在火电厂加装储热系统，在用电低谷时蓄热储能，在用电高峰时放热释能，可以有效解决由于时间维度上的热能供给和需求不平衡带来的问题，进一步提高火电机组的调峰能力，显著提高机组深度调峰的灵活性。现有火电机组储热系统以熔盐储热为主，需要配套独立的蓄热容器和换热器等设备，改造成本较高且维护不方便，成为火电机组储热调峰技术推广的最大障碍。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：
6.一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，包括化学制水系统、冷除盐水箱、热除盐水箱、除盐水泵、补给水泵和除盐水加热器；
7.化学制水系统出口连接冷除盐水箱入口，冷除盐水箱出口经过除盐水泵后分为两路，一路经过凝汽器补水管道和冷除盐水补水调节阀与凝汽器相连，另一路与除盐水加热器水侧入口连接，除盐水加热器水侧出口与热除盐水箱连接，热除盐水箱出口经过补给水泵和热除盐水补水调节阀后与除氧器入口连接；来自汽轮机抽汽的高温高压蒸汽经过除盐水加热器进汽调节阀后与除盐水加热器汽侧入口管道相连，其疏水管道根据疏水温度通过除盐水加热器疏水阀与轴封加热器出口或凝汽器补水相连。
8.本发明进一步的改进在于，冷除盐水箱用于存储化学制水系统制备的除盐水。
9.本发明进一步的改进在于，热除盐水箱作为蓄热容器，用于存储经汽轮机抽汽加热后的除盐水。
10.本发明进一步的改进在于，轴封加热器依次通过8号低压加热器、7号低压加热器、6号低压加热器和5号低压加热器与除氧器连接。
11.本发明进一步的改进在于，除氧器上还连接有四段抽汽和给水泵。
12.本发明进一步的改进在于，当储能时，打开除盐水加热器进汽调节阀、除盐水加热器疏水阀，关闭热除盐水补水调节阀，启动除盐水泵，关闭补给水泵；来自汽轮机抽汽的高
温高压抽汽在除盐水加热器中加热冷除盐水后，疏水返回凝汽器；同时，冷除盐水经除盐水泵加压，在除盐水加热器中加热后，储存到热除盐水箱中。
13.本发明进一步的改进在于，当储能时，冷除盐水补水调节阀根据汽水系统中凝汽器水位和除氧器水位进行调节，当汽水系统中凝汽器水位和除氧器水位过低时，增大冷除盐水补水调节阀开度，将冷除盐水补入凝汽器中。
14.本发明进一步的改进在于，当释能时，关闭除盐水加热器进汽调节阀、除盐水加热器疏水阀，打开热除盐水补水调节阀，启动补给水泵，关闭除盐水泵；热除盐水箱中的除盐水经补给水泵加压后补入除氧器中，且补给水量等于机组供热流量。
15.本发明进一步的改进在于，如果火电机组为纯凝机组，则增加设置一段由凝结水泵出口至冷除盐水箱的回水管道，将部分凝汽器热井出水经凝结水泵送回冷除盐水箱，以维持汽水循环系统中工质的质量平衡。
16.本发明至少具有如下有益的技术效果：
17.本发明提供的一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，其采用现有火电机组除盐水箱作为蓄热容器，大大减小了在火电机组中增加储热系统的成本及难度。储热系统一般都需要有较大的蓄热容器，而火电机组的除盐水箱一般可以达到1000m3～5000m3，可以满足储热系统运行5h以上的需求。通过在火电机组中增加蓄热储能系统，通过储能过程与释能过程，实现了以除盐水箱作为蓄热工质的储能调峰作用，从而进一步增大调峰深度，提高了火电机组的灵活性。
附图说明
18.图1为一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统的汽水循环示意图。
19.附图标记说明：
20.1-四段抽汽、2-除氧器、3-5号低压加热器、4-6号低压加热器、5-7号低压加热器、6-8号低压加热器、7-轴封加热器、8-凝汽器、9-凝结水泵、10-化学制水系统、11-冷除盐水箱、12-除盐水泵、13-除盐水加热器、14-汽轮机抽汽、15-除盐水加热器进汽调节阀、16-热除盐水箱、17-补给水泵、18-热除盐水补水调节阀、19-给水泵、20-冷除盐水补水调节阀、21-除盐水加热器疏水阀。
具体实施方式
21.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
22.如图1所示，本发明提供的一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，其特征在于，包括化学制水系统10、冷除盐水箱11、热除盐水箱16、除盐水泵12、补给水泵17和除盐水加热器13；化学制水系统10出口连接冷除盐水箱11入口，冷除盐水箱11出口经过除盐水泵12后分为两路，一路经过凝汽器补水管道和冷除盐水补水调节阀20与凝汽器8相连，另一路与除盐水加热器13水侧入口连接，除盐水加热器13水侧出口与热除盐水箱16连
接，热除盐水箱16出口经过补给水泵17和热除盐水补水调节阀18后与除氧器2入口连接；来自汽轮机抽汽14的高温高压蒸汽经过除盐水加热器进汽调节阀15后与除盐水加热器13汽侧入口管道相连，其疏水管道根据疏水温度通过除盐水加热器疏水阀21与轴封加热器7出口或凝汽器8补水相连。
23.轴封加热器7出口依次通过8号低压加热器6、7号低压加热器5、6号低压加热器4和5号低压加热器3与除氧器2连接。所有低压加热器均为回热式朗肯循环机组的回热设备，根据汽轮机厂家设计的不同，可以包括不同编号的低压加热器。常见的回热式朗肯循环机组包括的低压加热器包括5号低压加热器、6号低压加热器、7号低压加热器和8号低压加热器等，此处只给出了一种典型机组的低压回热系统与本发明的储热设备之间的连接关系。
24.该系统可以在电网用电低谷时，将汽轮机中做过功的部分高温高压蒸汽的热量传递给除盐水，从而存储在热除盐水箱16中。在电网用电高峰时，将热除盐水箱16中的高温水补入除氧器2中，减少汽水系统在锅炉中的吸热量，降低煤耗。通过给电厂现有的除盐水箱加装保温层，将电厂现有的除盐水箱分别改造为冷除盐水箱11和热除盐水箱16。
25.实施例1：
26.如图1所示，本发明提供的一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，包括冷除盐水箱11、热除盐水箱16、除盐水泵12、补给水泵17、除盐水加热器13以及相应的连接管道和阀门。
27.该实施例中，原火电机组具有4个1000m3的除盐水箱，在2个除盐水箱外包覆b1级橡胶保温材料，将其改造为2个蓄热容器(即热除盐水箱16)，冷除盐水箱11的除盐水温度与环境温度接近，无需进行改造。
28.冷除盐水箱11入口连接化学制水系统10出口，冷除盐水箱11出口经过除盐水泵12后分为两路，一路经过凝汽器补水管道与凝汽器8相连，该路管道主要用于在需要时给凝汽器8补水。另一路与除盐水加热器13水侧入口连接，除盐水加热器13水侧出口与热除盐水箱16连接，热除盐水箱16出口经过补给水泵17和热除盐水补水调节阀18后与除氧器2入口连接，该路用于储能时将除盐水加热后送入热除盐水箱16中。来自汽轮机抽汽14的高温高压蒸汽经过除盐水加热器进汽调节阀15后与除盐水加热器汽侧入口管道相连，其疏水管道与凝汽器补水管道连接。汽轮机抽汽14来自四段抽汽1，在储能时，可以将除盐水加热到98℃。
29.冷除盐水箱11主要用于存储化学制水系统10制备的除盐水，热除盐水箱16作为蓄热容器，用于存储经汽轮机抽汽14加热后的除盐水。当储能系统不运行时，通过化学制水系统10向冷除盐水箱11补水，确保冷除盐水箱11中除盐水量大于1000m3。热除盐水箱16中尽量少存放热出盐水，即如果不是锅炉最低负荷，或预估一段时间内都不具有较高负荷时，都尽量将热除盐水箱16中的除盐水补入汽水循环系统中，以便储能时，热除盐水箱16可以尽可能多得存储热除盐水。从上述运行方式也可以看出，该储能调峰系统更偏向于调峰，或者在热、电负荷不匹配时按需调整供热和供电的比例。
30.当储能时，打开除盐水加热器进汽调节阀15、除盐水加热器疏水阀，关闭热除盐水补水调节阀18，启动除盐水泵12，关闭补给水泵17。来自汽轮机四段抽汽1的330℃蒸汽在除盐水加热器13中加热冷除盐水后，冷却至50℃以下，该路疏水在自身压力下流入凝汽器补水管道；
31.同时，冷除盐水经除盐水泵12加压，在除盐水加热器13中加热后，成为约100℃的
热除盐水，储存到热除盐水箱16中。通过该系统及运行方式，可以实现火电机组锅炉侧仍保持较高的稳燃负荷，但汽轮机侧的发电功率降低的效果，从而进一步增大调峰深度，提高了火电机组的灵活性。
32.当释能时，关闭除盐水加热器进汽调节阀15、除盐水加热器疏水阀，打开热除盐水补水调节阀18，启动补给水泵17，关闭除盐水泵12。热除盐水箱16中的除盐水经补给水泵17加压后补入除氧器2中，且补给水量等于机组供热流量。本实施例中的热除盐水补水主要用于向厂外提供蒸汽，因此无需再凝汽器热井出水后增加凝结水至冷除盐水箱11的回水管道。
33.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，其特征在于，包括化学制水系统(10)、冷除盐水箱(11)、热除盐水箱(16)、除盐水泵(12)、补给水泵(17)和除盐水加热器(13)；化学制水系统(10)出口连接冷除盐水箱(11)入口，冷除盐水箱(11)出口经过除盐水泵(12)后分为两路，一路经过凝汽器补水管道和冷除盐水补水调节阀(20)与凝汽器(9)相连，另一路与除盐水加热器(13)水侧入口连接，除盐水加热器(13)水侧出口与热除盐水箱(16)连接，热除盐水箱(16)出口经过补给水泵(17)和热除盐水补水调节阀(18)后与除氧器(2)入口连接；来自汽轮机抽汽(14)的高温高压蒸汽经过除盐水加热器进汽调节阀(15)后与除盐水加热器(13)汽侧入口管道相连，其疏水管道根据疏水温度通过除盐水加热器疏水阀(21)与轴封加热器(7)出口或凝汽器(8)补水相连。2.根据权利要求1所述的一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，其特征在于，冷除盐水箱(11)用于存储化学制水系统(10)制备的除盐水。3.根据权利要求1所述的一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，其特征在于，热除盐水箱(16)作为蓄热容器，用于存储经汽轮机抽汽(14)加热后的除盐水。4.根据权利要求1所述的一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，其特征在于，轴封加热器(7)依次通过8号低压加热器(6)、7号低压加热器(5)、6号低压加热器(4)和5号低压加热器(3)与除氧器(2)连接。5.根据权利要求1所述的一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，其特征在于，除氧器(2)上还连接有四段抽汽(1)和给水泵(19)。6.根据权利要求1所述的一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，其特征在于，当储能时，打开除盐水加热器进汽调节阀(15)、除盐水加热器疏水阀(21)，关闭热除盐水补水调节阀(18)，启动除盐水泵(12)，关闭补给水泵(17)；来自汽轮机抽汽(14)的高温高压抽汽在除盐水加热器(13)中加热冷除盐水后，疏水返回凝汽器(8)；同时，冷除盐水经除盐水泵(12)加压，在除盐水加热器(13)中加热后，储存到热除盐水箱(16)中。7.根据权利要求6所述的一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，其特征在于，当储能时，冷除盐水补水调节阀(20)根据汽水系统中凝汽器(8)水位和除氧器(2)水位进行调节，当汽水系统中凝汽器(8)水位和除氧器(2)水位过低时，增大冷除盐水补水调节阀(20)开度，将冷除盐水补入凝汽器(8)中。8.根据权利要求1所述的一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，其特征在于，当释能时，关闭除盐水加热器进汽调节阀(15)、除盐水加热器疏水阀(21)，打开热除盐水补水调节阀(18)，启动补给水泵(12)，关闭除盐水泵(17)；热除盐水箱(16)中的除盐水经补给水泵加压后补入除氧器(2)中，且补给水量等于机组供热流量。9.根据权利要求8所述的一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，其特征在于，如果火电机组为纯凝机组，则增加设置一段由凝结水泵(9)出口至冷除盐水箱(11)的回水管道，将部分凝汽器(8)热井出水经凝结水泵(9)送回冷除盐水箱(11)，以维持汽水循环系统中工质的质量平衡。

技术总结
本发明公开了一种以除盐水箱为蓄热容器的火电机组储热调峰系统，包括化学制水系统、冷除盐水箱、热除盐水箱、除盐水泵、补给水泵和除盐水加热器；本发明采用现有火电机组除盐水箱作为蓄热容器，通过给现有除盐水箱加装保温层，将现有除盐水箱改造为蓄热介质的蓄热熔器，大大减小了在火电机组中增加储热系统的成本及难度。本发明通过在火电机组中增加蓄热储能系统，可以满足储热系统运行5h以上的需求。本发明通过储能过程与释能过程的有效结合，实现了以除盐水箱作为蓄热工质的储能调峰作用，从而进一步增大调峰深度，提高了火电机组的灵活性。活性。活性。


技术研发人员：杨可 薛志恒 张朋飞 王伟锋 何欣欣 郑少雄 杨众乔 姜泽
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/8/14