[发明专利]一种燃煤发电机组单罐熔融盐斜温层储热系统及方法

说明书

本发明公开一种燃煤发电机组单罐熔融盐斜温层储热系统及方法，包括熔融盐斜温层储热罐、第一换热器和第二换热器；熔融盐斜温层储热罐顶部熔融盐出口分别连通第一换热器和第二换热器；熔融盐斜温层储热罐底部出口连通第一换热器，第一换热器的出口连通熔融盐斜温层储热罐的入口；第一换热器的蒸汽入口连通汽轮机高压缸和汽轮机低压缸，第一换热器的蒸汽出口连通汽轮机低压缸的蒸汽入口和锅炉的入口；第二换热器的熔融盐出口连通熔融盐斜温层储热罐底部的熔融盐入口，第二换热器连通供热系统；本发明所述的系统有助于实现对电网负荷变化的快速响应，能够有效提高机组运行的灵活性和调峰能力，有助于提高机组长期稳定运行的能力。

技术领域

本发明属于火力发电和储能技术领域，具体涉及一种燃煤发电机组单罐熔融盐斜温层储热系统及方法。

背景技术

熔融盐属于一种“吸热-储热”一体化的储热材料，它是指处于熔融态的盐，包括无机盐、氧化物熔体以及熔融有机物等种类。通常所指的熔融盐是无机盐，其中最常用的两类盐是硝酸盐和碳酸盐。熔融盐具有成本低、化学性能稳定等优点，在吸热过程中可以保持液态无相变、热容大和换热系数高等特点。

单罐斜温层储热采用一个储热罐，通常利用熔融盐或导热油储存热量，具有成本低、系统简单的优点。冷热流体处于同一个储热罐体内，单一流体在不同温度的密度差形成的浮力维持热分层并分离高低温流体区域。当高温流体在罐的上部被高温泵抽出，经过换热器放热冷却后，由罐的下部进入罐内，或者当低温流体在罐的下部被低温泵抽出，经系统加热后，由罐的上部进入罐内时，在罐的中间会存在一个温度梯度很大而且很薄的自然分层，即斜温层。斜温层以上区域流体保持高温(低密度)，斜温层以下区域流体保持低温(高密度)，随着高温流体的不断排出，斜温层会上下移动，排出的高温流体在放热开始阶段能够保持恒温，当斜温层到达罐的顶部或底部时，排出的高温流体的温度会发生显著变化。

美国专利US4124061所述了一种太阳能热发电站使用液体-固体混合储热的单罐斜温层储热系统，储热罐内采用固体储热介质，换热流体上下流经固体颗粒填充层，与固体介质直接换热，且系统运行时罐内温度分布从上往下呈斜温层特征。此系统结合了液体良好的热传输性能与固体储热的低成本优点，进一步降低了储热成本。但是，局部紊流引起高、低温流体之间的混合很难抑制，导致系统稳定运行调控困难。

国内专利CN103292486B所述了一种太阳能热发电用单罐-双罐复合储热系统及储热方法，储热系统与太阳能热发电技术紧密结合，所述的单罐-双罐复合储热系统，相对于双罐储热系统，有效降低了系统成本，但是系统设计和操作规程比较复杂。

随着我国可再生能源发电比例的快速增长，电网的波动性和不稳定性增加，电网对火力发电参与调峰的次数和品质要求不断增加，国家对煤耗的降低标准要求也越来越严，并且工业园区用热和冬季北方地区采暖对热量的需求量比较大。负荷的剧烈波动带来了巨大的安全隐患，影响汽轮机发电系统连续稳定运行，对发电机组的安全性要求越来越高。

但是，传统的火力发电机组存在运行方式和控制方式难以实现对负荷的快速响应，难以解决机组的稳定运行，难以实时保证用户侧对热量的需求等问题，为了提高机组运行的灵活性和调峰能力，有效降低系统成本，实时满足用户侧的用热需求，采用了单罐熔融盐斜温层储热系统及方法。

发明内容

为了解决了现有技术中存在的问题，本发明提供一种燃煤发电机组单罐熔融盐斜温层储热系统及方法，该系统及方法能够提高火力发电机组的灵活性和调峰能力，能够实时满足用户侧的用热需求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种燃煤发电机组单罐熔融盐斜温层储热系统，包括熔融盐斜温层储热罐、第一换热器、第二换热器、汽轮机高压缸、汽轮机低压缸、高温泵、低温泵以及锅炉；熔融盐斜温层储热罐顶部高温熔融盐出口分别连通第一换热器和第二换热器的熔融盐入口；熔融盐斜温层储热罐底部低温熔融盐出口连通第一换热器的熔融盐入口，第一换热器的熔融盐出口连通熔融盐斜温层储热罐底部的低温熔融盐入口；