[发明专利]一种基于储热的火电厂灵活调峰系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于储热的火电灵活调峰系统及方法，该系统包括低温储罐、高温储罐、熔盐/高温蒸汽换热器、蒸汽冷凝器、熔盐/水换热器、锅炉系统、汽轮机发电系统；系统储热时，所述锅炉系统产生的高温蒸汽进入所述熔盐/高温蒸汽换热器加热熔盐，加热后的熔盐进入高温储罐，冷却后的蒸汽进入蒸汽冷凝器凝结成水，凝结水进入熔盐/水换热器加热从低温储罐出来的低温熔盐；系统放热时，从汽轮机发电系统出来的给水进入熔盐/水换热器加热后再进入锅炉系统，从锅炉系统出来的低温蒸汽进入熔盐/高温蒸汽换热器加热成高温蒸汽；该系统提高火电厂低发电负荷时锅炉的热负荷及燃烧稳定性，同时提高了发电升负荷时的响应能力。

技术领域

本发明涉及火电厂调峰，尤其涉及一种基于储热的火电厂灵活调峰系统及方法。

背景技术

随着传统化石能源的巨大消耗，人们面对日益严峻的能源与环境问题。新的能源技术革命要从提高能源利用效率以及优化能源消费结构着手。火电是我国最主要的电力供应来源，清洁高效灵活运行已经成为火电行业转型发展的重要目标。随着我国光伏、风电等非稳定新能源比例的持续扩大，高比例风电和光伏发电的波动性与随机性将对电力系统灵活性调峰提出更高要求，同时其电力电子装置并网带来的系统低惯量与安全稳定问题，使得电力系统为消纳高比例可再生能源将付出更高的成本。目前传统火力发电仍占主要份额，是电力系统可靠性的基石，因此火电厂灵活性改造市场需求持续扩大。

此外，为满足日益增长的冬季供暖需求、缓解部分城市区域供热中供热热源不足的问题，新建较多热电厂。但供暖负荷和电力负荷不同步，造成锅炉低热负荷稳燃困难或者高热负荷蒸汽浪费等问题。提高我国供暖地区供热电厂在采暖季运行的调峰能力也是火电灵活性改造的目标之一。

电力装机结构和电力消费结构正在发生着重大变革。火电机组的运行目标从追求高效节能逐渐转变为注重提升机组的灵活性，增加机组深度调峰及快速启停能力。实施火电灵活性改造不仅仅是火电企业自身生存发展的需要，更是推进整个电力能源生产及消费革命的必然要求。

目前，国内外较为成熟的火电灵活性改造技术主要有：机组本体调峰改造、低负荷协调控制优化、等离子/微油助燃技术以及热电联产机组热电解耦技术等。但仍面临改造运行成本高、热电利用效率低、煤耗显著增加、调峰范围有限等问题。

发明内容

本发明针以上火电厂灵活改造中存在的问题，提出了一种基于储热的火电厂灵活调峰系统及方法，降低储热成本，提高电厂低电负荷时的锅炉热负荷及燃烧稳定性，提高热利用效率，提升机组快速爬坡以及快速启停的能力。本发明具体方案如下：

一种基于储热的火电厂灵活调峰方法，其特征在于包括低温储罐、高温储罐、熔盐/高温蒸汽换热器、蒸汽冷凝器、熔盐/水换热器、锅炉系统、汽轮机发电系统；

当电厂处于低电负荷时，为保持锅炉燃烧稳定和高效率，锅炉负荷大于汽轮机所需热负荷，将锅炉富余的热量进行存储。所述锅炉系统产生的高温蒸汽进入所述熔盐/高温蒸汽换热器用于加热熔盐，加热后的高温熔盐进入所述高温储罐存储；经过所述熔盐/高温蒸汽换热器冷却后的高温蒸汽进入所述蒸汽冷凝器，所述蒸汽冷凝器所需冷却水为所述汽轮机发电系统的给水，高温蒸汽经过冷却变成高温凝结水；高温凝结水进入所述熔盐/水换热器中加热从所述低温储罐出来的低温熔盐，经过冷却后的低温凝结水进入所述锅炉系统重新进行加热，提高所述锅炉系统的热负荷和稳定性；

当电厂需要提高电负荷时，将原先存储在熔盐中的热量进行释放，快速提高汽轮机功率。从所述高温储罐中出来的高温熔盐进入所述熔盐/高温蒸汽换热器，加热从所述锅炉系统出来的低温过热蒸汽或者饱和蒸汽，经过加热后的高温蒸汽进入所述锅炉系统进一步加热或者直接进入所述汽轮机发电系统进行做功发电，提高电厂电功率输出；从所述熔盐/高温蒸汽换热器出来的熔盐进入所述熔盐/水换热器，用于加热从所述汽轮机发电系统出来的给水，经过加热后的给水再进入所述锅炉系统进一步加热。

作为优选，所述蒸汽冷凝器为混合式换热器，即从所述汽轮机发电系统出来的给水在所述蒸汽冷凝器中与从所述熔盐/高温蒸汽换热器出来的水蒸汽直接混合成液态水。混合式换热器的换热效率高，所需材料少，成本低。