一种深度调峰发电系统
阅读说明：本技术 一种深度调峰发电系统 (Deep peak regulation power generation system ) 是由 王喜华 陈台杰 纪凯 莫一波 于 2020-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种深度调峰火力发电系统,该系统包括：锅炉,汽轮机组,熔盐储放能系统,冷凝给水系统,旁路系统辅助系统,所述锅炉包括,锅炉过热器和锅炉再热器,所述汽轮机组包括相互连接的汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸,还包括连通管,所述熔盐储放能系统包括主蒸汽/熔盐换热器,再热蒸汽/熔盐换热器,热熔盐罐,冷熔盐罐,熔盐蒸汽加热器,所述冷凝给水系统包括冷凝器,给水泵,所述旁路辅助系统包含高压蒸汽旁路,中压蒸汽旁路以及低压排汽旁路。本发明汽机响应负荷速率快,并且节省了投资,提高了设备安全性,调峰能力大幅增加。(The invention discloses a deep peak regulation thermal power generation system, which comprises: the boiler, the turbine unit, fused salt storage and release can the system, the condensation water supply system, bypass system auxiliary system, the boiler includes, boiler superheater and boiler reheater, the turbine unit includes interconnect's steam turbine high pressure jar, steam turbine intermediate pressure jar and steam turbine low pressure jar, still includes communicating pipe, fused salt storage and release can the system includes main steam/fused salt heat exchanger, reheat steam/fused salt heat exchanger, hot melt salt jar, cold melt salt jar, fused salt steam heater, the condensation water supply system includes the condenser, and the feed pump, bypass auxiliary system contains high-pressure steam bypass, medium-pressure steam bypass and low pressure steam exhaust bypass. The steam turbine has high load response speed, saves investment, improves the equipment safety and greatly increases the peak regulation capacity.)
技术领域
本发明涉及熔盐储能技术领域，尤其是涉及一种深度调峰发电系统。
背景技术
由于我国新能源发电的迅猛发展，以及煤电产能的过剩，煤电的灵活性改造势在必行。当新能源在电网中的比例逐渐扩大时，对调峰电源的需求也逐渐升高；同时，日益扩大的峰谷用电差距，结合火电机组整体负荷需求的降低，使得谷电时间段内，机组的负荷进一步降低到火电机组的最低稳燃负荷以下。这些变化将导致已投产火电机组安全可靠性和经济性大大降低，不符合能源革命可持续发展的宗旨。因此，开发新的深度调峰系统及技术已迫在眉睫。
深度调峰就是受电网负荷峰谷差较大影响而导致各发电厂降出力、汽轮发电机组超过基本调峰范围进行调峰的一种运行方式；深度调峰的负荷范围超过该电厂锅炉最低稳燃负荷以及汽轮发电机组最小长期连续运行负荷。如图1和图2所示，对于火力发电厂而言，影响深度调峰的主要因素如下：
1、锅炉稳燃：当锅炉的燃烧工况远低于设计的最低稳定运行负荷时(一般为40％负荷)，炉膛的温度会急剧下降，导致煤粉的快速着火出现困难，进而引发火焰稳定性差，容易发生熄火、炉膛灭火等重大安全隐患。
2、汽轮机末级鼓风或者超温：深度调峰过程中由于容积流量减少，汽轮机低压缸末级，次末级大部分区域处于鼓风状态，容易造成低压末级叶片超温，严重时造成汽轮机低压缸末级叶片断裂，因此必须保证汽轮机低压缸在最小容积流量以上工作(一般为设计值30％以上)。
熔盐储能供电供热技术已成功地应用在太阳能热发电电站中，具有技术成熟、成本相对低廉的优势。将其应用于火电机组参与调峰供电供热，在技术上和经济上均可行。因此，在全网火电机组参与调峰的背景下，为解决火力发电机组深度调峰至最低稳然负荷以及汽轮机最小流量工况以下运行的问题，急需开发出更高效的耦合火电机组的熔盐储能调峰供电供热系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现汽轮机高中压缸“零出力”的深度调峰发电系统，旨在解决汽轮机低于30％负荷以下深度调峰运行的问题。
本发明实施例提供了一种深度调峰火力发电系统，包括锅炉，汽轮机组，熔盐储放能系统，冷凝给水系统，旁路系统辅助系统，锅炉包括，锅炉过热器和锅炉再热器，汽轮机组包括相互连接的汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸，还包括连通管，熔盐储放能系统包括主蒸汽/熔盐换热器，再热蒸汽/熔盐换热器，热熔盐罐，冷熔盐罐，熔盐蒸汽加热器，冷凝给水系统包括冷凝器，给水泵，旁路辅助系统包含高压蒸汽旁路，中压蒸汽旁路以及低压排汽旁路；主蒸汽/熔盐换热器蒸汽侧入口通过高压蒸汽旁路管道与锅炉过热器和汽轮机高压缸相连，主蒸汽/熔盐换热器蒸汽侧出口与汽轮机高压缸的排汽和锅炉再热器相连，再热蒸汽/熔盐换热器蒸汽侧入口通过管道与锅炉再热器相连，再热蒸汽/熔盐换热器蒸汽出口与连通管相连，汽轮机中压缸入口与锅炉再热器出口和再热蒸汽/熔盐换热器蒸汽侧入口相连，汽轮机低压缸入口与连通管相连并通过管道与冷凝器相连，汽轮机中压缸的排汽通过汽轮机中压排汽旁路系统与冷凝器相连，冷凝器通过给水泵与熔盐蒸汽加热器水入口相连，冷凝器出口与熔盐/蒸汽加热器蒸汽侧入口通过管道相连，熔盐蒸汽加热器水出口与汽轮机低压缸连接，熔盐蒸汽加热器熔盐侧入口通过管道与热熔盐罐连接，出口通过管道与冷熔盐罐连接，主蒸汽/熔盐换热器熔盐侧入口通过熔盐管道与冷熔盐罐相连，熔盐侧出口通过熔盐管道与热熔盐罐相连，再热蒸汽/熔盐换热器熔盐侧入口通过熔盐管道与冷熔盐罐相连，熔盐侧出口通过熔盐管道与热熔盐罐相连；锅炉过热器用于产生蒸汽，蒸汽通过管道进入主蒸汽/熔盐换热器蒸汽侧入口和汽轮机高压缸，汽轮机中压缸排汽的少量蒸汽通过中压排汽旁路系统与冷凝器相连，防止中压末级鼓风及超温，再热蒸汽/熔盐换热器利用其显热调节进入汽轮机低压缸蒸汽的温度，降低汽轮机低压缸排汽焓值，热熔盐罐中的热盐经过进入熔盐/蒸汽加热器加热给水，给水蒸发为蒸汽后通过连通管补入汽轮机低压缸做功，锅炉多余的热量全部存储在熔盐储能系统中待电网升负荷时使用。
中压排汽旁路系统经过逆止阀和中排通风阀与冷凝器相连。
汽轮机低压缸均采用双分流结构，且汽轮机低压缸进汽温度在400℃以内。
再热蒸汽/熔盐换热器，用于使经过的蒸汽不凝结，增加汽轮机低压缸排汽流量。
再热蒸汽/熔盐换热器蒸汽侧入口、主蒸汽/熔盐换热器蒸汽入口和熔盐蒸汽加热器水侧入口设有节流阀。
本发明实施例实现了锅炉和汽轮机负荷解耦，当电网深度调峰或峰谷差带来的火电机组低或极低负荷运行时，锅炉仍然按照其最低稳燃负荷运行，汽机响应负荷速率快，并且节省了投资，提高了设备安全性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的
具体实施方式
。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的深度调峰火力发电系统的汽轮机正常运行工况时末级流线的示意图；
图2是现有技术中的深度调峰火力发电系统的汽轮机低负荷运行时末级流线的示意图；
图3是本发明实施例的深度调峰火力发电系统示意图；
图4是现有技术中的统火力发电的示意图。
附图标记说明：
1—锅炉、1-1锅炉过热器、1-2锅炉再热器、2—汽轮机高压缸、3—汽轮机中压缸、4—汽轮机低压缸、5—节流阀Ⅰ、6-1—熔盐加热换热器、7—熔盐/蒸汽加热器、8—节流阀Ⅱ、7—再热蒸汽/熔盐换热器、9—逆止阀、10—中排通风阀、11—冷凝器、12—给水泵、13—热熔盐罐、14—冷熔盐罐、15—节流阀Ⅲ、16—连通管。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
装置实施例
根据本发明实施例，提供了一种深度调峰发电系统，图3是本发明实施例的系统示意图，如图3所示，根据本发明实施例的具体包括：锅炉1，汽轮机组，熔盐储放能系统，冷凝给水系统，旁路系统辅助系统，锅炉1包括，锅炉过热器1-1和锅炉再热器1-2，汽轮机组包括相互连接的汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3和汽轮机低压缸4，还包括连通管16，熔盐储放能系统包括主蒸汽/熔盐换热器6-1，再热蒸汽/熔盐换热器6-2，热熔盐罐13，冷熔盐罐14，熔盐蒸汽加热器7，冷凝给水系统包括冷凝器11，给水泵12，旁路辅助系统包含高压蒸汽旁路，中压蒸汽旁路以及低压排汽旁路；主蒸汽/熔盐换热器6-1蒸汽侧入口通过高压蒸汽旁路管道与锅炉过热器1-1和汽轮机高压缸2相连，主蒸汽/熔盐换热器6-1蒸汽侧出口与汽轮机高压缸2的排汽和锅炉再热器1-2相连，再热蒸汽/熔盐换热器6-2蒸汽侧入口通过管道与锅炉再热器1-1相连，再热蒸汽/熔盐换热器6-2蒸汽出口与连通管16相连，汽轮机中压缸3入口与锅炉再热器出口1-2和再热蒸汽/熔盐换热器6-2蒸汽侧入口相连，汽轮机低压缸4入口与连通管16相连并通过管道与冷凝器11相连，蒸汽在冷凝器11中凝结后通过回热系统(本图未表示)加热后进入锅炉1汽包。熔盐蒸汽加热器7水侧入口通过管道与汽包或者除氧器连接，汽轮机中压缸3的排汽通过汽轮机中压排汽旁路系统与冷凝器11相连，冷凝器11通过给水泵12与熔盐蒸汽加热器7水入口相连，冷凝器11出口与熔盐/蒸汽加热器蒸汽7侧入口通过管道相连，熔盐蒸汽加热器7水出口与汽轮机低压缸4连接，熔盐蒸汽加热器熔盐7侧入口通过管道与热熔盐罐13连接，出口通过管道与冷熔盐罐14连接，主蒸汽/熔盐换热器熔盐6-1侧入口通过熔盐管道与冷熔盐罐14相连，熔盐侧出口通过熔盐管道与热熔盐罐13相连，再热蒸汽/熔盐换热器6-2熔盐侧入口通过熔盐管道与冷熔盐罐14相连，熔盐侧出口通过熔盐管道与热熔盐罐13相连；锅炉过热器1-1用于产生蒸汽，蒸汽通过管道进入主蒸汽/熔盐换热器6-1蒸汽侧入口和汽轮机高压缸2，汽轮机中压缸3排汽的少量蒸汽通过中压排汽旁路系统与冷凝器11相连，防止中压末级鼓风及超温，再热蒸汽/熔盐换热器6-2利用其显热调节进入汽轮机低压缸4蒸汽的温度，降低汽轮机低压缸4排汽焓值，热熔盐罐中的热盐经过进入熔盐/蒸汽加热器加热给水，给水蒸发为蒸汽后通过连通管16补入汽轮机低压缸4做功，锅炉1多余的热量全部存储在熔盐储能系统中待电网升负荷时使用。中压排汽旁路系统经过逆止阀9和中排通风阀10与冷凝器相连11。汽轮机低压缸4均采用双分流结构，且汽轮机低压缸4进汽温度在400℃以内。再热蒸汽/熔盐换热器6-2，用于使经过的蒸汽不凝结，增加所述汽轮机低压缸4排汽流量。再热蒸汽/熔盐换热器6-2蒸汽侧入口、主蒸汽/熔盐换热器6-1蒸汽入口和熔盐蒸汽加热器7水侧入口设有节流阀8、节流阀5、节流阀15。
本发明实施例中，当电网对机组的负荷需求低于锅炉的最小稳燃负荷或者汽轮机末级最小容积流量工况的负荷时，开启储能模式。
锅炉1保持最低的稳燃负荷，例如40％负荷，汽轮机末级最小容积流量为设计工况40％，锅炉过热器1-1出口大部分主蒸汽通过高压蒸汽旁路系统进入主蒸汽/熔盐换热器6-1，少量蒸汽进入汽轮机高压缸2维持汽轮机高压缸2最小冷却流量，汽轮机高压缸2出于“零出力”状态，汽轮机高压缸排汽和主蒸汽/熔盐换热器6-1出口蒸汽混合后进入再热器1-2，维持再热器1-2最低稳燃负荷(40％)要求；锅炉再热器出口大部分蒸汽通过低压蒸汽旁路系统进入再热蒸汽/熔盐换热器6-2，少量蒸汽进入汽轮机中压缸3维持汽轮机中压缸3最小冷却流量，汽轮机中压缸3处于“零出力”状态，中压排汽少量蒸汽通过增加的中压排汽旁路系统经过逆止阀9和中排通风阀10与冷凝器11相连防止中压末级鼓风及超温。再热蒸汽经过再热蒸汽/熔盐换热器6-2后温度大幅降低但不凝结，其出口蒸汽通过连通管进入汽轮机低压缸4，维持汽轮机低压缸4最小容积流量不变，增加汽轮机低压缸4排汽流量，汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3的最小流量不再受汽轮机低压缸4末级最小流量的限制，汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3可以达到“零出力”以实现火力发电汽轮机的深度调峰，同时再热蒸汽/熔盐换热器6-2仅利用其显热可以调节进入汽轮机低压缸4蒸汽的温度，降低汽轮机低压缸4排汽焓值，从而减少排汽散热损失。为防止汽轮机中压缸3排汽超温，增加了中压排汽旁路系统经过逆止阀9和中排通风阀10与冷凝器11相连，降低汽轮机中压缸3排汽压力。
当电网要求机组快速升负荷时，储存在热熔盐罐13中的热盐经过进入熔盐/蒸汽加热器7加热给水，给水蒸发为蒸汽后通过连通管16补入汽轮机低压缸4做功，汽轮机出力迅速增加，同时，由于火力发电汽轮机低压缸4均采用双分流结构，且汽轮机低压缸4进汽温度一般在400℃以内。
本发明实施例实现了锅炉1和汽轮机负荷解耦，当电网深度调峰或峰谷差使火电机组低或极低负荷运行时，锅炉1仍然按照其最低稳燃负荷运行，锅炉过热器1-1出口大部分蒸汽通过高压蒸汽旁路系统进入主蒸汽/熔盐换热器6-1，少量蒸汽进入汽轮机高压缸2维持汽轮机高压缸2最小冷却流量，汽轮机高压缸2出于“零出力”状态，汽轮机高压缸2排汽和主蒸汽/熔盐换热器6-1出口蒸汽混合后进入锅炉再热器1-2，维持锅炉再热器1-2最低稳燃负荷要求；锅炉再热器1-2出口大部分蒸汽通过低压蒸汽旁路系统进入再热蒸汽/熔盐换热器6-2，少量蒸汽进入汽轮机中压缸3维持汽轮机中压缸3最小冷却流量，汽轮机中压缸3处于“零出力”状态，中压排汽少量蒸汽通过增加的中压排汽旁路系统与冷凝器11相连防止中压末级鼓风及超温。再热蒸汽经过再热蒸汽/熔盐换热器6-2后温度大幅降低但不凝结，其出口蒸汽通过连通管16进入汽轮机低压缸，维持汽轮机低压缸4最小容积流量，防止汽轮机末级出现鼓风损失，汽轮机仅汽轮机低压缸4做功，调峰能力大幅增加，同时保证设备安全。
蒸汽经过再热蒸汽/熔盐换热器6-1后不凝结，仅利用其显热可以调节进入汽轮机低压缸2蒸汽的温度，防止部分负荷再热压力过低时进入汽轮机低压缸2蒸汽温度超温，防止末级叶片处于过热状态，同时减少排汽散热损失。
电网升负荷时，储存在热熔盐罐13中的热盐经过进入熔盐/蒸汽加热器7加热给水，给水蒸发为蒸汽后通过连通管16补入汽轮机低压缸4做功，汽轮机出力迅速增加，同时，由于火力发电汽轮机低压缸4均采用双分流结构，且汽轮机低压缸2进汽温度一般在400℃以内，通过汽轮机低压缸2补汽快速升负荷不会对设备寿命造成影响，汽机响应负荷速率快，并且节省了投资，提高了设备安全性。
相比传统的火力发电系统(图4)，本发明优势在于机响应负荷速率快，并且节省了投资，提高了设备安全性，调峰能力大幅增加。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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