一种利用固体蓄热装置参与火电深度调峰的系统的制作方法

本实用新型涉及储热应用技术，尤其涉及一种利用固体蓄热装置参与火电深度调峰的系统。

背景技术：

随着水电、风电、光伏等可再生能源大规模并网，加大了电力系统的峰谷差，要求火电机组进行低负荷调峰运行并且具备快速的负荷调节能力成为必然。受电厂煤质、设备等的影响，目前我国火电机组调峰能力在纯凝工况下普遍只有40％-50％额定容量。火电站灵活性改造迫在眉睫，火电灵活性改造要求纯凝机组最小出力达到30％～35％额定容量，部分煤质、设备好的机组纯凝工况最小技术出力达到20％～25％的额定容量。而深度调峰主要受限于锅炉及其附属设备的低负荷稳定运行能力。

由于电力系统对火力发电机组的调峰能力越来越高，如1000mw机组在agc调节时，负荷区间为550mw至1000mw，而机组参与深度调峰时，要求机组负荷降至400mw运行。低负荷下，锅炉容易产生一系列风险：低负荷燃烧不稳、水冷壁超温，烟气排放易超标、空预器堵塞和腐蚀、锅炉给水波动等。

而通常锅炉与汽机的最低负荷不一致，造成锅炉蒸汽出力大于汽机需求，产生过量蒸汽，影响机组调峰能力。为解决这一问题，在原有热力系统的基础上，增加固体蓄热装置，可实现机组深度调峰及增强机组超发能力。

鉴于此，在成本低廉的条件下，提供一种固体蓄热技术与燃煤电站相结合的系统，可以实现火电深度高效调峰。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种利用固体蓄热装置参与火电深度调峰的系统，包括锅炉和具有多级抽汽的汽轮机发电系统，其特征在于，包括固体蓄热装置和第二除氧器。

进一步地，所述固体蓄热装置的储热输入端与所述锅炉出口和/或所述汽轮机发电系统高压缸出口相连，所述固体蓄热装置的储热输出端与所述锅炉入口相连。

进一步地，所述固体蓄热装置取出的蒸汽进入所述汽轮机发电系统的中/低压缸和/或所述锅炉和/或所述汽轮机发电系统的高压加热器和/或所述汽轮机发电系统的低压加热器，为火电动力系统提供所需热源，所述固体蓄热置的取热入口与所述汽轮机发电系统的第一除氧器和第二除氧器出口相连。

进一步地，所述固体蓄热装置包括蓄热介质和换热管道。

优选的，所述蓄热介质为耐高温混凝土，来源广泛，成本低廉。

进一步地，当所述固体蓄热装置的取出的蒸汽进入所述汽轮机发电系统的高压加热器和/或所述汽轮机发电系统的高压加热器的一级或多级进行换热。

进一步地，所述固体蓄热装置包括高温蓄热装置和中温蓄热装置。

进一步地，所述高温蓄热装置的储热输出端与所述中温蓄热装置的储热输入端相连接，以达到所述高温蓄热装置储存高参数的蒸汽，所述中温蓄热装置储存低参数的蒸汽。

进一步地，所述高温蓄热装置取出的高温蒸汽进入所述中/低压缸进行做功发电；所述中温蓄热装置取出的低温热水/蒸汽进入所述锅炉和/或所述汽轮机发电系统的高压加热器和/或所述汽轮机发电系统的低压加热器进行换热。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型提供的利用固体蓄热装置参与火电深度调峰的系统，该系统中，固体蓄热装置为火电站的动力系统稳定提供部分热量，其中固体蓄热装置的原材料主要为水泥、砂石等，来源广泛，成本低，可以使系统更加稳定，降低由于新系统的加入导致的控制复杂程度。综上，固体蓄热装置的加入，提升了火电站的深度调峰能力，响应速度快，满足电网对火电站快速响应、深度调峰的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出了第一种利用固体蓄热装置参与火电深度调峰的系统结构示意图；

图2示出了第二种利用固体蓄热装置参与火电深度调峰的系统结构示意图；

图3示出了第三种利用固体蓄热装置参与火电深度调峰的系统结构示意图

图中1为锅炉，2为汽轮机，21为高压缸，22为中/低压缸，3为发电机，4为凝汽器，5为固体蓄热装置，51为高温固体蓄热装置，52为低温固体蓄热装置，6为第一除氧器，7为第二除氧器，8为高压加热器，81为一级高压加热器，82为二级高压加热器，83为三级高压加热器，9为低压加热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示的一种利用固体蓄热装置参与火电深度调峰的系统结构示意图，包括：锅炉1和具有多级抽汽的汽轮发电机系统，所述汽轮发电机系统包括汽轮机2、发电机3、凝汽器4、第一除氧器6、高压加热器8和低压加热器9，其特征在于，包括固体蓄热装置5和第二除氧器7。所述固体蓄热装置包括蓄热介质和换热管道，其中所述蓄热介质优选为耐高温混凝土，所述耐高温混凝土所使用的原材料主要为混凝土、砂石等，成本比较低，来源广泛，因此所述固体蓄热装置5的成本较熔融盐蓄热装置的成本低50％甚至以上，非常适合商业化大规模利用。所述第二除氧器7位于所述固体蓄热装置5的取热入口前端，用于为水/水蒸气系统除氧，以保证系统的正常稳定运行，延长热力系统管道的使用寿命。

在本实施例中，所述固体蓄热装置5的热源来自于锅炉1和/或所述汽轮机发电系统高压缸21抽汽；从所述固体蓄热装置5取出的蒸气可进入所述汽轮机发电系统的中/低压缸和/或所述锅炉和/或所述汽轮机发电系统的低压加热器和/或所述汽轮机发电系统的高压加热器，各设备之间的连接关系如下：

所述固体蓄热装置5的储热输出端与所述锅炉1出口和/或所述汽轮机发电系统高压缸的出口相连接，具体可通过阀门a和阀门f进行控制储热热源的控制和调节；所述固体蓄热装置5的储热输入端与所述锅炉1的入口相连接。所述固体蓄热装置5的取热输出端可分为4路，分别用阀门d、阀门e、阀门c以及阀门g进行控制和调节。第一路与所述汽轮机发电系统的中/低压缸22入口相连接，为所述中/低压缸22提供做功发电的蒸汽；第二路与所述锅炉1的入口相连接，为锅炉提供具有一定热值的蒸汽；第三路与所述高压加热器8的入口相连接，为所述高压加热器8提供换热所需热量；第四路与所述低压加热器9的入口相连，为所述低压加热器6提供换热所需热量。经所述高压加热器8和所述低压加热器9的换热出口与所述第二除氧器7的入口相连接，所述第一除氧器6和所述第二除氧器的出口与所述固体蓄热装置5的取热输入端相连接。

本实施例运行的原理如下：

储热过程：机组降负荷时，通过对阀门a和阀门f的开闭和调节，将所述锅炉1和/或所述高压缸21的抽汽输入到所述固体蓄热装置5中进行热量的存储，换热后的水/蒸气重新回到所述锅炉1中进行循环。

取热过程：打开阀门e，所述固体蓄热装置5输出的高温蒸汽进入所述中/低压缸22进行发电做功；打开阀门d，所述固体蓄热装置5输出的低温蒸汽进入所述锅炉1中进行再热；打开阀门c，所述固体蓄热装置5输出的低温蒸汽进入所述高压加热器8中进行换热，为所述高压加热器8提供所需热源，冷却后的水进入所述第二除氧器7中进行除氧；打开阀门g，所述固体蓄热装置5输出的低温蒸汽进入所述低压加热器9中进行换热，为所述低压加热器9提供所需热源，冷却后的水进入所述第二除氧器7中进行除氧。在实际生产过程中，可以设置所述4路取热去向中的一路或多路，也可以设置4路，通过控制阀门d、阀门e、阀门c以及阀门g的开闭来实现取热蒸汽的去向调整。

需要注意的是，所述固体蓄热装置5可以通过在不同长度的取热管道上安装阀门和管道来调节取热蒸汽的温度，以到达根据需要输出高温蒸汽、低温蒸汽/热水的目的。

实施例二

如图2所示的第二种利用固体蓄热装置参与火电深度调峰的系统结构示意图，所述固体蓄热装置5由所述低温固体蓄热装置52和所述高温固体蓄热装置51组成，所述高温蓄热装置52的储热输出端与所述中温蓄热装置51的储热输入端相连接，以达到所述高温蓄热装置52储存高参数的蒸汽，所述中温蓄热装置51储存较低参数的蒸汽。

储热过程：在本实施例中的储热过程与实施例一类似，不同之处在于热源先进入所述高温固体蓄热装置52进行热储存，然后再进入所述低温固体蓄热装置51中进行热存储，最终回到所述锅炉1中进行循环。

取热过程：

取热工质从所述高温蓄热装置52底端进入进行取热换热，升温后，输出高温蒸汽进入所述中/低压缸进行做功发电。取热工质从所述中温蓄热装置51底端进入进行取热，输出低温蒸汽/热水，打开阀门d，所述低温蒸汽/热水进入所述锅炉1中进行再热；打开阀门c，所述低温蒸汽/热水进入所述高压加热器8中进行换热，为所述高压加热器8提供所需热源，冷却后的水进入所述第二除氧器7中进行除氧；打开阀门g，低温蒸汽/热水进入所述低压加热器9中进行换热，为所述低压加热器9提供所需热源，冷却后的水进入所述第二除氧器7中进行除氧。

同理，本实施例与实施例一类似，在实际应用过程中，可以根据需要设置所述中温蓄热装置51输出端为三路中的一路或多路，也可以通过控制阀门d、阀门c以及阀门g的开闭来实现所述低温蒸汽/热水的去向调整。

实施例三

如图3所示的第三种利用固体蓄热装置参与火电深度调峰的系统结构示意图，所述中温蓄热装置52为原火电站动力系统中的所述高压加热器8中的一级高压加热器81和二级高压加热器82提供热源。

在本实施例中的储热过程与实施例二相同，此处不再赘述，取热过程如下：

高温蓄热装置51的取热过程与实施例二相同。不切断原有低压加热器9的汽轮机抽汽，取热工质从所述中温蓄热装置52底端进入进行取热换热，升温后，输出低温蒸汽，打开阀门c，进入所述一级高压加热器81和二级高压加热器82提供换热所需热量，换热冷却后的冷凝水进入所述第二除氧器7进行除氧。

值得注意的是，本实施例中仅以为高压加热器的前两级抽汽提供换热所需热源为例，实际实施时，可以为高压加热器和低压加热器的任意一级或多级提供换热所需热源，可任意组合，以上实施方式均落入本实施例的保护范围。

综上，本实用新型中的三个实施例在实际应用过程中，可以交叉组合使用，以上各实施方式及任意组合均落入本实施例的保护范围。

以上实施方案综合成本低，将原火电站的热能进行了时间的转换，以达到电网对火电站深度调峰的要求，响应时间短，效率高，适合大规模应用于火电站的灵活性改造。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

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