耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统的制作方法

本发明属于发电调峰领域，涉及一种耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统。

背景技术：

1、钢铁行业能源消费量约占全国总量11％，碳排放量贡献占全球钢铁碳排总量的60％以上。钢铁厂作为能源消耗大户，有较多的余热资源和剩余煤气资源，钢铁企业常规做法是利用回收的余热和工艺生产后剩余的煤气资源发电，一般包含煤气发电、余热发电(高温、中温、低温饱和蒸汽)、trt余压发电、光伏发电等，发电系统在生产过程中存在以下可优化的地方：

2、1、机炉负荷不匹配。锅炉最低稳燃负荷为额定负荷的30％～50％，锅炉偏离经济负荷越大热效率降低越多。而汽机低负荷运行能力要远高于锅炉，最低可以降至20％～25％。机炉负荷的不匹配导致实际生产过程中，机组灵活性调节的空间没能得到最大的挖掘。

3、2、煤气柜调峰功能待开发。煤气柜柜容是基于工艺生产波动的煤气量进行规划设计的。常规的钢铁企业煤气柜功能多用于稳压，没很好挖掘其中的调峰经济价值。工艺生产中煤气富余量较大时，由于煤气柜容积有限，常采取放散塔点火燃烧的方式处理多余煤气，造成较大能源浪费。煤气柜在短时储能和耦合其他生产系统的长时储能系统有待进一步开发。

4、3、中低温余热发电和饱和蒸汽发电能效低下。钢铁厂余热资源多以中低温或饱和蒸汽的方式去发电，机组规模小，能效低。饱和蒸汽含湿量较大，有较大安全隐患。烟气热回收产生的蒸汽参数存在一定的不稳定性，造成余热发电机组频繁启停和负荷较大波动，造成较大经济损失。

5、4、电力市场峰谷电价差日益增大。近几年快速发展的光电、风电、水电等导致火电份额逐步下降。钢铁企业配置风电、屋顶光伏发电的比例也在逐渐加大，新能源发电有较大的波动性，季节性，新能源电力的汇入对电网系统造成较大的影响。较大的峰谷电价差催生和诱导用能企业从用能侧进行错峰蓄能用能，获取峰谷电价差经济效益。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，将煤气柜、燃气锅炉、熔盐系统、调峰燃气锅炉进行整合，以匹配不同工况，实现更加长时、更加灵活的储能调节。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，包括煤气存储系统、煤气发电系统、调峰发电系统以及熔盐系统；所述煤气存储系统包括至少一个煤气柜，向所述煤气发电系统及所述调峰发电系统供气；所述煤气发电系统包括燃气锅炉、汽轮发电机组，由所述燃气锅炉产生蒸汽带动所述汽轮发电机组发电；所述调峰发电系统包括调峰燃气锅炉、调峰汽轮发电机组，由所述调峰燃气锅炉产生蒸汽带动所述调峰汽轮发电机组发电；所述熔盐系统以熔盐及水为介质进行储能、释能以匹配工况；所述煤气发电系统以及所述熔盐系统通过所述调峰燃气锅炉与所述煤气发电系统相耦合。

4、可选的，所述煤气存储系统通过调峰机组煤气调节阀组与所述调峰燃气锅炉相连；所述煤气存储系统通过煤气发电机组煤气调节阀组与所述燃气锅炉相连。

5、可选的，调峰燃气锅炉包含至少两股蒸汽汽源，其中一股或多股为饱和蒸汽，经过饱和蒸汽调节阀组与所述调峰燃气锅炉相连；另外一股或者多股为中低温过热蒸汽，经过中低温过热蒸汽调节阀组与调峰燃气锅炉相连。

6、可选的，调峰燃气锅炉的进气参数满足以下条件，其中饱和蒸汽压力参数为0.5-1.6mpa，温度为饱和温度；中低压过热蒸汽压力参数为≤3.92mpa，温度为≤450℃。

7、可选的，燃气锅炉，煤气发电机组汽轮机主蒸汽压力参数≥13.7mpa，主蒸汽温度参数≥540℃。

8、可选的，所述调峰发电系统还包括调峰机组凝汽器、调峰机组凝结水泵、回热加热系统，所述调峰燃气锅炉、调峰汽轮发电机组、调峰机组凝汽器、调峰机组凝结水泵、回热加热系统依次连接并形成回路。

9、可选的，所述煤气发电系统还包括发电系统蒸汽开关、煤气发电凝汽器、煤气发电凝结水泵、煤气发电回热系统；所述燃气锅炉、发电系统蒸汽开关、汽轮发电机组、煤气发电凝汽器、煤气发电凝结水泵、煤气发电回热系统依次连接并形成回路。

10、可选的，所述煤气发电回热系统依次包括轴封加热器、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器。

11、可选的，所述熔盐系统包括依次相连并形成回路的熔盐储能换热系统、高温熔盐储罐、高温熔盐泵、熔盐释能换热系统、低温熔盐储罐、低温熔盐泵。

12、可选的，所述熔盐储能换热系统经熔盐储能抽气调节阀组连接至所述燃气锅炉的出口；所述熔盐储能换热系统经熔盐储能回水泵回连至所述燃气锅炉的入口。

13、可选的，所述燃气发电系统经熔盐释能给水阀组及熔盐释能给水泵连接至熔盐释能换热系统，并回连至所述燃气锅炉的出口。

14、可选的，所述熔盐储能换热系统与高温熔盐储罐之间设置熔盐电加热单元，所述熔盐电加热单元并联有熔盐电加热单元旁路阀；所述熔盐电加热单元上设置有熔盐电加热单元关断阀。

15、可选的，所述熔盐释能换热系统包括依序连接的预热器、蒸发除氧器、第一过热器；所述熔盐储能换热系统包括依序连接的第二过热器、冷凝除氧器、热水换热器。

16、可选的，所述燃气锅炉及所述煤气柜使用的是生产富余的高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、天然气或者其由两种或者多种燃气介质组成的混合煤气。

17、可选的，该系统提供以下工作模式：

18、储能工作模式：调整燃气发电系统负荷至最小，并利用熔盐系统储能，长时熔盐储能优先级高于煤气储能，储存不下的煤气输送至调峰发电系统；

19、释能工作模式：调整燃气发电系统负荷至最大，并利用熔盐系统释能，长时熔盐释能优先级高于煤气释能。

20、本发明的有益效果在于：

21、本发明提供的一种耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统可以实现在不减小燃气锅炉运行负荷的前提下，让燃气锅炉保持较高效燃烧负荷下进行发电调峰，利用主蒸汽抽汽或引出给水调节发电负荷。通过与煤气柜关联，实现了煤气柜煤气短时存储+熔盐蓄热长时存储，实现更灵活的系统储能，相比于短时储能可以获取更大峰谷电价经济效益。将煤气输送到调峰燃气锅炉，可有效提高余热发电进汽参数，减少蒸汽含湿量，进而提高余热发电机组的运行能效和运行安全性，获取更多自发电量。

22、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：所述煤气存储系统通过调峰机组煤气调节阀组(9)与所述调峰燃气锅炉(1)相连；所述煤气存储系统通过煤气发电机组(13)煤气调节阀组(11)与所述燃气锅炉(12)相连。

3.根据权利要求1所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：调峰燃气锅炉(1)包含至少两股蒸汽汽源，其中一股或多股为饱和蒸汽，经过饱和蒸汽调节阀组(7)与所述调峰燃气锅炉(1)相连；另外一股或者多股为中低温过热蒸汽，经过中低温过热蒸汽调节阀组(8)与调峰燃气锅炉(1)相连。

4.根据权利要求3所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：调峰燃气锅炉(1)的进气参数满足以下条件，其中饱和蒸汽压力参数为0.5-1.6mpa，温度为饱和温度；中低压过热蒸汽压力参数为≤3.92mpa，温度为≤450℃。

5.根据权利要求1所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：燃气锅炉(12)，煤气发电机组(13)汽轮机主蒸汽压力参数≥13.7mpa，主蒸汽温度参数≥540℃。

6.根据权利要求1所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：所述调峰发电系统还包括调峰机组凝汽器(3)、调峰机组凝结水泵(4)、回热加热系统(5)，所述调峰燃气锅炉(1)、调峰汽轮发电机组(2)、调峰机组凝汽器(3)、调峰机组凝结水泵(4)、回热加热系统(5)依次连接并形成回路。

7.根据权利要求1所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：所述煤气发电系统还包括发电系统蒸汽开关、煤气发电凝汽器(14)、煤气发电凝结水泵(15)、煤气发电回热系统(16)；所述燃气锅炉(12)、发电系统蒸汽开关、煤气发电机组(13)、煤气发电凝汽器(14)、煤气发电凝结水泵(15)、煤气发电回热系统(16)依次连接并形成回路。

8.根据权利要求7所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：所述煤气发电回热系统(16)依次包括轴封加热器、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器。

9.根据权利要求1所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：所述熔盐系统包括依次相连并形成回路的熔盐储能换热系统(23)、高温熔盐储罐(27)、高温熔盐泵(28)、熔盐释能换热系统(20)、低温熔盐储罐(21)、低温熔盐泵(22)。

10.根据权利要求9所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：所述熔盐储能换热系统(23)经熔盐储能抽气调节阀组连接至所述燃气锅炉(12)的出口；所述熔盐储能换热系统(23)经熔盐储能回水泵(17)回连至所述燃气锅炉(12)的入口。

11.根据权利要求9所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：所述燃气发电系统经熔盐释能给水阀组(18)及熔盐释能给水泵(19)连接至熔盐释能换热系统(20)，并回连至所述燃气锅炉(12)的出口。

12.根据权利要求9所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：所述熔盐储能换热系统(23)与高温熔盐储罐(27)之间设置熔盐电加热器(24)，所述熔盐电加热单元并联有熔盐电加热单元旁路阀(25)；所述熔盐电加热器(24)上设置有熔盐电加热器关断阀(26)。

13.根据权利要求9所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：所述熔盐释能换热系统(20)包括依序连接的预热器、蒸发除氧器、第一过热器；所述熔盐储能换热系统(23)包括依序连接的第二过热器、冷凝除氧器、热水换热器。

14.根据权利要求1所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：所述燃气锅炉(12)及所述煤气柜使用的是生产富余的高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、天然气或者其由两种或者多种燃气介质组成的混合煤气。

15.根据权利要求1-14任一项中所述的耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，其特征在于：

技术总结
本发明涉及一种耦合煤气柜和熔盐储能的调峰发电系统，属于发电调峰领域。包括煤气存储系统、煤气发电系统、调峰发电系统以及熔盐系统；所述煤气发电系统包括燃气锅炉、汽轮发电机组，由所述燃气锅炉产生蒸汽带动所述汽轮发电机组发电；所述调峰发电系统包括调峰燃气锅炉、调峰汽轮发电机组，由所述调峰燃气锅炉产生蒸汽带动所述调峰汽轮发电机组发电；所述熔盐系统以熔盐及水为介质进行储能、释能以匹配工况；所述煤气发电系统以及所述熔盐系统通过所述调峰燃气锅炉与所述煤气发电系统相耦合。本发明将煤气柜、燃气锅炉、熔盐系统、调峰燃气锅炉进行整合，以匹配不同工况，实现更加长时、更加灵活的储能调节。

技术研发人员：吴娅,王毅,王方明,陈丽,李斌
受保护的技术使用者：重庆赛迪热工环保工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14