一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的系统和方法与流程

本发明属于电力、储能领域，具体涉及一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的系统和方法。

背景技术：

1、新建机组都需要启动锅炉，启动锅炉在首台机组启动过程中为机组启动提供蒸汽，在机组启动自身能够产生稳定蒸汽后，启动锅炉就处于备用状态，在第二台及后续机组启动过程中，可以通过临机供汽实现机组启动，电锅炉实际存在的意义就不是很大了，但作为备用汽源还必须存在，电厂为启动锅炉的备用及保养每年也要投入一定的费用。

2、随着风电、光伏等不稳定性电源容量的增大，核电机组也要参与电网调峰，核电机组调峰时，造成热量损失，因此采用储热装置，将核电机组调峰产生的多余电量、热量储存起来，供热将产生良好的经济效益。

3、核电机组是零碳供热的重要途径。某化工园需要的蒸汽类型有：1.5mpa、300℃，4mpa、400℃。压水堆核电机组可以提供7mpa、280℃，不能满足化工园用汽的需求。

4、利用压水堆发电机组的发电加热熔盐，通过高温熔盐加热水可以产生高温蒸汽，但水的汽化潜热比较大，在汽化点利用熔盐汽化蒸汽，需要熔盐耗量大，工作也不稳定。低温的水直接利用熔盐加热，容易使熔盐温度低于其熔点，造成系统运行故障。

5、熔盐比热比水小，成本高，但水储热温度较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对目前发电机组熔盐储能、供热存在的问题，提供了一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的系统和方法。

2、本发明采用如下技术方案来实现的：

3、一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的系统，包括熔盐电加热模块、熔盐罐、熔盐泵、机组供汽模块、1号储水箱、1号水泵、回水水箱、2号水泵、除氧器、3号水泵、高压加热器、蒸发器、汽水分离器和2号水箱；

4、熔盐电加热模块的第一出口接在熔盐罐的入口，熔盐罐的出口接在熔盐泵的入口，熔盐泵的出口接在熔盐电加热模块的第一入口；

5、回水水箱的出口接在2号水泵的入口，2号水泵的出口接在除氧器的第一入口，除氧器的出口接在3号水泵的入口，3号水泵的出口接在高压加热器的第一入口，高压加热器的第一出口接在蒸发器的第一入口，蒸发器的第一出口接在汽水分离器的入口，汽水分离器的第一出口接在熔盐电加热模块的第二入口，熔盐电加热模块的第二出口接在用户的入口，用户的出口接在回水水箱的入口，熔盐电加热模块的第三出口接在高压加热器的第二入口，熔盐电加热模块的第四出口接在蒸发器的第三入口，汽水分离器的第二出口接在除氧器的第二入口，汽水分离器的第三出口接在2号水箱的入口，2号水箱的出口接在除氧器的第三入口；

6、机组供汽模块的出口接在蒸发器的第二入口，蒸发器的第二出口接在机组供汽模块的入口，高压加热器的第二出口接在1号储水箱的第一入口，蒸发器的第三出口接在1号储水箱的第二入口，1号储水箱的出口通过1号水泵接在除氧器的第四入口。

7、本发明进一步的改进在于，熔盐电加热模块内配置有电加热元件和蒸汽换热管，电加热元件产生的热量和蒸汽换热管内的蒸汽通过填充于它们之间的熔盐进行换热；熔盐罐内配置有电加热元件，由熔盐电加热模块、熔盐罐、熔盐泵及其之间连接的管道构成的系统称为熔盐系统，熔盐泵将熔盐罐内的熔盐提升压头，熔盐到达熔盐电加热模块的最高点，通过重力自流返回熔盐罐形成的循环称为熔盐循环。

8、本发明进一步的改进在于，在汽水分离器的下部布置有电加热元件，当汽水分离器在具有设定水位时，电加热元件通电来加热汽水分离器中的水，在汽水分离器中的水位低于设定水位时，电加热元件断电。

9、本发明进一步的改进在于，回水水箱回收从用户返回的水，并进行处理，使其合格，如果系统水量有损失，回水水箱具有从外部接受补充水的功能。

10、本发明进一步的改进在于，从蒸发器第一出口出来的汽水混合物进入汽水分离器后，在汽水分离器内汽、水分离，一部分蒸汽从汽水分离器的第一出口进入熔盐电加热模块，一部分蒸汽从汽水分离器的第二出口进入除氧器作为除氧器的蒸汽汽源，水进入2号水箱，2号水箱的水进入到除氧器。

11、本发明进一步的改进在于，熔盐电加热模块出来的蒸汽，一部分共给用户，一部分进入高压加热器，作为高压加热器的加热汽源；

12、机组供汽模块的蒸汽来自发电机组，其返回的工质返回到发电机组的凝汽器。

13、一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的方法，该方法基于所述的一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的系统，该方法在机组供汽模块没有蒸汽来源时，系统自身产生蒸汽，为用户提供蒸汽，包括：

14、给回水水箱补水并一直维持其正常水位；

15、启动2号水泵，给除氧器补水至正常水位；

16、启动3号水泵，通过高压加热器和蒸发器向汽水分离器补水使其水位正常；

17、启动汽水分离器的电加热，随着汽水分离器内水温的提高，汽水分离器产生蒸汽，蒸汽优先给除氧器供汽，提升除氧器内水的温度；

18、启动熔盐罐内的电加热和熔盐电加热模块内的电加热，将熔盐罐内的熔盐和熔盐电加热模块内熔盐温度提升至180℃以上，启动熔盐泵，建立起熔盐循环；

19、当汽水分离器内蒸汽温度达到180℃以上，且已经建立起熔盐循环后，一部分蒸汽进入熔盐电加热模块，随着熔盐温度的升高，蒸汽温度也在升高，从熔盐电加热模块出来的蒸汽一部分进入高压加热器，用来加热给水，一部分进入蒸发器，使水蒸发；

20、当熔盐电加热模块出口蒸汽温度满足用户要求后，为用户供汽；

21、汽水分离器内的水位过高时，水进入2号水箱，2号水箱水位高时，水进入除氧器；

22、高压加热器水位高时，水进入1号储水箱，1号储水箱水位高时，水通过1号水泵进入除氧器。

23、一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的方法，该方法基于所述的一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的系统，该方法在机组供汽模块有蒸汽来源时，系统产生蒸汽，为用户提供蒸汽，包括：

24、启动熔盐系统和水汽系统；

25、从发电机组来的蒸汽通过机组供汽模块进入到蒸发器，使水蒸发；

26、逐步降低汽水分离器内的电加热元件的电功率，增大机组供汽模块的供气量，直至停止降低汽水分离器内的电加热元件的电功率。

27、一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的方法，该方法基于所述的一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的系统，该方法在用电低谷时，能够储能，包括：

28、在用电低谷期，用户的蒸汽由机组供应，停止熔盐电加热模块向用户供汽；

29、熔盐系统在停止向蒸汽系统输热后，熔盐温度提高，直至达到熔盐系统的最高温度500℃，这样部分电能便储存在了熔盐系统中；

30、发电机组向蒸发器供汽温度280℃，蒸发器产生的蒸汽使得汽水分离器压力逐步升高至其高限6.0mpa，其内部温度275℃，其产生的蒸汽加热除氧器中的水，使其水位达到高限、其温度达到其最高温度200℃，这样部分蒸汽的能量就存储在除氧器；

31、汽水分离器产生的水进入到2号水箱，保持2号水箱高水位，其内部温度270℃，这样部分蒸汽的能量就存储在2号水箱；

32、机组供汽模块供汽温度280℃，蒸发器的凝水温度270℃，这些水进入到1号储水箱，保持1号储水箱高水位，这样部分蒸汽的能量就存储在1号储水箱中。

33、一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的方法，该方法基于所述的一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的系统，该方法在用电高峰时，能够释能，产生蒸汽，减少机组向用户的供汽，用来发电，包括：

34、启动3号水泵，除氧器中的水通过高压加热器、蒸发器进入汽水分离器，汽水分离器产生的蒸汽，经熔盐电加热模块中的高温熔盐过热后供向用户，在这个过程中通过2号水箱和1号储水箱存储的高温水维持除氧器温度和水位；

35、当2号水箱、1号储水箱、除氧器水位达到低位，熔盐系统的熔盐温度低于用户所需的最低蒸汽温度后，释热完成。

36、本发明至少具有如下有益的技术效果：

37、本发明提供的一种电加热与蒸汽加热耦合的熔盐热水储能的系统和方法，具有以下几方面明显的优点：

38、(1)在发电机组不能供汽时，该系统自身可以产生蒸汽，以替代启动锅炉，实现机组启动用汽的需求。

39、(2)高温储热利用熔盐，利用熔盐汽化点高的特点，可以使高温储热在低压下实现，提高储热的安全性，并降低成本；

40、(3)低温储热利用水，利用水在低压下成本较低，克服熔盐在低温下凝固的缺点，提高储热的安全性，并降低成本；

41、(4)水汽化利用了蒸汽凝结的汽化潜热，减小了换热面积，系统运行更稳定；

42、(5)在用户供热需求突然减小的情况下，可以将供给用户的热量部分存储，减小机组的波动，提高机组运行的安全性；

43、(6)可以在发电机组突然减小的情况下，利用储热系统存储的热量给供热用户供热，提高用户的满意度；

44、(7)可以在用电低谷期，将机组的部分热量存储，在用电高峰期释放，提高机组的经济效益。