熔盐耦合电辅助升温升压的中压工业供汽系统的制作方法

1.本实用新型属于燃煤火电机组工业技术领域，尤其涉及熔盐耦合电辅助升温升压的中压工业供汽系统。


背景技术：

2.现役燃煤火电机组随着机组负荷的下降，汽轮机各级抽汽点的压力呈逐渐下降的趋势。而对于带中压工业供汽的机组而言，随着机组负荷的降低，其现有抽汽点的压力也会同步降低，从而无法满足外供蒸汽压力的要求，导致无法实现全负荷段的供汽能力。最为典型的就是采用汽轮机高排抽汽供工业供汽的机组(压力等级在0.6mpa-1.5mpa之间)，在机组负荷下降时高排的压力不足，导致无法供汽。
3.近年来，燃煤火电机组深度调峰运行模式逐渐成为电力行业的常态化运行模式，机组需要在深度调峰模型下仍具备工业供汽的能力，从而在深度调峰运行和工业供汽压力方面产生巨大矛盾，无法同时兼顾这两项任务。对于带中压工业供汽的现役燃煤火电机组，兼顾深度调峰和工业供汽能力是亟需解决的技术难点之一。目前的主要技术方案包括汽轮机中联门参调方案、锅炉主蒸汽抽汽改造方案等。其中中联门参调方案是通过调节汽轮机高中压缸之间旋转隔板的开度，强行憋压，使得汽轮机高压缸排汽的压力升高。该技术的调节幅度相对较小，且对汽轮机高压缸末级叶片的运行带来非常不利的影响；而锅炉主蒸汽抽汽改造方案通过抽取更高等级的蒸汽进行减温减压，满足工业供汽的需求，但锅炉抽汽后会对抽汽点后的受热面安全带来严重的影响，导致受热面超温爆管，因此，现有技术的主要缺点在于抽汽流量难以做大，改造后均会对现有设备的安全运行造成影响。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本实用新型的目的在于提出了一种熔盐耦合电辅助升温升压的中压工业供汽系统及方法，一改现有技术中补丁式改造的思路，从循环本身的特点出发，利用高能级的电能辅助，以熔盐作为循环介质，实现了低温低压蒸汽升温升压提质的目的，提升现役燃煤火电机组全负荷段工业供汽的能力。
6.为达到上述目的，本实用新型实施例提出熔盐耦合电辅助升温升压的中压工业供汽系统，其包括：
7.热力发电系统；包括锅炉、汽轮机和发电机；其中所述锅炉的部分蒸汽输至所述汽轮机，所述汽轮机与所述发电机连接；
8.熔盐循环系统；其包括熔盐储件、熔盐吸热通路和熔盐放热通路；所述熔盐储件包括用于存储熔盐的熔盐储罐及附属的运输熔盐的所述运输件；所述熔盐储罐、熔盐吸热通路和熔盐放热通路形成熔盐的循环回路；熔盐在所述熔盐吸热通路中先后吸收低压蒸汽冷凝释放的热量和电热升温提质后，在所述熔盐放热通路中产生的高品质蒸汽。
9.在一些实施例中，所述低压蒸汽为不满足工业供汽的压力要求的所述热力发电系
统中的抽汽或相邻热力发电系统中的抽汽。
10.在一些实施例中，所述电热为利用电网谷电、新能源弃电、所述热力发电系统中电能中的至少一种电加热形成。
11.在一些实施例中，所述熔盐吸热通路包括至少一个第一换热器和至少一个电加热器；其中所述第一换热器的冷侧进口连接所述熔盐储罐的出口；所述第一换热器的冷侧出口连接所述电加热器的进口；所述电加热器的出口连接所述熔盐放热通路；所述第一换热器的热侧进口连接所述锅炉和/或所述汽轮机的抽汽出口；所述第一换热器的热侧出口连接所述熔盐放热通路。
12.在一些实施例中，所述熔盐放热通路包括至少一个第二换热器和至少一个过热器；其中所述第二换热器的冷侧进口连接所述第一换热器的热侧出口，所述第二换热器的冷侧出口连接所述过热器的冷侧进口；所述过热器的热侧进口连接所述电加热器的出口；所述过热器的热侧出口连接所述第二换热器的热侧进口；所述第二换热器的热侧出口连接所述熔盐储罐。
13.在一些实施例中，所述电加热器参与所述热力发电系统快速调频或调峰；所述电加热器的电能输入端连接所述发电机的电能输出端。
14.在一些实施例中，所述第二换热器的冷侧进口与所述第一换热器的热侧出口之间设置升压泵。
15.在一些实施例中，所述第一换热器为冷凝换热器；所述第二换热器为蒸发换热器。
16.附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
17.本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1是本实用新型一实施例提出的熔盐耦合电辅助升温升压的中压工业供汽系统的示意图；
19.图中，1、锅炉；2、熔盐泵；3、熔盐储罐；4、汽轮机；5、第一换热器；6、升压泵；7、第二换热器；8、发电机；9、电加热器；10、过热器。
具体实施方式
20.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
21.为达到上述目的，如图1本实用新型实施例提出一种熔盐耦合电辅助升温升压的中压工业供汽系统，其包括热力发电系统和熔盐循环系统；其中熔盐循环系统主要包括熔盐储件以及熔盐吸热通路和熔盐放热通路；其中熔盐储件包括熔盐储罐3及其运输件，运输件包括熔盐储罐3附属的熔盐泵2、阀门、管道等，用于在熔盐储件、熔盐吸热通路和熔盐放
热通路形成的熔盐循环回路中运输熔盐；熔盐在熔盐吸热通路中先后吸收低压蒸汽冷凝释放的热量和电热升温提质后，在熔盐放热通路中产生的高品质蒸汽。
22.其中热力发电系统为现有的常规设置，其工作的流程为：自锅炉1过热器10出口的蒸汽进入高压缸做功，高压缸中的排汽进入锅炉1再热器，再热器出口的蒸汽进入中压缸做功，中压缸排汽与低压缸之间设置有排汽控制阀，通过排气控制阀控制中压缸排汽可实现低压缸零出力工作；进入低压缸的蒸汽在汽轮机4做完功后排入凝汽器，同时带动发电机8发电，凝汽器中的冷凝水通过凝结水泵、低压加热器进入除氧器，在除氧器中再次加热后，利用给水泵打入高压加热器，最后进入锅炉1中，完成整个动力循环。
23.本实施例中，根据熔盐的流通方向，熔盐在熔盐吸热通路中先吸收低压蒸汽冷凝释放的热量，其中低压蒸汽为不满足工业供汽压力要求的广义蒸汽，示例性的包括热力发电系统中的抽汽或相邻热力发电系统中的抽汽蒸汽，低压蒸汽冷凝释放的热源对熔盐初步升温提质、之后吸收电热进一步升温提质，其中电热为利用电网谷电、新能源弃电、热力发电系统中电能中的至少一种电加热形成，升温提质后的熔盐进入熔盐放热通路中产生的高品质蒸汽即为中压蒸汽。
24.在一些实施例中，熔盐吸热通路包括至少一个第一换热器5和至少一个电加热器9；其中第一换热器5的冷侧进口连接熔盐储罐3的出口；第一换热器5的冷侧出口连接电加热器9的进口；电加热器9的出口连接熔盐放热通路；第一换热器5的热侧进口连接锅炉1和/或汽轮机4的抽汽出口；第一换热器5的热侧出口连接熔盐放热通路。
25.具体的熔盐吸热通路包括至少一个第一换热器5和至少一个电加热器9，即根据低温熔盐的吸热情况，可在熔盐吸热通路上设置一个或多个串联的第一换热器5和电加热器9，将低压抽汽通入第一换热器5的热侧对第一换热器5中冷侧的低温熔盐进行加热，可知的第一换热器5为冷凝换热器。低压抽汽在冷凝换热器的凝结过程中由于压力相对较低，其凝结温度是相对偏低的，且在冷凝过程中温度基本保持不变，这就决定了其能加热的熔盐介质到一个相对较低的温度水平。这样温度水平的熔盐介质如果直接用来加热水，只能蒸发压力更低的水成为蒸汽，这时就是正常的蒸汽减温减压的自发过程，该过程没有外界干预的情况下是不可逆的。之后，为了打破这一自发过程，实现其逆过程，本实施例中将与低压抽汽换热后的熔盐再利用电加热器9加热，采用电加热器9加热熔盐的方式，通过电热将已经达到较低水平的熔盐介质进一步提高其温度水平到相对较高的水平，此时的熔盐介质能够蒸发的水的压力等级自然就随之升高，当达到可以满足工业供汽需求时就不需要再继续输入热量了。
26.示例性的如图1所示，本实施例中熔盐储罐3为单罐，为熔盐吸热通路包括一个第一换热器5和一个电加热器9，第一换热器5和电加热器9串联，通入第一换热器5的热侧的低压抽汽为本实施例中热力发电系统中的低压蒸汽，电加热器9参与热力发电系统快速调频或调峰；电加热器9的电能输入端连接发电机8的电能输出端，故其中第一换热器5的冷侧进口连接熔盐储罐3的出口；第一换热器5的冷侧出口连接电加热器9的进口；电加热器9的出口连接熔盐放热通路；第一换热器5的热侧进口连接锅炉1和/或汽轮机4的抽汽出口；第一换热器5的热侧出口连接熔盐放热通路，实现低温熔盐吸收锅炉1和汽轮机4中的低压抽汽后经过电加热器9再次加热提升熔盐能够蒸发的水的压力等级至满足工业供汽需求。
27.在一些实施例中，熔盐放热通路包括至少一个第二换热器7和至少一个过热器10；
其中第二换热器7的冷侧进口连接第一换热器5的热侧出口，第二换热器7的冷侧出口连接过热器10的冷侧进口；过热器10的热侧进口连接电加热器9的出口；过热器10的热侧出口连接第二换热器7的热侧进口；第二换热器7的热侧出口连接熔盐储罐3。
28.具体的熔盐放热通路包括至少一个第二换热器7和至少一个过热器10，即根据高温熔盐的放热情况，可在熔盐放热通路上设置一个或多个串联的第二换热器7和多个过热器10，将高温的熔盐依次经过过热器10和第二换热器7的热侧并分别加热过热器10和第二换热器7冷侧的蒸汽和经过冷凝换热器换热后的低压抽汽生成冷凝低压水。
29.即对于本实施例中熔盐吸热通路中第一换热器5冷凝低压抽汽生成的低压水而言，提升其压力是非常容易的，仅需要第二换热器7的冷侧进口与第一换热器5的热侧出口之间设置升压泵6就可以获得压力满足供汽需要的水，这一过程是电力行业最为普遍的手段。最后，利用电加热器9加热后的高温熔盐蒸发及过热升压后的冷凝水从而获得了压力等级显著升高且满足工业供汽需求的过热蒸汽。本实施例中形成了两个循环，即蒸汽-水过热循环和熔盐吸热-放热循环；其中锅炉1和汽轮机4的抽汽经过第一换热器5中冷凝，再经过第二换热器7升压，后经过过热器10蒸发的过热循环；熔盐经过第一换热器5吸收低压蒸汽、电加热器9吸热，过热器10和第二换热器7的熔盐吸热-放热循环，两个循环之间通过加热器实现了热量的传递，工质则在自身的设备及管道内流动。
30.示例性的，熔盐放热通路包括一个第二换热器7和一个过热器10；其中第二换热器7和过热器10的串联，其中第二换热器7的冷侧进口连接第一换热器5的热侧出口，第二换热器7的冷侧出口连接过热器10的冷侧进口；过热器10的热侧进口连接电加热器9的出口；过热器10的热侧出口连接第二换热器7的热侧进口；第二换热器7的热侧出口连接熔盐储罐3。
31.综上因此本实施例中的技术方案可理解为：由熔盐循环系统和现有热力发电系统在有热源输入本实施例的中压工业供汽系统的情况下，整体构成一个广义热泵，其中熔盐循环系统相当于广义热泵的蒸发吸热段，热力发电系统整体相当于广义热泵膨胀冷却段。
32.本实施例中熔盐耦合电辅助升温升压的中压工业供汽系统进行供汽的方法：低温熔盐吸收锅炉1和汽轮机4中的低压抽汽后经过电加热器9再次加热提升熔盐能够蒸发的水的压力等级至满足工业供汽需求；其中换热后的低压抽汽生成冷凝低压水；加热后的熔盐经过熔盐放热通路与冷凝低压水换热生成满足工业供汽需求的过热蒸汽。
33.其中锅炉1和汽轮机4中的低压抽汽可理解为各种低品位热源，这部分热源的特征是能量品位低、数量大，不宜直接利用或者直接利用效率低，大量低品位热量，使得熔盐储件中熔盐储存的能量品位逐步提高；而利用电能进一步提升熔盐温度的特征是品位高、数量少，从而可实现高效转化，使得中压工业供汽系统整体效率高。
34.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
35.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
37.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。