1.本实用新型属于储热技术领域，尤其涉及一种配套火电机组深度调峰的储热系统。


背景技术：

2.在保证电能的质量和设备的安全稳定运行前提下，调峰节能一直是电网规划中是重中之重。电厂需要根据电网的调度进行调峰发电，然而由于电网需消纳大量新能源的输出，同时夜间负荷较少，所以大部分火电机组长期处于低负荷运行。
3.当前，在我国东北地区通过电加热设备开展了热电机组的热电解耦及深度调峰技术改造，该技术路线虽然满足了机组调峰的技术需求，但所采用的热
‑
电
‑
热能源转换方式造成了大量热能的浪费，其储能效率仅35％
‑
45％。
4.基于锅炉侧储热的深度调峰方案在常规的热
‑
电
‑
热技术路线上省去了热
‑
电的转化过程，直接采用热
‑
热的能量储存方案，最终储能效率达到85％以上，与常规路线相比提高了一倍，实现了调峰过程能源的最大化利用。
5.基于锅炉侧储热的深度调峰方案实现了调峰功能，但如何实现所储热量在利用过程的收益最大化，是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种配套火电机组深度调峰的储热系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种配套火电机组深度调峰的储热系统，包括高温罐、低温罐、主蒸汽换热器、再热蒸汽换热器、释热换热器和相变储热器，并且相互之间设置若干阀门，用于储能
‑
释能过程的切换；
8.所述高温罐的入口分别与所述主蒸汽换热器的储热材料侧高温端和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧高温端连接，所述高温罐的出口与所述释热换热器的储热材料侧高温端连接；所述低温罐的入口与所述释热换热器的储热材料侧低温端连接，所述低温罐的出口分别与所述主蒸汽换热器的储热材料侧低温端和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧低温端连接，所述主蒸汽换热器的工质侧高温端与锅炉的主蒸汽出口连接，所述主蒸汽换热器的工质侧低温端与锅炉的再热蒸汽入口连接，所述再热蒸汽换热器的工质侧高温端与锅炉的再热蒸汽出口连接，所述相变储热器的高温端分别与所述再热蒸汽换热器的工质侧低温端和所述释热换热器的工质侧低温端连接，所述相变储热器的低温端与给水系统连接，所述释热换热器的工质侧高温端与汽轮机连接。
9.进一步地，所述高温罐、低温罐、主蒸汽换热器、再热蒸汽换热器和释热换热器中的储热材料为熔盐或可流动固体颗粒；所述相变储热器中的相变储热材料为无机盐、金属、有机物或者复合相变材料。
10.所述高温罐、低温罐、主蒸汽换热器、再热蒸汽换热器和释热换热器中的储热材料
的输送通过泵来实现。
11.所述高温罐的入口与所述主蒸汽换热器的储热材料侧高温端和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧高温端之间设置电加热器，用于消耗深度调峰期间汽轮发电机组超出厂用电负荷的剩余电力，同时进一步加热储热材料，实现火电机组的零输出。
12.所述高温罐用于存储高温储热材料；所述低温罐用于存储低温储热材料。
13.进一步地，所述释热换热器的工质侧高温端与汽轮机的中压缸或低压缸连接。
14.进一步地，所述高温罐的入口与所述主蒸汽换热器的储热材料侧高温端和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧高温端之间设置阀门一，所述高温罐的出口与所述释热换热器的储热材料侧高温端之间设置阀门二，所述低温罐的入口与所述释热换热器的储热材料侧低温端之间设置阀门三，所述低温罐的出口与所述主蒸汽换热器的储热材料侧低温端和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧低温端之间设置阀门四，所述主蒸汽换热器的工质侧低温端与锅炉的再热蒸汽入口之间设置阀门五，所述相变储热器的高温端与所述再热蒸汽换热器的工质侧低温端之间设置阀门六，所述释热换热器的工质侧低温端与所述相变储热器的高温端之间设置阀门七，所述释热换热器的工质侧高温端与汽轮机之间设置阀门八。
15.进一步地，所述主蒸汽换热器的工质侧低温端与锅炉的再热蒸汽入口之间设置的阀门五为减压阀。
16.通过减压阀降低所述主蒸汽换热器的工质侧低温端处的蒸汽压力，从而保证锅炉再热蒸汽系统的安全运行。
17.进一步地，所述高温罐的入口与所述主蒸汽换热器的储热材料侧高温端和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧高温端之间设置电加热器。
18.所述电加热器用于消耗深度调峰期间汽轮发电机组超出厂用电负荷的剩余电力，同时进一步加热储热材料，实现火电机组的零输出。
19.利用上述的配套火电机组深度调峰的储热系统进行储热的方法为：
20.深度调峰期间，关闭阀门二、阀门三、阀门七和阀门八，调节阀门一、阀门四、阀门五和阀门六的开度，锅炉和汽轮机以最低的负荷运行，盈余的主蒸汽进入主蒸汽换热器，加热来自低温罐的储热材料，降温后的主蒸汽返回至锅炉的再热蒸汽入口；盈余的再热蒸汽进入再热蒸汽换热器，加热来自低温罐的储热材料，降温后的再热蒸汽进入相变储热器加热相变储热材料后冷凝成水返回至给水系统；低温罐中的储热材料经主蒸汽换热器和再热蒸汽换热器加热后储存在高温罐中；
21.所述主蒸汽换热器和再热蒸汽换热器分别用于深度调峰期间主蒸汽和再热蒸汽的过热段换热，所用介质为来自低温罐的储热材料。
22.所述相变储热器可实现将降温后的再热蒸汽完全冷凝为水并返回给水系统，有效提高了深度调峰期间的储能效率
23.非深度调峰期间，关闭阀门一、阀门四、阀门五和阀门六，开启阀门二、阀门三、阀门七和阀门八，给水系统中的中低压水进入相变储热器中产生蒸汽，然后再进入释热换热器经加热变成过热蒸汽，最终进入汽轮机中做功发电，高温罐中的储热材料作为释热换热器的热源，储热材料放热后返回至低温罐。
24.所述释热换热器用于机组正常运行时加热蒸汽，所用介质为来自高温罐的储热材料。
25.所述相变储热器用于深度调峰期间将降温后的再热蒸汽冷凝为水完成储热，在火电机组正常运行时将低压水汽化从而完成释热，实现了热能的高效利用，所用储热材料为相变储热器内部的相变储热材料。
26.进一步地，深度调峰期间，降温后的再热蒸汽进入相变储热器加热相变储热材料，通过控制减压阀实现再热蒸汽的冷凝温度高于非深度调峰期间进入相变储热器的中低压给水的汽化温度，相变储热材料的相变温度在两者之间，从而实现深度调峰期间蒸汽冷凝热的再利用。
27.深度调峰期间再热蒸汽压力为1.5
‑
6mpa，释能期间中低压给水压力为0.1
‑
3mpa。
28.有益效果：
29.(1)本实用新型提供的一种配套火电机组深度调峰的储热系统，包括高温罐、低温罐、主蒸汽换热器、电加热器、再热蒸汽换热器、释热换热器和相变储热器，并且相互之间设置若干阀门；可实现火电机组的深度调峰功能，机组最低输出负荷可从常规的30％降至10％以下甚至是零输出；
30.(2)本实用新型提供的一种配套火电机组深度调峰的储热系统，主蒸汽中的高温热能经过主蒸汽换热器换热后通过泄压操作返回锅炉的再热蒸汽入口，能够保证深度调峰期间锅炉再热蒸汽系统的安全稳定运行；
31.(3)本实用新型提供的一种配套火电机组深度调峰的储热系统，采用相变储热器可实现将降温后的再热蒸汽完全冷凝为水并返回给水系统，有效提高了深度调峰期间的储能效率；
32.(4)本实用新型提供的一种配套火电机组深度调峰的储热系统，深度调峰期间相变储热器储存的再热蒸汽冷凝热可用于释热过程产生中低压的蒸汽，该蒸汽经释热换热器进一步被加热到高温状态后进入汽轮机发电，实现了热能的高效利用。
33.以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
34.图1为一种配套火电机组深度调峰的储热系统的结构示意图。
具体实施方式
35.下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
36.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
37.实施例：
38.如图1所述，在一个较佳的实施例中，提供一种配套火电机组深度调峰的储热系统，包括高温罐、低温罐、主蒸汽换热器、再热蒸汽换热器、释热换热器和相变储热器，并且
相互之间设置若干阀门，用于储能
‑
释能过程的切换；
39.所述高温罐的入口分别与所述主蒸汽换热器的储热材料侧高温端和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧高温端连接，所述高温罐的出口与所述释热换热器的储热材料侧高温端连接；所述低温罐的入口与所述释热换热器的储热材料侧低温端连接，所述低温罐的出口分别与所述主蒸汽换热器的储热材料侧低温端和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧低温端连接，所述主蒸汽换热器的工质侧高温端与锅炉的主蒸汽出口连接，所述主蒸汽换热器的工质侧低温端与锅炉的再热蒸汽入口连接，所述再热蒸汽换热器的工质侧高温端与锅炉的再热蒸汽出口连接，所述相变储热器的高温端分别与所述再热蒸汽换热器的工质侧低温端和所述释热换热器的工质侧低温端连接，所述相变储热器的低温端与给水系统连接，所述释热换热器的工质侧高温端与汽轮机连接。
40.所述高温罐、低温罐、主蒸汽换热器、再热蒸汽换热器和释热换热器中的储热材料为熔盐或可流动固体颗粒；所述相变储热器中的相变储热材料为无机盐、金属、有机物或者复合相变材料。
41.本实施例中，所述高温罐、低温罐、主蒸汽换热器、再热蒸汽换热器和释热换热器中的储热材料为熔盐，所述相变储热器中的相变储热材料为无机盐。
42.所述高温罐、低温罐、主蒸汽换热器、再热蒸汽换热器和释热换热器中的储热材料的输送通过泵来实现。
43.所述高温罐用于存储高温储热材料；所述低温罐用于存储低温储热材料。
44.所述释热换热器的工质侧高温端与汽轮机的低压缸连接。
45.所述高温罐的入口与所述主蒸汽换热器的储热材料侧高温端和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧高温端之间设置阀门一，所述高温罐的出口与所述释热换热器的储热材料侧高温端之间设置阀门二，所述低温罐的入口与所述释热换热器的储热材料侧低温端之间设置阀门三，所述低温罐的出口与所述主蒸汽换热器的储热材料侧低温端和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧低温端之间设置阀门四，即所述低温罐的出口通过阀门四后分别与所述主蒸汽换热器和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧低温端相连接，所述主蒸汽换热器的工质侧低温端与锅炉的再热蒸汽入口之间设置阀门五，所述相变储热器的高温端与所述再热蒸汽换热器的工质侧低温端之间设置阀门六，所述释热换热器的工质侧低温端与所述相变储热器的高温端之间设置阀门七，所述释热换热器的工质侧高温端与汽轮机之间设置阀门八。在附图1中，阀门一、阀门二、阀门三、阀门四、阀门五、阀门六、阀门七和阀门八分别用v1～v8表示。
46.所述主蒸汽换热器的工质侧低温端与锅炉的再热蒸汽入口之间设置的阀门五为减压阀。
47.通过减压阀降低所述主蒸汽换热器的工质侧低温端处的蒸汽压力，从而保证锅炉再热蒸汽系统的安全运行。
48.所述高温罐的入口与所述主蒸汽换热器的储热材料侧高温端和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧高温端之间设置电加热器。
49.高温罐的入口通过电加热器后分别与所述主蒸汽换热器的储热材料侧高温端和所述再热蒸汽换热器的储热材料侧高温端相连接，阀门一位于电加热器和高温罐的入口之间。
50.所述电加热器用于消耗深度调峰期间汽轮发电机组超出厂用电负荷的剩余电力，同时进一步加热储热材料，实现火电机组的零输出。
51.利用上述的配套火电机组深度调峰的储热系统进行储热的方法为：
52.储能过程：深度调峰期间，关闭阀门二、阀门三、阀门七和阀门八，调节阀门一、阀门四、阀门五和阀门六的开度，使锅炉以30％最低的负荷运行，汽轮机以10％～15％的最低负荷运行，盈余的主蒸汽进入主蒸汽换热器，加热来自低温罐的熔盐，降温后的主蒸汽通过泄压阀泄压后返回至锅炉的再热蒸汽入口，保证锅炉再热蒸汽系统的安全运行；盈余的再热蒸汽进入再热蒸汽换热器，加热来自低温罐的熔盐，降温后的再热蒸汽进入相变储热器加热相变储热材料无机盐后冷凝成水返回至给水系统；低温罐中的储热材料经主蒸汽换热器和再热蒸汽换热器加热后的熔盐通过电加热器进一步升温，消耗发电机组输出的5％～10％盈余电力，最终储存在高温罐中；
53.所述主蒸汽换热器和再热蒸汽换热器分别用于深度调峰期间主蒸汽和再热蒸汽的过热段换热，所用介质为来自低温罐的储热材料熔盐。
54.所述相变储热器可实现将降温后的再热蒸汽完全冷凝为水并返回给水系统，有效提高了深度调峰期间的储能效率
55.释能过程：非深度调峰期间，即在机组正常运行期间，关闭阀门一、阀门四、阀门五和阀门六，开启阀门二、阀门三、阀门七和阀门八，给水系统将一部分低压水送入相变储热器中产生蒸汽，然后再进入释热换热器经换热变成高温过热蒸汽，最终送入汽轮机低压缸中做功发电，高温罐中的熔盐作为释热换热器的加热热源，熔盐放热后返回至低温罐。
56.所述释热换热器用于机组正常运行时加热蒸汽，所用介质为来自高温罐的储热材料。
57.所述相变储热器用于深度调峰期间将降温后的再热蒸汽冷凝为水完成储热，在火电机组正常运行时将低压水汽化从而完成释热，实现了热能的高效利用，所用储热材料为相变储热器内部的相变储热材料。
58.深度调峰期间，通过减压阀的调节来控制锅炉再热蒸汽压力在2mpa，降温后的再热蒸汽进入相变储热器加热相变储热材料，通过控制减压阀阀门五实现再热蒸汽的冷凝温度高于非深度调峰期间进入相变储热器的低压给水的汽化温度，给水压力为0.1
‑
0.5mpa，相变储热材料的相变温度在两者之间，从而实现深度调峰期间蒸汽冷凝热的再利用。