CN113408904A - 熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法，包括以下步骤：考虑采用电加热及蒸汽加热熔盐两种方式进行储热，分别计算机组在深度调峰需求为Ptf、连续调峰时间为t时，采用熔盐电加热器加热或采用熔盐蒸汽加热器加热时所需要的熔盐量md和mq，同时计算采用熔盐电加热器加热或熔盐蒸汽加热器加热时所需要的高温储罐及低温罐的容积Vd及Vq，该方法能够计算得到储热***的熔盐用量及储热罐的容积。

Description

熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法
技术领域
本发明属于火力发电技术调峰领域，涉及一种利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法。
背景技术
随着我国城市化进程加快及国民经济持续发展，节能、环保要求不断提高，居民采暖及工业用汽的能源利用效率及成本成为主导市场发展的关键因素。对在役大容量火电机组实施热电联产改造，以替代高能耗、重污染的落后燃煤小热电机组、小锅炉，采用大规模、高效率的热电联产方式实施集中供热和供汽，是目前国内供热技术发展的重要趋势。
然而，对于带有工业供汽的火电机组而言，要实现深度调峰难度倍增。目前，已有研究团队提出采用熔盐储热与火电机组结合的方式解决工业供汽和深度调峰之间的矛盾。储热***的熔盐量和储热罐的容积是影响此类项目的投资和占地面积的关键因素，目前针对此类问题还没有合适的计算方法。因此有必要提出一种利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量的计算方法，以供后期此类项目实施参考。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法，该方法能够计算得到储热***的熔盐用量及储热罐的容积。
为达到上述目的，本发明所述的利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法包括以下步骤：
考虑采用电加热及蒸汽加热熔盐两种方式进行储热，分别计算机组在深度调峰需求为Ptf、连续调峰时间为t时，采用熔盐电加热器加热或采用熔盐蒸汽加热器加热时所需要的熔盐量md和mq，同时计算采用熔盐电加热器加热或熔盐蒸汽加热器加热时所需要的高温储罐及低温罐的容积Vd及Vq。
Figure BDA0003125365530000021
Figure BDA0003125365530000022
Figure BDA0003125365530000023
Figure BDA0003125365530000024
其中，Qd为采用熔盐电加热器加热所需熔盐的储热量，Qq为采用熔盐蒸汽加热器加热所需熔盐的储热量，tri及tro分别为蒸汽发生器的进熔盐温度及出口熔盐温度，熔盐的密度ρ＝u(try)，熔盐的比热容C＝w(try)。
当调峰时长为t时，采用熔盐电加热器加热所需熔盐的储热量Qd以及采用熔盐蒸汽加热器加热所需熔盐的储热量Qq分别为：
Qd＝Pd·t (5)
Qq＝Pq·t (6)。
其中，Pd为当采用熔盐电加热器加热时，则机组的调峰需求Ptf为熔盐电加热器的功率，Pq为当采用熔盐蒸汽加热器加热时，则机组的调峰需求Ptf与熔盐蒸汽加热器的功率。
Pd的表达式为：
Pd＝Ptf (1)。
Pq的表达式为：
Ptf＝(hcq-hhqs)·Qcq·ηcq (2)
Figure BDA0003125365530000031
其中，hcq为抽汽焓值，hcq通过抽汽压力Pcq及抽汽温度tcq查抽蒸汽参数表得到；hhqs为回汽或者回水焓值，通过回汽或者回水压力Phqs及温度thqs查抽蒸汽参数表得到，Qcq为抽汽流量，ηcq为储热抽汽的抽汽效率，ηcq通过等效焓降计算方法计算得到。
根据机组的热力***参数和工业供汽需求，确定蒸汽发生器的进口给水压力Pgs、温度tgs及流量Qgs，蒸汽发生器的出口蒸汽压力Pgq及温度tgq，根据换热器设计原理，考虑端差影响，得蒸汽发生器的进熔盐温度tri及出口熔盐温度tro分别为：
tri＝f(Pgs，tgs，Pgq，tgq，Qgs) (7)
tro＝g(Pgs，tgs，Pgq，tgq，Qgs) (8)。
根据熔盐工作的最低温度tro，考虑裕量try，得熔盐的熔点trd为：
trd＝tr0-try (9)。
根据熔盐工作的最高温度tri，并考虑分解点裕量tfjy，得熔盐的分解点tfjd为：
tfjd＝tri+tfjy (10)。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法在具体操作时，通过调峰深度确定需要的熔盐加热器功率，再通过引入调峰时长确定储热容量，然后通过机组热力***及供热参数确定熔盐的运行温度，继而确定需要选择的熔盐种类，根据熔盐种类确定熔盐的物性，最后确定熔盐的用量及储热罐的容积，以分别计算出利用电加热熔盐或者蒸汽加热熔盐进行工业供汽和深度调峰***中熔盐的用量及储热罐的容积，为准确核算项目投资和项目占地提供可靠依据。
附图说明
图1为利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰***的结构图。
其中，1为低温罐、2为低温熔盐泵、3为低温熔盐阀、4为储能抽汽控制阀、5为熔盐蒸汽加热器、6为储能变压器、7为熔盐电加热器、8为高温储罐、9为高温熔盐泵、10为高温熔盐阀、11为蒸汽发生器、12为升压泵。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1，本发明所述的利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法，包括以下步骤：
考虑采用电加热及蒸汽加热熔盐两种方式进行储热，分别计算机组在深度调峰需求为Ptf时以及连续调峰时间为t时，需要的熔盐量m。
当电网发出负荷深度调峰指令时，通过改变储能变压器6的电压，以改变熔盐电加热器7的功率，或者通过调整储能抽汽控制阀4的开度，以控制进入熔盐蒸汽加热器5的进汽量，以响应电网的变负荷需求；同时低温熔盐泵2及低温熔盐阀3跟踪熔盐电加热器7或熔盐蒸汽加热器5出口处的温度，以调节低温储罐出口处的熔盐流量；加热后的熔盐储存于高温储罐8中，然后通过高温熔盐泵9及高温熔盐阀10进入蒸汽发生器11中放热后返回至低温罐1中；机组回热***输出的水通过升压泵12进入蒸汽发生器11中吸热，以达到工业供汽参数后并入工业供汽母管中。
当采用熔盐电加热器7加热时，则机组的调峰需求Ptf为熔盐电加热器7的功率Pd，即：
Pd＝Ptf (1)
当采用熔盐蒸汽加热器5加热时，则机组的调峰需求Ptf与熔盐蒸汽加热器5的功率Pq之间的关系为：
Ptf＝(hcq-hhqs)·Qcq·ηcq (2)
Pq＝(hcq-hhqs)·Qcq (3)
根据式(2)及式(3)，得：
Figure BDA0003125365530000061
其中，hcq为抽汽焓值，hcq通过抽汽压力Pcq及抽汽温度tcq查抽蒸汽参数表得到；hhqs为回汽或者回水焓值，通过回汽或者回水压力Phqs及温度thqs查抽蒸汽参数表得到，Qcq为抽汽流量，ηcq为储热抽汽的抽汽效率，ηcq通过等效焓降计算方法计算得到。
当调峰时长为t时，采用熔盐电加热器7加热所需熔盐的储热量Qd以及采用熔盐蒸汽加热器5加热所需熔盐的储热量Qq分别为：
Qd＝Pd·t (5)
Qq＝Pq·t (6)。
根据机组的热力***参数和工业供汽需求，确定蒸汽发生器11的进口给水压力Pgs、温度tgs及流量Qgs，蒸汽发生器11的出口蒸汽压力Pgq及温度tgq，根据换热器设计原理，考虑端差影响，得蒸汽发生器11的进熔盐温度tri及出口熔盐温度tro分别为：
tri＝f(Pgs，tgs，Pgq，tgq，Qgs) (7)
tro＝g(Pgs，tgs，Pgq，tgq，Qgs) (8)
根据熔盐工作的最低温度tro，考虑一定裕量try，得熔盐的熔点trd为：
trd＝tr0-try (9)
熔点裕量try主要需要考虑在熔盐出晶点温度的基础之上再增加20℃以上，意保证熔盐在工作温度范围内具有较好的流动性。
根据熔盐工作的最高温度tri，并考虑一定分解点裕量tfjy，得熔盐的分解点tfjd：
tfjd＝tri+tfjy (10)
分解点裕量tfjy能够使得熔盐在工作温度至少低于熔盐分解点温度50℃以上，保证使用范围内不分解，减少熔盐补充量。
根据式(9)及式(10)确定的熔点trd及分解点tfjd选择熔盐的种类，继而根据选择的熔盐种类确定熔盐的物性，熔盐的物性包括密度ρ及比热容C，其中，
ρ＝u(try) (11)
C＝w(try) (12)
根据式(11)和式(12)确定熔盐密度及比热容，得所需熔盐质量及储罐容积为：
Figure BDA0003125365530000071
Figure BDA0003125365530000072
Figure BDA0003125365530000073
Figure BDA0003125365530000074
其中，md和mq为采用熔盐电加热器7加热及采用熔盐蒸汽加热器5加热所需要的熔盐量；Vd和Vq分别为采用熔盐电加热器7加热及熔盐蒸汽加热器5加热所需要的高温储罐8及低温罐1的容积。

Claims (8)

1.一种利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
考虑采用电加热及蒸汽加热熔盐两种方式进行储热，分别计算机组在深度调峰需求为Ptf、连续调峰时间为t时，采用熔盐电加热器(7)加热或采用熔盐蒸汽加热器(5)加热时所需要的熔盐量md和mq，同时计算采用熔盐电加热器(7)加热或熔盐蒸汽加热器(5)加热时所需要的高温储罐(8)及低温罐(1)的容积Vd及Vq。
2.根据权利要求1所述的利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法，其特征在于，
Figure FDA0003125365520000011
Figure FDA0003125365520000012
Figure FDA0003125365520000013
Figure FDA0003125365520000014
其中，Qd为采用熔盐电加热器(7)加热所需熔盐的储热量，Qq为采用熔盐蒸汽加热器(5)加热所需熔盐的储热量，tri及tro分别为蒸汽发生器(11)的进熔盐温度及出口熔盐温度，熔盐的密度ρ＝u(try)，熔盐的比热容C＝w(try)。
3.根据权利要求1所述的利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法，其特征在于，当调峰时长为t时，采用熔盐电加热器(7)加热所需熔盐的储热量Qd以及采用熔盐蒸汽加热器(5)加热所需熔盐的储热量Qq分别为：
Qd＝Pd·t (5)
Qq＝Pq·t (6)
其中，Pd为当采用熔盐电加热器(7)加热时，则机组的调峰需求Ptf为熔盐电加热器(7)的功率，Pq为当采用熔盐蒸汽加热器(5)加热时，则机组的调峰需求Ptf与熔盐蒸汽加热器(7)的功率。
4.根据权利要求3所述的利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法，其特征在于，Pd的表达式为：
Pd＝Ptf (1)。
5.根据权利要求3所述的利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法，其特征在于，Pq的表达式为：
Ptf＝(hcq-hhqs)·Qcq·ηcq (2)
Figure FDA0003125365520000021
其中，hcq为抽汽焓值，hcq通过抽汽压力Pcq及抽汽温度tcq查抽蒸汽参数表得到；hhqs为回汽或者回水焓值，通过回汽或者回水压力Phqs及温度thqs查抽蒸汽参数表得到，Qcq为抽汽流量，ηcq为储热抽汽的抽汽效率，ηcq通过等效焓降计算方法计算得到。
6.根据权利要求1所述的利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法，其特征在于，根据机组的热力***参数和工业供汽需求，确定蒸汽发生器(11)的进口给水压力Pgs、温度tgs及流量Qgs，蒸汽发生器(11)的出口蒸汽压力Pgq及温度tgq，根据换热器设计原理，考虑端差影响，得蒸汽发生器(11)的进熔盐温度tri及出口熔盐温度tro分别为：
tri＝f(Pgs，tgs，Pgq，tgq，Qgs) (7)
tro＝g(Pgs，tgs，Pgq，tgq，Qgs) (8)。
7.根据权利要求1所述的利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法，其特征在于，根据熔盐工作的最低温度tro，考虑裕量try，得熔盐的熔点trd为：
trd＝tr0-try (9)。
8.根据权利要求1所述的利用熔盐储热辅助火电机组深度调峰的熔盐储量计算方法，其特征在于，根据熔盐工作的最高温度tri，并考虑分解点裕量tfjy，得熔盐的分解点tfjd为：
tfjd＝tri+tfjy (10)。
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Assignee: Haimen Power Plant of Huaneng (Guangdong) Energy Development Co.,Ltd.

Assignor: Xi'an Thermal Power Research Institute Co.,Ltd.

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Denomination of invention: Calculation method of molten salt storage for deep peak shaving of thermal power units assisted by molten salt thermal storage

Granted publication date: 20230530

License type: Common License

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Application publication date: 20210917

Assignee: Jining Huayuan Thermal Power Co.,Ltd.

Assignor: Xi'an Thermal Power Research Institute Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023110000154

Denomination of invention: Calculation method of molten salt storage for deep peak shaving of thermal power units assisted by molten salt thermal storage

Granted publication date: 20230530

License type: Common License

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