CN220135438U - 耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，属于发电调峰领域。包括煤气***、发电***、以及熔盐***；所述发电***包括燃气锅炉、汽轮机、发电机，所述燃气锅炉产生蒸汽带动所述发电机发电；所述熔盐***以熔盐及水为介质进行储能、释能以匹配工况；所述煤气***与所述发电***之间设置有煤气柜调节控制阀组；所述燃气锅炉通过主蒸汽调节控制阀组连接至所述汽轮机。该***可以有效参与全厂电网调峰，将高参数煤气发电机组作为调峰电站，根据峰谷电价差和煤气产销特点及时调峰，增加高峰时段厂自发电量及低谷时段外购电量，降低高峰时段购电量和低谷时段发电量，以此提高全厂发电用电经济性。

Description

耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置

技术领域

本实用新型属于发电调峰领域，涉及一种耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置。

背景技术

钢铁企业作为电力消耗大户，目前自供电率不到70％，每年依旧需要较大量的电力采购。随着光伏发电、风电等一系列新能源技术在钢铁企业的逐步应用以及各地区日益增大的峰谷电价差，储能调峰和错峰发电可以为钢铁企业带来较大的经济效益。煤气作为全厂工艺生产的附属产品，在保证全厂自发电量满足生产需求同时，高效错峰发电可以让全厂获得更高的经济价值。

传统煤气柜容量一般根据前端工艺生产需求进行配置，可以作为煤气量波动的缓存设施，也可用作全厂煤气管网稳压设备，较少的参与到储能功能应用，即使储能也只能做到短时储能，无法做到长时储能调节。工艺生产不可避免存在生产间歇、设备检修，造成一定量的煤气放散，资源浪费。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，对煤气***和熔盐***进行整合，以实现更加灵活的储能调节，实现煤气产量与发电量的解耦。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，包括煤气***、发电***、以及熔盐***；所述煤气***包括至少一个煤气柜；所述发电***包括燃气锅炉、汽轮机、发电机，所述燃气锅炉产生蒸汽送往所述汽轮机，继而带动所述发电机发电；所述熔盐***以熔盐及水为介质进行储能、释能以匹配工况；所述煤气***以及所述熔盐***通过所述燃气锅炉与所述发电***相耦合；所述煤气***与所述发电***之间设置有煤气柜调节控制阀组；所述燃气锅炉通过主蒸汽调节控制阀组连接至所述汽轮机。

可选的，所述汽轮机包括高压缸、中压缸、低压缸，来自所述燃气锅炉的蒸汽在所述高压缸做功后返回燃气锅炉，经再热送往所述中压缸及所述低压缸，做功后经凝汽器冷凝，并经凝结水泵依次与低压加热器及除氧器相连，除氧后依次连接至给水泵、高压加热器，最后回连至燃气锅炉。

可选的，所述低压加热器连续地布置有4个，所述高压加热器连续地布置有3个，所述汽轮机高压缸的中间级与末级抽汽管路分别与2台高压加热器的汽侧入口连接，汽轮机中压缸的中间级与末级抽汽管路依次分别与1台高压加热器，1台除氧器，4台低压加热器汽侧入口连接；3台高压加热器、1台除氧器、4台低压加热器依次疏水，最后末级抽气疏水与凝汽器连接。

可选的，所述熔盐***包括依次相连的熔盐蒸汽发生***、冷熔盐储罐、熔盐蒸汽冷却***、热熔盐储罐，所述热熔盐储罐回连至所述熔盐蒸汽发生***；所述燃气锅炉的蒸汽出口连接至所述熔盐蒸汽冷却***，所述熔盐蒸汽发生***连接至所述燃气锅炉的蒸汽出口。

可选的，除氧器后引出1路给水经熔盐释能给水调节控制阀组及熔盐释能给水泵与熔盐蒸汽发生***相连，产生过热蒸汽后汇入所述燃气锅炉的蒸汽出口；除氧器抽取的给水经熔盐***释能后，给水升温升压为过热蒸汽，蒸汽压力温度满足所述燃气锅炉出口过热蒸汽参数需求。

可选的，所述燃气锅炉引1路蒸汽经过熔盐储能抽汽调节控制阀组与熔盐蒸汽冷却***相连，冷却后的给水经熔盐储能给水泵汇入到所述燃气锅炉的入口给水管网，来自所述燃气锅炉的过热蒸汽经过熔盐***储能后冷凝为给水，其压力温度满足所述燃气锅炉的给水参数需求。

可选的，所述熔盐蒸汽冷却***与所述热熔盐储罐之间设置熔盐电加热单元，所述熔盐电加热单元上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。

可选的，所述熔盐蒸汽发生***包括依序连接的预热器、蒸发器、第一过热器。

可选的，所述熔盐蒸汽冷却***包括依序连接的第二过热器、冷凝除氧器、热水换热器。

本实用新型的有益效果在于：

熔盐储能规模大、储能时间长、运行寿命长、环保安全，本实用新型提出了一种将熔盐储能与煤气发电有机结合的技术方案，可以智能调配不同工况的运行方式，为全厂电力***提供更灵活更长时储能解决方案，实现煤气产量与发电量的解耦，发电机组可以根据全厂电力经济效益最大进行有效调控，通过发掘煤气发电机组深度参与全厂电网调峰的巨大潜力和技术优势，实现厂区“源网荷储”协同优化，合理利用峰谷平电价差，降低外购电成本，为企业降低生产成本提供服务。

该***可以有效参与全厂电网调峰，将高参数煤气发电机组作为调峰电站，根据峰谷电价差和煤气产销特点及时调峰，增加高峰时段厂自发电量及低谷时段外购电量，降低高峰时段购电量和低谷时段发电量，以此提高全厂发电用电经济性。

本实用新型的其他优点、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，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型的***图。

附图标记：汽轮机1、发电机2、燃气锅炉3、凝汽器4、低压加热器5、高压加热器6、除氧器7、煤气柜群8、热熔盐盐罐9、冷熔盐盐罐10、熔盐蒸汽发生***11、熔盐蒸汽冷却***12、凝结水泵13、给水泵14、高温熔盐输送泵15、低温熔盐输送泵16、熔盐释能给水泵17、熔盐储能给水泵18、熔盐释能给水调节控制阀组19、熔盐储能抽汽调节控制阀组20、煤气柜调节控制阀组21、主蒸汽调节控制阀组22、熔盐电加热单元23、熔盐电加热单元旁路阀24、熔盐电加热单元关断阀25。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，本实用新型设计了一种耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，包括汽轮机1、发电机2、燃气锅炉3、凝汽器4、低压加热器5、高压加热器6、除氧器7、煤气柜群8、热熔盐盐罐9、冷熔盐盐罐10、熔盐蒸汽发生***11、熔盐蒸汽冷却***12、凝结水泵13、给水泵14、高温熔盐输送泵15、低温熔盐输送泵16、熔盐释能给水泵17、熔盐储能给水泵18、熔盐释能给水调节控制阀组19、熔盐储能抽汽调节控制阀组20、煤气柜调节控制阀组21、主蒸汽调节控制阀组22、熔盐电加热单元23、熔盐电加热单元旁路阀24、熔盐电加热单元关断阀25。

该***包含3个子***：

①煤气***

煤气柜群8与燃气锅炉3通过煤气管路相连，连接管路设置煤气柜调节控制阀组21可调节煤气量。

②发电***

燃气锅炉3产生主蒸汽通过管路送往高参数汽轮机1，连接管路设置主蒸汽调节控制阀组22，蒸汽在高压缸做功后通过管路送回燃气锅炉3，经过再热送往汽轮机1中低压缸，做功后蒸汽在凝汽器4冷凝，凝汽器4依次通过管路与凝结水泵13、轴封加热器、4台低压加热器5和除氧器7相连，除氧后的给水依次与给水泵14、3台高压加热器6相连，最后通过管路连接送到燃气锅炉3。

汽轮机1高压缸的中间级与末级抽汽管路分别与2台高压加热器6汽侧入口连接，汽轮机1中压缸的中间级与末级抽汽管路依次分别与1台高压加热器6，1台除氧器7，4台低压加热器5汽侧入口连接。3台高压加热器6、1台除氧器7、4台低压加热器5按照附图顺序从左至右依次疏水，最后末级抽汽疏水与凝汽器4连接，构成传统煤气发电机2组热力***。

除氧器7后引出1路给水通过管道与熔盐释能***相连，管路先经过熔盐释能给水调节控制阀组19，后经过熔盐释能给水泵17后，与熔盐蒸汽发生***11相连，***产生过热蒸汽后由管路汇入锅炉出口主蒸汽管网。

燃气锅炉3出口主蒸汽管网同时引1路蒸汽与熔盐蒸汽冷却***12相连，主蒸汽经过熔盐储能抽汽调节控制阀组20后连接到熔盐蒸汽冷却器12，冷却后的给水通过管路连接到熔盐储能给水泵18，最后汇入到锅炉入口给水管网。

在本实施例中，具体公开了带有高压缸、中压缸、低压缸的汽轮机1结构，该实施例作为本发明的一种备选方案进行公开，本发明不排除采用单缸、双缸或其他结构形式的汽轮机结构的其他技术实现形式。同理，在本实施例中，具体公开了低压加热器5及高压加热器6的布置位置及布置数量，该种实现形式也仅仅为本发明的一种备选方案，本发明不排除其他的技术实现形式。

③熔盐***

(1)熔盐储能：冷熔盐盐罐10与低温熔盐输送泵16通过管路连接，低温熔盐输送泵16将低温熔盐送到熔盐蒸汽冷却***12加热，熔盐加热后通过管路送到熔盐电加热单元23。当给水经过熔盐蒸汽冷却***12加热，主蒸汽参数满足机组发电需求，熔盐电加热单元关断阀25关闭，熔盐电加热单元旁路阀24开启。当给水经过熔盐蒸汽冷却***12加热，主蒸汽参数低于机组发电需求，熔盐电加热单元关断阀25开启，熔盐电加热单元旁路阀24关闭，熔盐在电加热单元补热后通过管路送到热熔盐盐罐9存储。

(2)熔盐释能：热熔盐盐罐9与高温熔盐输送泵15通过管路连接，高温熔盐输送泵15将熔盐送到熔盐蒸汽发生***11冷却，冷却后的熔盐通过管路输送到冷熔盐盐罐10存储。

所述储能煤气柜群8存储的煤气介质可以是高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、天然气或者以上两种或多种煤气介质的混合物。储能煤气柜群8均设置单独的煤气进口和煤气出口，煤气柜工作压力低于全厂煤气放散压力，高于煤气总管网正常工作压力。所述煤气柜群8与所述高参数燃气锅炉3之间设置调节控制阀组，可以根据煤气发电机2组负荷需求(全厂电力需求)和熔盐储能需求调节煤气供给量。高参数汽轮机1、燃气锅炉3主蒸汽压力参数≥13.2MPa，温度参数≥540℃。所述高参数汽轮机1可以为高温超高压、超高温超高压、亚临界超高温、超临界超高温汽轮机1，采用再热技术；所述高参数燃气锅炉3可以为高温超高压、超高温超高压、亚临界超高温、超临界超高温燃气锅炉3，采用再热技术。

所述高参数汽轮发电机2组通过变压器与厂区电网相连。燃气锅炉3、高参数汽轮机1、高参数发电机2均为宽负荷调峰机组。熔盐***(熔盐储能及熔盐释能)与发电***耦合，可以根据发电实际需求选择进行熔盐储能或者熔盐释能，分别开启或者关闭调节熔盐释能给水调节控制阀组19或者调节熔盐储能抽汽调节控制阀组20。煤气柜调节控制阀组21、熔盐储能***调节熔盐储能抽汽调节控制阀组20、熔盐释能给水调节控制阀组19实现智能连接，可以根据发电实际需求，智能调控煤气供应量、蒸汽抽汽量、给水输送量。

熔盐蒸汽发生***11为依序连接的预热器、蒸发器、过热器。熔盐蒸汽冷却***12为依序连接的过热器、冷凝除氧器、热水换热器。熔盐电加热单元23可以通过调节熔盐电加热单元旁路阀24，熔盐电加热单元关断阀25，实现电加热***的灵活投运。熔盐***中使用的熔盐为多元混合无机盐，使用温度范围为150℃-800℃。来自主蒸汽抽汽的过热蒸汽经过熔盐***储能后，冷凝为给水，调节后的给水压力温度满足燃气锅炉3入口给水参数需求。来自除氧器7后抽取的给水经过熔盐***释能后，给水升温升压为过热蒸汽，补热调节后的蒸汽压力温度满足燃气锅炉3出口过热蒸汽参数需求。

本实用新型在本实施例中，提供以下三种工作模式：

(1)非储能释能工作模式

熔盐释能给水调节控制阀组19、熔盐储能抽汽调节控制阀组20关闭，熔盐储能***和熔盐释能***关闭。煤气柜调节控制阀组21开启，煤气通过全厂煤气管网送入煤气柜群8存储后，通过管路送往燃气锅炉3，可以根据全厂电力负荷的大小自动调节煤气柜调节控制阀组21调节燃气锅炉3进气量，发电***相关设备正常运行，燃气锅炉3产汽通过管道送往高参数汽轮机1，继而带动高参数发电机2发电。

(2)储能工作模式

在用电低谷时段，开启熔盐储能***同时通过调节煤气柜调节控制阀组21将煤气发电机2组发电负荷调整到最小，在保证全厂煤气平衡稳压前提下，通过调节熔盐储能抽汽调节控制阀组20和熔盐释能给水调节控制阀组19，实现最大限度的煤气柜储能和熔盐储能，调控过程熔盐储能优先级高于煤气柜储能。

具体的，熔盐储能抽汽调节控制阀组20打开，熔盐释能给水调节控制阀组19关闭，***调节煤气柜调节控制阀组21、熔盐储能抽汽调节控制阀组20、主蒸汽调节控制阀组22开度大小，调节燃气锅炉3产汽抽汽去熔盐储能***。调控可将发电***负荷调整到最小，并实现最大限度的熔盐储能和煤气柜储能，熔盐储能优先级高于煤气储能。

燃气锅炉3产汽抽汽在熔盐蒸汽冷却***12中换热以后，降温到锅炉给水温度，后经过熔盐储能给水泵18升压，将给水输送汇入燃气锅炉3给水入口。

启动低温熔盐输送泵16，冷熔盐送到熔盐蒸汽冷却***12中去换热，同时根据燃气锅炉3出口参数要求选择性开启熔盐电加热***补热。当熔盐换热负荷不满足主蒸汽参数需求时，可以通过关闭熔盐电加热单元旁路阀24，开启熔盐电加热单元关断阀25对熔盐进行补热。当熔盐换热热负荷满足主蒸汽参数需求时，开启熔盐电加热单元旁路阀24，关闭熔盐电加热单元关断阀25，退出补热。熔盐升温后输送到热熔盐盐罐9存储。

(3)释能工作模式

在用电高峰时段，开启熔盐释能***同时通过调节煤气柜调节控制阀组21将煤气发电机2组负荷调整到最大，在保证全厂煤气平衡稳压前提下，通过调节熔盐储能抽汽调节控制阀组20和熔盐释能给水调节控制阀组19，实现最大限度的煤气柜释能和熔盐释能，调控过程熔盐释能优先级高于煤气柜释能。

具体的，熔盐储能抽汽调节控制阀组20关闭，熔盐释能给水调节控制阀组19打开，***调节煤气柜调节控制阀组21、熔盐释能给水调节控制阀组19、主蒸汽调节控制阀组22开度大小，调节除氧器7后给水去熔盐释能***。调控可将发电***发电负荷调整到最大，并实现最大限度的熔盐释能和煤气柜释能，熔盐释能优先级高于煤气释能。

给水经过熔盐释能给水调节控制阀组19调节后，经过熔盐释能给水泵17输送到熔盐蒸汽发生***11吸热，升温后根据提升的蒸汽参数选择性的开启熔盐电加热***补热，升温后的过热蒸汽通过管路输送到燃气锅炉3主蒸汽出口汇合，通过管道送往高参数汽轮机1，继而带动高参数发电机2发电。

启动高温熔盐输送泵15，将高温熔盐送到熔盐蒸汽发生***11换热，冷却后的熔盐送到冷熔盐盐罐10进行存储。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，其特征在于：

包括煤气***、发电***、以及熔盐***；

所述煤气***包括至少一个煤气柜；

所述发电***包括燃气锅炉(3)、汽轮机(1)、发电机(2)，所述燃气锅炉(3)产生蒸汽送往所述汽轮机(1)，继而带动所述发电机(2)发电；

所述熔盐***以熔盐及水为介质进行储能、释能以匹配工况；

所述煤气***以及所述熔盐***通过所述燃气锅炉(3)与所述发电***相耦合；

所述煤气***与所述发电***之间设置有煤气柜调节控制阀组(21)；

所述燃气锅炉(3)通过主蒸汽调节控制阀组(22)连接至所述汽轮机(1)。

2.根据权利要求1所述的耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，其特征在于：所述汽轮机(1)包括高压缸、中压缸、低压缸，来自所述燃气锅炉(3)的蒸汽在所述高压缸做功后返回燃气锅炉(3)，经再热送往所述中压缸及所述低压缸，做功后经凝汽器(4)冷凝，并经凝结水泵(13)依次与低压加热器(5)及除氧器(7)相连，除氧后依次连接至给水泵(14)、高压加热器(6)，最后回连至燃气锅炉(3)。

3.根据权利要求2所述的耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，其特征在于：所述低压加热器(5)连续地布置有4个，所述高压加热器(6)连续地布置有3个，所述汽轮机(1)高压缸的中间级与末级抽汽管路分别与2台高压加热器(6)的汽侧入口连接，汽轮机(1)中压缸的中间级与末级抽汽管路依次分别与1台高压加热器(6)1台除氧器(7)，4台低压加热器(5)汽侧入口连接；3台高压加热器(6)、1台除氧器(7)、4台低压加热器(5)依次疏水，最后末级抽气疏水与凝汽器(4)连接。

4.根据权利要求2所述的耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，其特征在于：所述熔盐***包括依次相连的熔盐蒸汽发生***(11)、冷熔盐储罐、熔盐蒸汽冷却***(12)、热熔盐储罐，所述热熔盐储罐回连至所述熔盐蒸汽发生***(11)；所述燃气锅炉(3)的蒸汽出口连接至所述熔盐蒸汽冷却***(12)，所述熔盐蒸汽发生***(11)连接至所述燃气锅炉(3)的蒸汽出口。

5.根据权利要求4所述的耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，其特征在于：除氧器(7)后引出1路给水经熔盐释能给水调节控制阀组(19)及熔盐释能给水泵(17)与熔盐蒸汽发生***(11)相连，产生过热蒸汽后汇入所述燃气锅炉(3)的蒸汽出口；除氧器(7)抽取的给水经熔盐***释能后，给水升温升压为过热蒸汽，蒸汽压力温度满足所述燃气锅炉(3)出口过热蒸汽参数需求。

6.根据权利要求4所述的耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，其特征在于：所述燃气锅炉(3)引1路蒸汽经过熔盐储能抽汽调节控制阀组(20)与熔盐蒸汽冷却***(12)相连，冷却后的给水经熔盐储能给水泵(18)汇入到所述燃气锅炉(3)的入口给水管网，来自所述燃气锅炉(3)的过热蒸汽经过熔盐***储能后冷凝为给水，其压力温度满足所述燃气锅炉(3)的给水参数需求。

7.根据权利要求4所述的耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，其特征在于：所述熔盐蒸汽冷却***(12)与所述热熔盐储罐之间设置熔盐电加热单元(23)，所述熔盐电加热单元(23)上并联有熔盐电加热单元旁路阀(24)；所述熔盐电加热单元(23)上设置有熔盐电加热单元关断阀(25)。

8.根据权利要求4所述的耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，其特征在于：所述熔盐蒸汽发生***(11)包括依序连接的预热器、蒸发器、第一过热器。

9.根据权利要求4所述的耦合煤气柜和熔盐储能的煤气发电装置，其特征在于：所述熔盐蒸汽冷却***(12)包括依序连接的第二过热器、冷凝除氧器(7)、热水换热器。