煤电机组耦合熔盐储热系统的调峰及热经济性评价

作     者：侯腾 

作者单位：东北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王艳红

授予年度：2024年

学科分类：080702[工学-热能工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：煤电机组 熔盐储热 耦合系统 深度调峰 

摘      要：随着新能源发电装机容量的快速暴增,对煤电机组调峰提出了更严苛的要求。纯凝煤电机组由现有的30%负荷继续下调到15%负荷以下,甚至实现零功率上网。在这种背景下,依靠传统技术对锅炉汽轮机等主要热力设备进行改造已经满足不了未来机组深度调峰的技术要求,而熔盐储热系统被认为是解决这一问题的有效手段之一。 采用微元能量平衡方法构建了U形熔盐管壳式换热器传热过程机理数学模型,并对其进行了验证。采用该模型获得了U形管壳式换热器熔盐加热凝结水随传热面积的分布规律,同时分析了传热温差、传热系数和传热量对边界参数的敏感程度。揭示了熔盐与凝结水的传热机理特性。在U形熔盐管壳式换热器传热过程机理数学模型构建的基础上,结合汽轮机回热系统的滑参数分析模型,搭建了煤电机组耦合熔盐储热系统的数学分析模型。该模型充分考虑了变工况中汽轮机级组相对内效率的变化规律,并验证了模型的可靠性。 在煤电机组耦合熔盐储热系统分析模型的基础上,以30%THA工况为储热基准负荷,以75%THA工况为释热基准负荷,构建了11种煤电机组耦合熔盐储热的技术方案和3种释热耦合技术方案。通过对比不同储-释热循环方案的调峰特性和热经济性,获得了煤电机组耦合熔盐储热系统的最优技术方案。该方案为:储热阶段采用抽主蒸汽加热熔盐,返回点为汽轮机低压缸入口,并配置45 MW电加热器预热低温熔盐;释热阶段利用熔盐加热给水泵出口全部给水,然后返回锅炉给水入口。此方案在储热阶段具有78.2 MW的调峰容量,储热时长为2.19小时,在释热阶段具有56.5 MW的调峰容量,释热时长为1.5小时,耦合系统热效率为39.2%。