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干货|储热式背压热电联产技术及经济性分析

北极星电力网新闻中心  来源:北极星电力网  作者:张勇  2018/6/27 12:27:36  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 热电联产 背压机组 调峰

北极星火力发电网讯:在环境保护和能源结构调整的背景下,火电面临转型发展压力,在煤电去产能的形势下,燃煤背压热电联产凭借高效节能环保的优势,依然得到国家大力支持,属于国家鼓励类的技术行业,是淘汰落后抽凝热电项目的最佳替代方案,但背压热电项目存在稳定热负荷限制和不能热电解耦的问题,基于熔盐热储能的背压机组热电联产能够有效解决这两个问题,通过对抽凝热电项目技改分析,储热式背压机组热电联产能够极大拓展背压热电项目的应用范围,提高经济评价指标,具有很好技术经济可行性和市场推广价值。

(来源:北极星电力网 作者:张勇 作者单位:江苏中科智储科技有限公司)

关键字: 热储能 熔盐 背压热电联产

1、介绍

背压机组热电联产项目,凭借能源综合利用效率高、节能环保等优势,得到了国家大力的政策支持,《产业结构调整指导目录(2011年本)》明确将背压(抽背)型热电联产明确列为鼓励类产业。2016年发布的《热电联产管理办法》中,“热电联产项目应优先采用背压热电机组”,“优先并鼓励建设高效的背压式热电机组,因地制宜制定背压式热电机组税费支持政策”,正是在这样的政策环境下,背压热电联产近些年得到了快速发展。

与抽凝式热电联产机组相比,背压式热电联产机组没有凝汽器和循环水设备,结构简单、造价低,由于没有冷源损失,可以实现能源的高效利用,机组的热效率普遍可高达80%~90%[1],是名副其实的节能环保型机组,然而,与其他的热电联产技术相比,背压式热电联产还存在一些不足,如下表所示:

从上表可以看出,背压热电联产项目具有能源利用效率高的优点,但由于背压机组供热和发电的耦合特性,热电联产通常采用“以热定电”方式运行,供热灵活性差,只能适用于有稳定热负荷的应用场景,也不能参与电网调峰,无法获得辅助服务收益。

2、技术说明

对于背压热电联产项目来说,当热负荷大幅波动,低于锅炉的最小负荷时,需要将过剩的蒸汽热能存储起来,工程技术经济难度较大;事实上,这种情况是由锅炉燃烧稳定性要求和热能生产过程的大惯性,与汽轮机热功转换和热能利用的需求波动性之间的矛盾造成的,如果在锅炉内将燃料的化学能直接转化为易存储的高温热能,将锅炉的热能生产与后续的热能利用分隔开,就能够有效解决背压热电联产面临的热电耦合和负荷波动问题,不仅能增加背压机组应对波动热负荷的能力,还能够使背压机组“以电定热”运行,满足电网的调峰需求。

基于熔盐热储能的背压热电联产技术是利用熔盐为工质的锅炉和熔盐热储能代替传统的以汽水为工质的锅炉,将燃料的化学能转化为高温熔盐热能,并存放在储热设备中,使热能的生产和利用分离,同时满足锅炉高效运行和系统发电供热灵活性要求,原理技术示意图如下所示:

如上图所示,背压机组的进汽来自熔盐热储能系统的换热器,蒸汽流量、温度、压力参数调节方便,能够快速响应电网调峰需求;另外,换热器产生的蒸汽还可直接对外供热,与背压机组排汽共同满足热负荷需求,在一定范围内,背压机组能够“以电定热”运行,实现联产系统的“热电解耦”目标。

2.1 设备说明

(1)熔盐锅炉

熔盐锅炉以熔融态无机盐作为工质,将燃料化学能转化为高温熔盐热能,属常压设备,安全性好,设备简单,技术成熟,广泛应用于化工、工业加热领域。熔盐锅炉采用循环流化床燃烧方式,具备煤种适应性广、燃烧效率高和低污染的特点,锅炉热效率不低于90%,是国内外公认的燃煤清洁高效利用方式。熔盐锅炉配置余热回收装置和脱硫脱硝除尘设备,能够满足锅炉能耗指标要求和的污染物超低排放指标要求。

(2)熔盐储热介质

一般采用二元无机盐,由60%硝酸钠和40%的硝酸钾组成,熔点为220℃,工作温度在290℃~565℃,热容量大,粘度较低,在600℃以下有良好的热稳定性[2]。

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