煤气耦合熔盐储热调峰装置及控制方法与流程

本技术涉及熔盐储能发电，尤其涉及一种煤气耦合熔盐储热调峰装置及控制方法。

背景技术：

1、随着国家能源体制改革深化，我国钢铁行业作为高耗能行业，钢铁能源结构急需调整，钢铁生产面临能源约束，使钢铁生产和能源利用时空匹配难的问题更加突出。因此，在双碳目标压力下，钢铁生产需要对能源进行调整，提高能源调度灵活性降低用能成本，助力钢铁企业绿色低碳转型发展。

2、钢铁厂在高炉炼钢的过程中会产生大量的煤气，煤气热值低且含有一氧化碳，不能直接排放，因此通常设置有煤气发电机组作为自备电厂消纳煤气进行发电，由于煤气的产量较为固定且需要及时处理，因此发电机组在用电高峰时期发电机组无法满负荷运行，而在用电低谷时发电机组也不能降低负荷，最终导致发电机组的调峰能力较差。相关技术中常通过新建一套煤气加热熔盐炉以提高发电机组的调峰能力，但是该做法一方面需要新增煤气管路及煤气熔盐炉设备，另一方面受熔盐温度所限，排烟温度较高，能量利用率较低。

技术实现思路

1、本技术实施例公开了一种煤气耦合熔盐储热调峰装置及控制方法，通过在煤气炉中设置蓄热吸热组件，从而实现对煤气炉中所具有的热量的高效收集与利用，从而在降低了建设成本的前提下保证了调峰能力。

2、为了实现上述目的，第一方面，本技术实施例公开了一种煤气耦合熔盐储热调峰装置，应用于钢铁厂中，所述钢铁厂能够产生煤气，所述煤气耦合熔盐储热调峰装置能够燃烧所述煤气并为用电端供电，所述煤气耦合熔盐储热调峰装置包括：

3、煤气炉组件，用于燃烧所述煤气产生热量，并利用产生的热量形成蒸汽；

4、蓄热吸热组件，设置于所述煤气炉组件内部，所述蓄热吸热组件能够在所述用电端电量需求低的情况下对所述煤气炉组件所产生的热量进行吸收；

5、熔盐储换热组件，设置于所述煤气炉组件的周向并与所述蓄热吸热组件连通，所述熔盐储换热组件能够储存高温熔盐与低温熔盐，并能利用所述高温熔盐产生蒸汽；

6、汽机发电组件，与所述煤气炉组件以及所述熔盐储换热组件相连通，所述汽机发电组件能够利用所述煤气炉组件和/或所述熔盐储换热组件产生的蒸汽发电。

7、在一种可能的实现方式中，所述蓄热吸热组件包括：

8、蓄热体，设置于所述煤气炉组件内部，所述蓄热体内部具有容置腔；

9、吸热器，设置于所述容置腔中，所述吸热器能够通过吸收所述煤气炉组件内部的热量将所述吸热器内部的低温熔盐加热为高温熔盐。

10、在一种可能的实现方式中，所述熔盐储换热组件包括：

11、冷盐罐，用于储存所述低温熔盐，所述冷盐罐连接于所述吸热器的进盐口；

12、热盐罐，用于储存所述高温熔盐，所述热盐罐连接于所述吸热器的出盐口；

13、蒸汽发生子组件，与所述汽机发电组件相连通，所述冷盐罐和所述热盐罐还通过所述蒸汽发生子组件相连通，所述热盐罐中的高温熔盐能够经所述蒸汽发生子组件转化为所述低温熔盐与蒸汽，所述低温熔盐能够流回所述冷盐罐，所述蒸汽能够被送入所述汽机发电组件。

14、在一种可能的实现方式中，所述蓄热吸热组件还包括：

15、冷盐泵，设置于所述吸热器和所述冷盐罐之间，以将所述冷盐罐中储存的低温熔盐泵送至所述吸热器中。

16、在一种可能的实现方式中，所述熔盐储换热组件还包括：

17、热盐泵，设置于所述热盐罐和所述蒸汽发生子组件之间，所述热盐泵能够将所述热盐罐中的高温熔盐泵入所述蒸汽发生子组件。

18、在一种可能的实现方式中，所述煤气炉组件包括：

19、煤气炉，所述煤气炉包括炉膛和受热面，所述煤气能够在所述炉膛中燃烧并产生热量，所述受热面的给水能够吸收热量并形成蒸汽，所述蓄热吸热组件设置于所述炉膛中；

20、主汽管道，连通于所述受热面和所述汽机发电组件，蒸汽能够经所述主汽管道通入所述汽机发电组件；

21、第一给水泵，与所述受热面相连通，所述第一给水泵能够为所述受热面提供给水。

22、在一种可能的实现方式中，所述汽机发电组件包括：

23、汽轮机，与所述主汽管道和所述蒸汽发生子组件相连通，所述汽轮机能够被蒸汽驱动而做功；

24、发电机，与所述汽轮机和所述用电端相连接，所述汽轮机能够带动所述发电机发电。

25、在一种可能的实现方式中，所述煤气耦合熔盐储热调峰装置还包括：

26、供水组件，与所述熔盐储换热组件和所述煤气炉组件相连通，从而为所述熔盐储换热组件和所述煤气炉组件供水。

27、在一种可能的实现方式中，所述熔盐储换热组件还包括：

28、第一给水泵，设置于所述蒸汽发生子组件和所述供水组件之间，所述第一给水泵能够将所述供水组件中的第一给水泵入所述蒸汽发生子组件以形成蒸汽。

29、第二方面，本技术实施例提供了一种煤气耦合熔盐储热调峰装置的控制方法，应用于钢铁厂厂用电网的控制器中，所述钢铁厂包括如上述第一方面中任一项所述的煤气耦合熔盐储热调峰装置，所述控制器与所述煤气耦合熔盐储热调峰装置通信连接，所述煤气耦合熔盐储热调峰装置的控制方法包括：

30、基于用电端处于用电低谷时段，控制熔盐储换热组件增大低温熔盐流量，以使所述低温熔盐能够在蓄热吸热组件内吸收来自煤气炉组件的辐射热量从而升温变为高温熔盐，并控制所述煤气炉组件降低产汽负荷，从而降低所述汽机发电组件的发电功率；或

31、基于用电端处于用电高峰时段，提高所述熔盐储换热组件增大高温熔盐流量，并利用所述高温熔盐所释放的热量产生蒸汽，所述熔盐储换热组件中产生的蒸汽能够进入所述汽机发电组件，所述高温熔盐放热后重新变为所述低温熔盐并储存于所述熔盐储换热组件中，控制所述熔盐储换热组件降低所述低温熔盐的流量并提高所述高温熔盐的流量。

32、如此，本技术实施例提供的煤气耦合熔盐储热调峰装置，通过将蓄热吸热组件直接内置于煤气炉组件的炉膛位置，实现了燃烧与发电的深度解耦。该煤气耦合熔盐储热调峰装置能够直接吸收炉膛辐射热，有效避免了传统抽汽蓄热带来的凝汽损失以及电加热导致的能量品位降低，煤气耦合熔盐储热调峰装置的整体效率高且㶲损小；同时，蓄热吸热组件的结构在很大程度上避免了对煤气炉原有受热面热平衡的干扰。在运行过程中，蓄热体不仅能有效隔绝炉膛高温以保护设置在蓄热体内部的吸热器，还兼具稳燃作用，提高了锅炉在低负荷工况下的运行稳定性，从而增强了机组的调峰深度和灵活性。基于此，在用电低谷时段，煤气炉组件无需降低燃烧负荷即可进行调峰，在保证锅炉稳燃的同时将多余热量以熔盐形式高效储存，避免了低负荷稳燃困难与能源浪费；而在用电高峰时段，则利用储存的高温熔盐补产超高压蒸汽，与煤气炉组件产生的主蒸汽合并后直接送入汽机做功发电，有效弥补了因煤气产量波动导致的发电出力不足。综上，本技术不仅充分利用了钢铁厂炼钢过程中产生的煤气热值，解决了煤气供需与用电负荷在时空上不匹配的矛盾，还大幅提升了发电机组的调峰灵活性和综合发电经济性，使得钢铁厂能够有效降低用能成本并实现绿色低碳转型。

33、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。