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电极式电锅炉蓄热系统简介
发布时间:2020-10-24 14:07    文章作者:金沙js333

  电极式电锅炉蓄热系统简介_物理_自然科学_专业资料。电极式电锅炉蓄热系统 一、 产品简介 工作电压: 一般采用中压电压(≥ 6 kV); 大功率锅炉电压(可达 kV); 控制电压 380/220V 。 保护措施: 1)、过流保护; 2)、缺相保护;

  电极式电锅炉蓄热系统 一、 产品简介 工作电压: 一般采用中压电压(≥ 6 kV); 大功率锅炉电压(可达 kV); 控制电压 380/220V 。 保护措施: 1)、过流保护; 2)、缺相保护; 3)、短路保护; 4)、三相不平衡保护。 加热原理:一般采用电厂除盐水,加入一定电解质,使炉水具有一定电阻。利用水的高热阻特性, 直接将电能转换为热能并产生蒸汽的一种装置,装置包含高电阻绝缘的压力容器和三相电级。 结构形式: 名称 浸没式电极锅炉 喷射式电极锅炉 连接高压电源电极直接浸没在 炉水直接喷射到电极进行加热, 结构形式 锅炉炉水中进行加热。炉水与锅 不直接浸没在炉水中。电极与锅 炉外壁采用绝缘隔离方式,避免 炉金属筒体 “相对隔离”,金属 锅炉金属筒体带电 筒体不需要绝缘 循环水量 炉水导电率 绝缘要求 主要是补充“蒸发损失”的水量, 喷射水量大,大功率的水量甚至 用水量较少 达到 1000m3/h 以上 100μ s/cm 左右 1700μ s/cm 左右 要求与电极接触的炉水部分与 无要求 锅炉金属筒体绝缘隔离 电源要求 对进线电源没有特殊要求 进线为三相四线中心点接地 蒸汽品质 含盐量低 含盐量高 功率调整范围:调整范围是 1%-100%. 在 10%-100%的范围内可以做到无级调节。 优 点: 锅炉利用水的电阻性直接加热,电能 100%转化成热量,基本无热损失。当锅炉缺水时, 电极间的电流通道被切断,不存在类似常规锅炉干烧的现象。 体积小巧,启动速度快,从冷态启动到满负荷只需要几十分钟,从热态到满负荷只需 1 分钟。 在节能领域,电极热水锅炉结合大型蓄能设备,在低谷电价时间段把蓄能装置内热水加温, 在高电价时使用,能够起到平衡电网负荷的作用。 图一:电极式电锅炉蓄热系统示意图 二、 国内外同类产品水平综述 电极锅炉的应用在国外由来已久,世界上第一台电极锅炉于 1905 年诞生于欧洲。国内针对电 极锅炉的研究始于 20 世纪 80 年代,主要是电热水锅炉技术,通常使用的是 380V 动力电,常压水 箱作为蓄热体,此设备占地面积大、系统热效率低。20 世纪 80 年代,承压蓄热一体化锅炉能有效 减小设备占地面积,缺点是承压蓄热电锅炉技术的单台设备不能适用于高于 100 m?的蓄热体积。 20 世纪 90 年代,喷射式电极锅炉通过美国西屋公司进入中国,开始了长达十余年的价格垄断阶段。 目前,国内的少数企业通过吸收欧洲技术并经过改造升级,形成了常压电极锅炉。 年度 主要发展里程碑 1905 年 世界上第一台电极锅炉在欧洲出现,电压等级限制在 2000V 以下 1920 年代 瑞典 Z&I 公司发明了浸没式电极锅炉,控制精度大幅度提高,采用高电压(6-15kV) 直接供电,称为高压电极锅炉 1926 年 瑞典 Z&I 公司生产了第一台 ZETA 品牌电极式锅炉 1940 年代 欧洲发明了喷射式电极锅炉,瑞士 SULZER 公司成为这种产品的典型代表 1970-1980 年 欧美核电站建设进入高峰期,电极蒸汽锅炉由于清洁环保,安全度高,被核电 行业普遍接受 1990 年代 喷射式电极锅炉通过美国西屋公司的核电技术带进中国,开始了在中国长达十 余年的价格和技术垄断 1995 年 瑞士 Leibstadt 核电站使用的喷射式电极锅炉出现氢气泄露事故,出于安全考虑, 欧洲市场从此只接受浸没式电极锅炉 2009 年 世界能源危机和金融危机凸现,中国可再生能源事业加速发展,电极锅炉迎来 了重大发展机遇,ZETA 品牌登陆中国 2012 年 国内首个采用电极式锅炉的火电灵活性(孤网平衡)项目在山东日照钢钢铁厂 完成,对电网的平衡实现了毫秒级的响应。项目中使用了 4 台 40MW 的电极式锅炉 产品,是目前为目国内最大的电极式锅炉应用项目。 2016 年 中国市场 ZETA 电极锅炉使用量超 50 台,分别应用于风电消纳与区域供热、核 电设备启动、电网平衡等领域,同时,ZETA 锅炉技术升级到第 7 代 新疆乌鲁木齐高铁项目完成,进入运行,成为目前为止全国最大规模的风电消 纳供热项目。项目中使用了 6 台 8MW 的电极式锅炉,总容量 9277 立方米的蓄热水 罐。该工程的供热面积为 43 万平方米。 三、 经济效益比较 投资内容 ? 可研评估费,设计费 ? 设备采购费,安装费 ? 土建施工费 ? 配电系统设计安装费 ? 压力容器监检费(常压系统不需要) 投资概算 ? ? ? 4-10 MW 电极锅炉系统,每 1kW 造价 550~1000 元之间 12-40 MW 电极锅炉系统,每 1kW 装机造价 350~500 元之间 45-70 MW 电极锅炉系统,每 1kW 装机造价 300~350 元之间 设备价格 ? 和安装 相关配套设备:热交换器,水泵,控制,水处理,加药,管路,设计 ? 电费:主要费用 ? 水费:一般忽略不计 ? 运维人员工资:可按 1~2 个人员考虑(1~4 套设备时) ? 维护保养(备品备件、检修工具等): 每年小于设备投资的 1% ? 设备定期检修、临时检修费、中长期大修费: 平均每年小于设备投资的 2% 费用比较 将 1 吨水变成 1 吨蒸汽所消耗的热量约:700kWh 如果电价为:电价元/kWh, 175 元/k 吨(电极炉) 当前蒸汽的价格:110~230 元/k 吨 (煤锅炉) 四、 市场前景分析 在民用领域,电极锅炉及系统主要应用于城市供热。目前我国约有城市 700 座,到 2020 年左 右将达到 1500 座,中国人口将达到 15-16 亿。一半人口居住在城市,城市采暖面积将不断增加, 供热普及率也不断提高。目前我国城市的能源使用仍然以燃煤、燃油为主,造成严重的环境污染, 相比较之下,电能作为清洁能源,具有明显优势。而电极锅炉利用谷期电能集中供暖的新模式与国 家节能降耗的大方针一致,保守估计该领域拥有千亿级别的市场有待企业挖掘。 在工业领域,电极锅炉广泛应用于火电企业启动锅炉、风电及太阳能企业调峰锅炉,并为造纸、 化工、汽车、造船、食品等企业提供生产用的高品质蒸汽及高温热水。以发电企业为例,2010 年 五大发电公司旗下有超过 500 余家发电公司,此外各地热电企业、自备电厂、地方所属电厂的数 量有上万家,该领域对启动锅炉有一定的需求。随着风电及太阳能行业的不断发展,对调峰锅炉及 技术的需求也将趋于旺盛。 目前,我国提供电极锅炉及基于电极锅炉的专业技术服务的企业数量在不断增加,代理国外的 品牌也在逐渐丰富,但该市场还未形成龙头性的企业。因此,该领域为中小企业提供了充分竞争及 快速发展的机会,未来市场前景广阔。 五、 产品应用场景 ? 综合能源区域供热; ? 电网平衡; ? 核电启动; ? 风电消纳; ? 煤改电; ? 火电灵活性改造; ? 电能替代; ? 削峰填谷的作用 六、 建议 1. 当前对电极式电锅炉产品认识不够充分,建议做专项研究,依托专业的电锅炉厂家进行项 目合作,配套许继的保护系统,后期同步开发优化电锅炉具备接入综合能源服务的保护控 制成套系统,并考虑自主进行电极式电锅炉的开发; 2. 根据目前市场情况,电极式电锅炉可以作为综合能源服务的核心产品之一,进行重点推广。 此外,国家暂无电极式电锅炉相关标准,许继引导电科院推进相关标准的规范和标准制定。 3. 推荐潜在合作厂家: 北京瑞特爱能源科技股份有限公司 附录一:常规电极锅炉与普通电阻锅炉对比 序号 对比项 普通电阻锅炉 电极锅炉 一、 安全性 制造资质许可 国家质量技术监督检验检 国家质量技术监督检验检 疫总局颁证许可 疫总局颁证许可 设计审核 省级质量技术监督局审核 省级质量技术监督局审核 批复 批复 材料审核 市级以上锅炉检验院驻厂 市级以上锅炉检验院驻厂 监检 监检 制造监检 市级以上锅炉检验院驻厂 市级以上锅炉检验院驻厂 监检 监检 安装监检 使用地锅炉检验所报备监 使用地锅炉检验所报备监 检 检 安全运行许可 使用地锅炉检验所验收后 使用地锅炉检验所验收后 颁发 颁发 电压等级及要求 ,普通配电要求,常规供 10KV,高压供电,供电及 电,不需要专业的运行人 运行安全要求高,运行人 员 员专业要求高 二、 可靠性 产品类型 检验手段 工厂生产,标准化工业产 品,市场使用广泛。 工厂试验生产、主要技术 来源于进口,民用市场处 于试点运行阶段。 工厂检验,标准化出厂检 目前还没有专用的国家相 验,国家有详细的执行标 关标准,主要以国外或企 准 业标准执行。 电热锅炉、蓄热模块均为 电极锅炉设备属于新型产 设备通用性 标准产品,按系统组合使 品,主要元器件均为特殊 用,可灵活组配 专用产品 介质要求 采用经过处理的电导水运 采用普通软化水运行即可 行 设备最低使用寿命 20 年 15 年 三、 加热性能 加热原件 加热原件材质 加热原理 工作温度 绝缘方式 电阻电热管,属于成熟产 品,国家有相应的执行标 准 电极棒或电极板,目前无 相应标准 不锈钢加热管 不锈钢电极板或石墨电极 棒 电阻丝通电产生热量后, 通过热传递对介质进行加 热,每根或每组的加热功 率固定 通过电极及水的电导进行 加热,根据水的流量或水 位控制加热功率 完全浸没在水中,根据压 完全浸没在水中,根据压 力可在 200℃以内运行 力可在 200℃以内运行 电加热元件通过绝缘材料 电加热原件直接与加热介 与加热介质隔离,并且电 质接触,通过炉体及电极 气上设有相应保护 绝缘端子缘。与外界绝缘。 四、 配电及控制要求 供电电压 供配电设备 6-10kv 需要高低压配电设备及变 只需要高压配电设备 压器 控制设备 控制操作性 自动控制柜,常规配电元 自动控制柜,与高压配套 器件 的控制元器件 属于常规控制要求,简单 需要专业或经过严格培训 医学,普通人员即可执行 的操作人员 五、 设备占地要求(不含蓄热系统) 可在 10-10000 kW 任意配 可在 3000-50000kw 配置, 单台功率使用范围 置,适合在 2-10 MW 的设 较适合于大于 10mw 的设 备上使用 备上使用 6 MW 锅炉占地 30 ㎡ 30 ㎡ 6 MW 控制设备占 地 6㎡ 2㎡ 6 MW 高压设备占 地 10 ㎡ 8㎡ 6 MW 低压设备占 150 ㎡ 无 地 系统控制设备 4㎡ 4㎡ 合计 200 ㎡ 44 ㎡ 六、 系统配置要求 循环水泵 补水泵 换热设备 储热设备 一次换热循环水泵及二次 一次换热水泵、二次换热 供热水泵 水泵、二次供热水泵 一次及供热补水泵 一次、二次及供热补水泵 一次换热 需要两次换热 相同 相同 七、 投资(参考价格) 6 MW 设备投资 高压配电投资 低压配电投资 135 万元 40 万元 150 万元 325 万元 380 万元 35 万元 无 415 万元 八、 运行费用 设备热效率 98% 99% 系统效率 93% 88%需要二次换热 需要专业的高电压持证人 运行人员资质要求 普通司炉人员及电工即可 员 九、 维护与折旧 后期维护费用比例 1 3 元器件通用性 较通用 专用性很强,几乎不通用 检验 国家强制定期检验 目前国际无检验标准,需 按普通锅炉进行 普通低压电气配置,并有 高压电气,维护条件复杂, 维护条件 低压变压器隔离,维护条 高压维护人员资质及费用 件简单 相对较高 十、 结论 从可靠性及安全性上,常规电阻锅炉由于属于国家标准产品,并且使用低压 供电,安全性要求高压电极锅炉。 从加热性能上,两种锅炉加热原理不同,各有优缺点。 从控制操作难易程度上,常规低压电阻炉采用配套常规元器件,控制难度要 优于电极锅炉 从锅炉本身的占地上,两种锅炉在 10mw 以下时,占地面积基本相当,但 当设备增大时,电极锅炉的占地就有一定的优势了。 从整个系统配置的占地上,由于常规低压电阻锅炉需要配置变压器等低压设 备,占地面积要增加很多。 在系统设备中,电极锅炉由于需要二次换热,也需增加一定的换热设备及循 环设备的占地面积。 从系统的运行上,常规低压电阻锅炉,只需一次换热,或不换热就可进行供 热;但电极锅炉必须经过一次或二次换热后进行供热,从而增加了换热损失。 从投资上,同等功率的常规低压电阻锅炉投资要远低压电极锅炉,但常规低 压电阻锅炉需增加一定的低压配电投资,从而降低了两种设备投资的差额。 从运行及维护上,由于电极锅炉使用的均为高压特殊产品,运行和维护成本 相对要高于电阻锅炉。


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