电网冲击负荷电锅炉调峰机组的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电网冲击负荷电锅炉调峰机组，锅炉主机系统、换热系统、循环水泵系统、定压补水系统、加药装置、取样器、储热罐以及通过PLC集中控制上述设备的电子负荷控制系统，所述主机系统包括若干台电极热水锅炉，所述电极热水锅炉上设置有安全阀以及压力表、温度传感器和流量开关。本实用新型所述的电网冲击负荷电锅炉调峰机组，充分利用能源，回收余热，预热冷凝水，调节电网负荷，保证自建电厂的安全运行，保证生产的安全，实现电量的供需平衡。
【专利说明】电网冲击负荷电锅炉调峰机组
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及能源设备，具体说是一种电网冲击负荷电锅炉调峰机组。
【背景技术】
[0002]调峰是电网必须面对的问题，但不同的电网峰谷差不尽相同，电网自身条件也不同，采取的调峰方式可能不尽相同。世界上发达国家电网的电源基本构成比较合理，一般是核电站和大型火电站担负基荷，水电站和燃汽轮机承担电网的调峰和调频。我国电网目前仍以火电为主，调峰主力还是火电机组承担，我们在充分利用火电调峰的基础上，还应探索新的调峰技术，以适应未来大规模风电接入带来的峰谷差。
[0003]近年来，随着人民生活水平的提高和产业结构的调整，我国电网峰谷差逐年增大。据国家电力调度通信中心统计，2000年以来，多数电网的高峰负荷增长幅度在10%左右甚至更高，而低谷负荷的增长幅度则维持在5%甚至更低，峰谷差的增加幅度大于负荷的增长幅度，电网最大峰谷差的增加大于平均峰谷差的增加。电网调峰任务重，难度大。除了增加装机容量、建设调峰电源等基本应对手段以外，还要积极探索各种调峰方式，充分利用现有资源。
[0004]传统的调峰技术及其优缺点:
[0005]1、火电机组调峰
[0006]火电机组调峰运行主要采用启停方式和调荷方式，前者较适合于单机容量100MW以下的机组，后者则较适合于容量更大的机组。近年来我国电网不但在设计新投运火电机组时考虑了调峰运行，而且也在不断对老机组进行最低稳燃出力技术改造，使其最小技术出力不断降低，目前，火电机组的调整容量一般为30%至50%。但是高效火电机组的深度调峰运行，尤其是启停调峰运行，会带来许多问题:
[0007]首先，机组频繁启停和深度调峰使点火用油和助燃用油大幅增加；其次，长期参与启停调峰的机组还易出现各种设备问题:如锅炉过热器出口联箱裂纹、汽机主汽门裂纹、末级叶片断裂等，使机组检修周期缩短、大修费用增加、寿命降低安全隐患增加。第三，调峰时机组运行偏离最优设计工况，煤耗增加，加之效率降低引起厂用电率增加，使火电机组总体经济性下降。第四，机组的升降负荷速度较慢，以300MW机组为例，负荷变动率平均每分钟不超过I %额定出力，从60%负荷升至满负荷需40多分钟，而从启动到满负荷则需10多个小时，难以适应系统负荷变化的要求。除了以上问题，从电网规划来讲，单纯依靠火电机组调峰的电网为了满足调峰要求往往要多装机，这样势必造成系统闲置容量过大，经济性下降。
[0008]火电调峰虽无特别的优势可言，但却是电网结构调整过程中特定阶段必须采取的调峰措施，对于纯火力电网更是别无选择的方式，今后随着电网结构的优化，火电调峰会逐步被其它更加经济有效的方式逐步取代。
[0009]2、燃气轮机调峰、燃气-蒸汽联合循环调峰
[0010]从50年代开始，尤其在国外，燃气轮机发电技术是与蒸汽轮机发电技术同步发展的。随着热力参数的提高，燃气轮机的供电效率以及单机容量都已获得巨大发展，目前，单机功率超过600丽，不仅能作为调峰机组使用，甚至能担负基本负荷。燃气轮机用于调峰具有许多优点:启停方便、迅速、接载负荷时间短(从点火启动至满负荷仅需10多分钟)；机组简单紧凑，占地少；调峰电站建设周期短，用水量少等。简单循环的燃机电站造价约为2500元/KW，低于常规燃煤火电机组。由于燃气轮机主要燃用天然气、焦炉煤气等气体燃料或石油等液体燃料，运行成本较高，年利用率不宜太高。
[0011]3、水电机组调峰
[0012]水电机组反应快，经济性好，污染少，适宜用作调峰电源。但是水电有一个显著的特点就是丰、枯水期发电能力差别大，枯水期保证出力甚至只有发电装机的25%至30%，为保证枯水期正常供电，网内必须装设火电机组。受负荷变化、火电机组最小技术出力等影响，水电站弃水调峰现象时有发生，造成很大浪费。因此，应积极开发库容量大、调节性能好的电站，并因地制宜建设抽水蓄能电站，充分吸收丰水期水电。另外，通过扩大供电范围，将局部丰水期电量输送到其它用电高峰地区，也是水电调峰的有效方式。
[0013]二、国内外新出现的调峰方式
[0014]1、燃料电池调峰
[0015]2、热水蓄热发电
[0016]3、燃气热电联产调峰
[0017]4、调控调峰
[0018]调峰工作是一个全社会参与的系统工程，在实现电力系统结构优化调整的过程中，必须重视对电网调峰的研究，由此带来的社会效益和经济效益将十分可观。电网调峰方式多种多样，应在进行充分技术经济分析、环保分析的基础上，结合电网的实际情况加以选择。
[0019]目前我国电网基本上还是一个以火电为主的电网，调峰也必须以火电调峰为主，因此现阶段首要任务还是采取必要的措施，进一步提高火电调峰的经济性和调峰能力，在此基础上，也应积极探索和发展其他调峰方式，例如毫秒级的热水锅炉调峰技术、抽水蓄能、燃气轮机、燃气一蒸汽联合循环、调控调峰等调峰方式对我国电网都是比较可行的，应予以适当的重视和研究。
[0020]综上所述,传统的调峰方式缺点是:1、成本高；2、长期参与启停凋峰的机组还易出现各种设备问题；3、调峰时机组运行偏离最优设计工况，煤耗增加，加之效率降低引起厂用电率增加，使火电机组总体经济性下降。4、机组的升降负荷反应速度较慢，难以适应系统负荷变化的要求。
实用新型内容
[0021]针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供电网冲击负荷电锅炉调峰机组，提高电网的调峰反应速度，适应电网负荷的变化，减少发电机组的频繁启停，降低调峰成本，提高环境质量。
[0022]为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是:
[0023]电网冲击负荷电锅炉调峰机组，包括:锅炉主机系统、换热系统、循环水泵系统、定压补水系统、加药装置、取样器、储热罐以及通过PLC集中控制上述设备的电子负荷控制系统，所述主机系统包括若干台电极热水锅炉，所述电极热水锅炉上设置有安全阀以及压力表、温度传感器和流量开关，所述锅炉主机系统将炉内温度压力信号、二次侧出水温度压力信号、二次侧回水温度压力信号、锅炉压力信号和锅炉极低水位信号输入至电子负荷控制系统，所述循环水泵系统将功率信号及负荷开关运行状态、一次循环泵运行信号和二次循环泵运行信号反馈至电子负荷控制系统，电子负荷控制系统再将控制信号输出至流量开关、加药装置、一次循环泵、电动三通阀和报警器。
[0024]在上述技术方案的基础上，所述PLC上还设有RS-485通讯口。
[0025]在上述技术方案的基础上，所述PLC上还设有中英文显示屏。
[0026]在上述技术方案的基础上，所述锅炉主机系统包括四台容量为40丽电极热水锅炉。
[0027]在上述技术方案的基础上，所述换热系统共四套，每套包括两台高温换热器。
[0028]本实用新型所述的电网冲击负荷电锅炉调峰机组，充分利用能源，回收余热，预热冷凝水，调节电网负荷，保证自建电厂的安全运行，保证生产的安全，实现电量的供需平衡。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]本实用新型有如下附图:
[0030]图1电网冲击负荷电锅炉调峰机组的原理结构示意图；
[0031]图2电网冲击负荷电锅炉调峰机组的系统检测点图
[0032]图中:1、温度控制2、温度超高信号检测3、水位过低信号检测4、换热器二次侧出水温度(系统供热温度)控制5、换热器二次侧进水温度(系统回水温度)显示6、压力超高信号检测7、补水压力控制8、蓄热容器9、循环泵10、换热器。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0034]如图1所示，本实用新型所述的电网冲击负荷电锅炉调峰机组，包括:锅炉主机系统、换热系统、循环水泵系统、定压补水系统、加药装置、取样器、储热罐以及通过PLC集中控制上述设备的电子负荷控制系统。主机系统包括若干台电极热水锅炉，电极热水锅炉上设置有安全阀以及压力表、温度传感器和流量开关。锅炉主机系统将炉内温度压力信号、二次侧出水温度压力信号、二次侧回水温度压力信号、锅炉压力信号和锅炉极低水位信号输入至电子负荷控制系统，循环水泵系统将功率信号及负荷开关运行状态、一次循环泵运行信号和二次循环泵运行信号反馈至电子负荷控制系统，电子负荷控制系统再将控制信号输出至流量开关、加药装置、一次循环泵、电动三通阀和报警器。
[0035]PLC上还设有RS-485通讯口和中英文显示屏。
[0036]本实用新型的运行如下:电极热水锅炉设置可靠的负荷自动调节装置，当电极热水锅炉的温度、压力超过或低于设定值时，控制装置应能使电极热水锅炉输入功率自动减少或增加。
[0037]电极热水锅炉系统设置可靠的缺水保护装置。当电极热水锅炉水位低于缺水保护水位(或极限低水位)时或检查不到水流时，切断电源，发出报警信号，并应在人工复位后方可重新启动运行。[0038]电极热水锅炉设置超压保护装置。当压力超过限值时，切断电源，发出报警信号，并应在人工复位后方可重新启动运行。
[0039]电极热水锅炉有可靠的电气绝缘性能，设备中带电回路之间及带电回路与地之间的绝缘电阻不小于IM欧姆。
[0040]电极热水锅炉及其动力柜、控制柜的金属壳体或可能带电的金属件与接地端之间设有可靠的电气联接，连接电阻不大于0.1欧姆。
[0041 ] 电极热水锅炉供电柜设置过流、短路、漏电、过电压和缺相保护。
[0042]电极热水锅炉将辅机信号、各个点的温度、压力、运行状态，安全检测完成后，提供启动信号，上方控制即可给电极热水锅炉供电，当检测到有温度及压力接近设定值，上位机应根据设定值调整电极热水锅炉负荷的消耗，如打开海水换热器，或者减少供电功率。如果相应的调整没有将温度控制在安全范围，电极热水锅炉提供极限温度、极限压力报警值，电极热水锅炉控制系统应通过硬接线方式，给出保护跳闸信号。
[0043]本实用新型采取的技术措施如下:
[0044]首先电极锅炉的是电阻性负载；系统监控电网的负荷，根据电网负荷峰谷的变化，调整电极锅炉的投入功率；通过功率调节器，无极调节IOkV的电压大小，从而实现电极锅炉的功率大小变化。
[0045]PLC集中控制:
[0046]1、系统中PLC (提供以太网通讯接口，以太网转光纤接口联络)可与上级集控系统进行通讯，并可提供关键的无源触点给上级集控系统。
[0047]2、实现电极热水锅炉主设备和辅助设备间的控制、保护、连锁；电极热水锅炉各设备信号的采集和处理。包括温度、压力、流量、转换开关、设备状态、设备故障等。
[0048]触摸屏上可显示多个监控画面:主机系统、辅助系统、各个测量点的实际测量值，如各个温度、压力、流量、设备状态、设备故障等。同时在触摸屏上可修改参数，如温度报警值及停机值、压力、流量等低报警值及停机值。
[0049]运用高电压电极电能转热能技术、高电压自动控制、系统信息自动采集和逻辑计算中央控制系统、主机负荷预测与分配、热能输出自动化系统实时协调优化控制等系统，达到调峰作用，节能减排、发电机组合理启停与安全运行的目标。
[0050]图2为系统检测点图,如图所示,设有如下检测点:
[0051]温度点:PT100传感器用于远传温度信号，双金属温度计用于就地显示温度并用于锅炉的第2重超温保护；
[0052]锅炉进水管——锅炉进水温度
[0053]锅炉出水管——锅炉出水温度
[0054]压力点:采用电接点压力表就地显示锅炉运行压力，并用于锅炉的超压/欠压保护；
[0055]流量点:采用流量开关进行断流保护。
[0056]本实用新型的一个【具体实施方式】如下:
[0057]电极热水锅炉系统应用于电网负荷调整及热回收，在电网负荷平衡前提下，充分利用除盐水把热量回收。
[0058]电网的电压变化是毫秒级的，外网的电压变化范围0-10KV，锅炉输出功率变化范围0-40MW，当电网的冷凝水无法把热量储存的情况下，锅炉的储能水罐把尖峰时段30分钟的剩余热量储存在储热罐中，当储热罐的温度达到设定的温度时，海水换热器打开，保证系统的温度不超过设定的温度，防止锅炉停止运行而对电网造成冲击从而影响生产。
[0059]主机系统设计容量为4台X 40丽电极热水锅炉，主机及蓄热罐水容积合计100m3，设计压力1.6Mpa，运行压力1.0Mpa0加热原理是基于三相电流通过设定电导率的炉水释放大量热能从而生产可加以控制和利用的热水。系统内设置安全阀、压力、温度、流量等装置保证电极热水锅炉的安全运行。
[0060]热力交换系统共4套，每一套热力交换系统主要包括2台高温换热器，其中除盐水换热器额定功率40MW，二次压力3Mpa，一次压力1.6Mpa ;海水换热器额定功率40MW，二次压力1.6Mpa，一次压力1.6Mpa，除盐水换热器始终保持最大的换热量。电极热水锅炉一次循环水系统设置高温卧式水冷式离心泵，单台额定功率185KW，扬程15m，流量1200m3，耐受温度 230 0C ο
[0061]PLC通讯接口将相关信息传送至电子负荷控制系统，电子负荷控制系统可以对设备进行远程操作，并可切换现场操作、独立运行。正常运行由控制平台统一调配，数据共享，保证热力系统的节能和安全自动化运行。
[0062]一次水的冷却系统，包括凝结水冷却系统、海水冷却系统，再预留一次水供回水接口，流量同凝结水冷却系统，含关断阀门。
[0063]本实用新型具有以下优点:
[0064]1.充分利用能源，回收余热,预热冷凝水；
[0065]2.调节电网负荷，保证自建电厂的安全运行，保证生产的安全；
[0066]3.实现电量的供需平衡。
[0067]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.电网冲击负荷电锅炉调峰机组，其特征在于，包括:锅炉主机系统、换热系统、循环水泵系统、定压补水系统、加药装置、取样器、储热罐以及通过PLC集中控制上述设备的电子负荷控制系统，所述主机系统包括若干台电极热水锅炉，所述电极热水锅炉上设置有安全阀以及压力表、温度传感器和流量开关，所述锅炉主机系统将炉内温度压力信号、二次侧出水温度压力信号、二次侧回水温度压力信号、锅炉压力信号和锅炉极低水位信号输入至电子负荷控制系统，所述循环水泵系统将功率信号及负荷开关运行状态、一次循环泵运行信号和二次循环泵运行信号反馈至电子负荷控制系统，电子负荷控制系统再将控制信号输出至流量开关、加药装置、一次循环泵、电动三通阀和报警器。
2.如权利要求1所述的电网冲击负荷电锅炉调峰机组，其特征在于:所述PLC上还设有RS-485通讯口。
3.如权利要求1所述的电网冲击负荷电锅炉调峰机组，其特征在于:所述PLC上还设有中英文显示屏。
4.如权利要求1所述的电网冲击负荷电锅炉调峰机组，其特征在于:所述锅炉主机系统包括四台容量为40MW电极热水锅炉。
5.如权利要求4所述的电网冲击负荷电锅炉调峰机组，其特征在于:所述换热系统共四套，每套包括两台高温换热器。
【文档编号】H02J3/28GK203445625SQ201320560586
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】周淑云 申请人:瑞特爱（北京）能源科技有限公司