电站锅炉(1).ppt

,,电（热）锅炉,electricboiler,一电热锅炉的主要特点,二电热锅炉的发展历史,三电热锅炉的工作原理,四电锅炉典型产品的介绍,五电热水炉典型供热系统,六电蓄热供热系统中设备容量的选择与匹配,七电蓄热供热和其它清洁能源供热的经济分析,了解1电热锅炉的发展历史；2电锅炉典型产品、电热水炉典型供热系统；3电蓄热供热和其它清洁能源供热的经济分析。,掌握1电热锅炉的主要特点；2电热锅炉的工作原理；3电蓄热供热系统中设备容量的选择与匹配。,一电热锅炉的主要特点二电热锅炉的发展历史三电热锅炉的工作原理四电锅炉典型产品的介绍五电热水炉典型供热系统六电蓄热供热系统中设备容量的选择与匹配七电蓄热供热和其它清洁能源供热的经济分析,,,一电热锅炉的主要特点（一）主要优点91结构最简单。是装有电加热元件的容器，实际只有“锅”，没有“炉”2最洁净，对环境绝对“零”污染。无任何烟尘和有害气体的排放。3热效率ηgl（≥95）高。比油、气锅炉还高，有的高达99.99。4燃油、燃气锅炉为受压设备，安全要求高，每年必须进行年检。电热炉大部分为常压设备，较为安全；电安全性也高。5无噪音。没有鼓、引风机噪声及燃烧器噪声。6油、气燃料为可燃、易爆品，消防要求高；7燃油、燃气锅炉有较多转动机械，维修费用和维修难度都较电热炉高。8燃油、燃气锅炉的操作需特殊工种，而电热炉操作简单。9自动化程度高且容易实现,。,,,（二）主要缺点31高级能源转化成低级能源。2初投资还牵扯到两方面①电网改造及设备配备等工程；直供户②安装分时计度电表。3运行费用目前还高。但可充分利用低谷电价蓄热运行。水箱式储能电锅炉、自储能电锅炉然而目前很多城市条件还不具备或者制定了优惠政策但由于种种原因没有推广。,,,水箱式储能（利用下半夜廉价电力，对水加热，并将其储存在蓄热水箱中，在电网高峰时段关闭电锅炉，由储存在蓄热水箱中的热水供热）；自储能电锅炉（以高热容量铁基固体合金材料为储热材料，以流体为传热介质，通过换热器产生热水，供取暖和生活用。）与水箱式储能电锅炉相比，其结构简单，成本、费用较低，占地面积小，是传统水箱的四分之一。是取代传统电锅炉的一种新型产品，具有广阔的市场空间。国内尚属首例。----------晋能电力设备公司与清华大学联合研制出自储能电锅炉。目前，首台ZC288－1自储能电锅炉已在太原日报社投入工业性运行，取得了很好的效果。2002-7-27。----------山西省电力设备厂研制。于2002-11-23前后在京通过鉴定。,,,,,二电热锅炉的发展历史2（一）国际上世界上第一台电热锅炉“精工”牌锅炉美国***精工（precision）公司***1947年设计生产；电热管式蒸汽锅炉，最大电功率24MW，D36t/h,用于广东大亚湾和浙江秦山核电站该公司近几年开发的典型产品高电压电极型蒸汽锅炉Dmax75t/h；最大电功率50MW热水锅炉ηgl≥99；最大电功率27MW总之，20世纪5060年代电锅炉已在先进国家普遍应用。近年美国（“白浪”牌）、日本（川崎重工公司生产单台D达28t/h）、俄罗斯（比斯克锅炉厂）、澳大利亚（“恒热”牌）、韩国也在发展电热锅炉。目前,这些国家已纷纷进入中国市场。,（二）国内发展的背景和条件4是我国电力工业的发展和环保要求提高交互作用的必然结果。1电力工业的发展①解放初，电网供求。2000年底，3.19亿千瓦，发电量1.3685万亿千瓦时，两项指标均居世界第二位，但是按人均计算，我国不足世界平均水平的一半，仅为发达国家的1／61／10。另一方面,随着改革开放深入,产业结构调整，工业用电下降，人民生活水平提高，加上近几年天热，居民和商业用电增加。使得白天高峰用电量不断增加，夜间低谷时段用电量大幅降低，供电峰谷差逐年加大，给电网运行带来较大困难和较高经济损失，必须“削峰填谷”。而空调高峰用电占城市总用电量2530，是主要造成峰谷差拉大的主要原因。,,,通过工程实践统计，移1000W电负荷至低谷，一般耗资25003100元RMB左右，而造一个1000W电负荷的电厂把电送至用户的变压器，需耗资9000元RMB。所以，为了最大限度地满足各种用户的供电需求（1）除了要加速电厂和配网的建设；（2）更重要的是要大力推行需求侧管理（DSM）,移峰填谷。DemandSideManagementDSM指的是电力部门及其用户之间的一种协作活动,通过改变用户负荷达到对用户、电力部门、社会都有益的目的。电锅炉水储热技术是降低高峰负荷,开展DSM活动的一项重要措施。,,,1994年，国家计委、电力工业部等部门决定实行电力供应峰谷不同电价政策①大幅度降低低谷电价；②若蓄热或蓄冷运行，电力增容费全免或部分减免等。（电路改造、分时计度电表）1998年4月,国家电力总公司安运部在上海召开电热锅炉推广应用会,公布了有计划推广试用蓄热式电锅炉的6点通知,拟在5年～10年全面推广实施,实行低谷电价,对削峰填谷实行奖励。两个月后,新疆自治区三电办宣布对电热锅炉实施优惠电价谷电0.15元/度,平电0.2元/度,峰电0.45元/度。1999年5月,华北电网提出开拓谷电市场,同时适应环保节能的措施,免收增容费,补贴所用蓄热设备费的30。上海、广东、四川、河南等地都陆续提出推广电热锅炉、鼓励用低谷电的办法。北京市政府把推广电热锅炉作为解决北京市环境污染的措施之一。腰荷平时为支持电力蓄冷（热）技术应用，电力公司要在综合测算发、供电成本的基础上，完善峰谷电价政策，峰谷价比不应小于31，国外峰、谷电价比大多为51，甚至71,我国目前31偏低,投资回收期偏长且峰谷价差应大于0.4元/千瓦时；研究实施以电企业上网电量分时电价政策，将因用户应用电力蓄冷（热）技术而改善负荷曲线、降低用电成本的利益反馈给用户。,,,河南日报2003年7月19号我省实行峰谷分时电价优化电力资源配置缓和高峰用电紧张经省政府同意并报国家发改委批准，从今年７月起，我省开始实行峰谷分时电价。实行峰谷分时电价，主要是基于我省火电多，技术调峰能力弱，造成电网高峰电力不足，低谷电力未能充分利用，峰谷差过大，负荷率低的实际问题而采取的有效措施，目的是在满足调荷、调峰要求的前题下，保持电价总水平基本稳定。省计委于７月１１日制定下发的河南省峰谷分时电价实施意见及相关通知中规定，我省实施峰谷分时电价范围包括省内统调发电企业及地方火电厂送入河南电网的上网电量、大工业用户（除电气化铁路用电外）和用电容量１００千伏安及其以上的非普工业，趸售县条件具备的可参照执行。发电厂峰谷时段划分为高峰、低谷和平段３个时段，高峰电价为上网电价１．３３５，低谷电价为上网电价０．５，平段电价为上网电价。用户峰谷时段划分为４个时段，即尖峰时段每日１８００～２２００，,,,高峰时段每日８００～１２００，低谷时段每日０００～８００，平段每日１２００～１８００、２２００～２４００，其尖峰电价为目录电价１．７（合成氨等用电按１．５），高峰电价为目录电价１．５，低谷电价为目录电价０．５，平段电价为目录电价。实行峰谷分时电价后，基本电费及三峡基金、城市附加等仍按原征收办法执行，征收标准不变。此前，省电力公司已先期投入２０００多万元，于６月底之前完成了８０００多户直供大工业用户分时计量装置的安装任务，这些大工业用户用电量约占省公司售电量的４０％。据有关人士介绍，实行峰谷电价，将对优化我省电力资源配置、提高电能利用效率、满足经济发展和城乡居民用电的需求起到积极推动作用。,,,2环保要求随着环保要求的不断提高，国家对大气质量标准的要求越来越高。环保工作已经引起各级政府的重视，纷纷制定政策和法规减少污染。为了贯彻中华人民共和国节约能源法、中华人民共和国大气污染防治法，有效改善大中城市的环境质量，节约能源，促进国民经济可持续发展，应大力提倡和鼓励应用电力蓄冷（热）技术。应用蓄热电锅炉，不仅能转移高峰电力,而且对防治大气污染、改进城市用能消费结构有极大的好处。（上世纪80年代初,欧洲成功地开发并使用了电力储热加热系统，随后成功引入美国）。按我国目前50多万台燃煤工业锅炉和取暖锅炉计算，1年约燃烧4.2亿多吨煤炭。如果条件具备，将其中10万台改为电锅炉和蓄热式装置,1年将减少2.04亿吨烟尘和二氧化碳排放量,对改善大气质量、保护环境有着极重要的意义。,,,3国内生产厂家上世纪80末90年代初，我国开始出现电热锅炉。当时生产厂家只有3家，1985年以来，国内一些锅炉厂家也开始生产电热锅炉。蒸汽锅炉单台Dmax2t/h,热水锅炉Qmax2.1MW河南电力节能电热锅炉设备有限公司），也有3MW。电功率1500KW，目前全国各地都积极开发电热锅炉产品，生产厂家已达几十家。据不完全统计，目前全国已应用电锅炉约1万台，约100万KW，但蓄热电锅炉仅占10左右。heatstorageelectricboiler,,,4发展前景前景广阔。但在采暖方面，只能对能源结构起拾遗补缺的作用，不可能也不应该完全代替常规采暖炉。,,,三电热锅炉的工作原理2（一）将电能通过转换环节转换成热能通常转换方式有三种电阻式3见图1electricresistantelement电热管目前被普遍采用在电锅炉上，适合小范围供热。（1）绝缘要求冷态绝缘电阻≥10MΩ，热态泄露电流≤10mA/kW；应能承受50Hz，1500V交流电压，1min不被击穿,,,（2）主要特性参数单位表面积的功率38W/cm2，一般较大容量电热管做成多头形式，功率可达30kW。（3）优点2①结构简单；②纯电阻型，转换过程中没有损失。电压380～600Ｖ;功率2ＭＷ电热管是电热锅炉的核心。电热管质量的高低直接影响电热锅炉的运行可靠性和使用寿命。如哈锅WDZ系列电热锅炉，采用中国核动力研究设计院提供的电热管，它采用高温无机MgO粉作为绝缘填充材料，用1Cr18Ni9Ti合金钢制成，使用寿命超过5000h，可保证电热锅炉运行3个采暖期，并耐硬水、酸、和热冲击腐蚀。对于电热管锅炉，当前最重要的是尽快改善国产电热管的质量和提高其使用寿命，使用寿命取接近800010000h美国APCOM公司电热管可连续工作10000h以上），锅炉电热管运行5个采暖期以上。为开拓高质量的电热锅炉产品市场空间打下坚实的基础。,,,,,2电磁感应式2（1）作用原理利用电流流过带有铁芯的线圈产生交变磁场，在不同的材料中产生涡流电磁感应而发生热量。（2）应用由于存在感抗，转换中产生无功功率，功率因素＜1。一般只用在较小容量的电热设备上。,3电极式2electrode（1）作用原理电流从一个电极引入并通过水到另一个电极,水就象一个通电的电阻被加热或沸腾。调节电极在水中的深度,就可改变输入的功率;当水面低于电极时,输入功率为零即电极无电流所以锅炉不会烧干锅。（2）应用多用于冶炼金属行业，在电锅炉中较少采用。出力大，可以实现区域供热。电压3-20ｋＶ;功率1～50ＭＷ同电阻式电热锅炉相比有以下几方面优势1锅炉筒体内没有大量的电热管,使得锅炉体积大幅减小;2锅炉容量不再受电热管数量的限制,锅炉容量增加变得很容易;3发热面积特别大,无论水容积多大,锅炉启动都非常迅速;4锅筒内不再需要电热管的支撑、固定装置,锅炉结构简单,制造成本低,售价比同等容量的电热管电热锅炉可降低约1/3,有强大的市场竞争优势;5以水介质自身电阻导电发热,电极不是发热元件,使得锅筒内不易结垢,锅炉运行安全性高,寿命长;6以炉水作为导电介质,对水质要求低,一般无须进行水质软化处理,节省用户运行费用。,,,（二）将转换成的热能传递给所需的介质2介质水、导热油（少用）介质传热的快慢，直接影响到电热元件的表面温度t2。1传热原理主要是传导、对流QKAΔtΔt电热丝表面温度t2–介质温度t1K∝1/Δt结论介质的传热系数K1/R应具有较高的数值影响K（R）的主要因素见图2,,,1Kδ1δ21λ1λ2α可见，K∝α，故，合理组织传热过程应注意以下4点（1）介质冲刷电热元件表面的流速要尽量高；（2）介质流动方向要尽量保持与电热元件长度方向垂直；（3）介质流动要冲刷整个电热元件的发热表面，不应存在死角，否则会产生局部过热；（4）当介质硬度较高时，应采取有效措施防止在电热元件表面结垢。高硬度的水最容易在高温表面结垢,一旦结垢，水垢的导热系数只有铁的1/20电热元件表面温度会迅速上升。,,,四电锅炉典型产品的介绍2（一）分类61按电热转换方式，分3类（1）电阻式；（2）电磁感应式；（3）电极式。2按介质，分3类（1）水；（2）导热油；（3）其它介质。3按结构形式，分2类（1）立式；（2）卧式或（1）储水式；（2）即（快）热式4按运行方式，分3类（1）蓄热式；（2）非蓄热式；（3）兼。5按出口工质，分2类heatstorageaccumulationofheat（1）热水（常压、承压）；（2）蒸汽。6按出口压力，分2类（1）有压（带压）；（2）常压。,,,（二）上海节能技术发展有限公司的产品31SNDC型储水式电热水炉见图3输入功率1545kW,ηgl97,输出功率约1443kW（1.23.7104kcal/h）。2SNDK型快热式电热水炉见图4输入功率901440kW,ηgl97,输出功率约881400kW（7.5120104kcal/h）。功率大，水容量小3SNDF型蓄热式电沸水器输入功率15kW见图5,,,一体式蓄热电热锅炉将电热锅炉、蓄热器、蒸馏水生产装置结合为一体。锅炉筒体下部插入电热管,上部为蒸汽空间,结构紧凑。利用蒸汽降压时自发产汽的原理,贮存多余蒸汽或供应所贮蒸汽。供热系统蓄水温度一般为183～204℃,蒸汽压力一般为1～1.4ＭＰａ,蓄热能力大,体积小,特别适用于医院、学校、宾馆、制药厂等需要蒸汽、开水、蒸馏水、取暖等多种负荷的场所。由于用途广、效益高,是一种值得推荐的蓄热电热锅炉。自储能电锅炉晋能电力设备公司与清华大学联合研制新产品2002，6，28自储能电锅炉以高热容量铁基固体合金材料为储热材料，以流体为传热介质，通过换热器产生热水，供取暖和生活用。与水箱式储能电锅炉相比，其成本、费用较低，是取代传统电锅炉的一种新型产品，具有广阔的市场空间。,,,五电热水炉典型供热系统4（一）直接供热系统（非蓄热式）见图6适用于容量较小的快热炉优点系统简单，冷水直接来自自来水，或从高位水箱取水。（二）直供式蓄热供热系统见图7适用于功率较小的储水式电热水炉。优点①系统管路简单，一般不用给水泵；②用蓄热水箱供水，水温、水压稳定；③瞬时供热水量不受电热炉功率的限制，可满足多点供水。,,,（三）循环式蓄热供热系统见图8适用于较大功率的快热式电热水炉。优点①②③④采用大流量循环加热有利于电热元件散热和防止气泡停滞，系统更加安全可靠（四）间接加热式蓄热供热系统见图9双循环加热系统，特别适合给水硬度较高的地方。,,,方式1电热锅炉全部安排在低谷000～100010个小时运行,平段1300～19006个小时和高峰1000～1300,1900～24008个小时高峰时电热锅炉不用电。此方式,电热锅炉运行费用较低,但设备一次性投资较大。方式2电热锅炉除高峰8个小时不用电,其余时间满负荷运行。此方式,电热锅炉设备一次性投资较小,但运行费用较高。方式3电热锅炉低谷10个小时满负荷运行,其所产热能除了维持低谷10个小时的采暖需热量外,还要在水箱中蓄热以供高峰8个小时高峰时电热锅炉以10额定出力运行,以补偿蓄热不足所缺的采暖需热量;平段6小时电热锅炉以60额定出力运行,其所产热能维持平段6个小时采暖所需的热量。此方式既减少了电热锅炉的一次性设备投资,又降低了运行费用,为电热锅炉最经济合理的运行方式。,,,六电蓄热供热系统中设备容量的选择与匹配4电热水炉、蓄热水箱、用户一天需热水量,,,,,,热用户用热量采暖用热116140W/m2（100200kcal/h.m2；淋浴用水量100200kg/人，水温按40℃计算；盆浴用水量200kg/人，水温按40℃计算。根据上述数据，以SNDK88-95型快热式电热水炉为例进行蓄热水箱与供热的匹配。SNDK88-95输出功率88kW≈75000kcal/h,,,1、采暖面积的计算75000625750m2100120,,,2、蓄热水箱容积的计算蓄热时间低谷电时段8h。若选蓄热水箱容积10m3，设蓄热温升50℃，则蓄热所需时间总蓄热量50100006.6h电热水炉功率75000,,,3、可供淋浴人数的计算设冬季水温510℃，则蓄热水箱热水温度5560℃，粗略地认为，10m3这一温度的热水，在混合冷水后，可产生大约15m3，40℃的热水。则可供淋浴的人数15000120150（人）100200,,,4、可供浴盆数的计算按上计算，15m3，40℃的热水。则可供浴盆数1500075（人）200,,,七电蓄热供热和其它清洁能源供热的经济分析2（一）定量比较清洁能源油、气、电见表经多方测算,利用低谷电或者低加平,避开高峰用电,电热锅炉运行成本与燃用煤气相近,比燃用柴油低廉。大体比例为煤气为1,则低谷电为0.8,低加平为1,燃油为1.3。,,,（二）定性比较采暖方面分户采暖----不得已的选择过去我国北方多采用集中供热方式，但集中供热有利有弊，利有多年形成的现成的地下管道、锅炉房及水处理等设施和技术，而且热的利用率也比分散的一家一户的采暖方式要高；弊由于管道铺设等原因，楼与楼之间、房与房之间甚至每个房间之间，温度不一样。此外由于企业不景气等原因，收缴采暖费遇到了前所未有的困难。如果单从热效率的角度进行选择，集中供暖无疑是最好的，既现成又热效率高。但采暖费收缴困难和热能浪费又成为多年不能解决的难题，集中供暖已不太适应市场经济发展和居民生活质量提高的需要，因此变化便一种趋势。分户采暖的好处是无庸讳言的不用建设锅炉房，不用铺设地下管网；室温自控，避免了冷热不均和浪费；令人头痛的采暖费收费难的问题也迎刃而解。此外，分户采暖在环保上有着无与伦比的优势。据统计，目前在北京经营壁挂式锅炉的商家已有80多家。美国的、德国的、韩国的、日本的，国外有名的锅炉生产厂家都在我国设立了办事处。品牌种类繁多，第一、白浪、小子、庆东，有几十个。国内的商家也不甘落后，太阳神、万家乐等著名厂家也开始进军这一领域。,,,燃油锅炉具有明显的2个缺点1柴油价格高，使采暖成本高。2排出的飘尘会造成新的污染。燃气锅炉优缺点并存121热效率高，体积小，占空间小，安装方便。成为目前家用采暖锅炉的主流但2有安全隐患；3耗氧气，排废气，在密集的高层公寓式住宅楼群中用户式燃气炉采暖，燃烧废气会滞留在小区内，污染环境，时间长了会影响居民健康。有的地区市区高层住宅现已控制大面积使用，郊外低密度住宅使用比较适合。有的品牌燃油、燃气锅炉也可供生活用热水（暖浴炉）。,,,电锅炉优缺点并存321环保，安全。2采暖同时能提供生活热水。3具有多种时段、不同温控预设功能，可大大提高住宅的舒适度。但3初投资高。（考虑分时电表和电网改造费用）作为家庭采暖设备前期投入较大，一般80平方米的面积，美国“白浪”锅炉，前期投入约6000元，其中电锅炉4600元，温控器300元，循环泵为720元。4运行费用高。享受低谷电价才能降低运行费用。,,,当前需要解决的问题1生产电热锅炉厂家必须有政府部门审批的制造蒸汽或热水锅炉的资格；2生产电热锅炉控制柜的电控设备厂也需有相应制造生产的资质；3电气部分的供电及控制设备、电元件等产品逐步要有相应的电工产品安全认证；4电热锅炉的加热元件要由专门厂生产，应使用耐热镍铬不锈钢管和优质镍铬电阻丝发热材料；5电热锅炉内壁应喷特氟隆等材料、陶瓷或不锈钢薄板衬里；6配套阀门、仪表、水泵等亦应择优选用有相应资质厂家的产品。,,,