火電機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù)研究

江蘇方天電力技術(shù)有限公司 江蘇 南京 210000

1 電極式熱水爐概述

1.1 熱水鍋爐工作模式

所謂的電極式熱水鍋爐實(shí)際上指的就是直熱式鍋爐。在其實(shí)際應(yīng)用的過程當(dāng)中根據(jù)不同的劃分規(guī)則可以將其進(jìn)一步劃分為電極熱水鍋爐以及電極蒸汽鍋爐。就我國(guó)當(dāng)前的實(shí)際情況而言，由于各類因素的影響在電蓄熱調(diào)峰領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用的幾乎全為電極熱水鍋爐。該鍋爐在實(shí)際使用中所采用的具體原理如下所示：首先，通過三相電機(jī)作用的正常發(fā)揮，借助于水資源在實(shí)際流動(dòng)中所表現(xiàn)出來的高熱阻性質(zhì)，想方設(shè)法在電阻設(shè)備內(nèi)部增加一些電導(dǎo)率。使得爐中水加熱放電，從而進(jìn)一步將99%的電能轉(zhuǎn)化為熱能的形式，同時(shí)還可以生成大量的蒸汽以及熱水。為了保證這套鍋爐系統(tǒng)能夠滿足人們的實(shí)際使用需求，設(shè)計(jì)人員為其添加了循環(huán)水泵、電極鍋爐、換熱器、補(bǔ)水定壓裝置等等。通過這些裝置作用的正常發(fā)揮可以使系統(tǒng)當(dāng)中熱水產(chǎn)生的一系列熱能向熱網(wǎng)完成相應(yīng)的輸送活動(dòng)。當(dāng)供熱工作完畢之后，還可以使熱水進(jìn)一步返回到鍋爐當(dāng)中進(jìn)行二次吸熱。

就一般情況而言，電極熱水鍋爐在實(shí)際工作中相應(yīng)的功率可以在0.5%～100%之間進(jìn)行自發(fā)調(diào)節(jié)。當(dāng)鍋爐的實(shí)際功率處于5%～100%的時(shí)候，還可以對(duì)其無級(jí)調(diào)節(jié)。在火電機(jī)組正式運(yùn)行的過程當(dāng)中，獨(dú)立設(shè)置電極鍋爐系統(tǒng)可以全方位利用設(shè)備所產(chǎn)生的電力能源實(shí)現(xiàn)熱能的轉(zhuǎn)化工作。除此之外由于該套鍋爐在實(shí)際應(yīng)用中所具有的一系列優(yōu)勢(shì)，可以和熱水罐相互結(jié)合，一同為儲(chǔ)存熱能提供強(qiáng)有力的支持。

該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中所需要的占地面積非常小，而且需要投入的資金量也非常低。該套系統(tǒng)的有效應(yīng)用完全可以滿足電網(wǎng)深度調(diào)峰調(diào)度工作的實(shí)際與需求。由于換熱功率相對(duì)而言比較大，同時(shí)基于該系統(tǒng)采用了蓄熱的方式。因此在對(duì)機(jī)組進(jìn)行調(diào)峰時(shí)，相應(yīng)的使用時(shí)長(zhǎng)以及功率不會(huì)受到其他條件的束縛。這樣可以使該機(jī)組調(diào)峰潛力充分地發(fā)揮出來[1]。

1.2 電極鍋爐特點(diǎn)

對(duì)于電極鍋爐而言，在其實(shí)際應(yīng)用的過程當(dāng)中適合在電壓為6～20kV的范圍內(nèi)使用。由于該項(xiàng)特點(diǎn)，該電極鍋爐可以應(yīng)用在一些電壓不是十分穩(wěn)定的電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中。電極式鍋爐系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：首先，電極鍋爐的生產(chǎn)效率非常高，大部分鍋爐都達(dá)到了99%以上。同時(shí)其本身的體積較少，可以節(jié)約我國(guó)有限的土地資源。其次，在鍋爐使用的過程當(dāng)中，可以直接利用10kV高壓電對(duì)其進(jìn)行直接供電。這種供電方式可以進(jìn)一步降低對(duì)變壓器的投資額度。再次在實(shí)際運(yùn)行的過程當(dāng)中，其安全性能以及穩(wěn)定性能非常高。沒有蒸汽換熱環(huán)節(jié)，無須對(duì)鍋爐進(jìn)行排污處理。最后，通過鍋爐作用的正常發(fā)揮可以全方位調(diào)節(jié)電網(wǎng)峰谷的差值，進(jìn)一步減小電網(wǎng)在白天所需要承擔(dān)的負(fù)荷，充分利用電網(wǎng)在夜間的低谷電[2]。

2 固體蓄熱技術(shù)

（1）固體電蓄熱設(shè)備工作原理。高溫固體電蓄熱設(shè)備的組成部分有很多，在實(shí)際應(yīng)用中通過高溫固體蓄熱設(shè)備作用的正常發(fā)揮，可以保障電發(fā)熱體熱量供應(yīng)工作的正常進(jìn)行。通過電發(fā)熱體可以將電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，讓蓄熱體進(jìn)對(duì)熱能進(jìn)行有效吸收。蓄熱體本身的溫度系統(tǒng)在實(shí)際使用的過程當(dāng)中，會(huì)通過內(nèi)部元器件作用的正常發(fā)揮自動(dòng)斷開相應(yīng)的開關(guān)，停止向電網(wǎng)提供電力。當(dāng)遇到特殊情況時(shí)，可以利用熱輸出裝置連接蓄熱體以及熱交換器。通過換熱交換器作用的正常發(fā)揮，把熱能進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)闊犸L(fēng)熱水等等滿足人們的實(shí)際使用要求[3]。

（2）固體蓄熱調(diào)峰原理。就當(dāng)前的實(shí)際情況而言，在火電廠根據(jù)自身工作的實(shí)際需求展開深度調(diào)網(wǎng)工作時(shí)，承擔(dān)深度調(diào)峰工作的主體是熱電廠。之所以要采取這樣的方式最根本的原因是通過該區(qū)域作用的正常發(fā)揮，可以使大量的電能轉(zhuǎn)化為熱能，并且將熱能用于人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的集中供熱工作。純凝電廠在工作的過程當(dāng)中并沒有熱負(fù)荷的產(chǎn)生，因此如果將電能儲(chǔ)存再轉(zhuǎn)化為電能或者是其他形式的能源會(huì)產(chǎn)生大量能量的浪費(fèi)。因此，純凝電廠在參與調(diào)峰工作最主要的工作是采取一系列積極有效的措施，使得電網(wǎng)的負(fù)荷得以減輕。熱電廠在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，采用的主要是以熱定電的方式。如果不增加大量的儲(chǔ)能設(shè)備，熱電廠只能根據(jù)供熱量決定其最終發(fā)電量。而在增加了蓄能設(shè)施之后，可以實(shí)現(xiàn)電廠熱能以及電能的靈活儲(chǔ)存以及轉(zhuǎn)換[4]。

3 高壓電極熱水鍋爐+固體蓄熱設(shè)備技術(shù)

在應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行深度調(diào)峰時(shí)，可以通過高壓電極熱水鍋爐作用的正常發(fā)揮消耗部分機(jī)組發(fā)電量。同時(shí)對(duì)外進(jìn)行供熱，補(bǔ)充熱網(wǎng)所需的供熱量。通過這樣的方式進(jìn)行深度調(diào)峰。高壓電極熱水鍋爐設(shè)備在實(shí)際使用中，相應(yīng)的原理是通過一定的方式方法把電能轉(zhuǎn)換直接將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并且將熱能輸送到相?yīng)的能量轉(zhuǎn)換裝置當(dāng)中。當(dāng)水和電極進(jìn)行密切接觸之后，電流就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，并且將其傳輸?shù)浇橘|(zhì)當(dāng)中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低溫介質(zhì)向高溫介質(zhì)的轉(zhuǎn)變。除此之外通過板式換熱器作用的正常發(fā)揮，可以將循環(huán)水管中所存在的熱量輸送到用戶當(dāng)中去實(shí)現(xiàn)高溫介質(zhì)向低溫介質(zhì)的轉(zhuǎn)變。通過這一技術(shù)的有效利用，可以在最大程度上保障系統(tǒng)熱量處于均衡的狀態(tài)當(dāng)中[5]。