火電機組深度調峰技術研究

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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際上指的就是直熱式鍋爐。在其實際應用的過程當中根據不同的劃分規則可以將其進一步劃分為電極熱水鍋爐以及電極蒸汽鍋爐。就我國當前的實際情況而言，由于各類因素的影響在電蓄熱調峰領域當中應用的幾乎全為電極熱水鍋爐。該鍋爐在實際使用中所采用的具體原理如下所示：首先，通過三相電機作用的正常發揮，借助于水資源在實際流動中所表現出來的高熱阻性質，想方設法在電阻設備內部增加一些電導率。使得爐中水加熱放電，從而進一步將99%的電能轉化為熱能的形式，同時還可以生成大量的蒸汽以及熱水。為了保證這套鍋爐系統能夠滿足人們的實際使用需求，設計人員為其添加了循環水泵、電極鍋爐、換熱器、補水定壓裝置等等。通過這些裝置作用的正常發揮可以使系統當中熱水產生的一系列熱能向熱網完成相應的輸送活動。當供熱工作完畢之后，還可以使熱水進一步返回到鍋爐當中進行二次吸熱。

就一般情況而言，電極熱水鍋爐在實際工作中相應的功率可以在0.5%～100%之間進行自發調節。當鍋爐的實際功率處于5%～100%的時候，還可以對其無級調節。在火電機組正式運行的過程當中，獨立設置電極鍋爐系統可以全方位利用設備所產生的電力能源實現熱能的轉化工作。除此之外由于該套鍋爐在實際應用中所具有的一系列優勢，可以和熱水罐相互結合，一同為儲存熱能提供強有力的支持。

該系統在實際應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。該套系統的有效應用完全可以滿足電網深度調峰調度工作的實際與需求。由于換熱功率相對而言比較大，同時基于該系統采用了蓄熱的方式。因此在對機組進行調峰時，相應的使用時長以及功率不會受到其他條件的束縛。這樣可以使該機組調峰潛力充分地發揮出來[1]。

1.2 電極鍋爐特點

對于電極鍋爐而言，在其實際應用的過程當中適合在電壓為6～20kV的范圍內使用。由于該項特點，該電極鍋爐可以應用在一些電壓不是十分穩定的電網系統當中。電極式鍋爐系統在實際應用中有以下幾個方面的優勢：首先，電極鍋爐的生產效率非常高，大部分鍋爐都達到了99%以上。同時其本身的體積較少，可以節約我國有限的土地資源。其次，在鍋爐使用的過程當中，可以直接利用10kV高壓電對其進行直接供電。這種供電方式可以進一步降低對變壓器的投資額度。再次在實際運行的過程當中，其安全性能以及穩定性能非常高。沒有蒸汽換熱環節，無須對鍋爐進行排污處理。最后，通過鍋爐作用的正常發揮可以全方位調節電網峰谷的差值，進一步減小電網在白天所需要承擔的負荷，充分利用電網在夜間的低谷電[2]。

2 固體蓄熱技術

（1）固體電蓄熱設備工作原理。高溫固體電蓄熱設備的組成部分有很多，在實際應用中通過高溫固體蓄熱設備作用的正常發揮，可以保障電發熱體熱量供應工作的正常進行。通過電發熱體可以將電能直接轉變為熱能，讓蓄熱體進對熱能進行有效吸收。蓄熱體本身的溫度系統在實際使用的過程當中，會通過內部元器件作用的正常發揮自動斷開相應的開關，停止向電網提供電力。當遇到特殊情況時，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揮，把熱能進一步轉變為熱風熱水等等滿足人們的實際使用要求[3]。

（2）固體蓄熱調峰原理。就當前的實際情況而言，在火電廠根據自身工作的實際需求展開深度調網工作時，承擔深度調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域作用的正常發揮，可以使大量的電能轉化為熱能，并且將熱能用于人們日常生產生活的集中供熱工作。純凝電廠在工作的過程當中并沒有熱負荷的產生，因此如果將電能儲存再轉化為電能或者是其他形式的能源會產生大量能量的浪費。因此，純凝電廠在參與調峰工作最主要的工作是采取一系列積極有效的措施，使得電網的負荷得以減輕。熱電廠在實際運行時，采用的主要是以熱定電的方式。如果不增加大量的儲能設備，熱電廠只能根據供熱量決定其最終發電量。而在增加了蓄能設施之后，可以實現電廠熱能以及電能的靈活儲存以及轉換[4]。

3 高壓電極熱水鍋爐+固體蓄熱設備技術

在應用該技術進行深度調峰時，可以通過高壓電極熱水鍋爐作用的正常發揮消耗部分機組發電量。同時對外進行供熱，補充熱網所需的供熱量。通過這樣的方式進行深度調峰。高壓電極熱水鍋爐設備在實際使用中，相應的原理是通過一定的方式方法把電能轉換直接將其轉變為熱能，并且將熱能輸送到相應的能量轉換裝置當中。當水和電極進行密切接觸之后，電流就會轉變為熱量，并且將其傳輸到介質當中，進一步實現低溫介質向高溫介質的轉變。除此之外通過板式換熱器作用的正常發揮，可以將循環水管中所存在的熱量輸送到用戶當中去實現高溫介質向低溫介質的轉變。通過這一技術的有效利用，可以在最大程度上保障系統熱量處于均衡的狀態當中[5]。