电极锅炉与储热罐在火电灵活性中的应用ppt课件.ppt

1、大型电极锅炉与储热罐火电灵活性改造,北京瑞特爱能源科技股份有限公司 刘安全 总工程师1,内容,2,背景&目的,火电灵活性改造的两个重要设备 电极锅炉 储热罐 问题 电极锅炉是什么？ 储热罐是什么？ 如何工作？ 区别是什么？ 如何选配?多大容量是合适的？,获取两个设备的感兴认识 避免应用中的不合理选型配置，协助行业健康发展,3,公司简介,ZETA: 电极锅炉 用户最多，数量最多 规格最多，容量最大 ZETA: 火电灵活性改造关键技术提供者 ZETA: 北欧火电灵活性技术积极推广者 ZETA: 新三板上市公司(831709),瑞特爱-ZETA 2009年成立，聚焦于电极锅

2、炉与储热罐技术应用和推广,大型电极式锅炉，470MW,大型蓄热水罐,4,电极式(热水,蒸汽)锅炉简介,内容,6,高压电极式锅炉工作原理,电极锅炉一次侧系统,7,电极锅炉蓄热系统,电极锅炉成套设备,蓄热设备,连接到热用户,该系统目前主要应用于风电消纳与区域供热场合,8,3-4MW,6MW,8MW,10MW,16-25MW,25-40MW,高压电极热水锅炉-产品系列,最大70MW,9,工作原理,电极锅炉发展简史,Z&I在1898年由Oskar Zander and Bengt Ingestrom创立，是在瑞典排名第106位的最古老企业 80多年来未出现任何安全事故 Z&I是浸没式电极锅炉的发明者,

3、11,电极锅炉技术优势,瑞特爱技术,模块化技术 常压运行 BIM设计管理 顶级配置 先进控制 对行业深入理解,优势,90年发展历史，绝对安全 变压器投资小 60S快速调节 全自动控制，操作简单 维护保养费用低 精确控制 结构先进，占用空间小 系统简单,12,电锅炉安装位置&电量置换原理,将高品位电能变成低品位热能是不合理的？ 答：在清洁能源消纳应用中合理 1.大量的可再生的新能源被弃用是最大的不合理。 2.大客户电价&峰谷电价&电网调峰政策将使电锅炉经济上更为可行。,实线方案：电锅炉在电厂侧 虚线方案：电锅炉在用户侧,位置1,位置2,13,电极式锅炉成套设备产品供货范围,电极锅炉成套设备范围：

4、锅炉本体、控制柜、热交换机组（含水泵，阀门，仪表）、纯水处理设备和纯水箱、膨胀装置、加药装置。 系统其它配套设备包括：10kV变压器、10KV配电柜、10kV变380V的变压器、380V配电柜，也还包括土建工程、集控系统、锅炉房的空调、照明与消防等，这些设备一般不包含在瑞特的供货范围之内。,14,电极锅炉产品应用场景,产品应用场景,16,产品应用1-区域供热,国内区域供热用户表,17,产品用应2-孤网平衡,降压变压器:110kV/10.5kV,有载调压，10.5%，50MVA 阀组:5STP 42U6500，6级，冗余1个 水冷冷水机：LSF-150Z 负载电感：LKGKL-10kV-2mH-

5、2310A 电锅炉：10kV-50Hz-40MW 滤波器：电容器 AAMR-7.8-500-1W，5次滤波器1串12并，7次滤波器1串6并,整个系统由控制系统（含变压、调压镜像、冷水机组等）和4台40MW电极式锅炉组成,日照钢铁厂冲击负荷自动平衡系统,18,Haiyang NPP山东海阳核电站 2 x 27MW, 10kV,Rongcheng 山东蓉城核电站 1 x 28MW, 6.3kV,Hainan Changjiang 海南昌江核电站 2 x 26MW, 6kV,广东陆丰核电站 2 x 28MW,10kV LuFeng 2 x 28MW,10kV,产品应用3-核电启动,19,国家首个风电

6、消纳清洁供暖工程 2011年12月完工 从开建到完工仅3个月时间 （含配电，土建） 供热规模：16.3万平方米 使用资源：弃风电力 消纳充风电力：2700万kW.h/采暖期 替代燃煤：8000吨标煤/采暖期,产品应用4-风电消纳,吉林洮南电蓄热集中供暖示范项目,20,产品应用5-煤改电,煤锅炉改电锅炉,21,产品应用6-火电灵活性改造,电厂热网供热用汽水换热器,发电机组,10kVA变110kVA 变压器,向电网供电,电锅炉,储热水箱,热用户,22,产品应用7-电能替代,饮料 烟草 造纸 轮船 饲料 医院 ,啤酒 油脂 热力 轮胎 宾馆 乳品 ,广泛应用于工业生产与商业运营 （凡是使用锅炉的地方

7、）,23,应用案例-国内电极锅炉客户表,项目数量：30个；锅炉数量：56台；单项目最大锅炉功率：160MW；单项目最多数量：6台；最大供热面积：43万m2,24,大型蓄热罐,内容,调峰原理 蓄热罐功能 蓄热放热工作逻辑 设备类型 结构 关键技术 厂侧与用户侧的区别 供货范围,26,储热罐调峰原理图,第27页,储热罐安装位置 电厂内部 靠近用户 两者之间 最佳位置（一般情况） 靠近电厂,储热罐功能,目的与功能： 热电解耦和电力负荷调峰 优化不同大小规模热电联产电厂的生产 稳定日常供热量变动（热缓冲） 维持压力（系统定压） 储藏热水（紧急事故补水与补热） 尖峰热负荷 备用热源 几乎所有丹麦供热系统

8、都安装有储热罐,安装在哥本哈根Avedoere电厂的两个储热罐,28,储热罐调峰工作逻辑-蓄热放热策略,寒冷供暖日夜间热负荷大 白天电负荷高，热负荷小，风电少：蓄热 发电机高发电负荷 夜间电负荷小，热负荷高，风电多：放热 发电机低发电负荷 非寒冷供热日-全天热负荷小 晚上蓄热 白天：利用蓄热进行供热，发电机最大能力发电 可根据实际情况灵活设计蓄热放热策略,第29页,储热罐类型,第30页,常压储热罐设计水温：9098,带压储热罐设计水温：98180,包括：罐体、拱顶、上下布水盘、盘梯、氮气加压系统以及相关辅助设备等,储热罐结构,第31页,Top diffuser 顶部扩压器,储热罐关键技术,水分

9、配技术 CFD模拟技术 结构设计技术 施工技术 防腐技术 保温技术 自控与监测,第32页,专业设备，专业技术专业供应商,电厂侧的储热罐与用户侧储热罐有区别吗？,相同部份：,结构 施工 设计方法,不同部份,电厂标准 可靠性要求更高 流量变化范围大 水流分配要求提升 保温设计 使用方法、逻辑,第33页,供应商既要了解储热罐用户侧常规应用，也要了解电厂应用,蓄热罐设备供货范围,包括：罐体、水分配装置、氮气或水蒸汽加压系统、盘梯、温度采集装置、保温等（但不包括水罐的基础），还包括罐体的设计和安装。,蓄热罐结构图,34,电锅炉与储热罐选配,电极锅炉与储热罐在火电灵活性应用中的配置方法,北京瑞特爱能源科技

10、股份有限公司 刘安全36,内容,37,目的,我要花多少钱？ 我能得到多少回报？,如何盘算？,38,选型计算相关参数,热电设备的工作范围特性图 热负荷 调峰天数 调峰补偿（激励）（调峰政策） 调峰成本 调峰策略,详细说明如后,主要设计条件,39,热电设备工作范围电热特性图,EFGHDE: 热电机组的工作范围 F：最大发电量工作点 FG：最大蒸汽流量线 工作点位于这条直线上时，可以获得最大发电量，实现供电与供热最大收益。 HD：最大抽汽量线 DE：最小蒸汽流量线 D：最小发电量工作点,每台设备特性范围有所不同，对设备选型造成两方面的影响 影响设备的基本配置 影响调峰收益计

11、算,电热特性图-调峰设备配置重要依据,40,热负荷,显然： 如果热负荷大，则调峰设备大； 热负荷小，则调峰设备小。 需要考虑： 最大热负荷&最小热负荷 未来热负荷预测 最好有采暖季逐时热负荷,按最大热负荷选型，则调峰设备的容量为最大值，同样，按最小热选型，则调峰设备的容量为最小值，实际选型结果不会是最大值，也不会是最小值，而是两者中间的某个值，根据经济性计算而定，有两种选型思考 1 选择可以实现最短投资回报周期的容量配置 2 按若干年内的总收益的目标进行容量配置（投资回报可能会长一些，但若干年内的总收益可观。,41,调峰天数（采暖天数）,如果气候偏冷，则采暖天数较多 相应调峰天数多 调峰设备使

12、用天数多 调峰总收益高 即：投资回报周期短,42,调峰补偿（激励）（调峰政策）,不同的激励政策，产生不同的结果。 调峰收益计算时，应仔细研究调峰政策。 实际运营时，也应按政策并结合自身设备能力，来设计不同的调峰策略。,43,调峰成本,需要考虑如下调峰成本影响因素： 每度电发电成本 调峰后，机组在低负荷下运行，发电效率降低 每kWh热量的抽汽供热成本 每kWh的电供热成本 低负荷下，脱硫脱硝增加的成本 初投资分摊 最终确定总成本或总收益： ？元/kWh,本公司提供调峰电量（分段）、调峰深度等计算结果 电厂分段将收益与调峰电量相剩即可得到调峰总收益。,44,调峰策略,调峰成本影响因素 成本、竞争局

13、面、激励机制、调峰设备、现实条件 电厂应设计或选择不同的调峰策略 电锅炉调峰有两种基本策略： 电锅炉供热优先：当电锅炉调峰供热的收益大于抽汽供热时，可选择该策略；反之则选择抽汽供热优先。 抽汽供热优先：一般情况下，电锅炉调峰的成本都高于抽汽供热的成本，所以，采用抽汽供热优先的策略只是在未来大家都有调峰能力以至于调峰不能得到补贴时才采用。在这种情况下，电厂有时会受电网调度的要求而不复不调峰。所谓抽汽供热优先是指：首先将热电机组的负荷率调到目标值，此时，可能会出现供热量不足，则不足的部份由电锅炉补充。 蓄热罐调峰也有两种基本调峰策略 调峰时长不变，调峰深度改变 调峰深度达到目标值（一般指最大值），

14、调峰时长改变：由于调峰深度越深，补贴越高，所以，一般情况下应选择该策略。,参见：不同策略下的调峰电量,45,不同策略下的调峰电量,储热罐调峰时的供热量分配,储热罐的最大配置容量：最大热负荷-最小抽汽量下的最大供热量 随着储热罐容量的增加，所增加部份的收益降低 如图所示，一般可按最大配置的50%进行配置 本图还可以说明：简单地按调峰深度和调峰小时数计算蓄热罐的容积是不正确的,热量不能完全释放,最小抽汽量下的最大供热量,47,电锅炉调峰的供热量分配-电锅炉供热优先,蓄热量,通过本图可以理解：采用直接消耗电能转换为热能的方式调峰时，加入“蓄热装置”的必要性很低。 (即使电锅炉调峰的收益很好，也只需要

15、一个很小的容量“V”。,Lmax: 最大热负荷 Vmax:蓄热装置最大选配容量 V: 电锅炉实际选配容量 Lmin：最小热负荷 B: 电锅炉选配容量 D1:电锅炉降负荷工作天数 D2:电锅炉满负荷工作天数 D: 总采暖天数,48,电锅炉调峰的供热量分配-抽汽供热优先,49,储热罐放热策略,储热量(GJ)=放热时间(h)*放热速度(GJ/h) 放热时间(h)调峰时间(h) 放热速度(GJ/h)调峰深度(MW) 可转换为： 储热量(GJ)=调峰时间(h)*调峰深度(MW) 调峰时间=储热量(GJ)/调峰时间(MW) 调峰深度(MW)=储热量(GJ)/调峰时间(h) 增加调峰深度可获取深度调峰效益

16、一般应采用最大调峰深度策略,A：最小强迫出力工作点 B：保证7小时调峰时长的工作点 D：最大调峰工作点，调峰时长缩短 AB两点的调峰深度较浅，调峰收益可能位于40%负荷率之上 AD两点调峰深度较深，其中一部份调峰率可能会在40%负荷率之下，收益较高。,两种基本策略 调峰时间不变，调峰深度改变 保证最大调峰深度，调峰时长改变 两种调峰策略下的总调峰电量不相同，调峰收益也不同,50,储热罐调峰计算逻辑图,热电特性图,51,电锅炉调峰计算逻辑图,52,是否选择“电锅炉+蓄热装置”的方案,电锅炉与蓄热装置：二选其一 采用电能转热能调峰方案时，安装“蓄热装置”的必要性很低。 多种模拟计算表明：“电锅炉+

17、蓄热”方案: 经济性不好 近期： 调峰厂家少，电锅炉可快速上马，快速获取深度调峰高益 远期： 大家都可以调峰时，蓄热罐调峰是最合理选择,53,说明,进行电锅炉与蓄热罐方案配置时，应在最大配置与最小配置之间选择最佳配置 做多个工作点计算，绘制曲线，求取最佳配置 采用电锅炉调峰时，再安装蓄热装置的必要性不强 瑞特爱设计计算软件，为电厂用户提供快速专业分析,请联系： 北京瑞特爱能源科技股份有限公司 刘安全13910773114163.,54,典型案例,日照钢板厂 孤网电力负荷平衡 国内首个火电灵活性项目,55,项目概况,56,实施方案,降压变压器:110kV/10.5kV,

18、有载调压，10.5%，50MVA 阀组:5STP 42U6500，6级，冗余1个 水冷冷水机：LSF-150Z 负载电感：LKGKL-10kV-2mH-2310A 电锅炉：10kV-50Hz-40MW 滤波器：电容器 AAMR-7.8-500-1W，5次滤波器1串12并，7次滤波器1串6并,整个系统由控制系统（含变压、调压镜像、冷水机组等）和4台40MW电极式锅炉组成,57,主要数据,58,项目图片,集中供热中心厂区,安装过程,配电与控制中心,59,项目实施结果,实现了全部主要目标： 电网平衡 电网平衡的负载响应时间：4mS 弃电余热回收利用,60,图片展示,61,40MW锅炉房整体效果图,62,安装完成,安装完成,安装完成,典型案例,乌鲁木齐高铁片区弃风电集中供热试点 项目 大型储热罐与电锅炉项目的典范,66,乌鲁木齐高铁片区弃风电集中供热试点,43万平方米 6x8MW 9277m3 最大电极锅炉区域供热项目,67,进场实工时的现场,68,实施过程,69,实施过程,70,实施过程,71,实施过程,72,实施过程,73,蓄热水罐,共安装9个容积约为1100m3的常压水罐,74,整齐美观的锅炉设备,共6台8MW的电极式锅炉,75,锅炉房实景,7