大型電極鍋爐與儲熱罐

火電靈活性改造北京瑞特愛能源科技股份有限公司劉安全總工程容背景&目的公司簡介-2分鐘電極鍋爐簡介-5分鐘儲熱罐簡介-5分鐘選配方法-10分鐘典型案例-3分鐘背景&目的火電靈活性改造的兩個重要設備電極鍋爐儲熱罐問題電極鍋爐是什么？儲熱罐是什么？如何工作？區別是什么？如何選配?多大容量是合適的？獲取兩個設備的感興認識避免應用中的不合理選型配置，協助行業健康發展公司簡介ZETA:電極鍋爐用戶最多，數量最多規格最多，容量最大ZETA:火電靈活性改造關鍵技術提供者ZETA:北歐火電靈活性技術積極推廣者ZETA:新三板上市公司(831709)瑞特愛-ZETA2009年成立，聚焦于電極鍋爐與儲熱罐技術應用和推廣大型電極式鍋爐，4~70MW大型蓄熱水罐電極式(熱水,蒸汽)鍋爐簡介內容電極鍋爐工作原理,結構,優勢產品規格發展歷史應用場景成套設備組成高壓電極式鍋爐工作原理高壓電極加熱原理10~20KV高壓電電阻加熱原理220~380V電壓電極鍋爐一次側系統電極鍋爐蓄熱系統電極鍋爐成套設備蓄熱設備連接到熱用戶該系統目前主要應用于風電消納與區域供熱場合3-4MW6MW8MW10MW16-25MW25-40MW高壓電極熱水鍋爐-產品系列最大70MW絕緣器絕緣出水管壓力容器絕緣進水管伺服馬達

絕緣器電極中性電極控制盾高壓電鏈接絕緣出水管工作原理電極鍋爐發展簡史年度主要發展里程碑1905年世界上第一臺電極鍋爐在歐洲出現，電壓等級限制在2000V以下1920年代瑞典Z&I公司發明了浸沒式電極鍋爐，控制精度大幅度提高，采用高電壓(6-15kV)直接供電，稱為高壓電極鍋爐1926年瑞典Z&I公司生產了第一臺ZETA品牌電極式鍋爐1940年代歐洲發明了噴射式電極鍋爐，瑞士SULZER公司成為這種產品的典型代表1970-1980年代歐美核電站建設進入高峰期，電極蒸汽鍋爐由于清潔環保，安全度高，被核電行業普遍接受1990年代噴射式電極鍋爐通過美國西屋公司的核電技術帶進中國，開始了在中國長達十余年的價格和技術壟斷1995年瑞士Leibstadt核電站使用的噴射式電極鍋爐出現氫氣泄露事故，出于安全考慮，歐洲市場從此只接受浸沒式電極鍋爐2009年世界能源危機和金融危機凸現，中國可再生能源事業加速發展，電極鍋爐迎來了重大發展機遇，ZETA品牌登陸中國2012年國內首個采用電極式鍋爐的火電靈活性（孤網平衡）項目在山東日照鋼鋼鐵廠完成，對電網的平衡實現了毫秒級的響應。項目中使用了4臺40MW的電極式鍋爐產品，是目前為目國內最大的電極式鍋爐應用項目。2016年中國市場ZETA電極鍋爐使用量超50臺，分別應用于風電消納與區域供熱、核電設備啟動、電網平衡等領域，同時，ZETA鍋爐技術升級到第7代新疆烏魯木齊高鐵項目完成，提入運行，成為目前為止全國最大規模的風電消納供熱項目。項目中使用了6臺8MW的電極式鍋爐，總容量9277立方米的蓄熱水罐。該工程的供熱面積為43萬平方米。Z&I在1898年由OskarZanderandBengtIngestrom創立，是在瑞典排名第106位的最古老企業80多年來未出現任何安全事故Z&I是浸沒式電極鍋爐的發明者1920s1980s1960s1940s20152000s電極鍋爐技術優勢瑞特愛技術模塊化技術常壓運行BIM設計管理頂級配置先進控制對行業深入理解優勢90年發展歷史，絕對安全變壓器投資小60S快速調節全自動控制，操作簡單維護保養費用低精確控制

結構先進，占用空間小系統簡單電鍋爐安裝位置&電量置換原理將高品位電能變成低品位熱能是不合理的？答：在清潔能源消納應用中合理1.大量的可再生的新能源被棄用是最大的不合理。2.大客戶電價&峰谷電價&電網調峰政策將使電鍋爐經濟上更為可行。實線方案：電鍋爐在電廠側虛線方案：電鍋爐在用戶側位置1位置2電極式鍋爐成套設備產品供貨范圍電極鍋爐成套設備范圍：鍋爐本體、控制柜、熱交換機組（含水泵，閥門，儀表）、純水處理設備和純水箱、膨脹裝置、加藥裝置。系統其它配套設備包括：10kV變壓器、10KV配電柜、10kV變380V的變壓器、380V配電柜，也還包括土建工程、集控系統、鍋爐房的空調、照明與消防等，這些設備一般不包含在瑞特的供貨范圍之內。電極鍋爐

產品應用場景產品應用場景區域供熱電網平衡核電啟動風電消納煤改電火電靈活性改造電能替代產品應用1-區域供熱項目名稱-簡寫供熱面積(萬m2)鍋爐功率(MW)濟南和諧廣場84x3唐山時代中心4.411*8達坂城烏拉泊101*6河北廊坊新福家178+6大船三十里堡新廠101*8中廣核大安203*10臨沂銀座廣場7.82*4達坂城華源202×8哈密市恒信熱力201×16包頭裝備制造產業園481×6+1X10青海電力102×4荷澤未來城4.91×4石家莊百順幸福城1×12烏魯木齊高鐵一期436×8粵電蒙華風電供熱173×8中廣核回民小區152×8山東中車152×8棗莊銀座62×4長春經開8.41×10國內區域供熱用戶表產品用應2-孤網平衡降壓變壓器:110kV/10.5kV,有載調壓，10.5%，50MVA閥組:5STP42U6500，6級，冗余1個水冷冷水機：LSF-150Z負載電感：LKGKL-10kV-2mH-2310A電鍋爐：10kV-50Hz-40MW濾波器：電容器AAMR-7.8-500-1W，5次濾波器1串12并，7次濾波器1串6并整個系統由控制系統（含變壓、調壓鏡像、冷水機組等）和4臺40MW電極式鍋爐組成日照鋼鐵廠沖擊負荷自動平衡系統HaiyangNPP山東海陽核電站

2x27MW,10kVRongcheng山東蓉城核電站1x28MW,6.3kVHainanChangjiang海南昌江核電站

2x26MW,6kV廣東陸豐核電站2x28MW,10kV

LuFeng2x28MW,10kV產品應用3-核電啟動國家首個風電消納清潔供暖工程2011年12月完工從開建到完工僅3個月時間（含配電，土建）供熱規模：16.3萬平方米使用資源：棄風電力消納充風電力：2700萬kW.h/采暖期替代燃煤：8000噸標煤/采暖期產品應用4-風電消納吉林洮南電蓄熱集中供暖示范項目產品應用5-煤改電煤鍋爐改電鍋爐產品應用6-火電靈活性改造電廠熱網供熱用汽水換熱器發電機組10kVA變110kVA變壓器向電網供電電鍋爐儲熱水箱熱用戶產品應用7-電能替代飲料煙草造紙輪船飼料醫院……啤酒油脂熱力輪胎賓館乳品……廣泛應用于工業生產與商業運營（凡是使用鍋爐的地方）應用案例-國內電極鍋爐客戶表項目數量：30個；鍋爐數量：56臺；單項目最大鍋爐功率：160MW；單項目最多數量：6臺；最大供熱面積：43萬m2項目名稱-簡寫完工時間供熱面積(萬m2)鍋爐功率(MW)山東海陽核電

2*27山東榮城核電

28海南昌江核電2016

2*26濟南和諧廣場2011.9商3住54x3非洲贊比亞項目2012.3

5x6中亞塔吉克斯坦2011.112.42x1.32中廣核來福風電供暖項目

3*10唐山時代中心2016.114.411*8達坂城烏拉泊2017.6101*6河北廊坊新福家2012178+6大船三十里堡新廠2009101*8中廣核大安2013.11203*10臨沂銀座廣場2012.87.82*4烏蘭浩特熱網調峰2013.1101*4日照鋼廠熱電平衡2012-4*40項目名稱-簡寫完工時間供熱面積(萬m2)鍋爐功率(MW)京東總部大樓2016.4？2*1.8達坂城華源2016.1202×8哈密市恒信熱力2016.1201×16包頭裝備制造產業園2016.11481×6+1X10青海電力2016.11102×4荷澤未來城2016.094.91×4石家莊百順幸福城2017

1×12烏魯木齊高鐵一期2016.1436×8粵電蒙華風電供熱2017173×8中廣核回民小區2016.1152×8山東中車2016.1152×8棗莊銀座2016.1262×4長春經開20178.41×10

2X25大型蓄熱罐內容調峰原理蓄熱罐功能蓄熱放熱工作邏輯設備類型結構關鍵技術廠側與用戶側的區別供貨范圍儲熱罐調峰原理圖第27頁紅色虛線內部為新增的儲熱調峰系統，其余為現有設備儲熱罐安裝位置電廠內部靠近用戶兩者之間最佳位置（一般情況）靠近電廠儲熱罐功能目的與功能：熱電解耦和電力負荷調峰優化不同大小規模熱電聯產電廠的生產穩定日常供熱量變動（熱緩沖）維持壓力（系統定壓）儲藏熱水（緊急事故補水與補熱）尖峰熱負荷備用熱源幾乎所有丹麥供熱系統都安裝有儲熱罐安裝在哥本哈根Avedoere電廠的兩個儲熱罐儲熱罐調峰工作邏輯-蓄熱放熱策略寒冷供暖日—夜間熱負荷大白天電負荷高，熱負荷小，風電少：蓄熱發電機高發電負荷夜間電負荷小，熱負荷高，風電多：放熱發電機低發電負荷非寒冷供熱日--全天熱負荷小晚上蓄熱白天：利用蓄熱進行供熱，發電機最大能力發電可根據實際情況靈活設計蓄熱放熱策略第29頁儲熱罐類型第30頁常壓儲熱罐設計水溫：90~98℃帶壓儲熱罐設計水溫：98~180℃包括：罐體、拱頂、上下布水盤、盤梯、氮氣加壓系統以及相關輔助設備等儲熱罐結構第31頁Topdiffuser頂部擴壓器儲熱罐關鍵技術水分配技術CFD模擬技術結構設計技術施工技術防腐技術保溫技術自控與監測第32頁專業設備，專業技術→專業供應商電廠側的儲熱罐與用戶側儲熱罐有區別嗎？相同部份：結構施工設計方法不同部份電廠標準可靠性要求更高流量變化范圍大水流分配要求提升保溫設計使用方法、邏輯第33頁供應商既要了解儲熱罐用戶側常規應用，也要了解電廠應用蓄熱罐設備供貨范圍包括：罐體、水分配裝置、氮氣或水蒸汽加壓系統、盤梯、溫度采集裝置、保溫等（但不包括水罐的基礎），還包括罐體的設計和安裝。

蓄熱罐結構圖電鍋爐與儲熱罐選配電極鍋爐與儲熱罐

在火電靈活性應用中的配置方法北京瑞特愛能源科技股份有限公司劉安容目的選型計算相關參數電極鍋爐配置計算方法儲熱罐配置計算方法是否選擇“電極鍋爐+蓄熱罐”方案目的我要花多少錢？我能得到多少回報？如何盤算？選型計算相關參數熱電設備的工作范圍特性圖熱負荷調峰天數調峰補償（激勵）（調峰政策）調峰成本調峰策略詳細說明如后主要設計條件熱電設備工作范圍電熱特性圖EFGHDE:熱電機組的工作范圍F：最大發電量工作點FG：最大蒸汽流量線工作點位于這條直線上時，可以獲得最大發電量，實現供電與供熱最大收益。HD：最大抽汽量線DE：最小蒸汽流量線D：最小發電量工作點每臺設備特性范圍有所不同，對設備選型造成兩方面的影響影響設備的基本配置影響調峰收益計算電熱特性圖-調峰設備配置重要依據熱負荷顯然：如果熱負荷大，則調峰設備大；熱負荷小，則調峰設備小。需要考慮：最大熱負荷&最小熱負荷未來熱負荷預測最好有采暖季逐時熱負荷按最大熱負荷選型，則調峰設備的容量為最大值，同樣，按最小熱選型，則調峰設備的容量為最小值，實際選型結果不會是最大值，也不會是最小值，而是兩者中間的某個值，根據經濟性計算而定，有兩種選型思考1選擇可以實現最短投資回報周期的容量配置2按若干年內的總收益的目標進行容量配置（投資回報可能會長一些，但若干年內的總收益可觀。調峰天數（采暖天數）如果氣候偏冷，則采暖天數較多相應調峰天數多調峰設備使用天數多調峰總收益高即：投資回報周期短調峰補償（激勵）（調峰政策）時期報價檔位火電廠類型火電廠調峰率報價下限（元/kWh）報價上限（元/kWh）非供熱期第一檔純凝火電機組40%＜負荷率≤50%00.4熱電機組40%＜負荷率≤48%第二檔全部火電機組負荷率≤40%0.41供熱期第一檔純凝火電機組40%＜負荷率≤52%00.4熱電機組40%＜負荷率≤54%第二檔全部火電機組負荷率≤40%0.41不同的激勵政策，產生不同的結果。調峰收益計算時，應仔細研究調峰政策。實際運營時，也應按政策并結合自身設備能力，來設計不同的調峰策略。調峰成本需要考慮如下調峰成本影響因素：每度電發電成本調峰后，機組在低負荷下運行，發電效率降低每kWh熱量的抽汽供熱成本每kWh的電供熱成本低負荷下，脫硫脫硝增加的成本初投資分攤……最終確定總成本或總收益：？元/kWh本公司提供調峰電量（分段）、調峰深度等計算結果電廠分段將收益與調峰電量相剩即可得到調峰總收益。調峰策略調峰成本影響因素成本、競爭局面、激勵機制、調峰設備、現實條件……電廠應設計或選擇不同的調峰策略電鍋爐調峰有兩種基本策略：電鍋爐供熱優先：當電鍋爐調峰供熱的收益大于抽汽供熱時，可選擇該策略；反之則選擇抽汽供熱優先。抽汽供熱優先：一般情況下，電鍋爐調峰的成本都高于抽汽供熱的成本，所以，采用抽汽供熱優先的策略只是在未來大家都有調峰能力以至于調峰不能得到補貼時才采用。在這種情況下，電廠有時會受電網調度的要求而不復不調峰。所謂抽汽供熱優先是指：首先將熱電機組的負荷率調到目標值，此時，可能會出現供熱量不足，則不足的部份由電鍋爐補充。蓄熱罐調峰也有兩種基本調峰策略調峰時長不變，調峰深度改變調峰深度達到目標值（一般指最大值），調峰時長改變：由于調峰深度越深，補貼越高，所以，一般情況下應選擇該策略。參見：不同策略下的調峰電量不同策略下的調峰電量儲熱罐調峰時的供熱量分配儲熱罐的最大配置容量：最大熱負荷-最小抽汽量下的最大供熱量隨著儲熱罐容量的增加，所增加部份的收益降低如圖所示，一般可按最大配置的50%進行配置本圖還可以說明：簡單地按調峰深度和調峰小時數計算蓄熱罐的容積是不正確的熱量不能完全釋放最小抽汽量下的最大供熱量電鍋爐調峰的供熱量分配-電鍋爐供熱優先蓄熱量通過本圖可以理解：采用直接消耗電能轉換為熱能的方式調峰時，加入“蓄熱裝置”的必要性很低。(即使電鍋爐調峰的收益很好，也只需要一個很小的容量“V”。Lmax:最大熱負荷Vmax:蓄熱裝置最大選配容量V:電鍋爐實際選配容量Lmin：最小熱負荷B:電鍋爐選配容量D1:電鍋爐降負荷工作天數D2:電鍋爐滿負荷工作天數D:總采暖天數電鍋爐調峰的供熱量分配-抽汽供熱優先儲熱罐放熱策略儲熱量(GJ)=放熱時間(h)*放熱速度(GJ/h)放熱時間(h)→調峰時間(h)放熱速度(GJ/h)→調峰深度(MW)可轉換為：儲熱量(GJ)=調峰時間(h)*調峰深度(MW)調峰時間=儲熱量(GJ)/調峰時間(MW)調峰深度(MW)=儲熱量(GJ)/調峰時間(h)增加調峰深度可獲取深度調峰效益一般應采用最大調峰深度策略A：最小強迫出力工作點B：保證7小時調峰時長的工作點D：最大調峰工作點，調峰時長縮短AB兩點的調峰深度較淺，調峰收益可能位于40%負荷率之上AD兩點調峰深度較深，其中一部份調峰率可能會在40%負荷率之下，收益較高。兩種基本策略調峰時間不變，調峰深度改變保證最大調峰深度，調峰時長改變兩種調峰策略下的總調峰電量不相同，調峰收益也不同儲熱罐調峰計算邏輯圖熱電特性圖電鍋爐調峰計算邏輯圖是否選擇“電鍋爐+蓄熱裝置”的方案電鍋爐與蓄熱裝置：二選其一采用電能轉熱能調峰方案時，安裝“蓄熱裝置”的必要性很低。多種模擬計算表明：“電鍋爐+蓄熱”方案:經濟性不好近期：調峰廠家少，電鍋爐可快速上馬，快速獲取深度調峰高益遠期：大家都可以調峰時，蓄熱罐調峰是最合理選擇說明進行電鍋爐與蓄熱罐方案配置時，應在最大配置與最小配置之間選擇最佳配置做多個工作點計算，繪制曲線，求取最佳配置采用電鍋爐調峰時，再安裝蓄熱裝置的必要性不強瑞特愛設計計算軟件，為電廠用戶提供快速專業分析請聯系：北京瑞特愛能源科技股份有限公司劉安13910773114@163.典型案例日照鋼板廠孤網電力負荷平衡國內首個火電靈活性項目項目概況項目名稱日照鋼鐵廠熱電平衡與棄電余熱回收利用實施地點山東日照市業主單位日照鋼鐵廠項目目的孤網電力負荷平衡棄電轉熱回收利用鍋爐總功率4*40MW電力接入10KV電力增容不需要，使用發電廠多余棄電投資回收投資回收期為1.3年備注實施方案降壓變壓器:110kV/10.5kV,有載調壓，10.5%，50MVA閥組:5STP42U6500，6級，冗余1個水冷冷水機：LSF-150Z負載電感：LKGKL-10kV-2mH-2310A電鍋爐：10kV-50Hz-40MW濾波器：電容器AAMR-7.8-500-1W，5次濾波器1串12并，7次濾波器1串6并整個系統由控制系統（含變壓、調壓鏡像、冷水機組等）和4臺40MW電極式鍋爐組成主要數據項目開始時間2013年5月鍋爐類型高壓電極式項目完工時間2014年8月額定功率40*4MW鍋爐用途

鍋爐設計參數

冷凝水熱回收利用蒸汽