CN105202508A - 光热补偿型电锅炉联合循环供能装置及方法 - Google Patents

光热补偿型电锅炉联合循环供能装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光热补偿型电锅炉联合循环供能装置及方法，该装置包括太阳能集热器和电锅炉，光热补偿装置和电锅炉的进水口均与进水泵相连，光热补偿装置的出水口通过第一电动调节阀门与用户侧相连，电锅炉的出水口通过第二电动调节阀门与用户侧相连。该方法通过设定温度输出门限，调整各电动阀门的开闭，实现了能量的梯级利用。本发明结合太阳能供热和电锅炉供热的优点，节省电能，运行成本小，太阳能利用率高。

Description

光热补偿型电锅炉联合循环供能装置及方法
技术领域
本发明涉及一种光热补偿电锅炉的联合循环，特别是涉及一种太阳能光热(偏心内聚光式真空管)与电锅炉联合循环装置及方法。
背景技术
由于我国高速发展的能源主要依赖于传统化石燃料，导致大气污染严重、气候恶化。国家电网公司适时推出“以电代煤、以电代油、电从远方来”的电能替代战略，替代燃煤燃油锅炉的使用，来优化能源消费结构，减少城市大气污染，促进雾霾治理。
电锅炉是以电力为能源，利用电阻发热、电磁感应或电极发热，通过锅炉的换热部位把热媒水或有机热载体(导热油)加热到一定参数(温度、压力)时，向外输出具有额定工质的一种热能机械设备。电锅炉使用安全、灵活，比较适合替代中小型燃煤锅炉。此外，由于电锅炉高度智能化，不需要专人看管，所以企业实际上还减少了运营维护成本，降低了安全隐患。
太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的清洁健康能源，是应用前景最广阔的替代能源，它必将成为今后的主导能源，开发利用太阳能，对于节约常规能源、保护自然环境、减缓气候变化等，都具有极其重大的意义。
针对现有太阳能热利用设备和技术应用存在无日照、阴冷天气时无法使用等弊端，不能满足建筑连续供热的需求，而目前燃煤燃油锅炉效率低、污染严重、电锅炉运行成本较高的问题，如何能够建立太阳能、电锅炉的联合循环、减少峰时电量的使用、提高太阳能的利用率，实现能量的梯级利用，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种光热补偿型电锅炉联合循环供能装置及方法。本发明结合太阳能供热和电锅炉供热的优点，节省电能，运行成本小，太阳能利用率高，实现了能量的梯级利用。
本发明所采用的技术方案是：光热补偿型电锅炉联合循环供能装置，包括太阳能集热器和电锅炉，光热补偿装置和电锅炉的进水口均与进水泵相连，光热补偿装置的出水口通过第一电动调节阀门与用户侧相连，电锅炉的出水口通过第二电动调节阀门与用户侧相连。
所述的供能装置，太阳能集热器包括级联的太阳能集热阵列。
所述的供能装置，太阳能集热器的出水口还接有安全阀。
所说的供能装置，所述供能装置还包括可编程控制器，所述太阳能集热器的出水口还接有第一温度传感器，所述电锅炉的出水口还接有第二温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器、第一电动阀门、第二电动阀门均与可编程控制器相连。
光热补偿型电锅炉联合循环供能方法，首先根据用户侧所需蒸汽温度上下限设定太阳能集热器温度输出门限T1、停止输出门限T2和半开输出门限T3，第一电动阀门和第二电动阀门均保持关闭状态；然后打开进水泵，为太阳能集热器和电锅炉补水，补水之后太阳能集热器和电锅炉开始运行；再根据T1、T2和T3控制第一电动阀门的开闭程度，使得太阳能集热器对用户侧进行供能；当第二温度传感器监测温度达到T1时，控制第二电动阀门的开闭程度，使得电锅炉对用户侧进行补充供能。
所述的供能方法，当第一传感器监测温度达到T1时，将第一电动阀门设定为全开；当第一传感器监测温度小于或等于T3、大于T2时，将第一电动阀门设定为半开；当第一传感器监测温度小于或等于T2时，关闭第一电动阀门。
所述的供能方法，控制第二电动阀门的开闭程度的方法包括：第一电动阀门处于完全打开状态时，控制第二电动阀门到完全闭合；当第一电动阀门处于半开状态时，控制第二电动阀门到半开位置；当第一电动阀门处于闭合状态时，控制第二电动阀门到全开位置。
所述的供能方法，当第二电动阀门完全闭合时，电锅炉不断电，处于保温运行状态。
所述的供能方法，当第一温度传感器监测温度达到150℃开启安全阀，待监测温度低于140℃时再闭合安全阀。
所述的供能方法，T1为130℃，T2为120℃，T3为125℃。
本发明的优点：
1、温度调节范围广：锅炉出口温度可按照终端使用要求进行设置，温度范围为100-130℃；
2、自动化控制程度高：根据太阳能辐射强度动态分配电锅炉输出功率，能实现温度、压力和流量的精确调节及安全连锁控制，运行安全可靠；
3、能量梯级利用：利用太阳能、电锅炉进行联合循环、减少峰时电力的使用、提高太阳能的利用率。
附图说明
图1是本发明的系统结构图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明专利作进一步详细的说明，但这不能用于限定本发明专利的保护范围，本领域技术人员根据发明专利的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明专利的基本思想，均在本发明专利的范围之内。
本发明利用太阳能集热装置(太阳能集热器包含用于产生高温蒸汽的太阳能复合抛物面集热器真空管，该真空管带有涂镀金属层和金属翅片)、电锅炉进行联合循环，替代燃煤、燃油锅炉的使用、提高太阳能的利用率，减少峰时电量的使用，建立联合循环供能系统、实现能量的梯级利用。
本发明研究以太阳能和电能进行互补，以水蒸气为工质，建立联合循环供能系统，其特点在于采用零碳能源，通过太阳能集热装置、电锅炉的协调控制，实现能量梯级利用。
本发明涉及一种光热补偿电锅炉的联合循环，特别是涉及一种太阳能光热(偏心内聚光式真空管)与电锅炉联合循环装置及方法，系统主要由太阳能集热器、电锅炉、进水泵、控制系统以及管件等部分组成。其中，控制系统由第一、第二温度传感器(Ta、Tb)、第一、第二电动阀门(Ka，Kb)、PLC控制器构成。它包含光热循环、电锅炉循环，循环流程如下。
1、光热循环：利用太阳能集热器对水进行加热；
2、电锅炉循环：利用电锅炉对水进行加热；
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明专利由光热循环、电锅炉循环组成。先由进水泵将水打进电锅炉、太阳能集热器，电锅炉通过Tb、Kb阀门与用户侧端相连，太阳能集热器通过Ta、Ka阀门与用户侧端相连。光热补偿装置包括相连的太阳能集热器。太阳能集热器包括集热阵列，太阳能集热器的一端与进水泵相连，太阳能集热器的另一端与安全阀门、Ta阀门相连。
整个系统可以以3种方式运行，太阳能集热器直接供应至用户侧、太阳能集热器联合电锅炉加热供应至用户侧、电锅炉单独供应至用户侧。
在不同运行模式下，根据太阳能集热器的集热情况、用户侧的负荷需求，设定电锅炉的运行负荷率，形成以太阳能和电能进行互补，以水蒸气为工质的联合循环供能系统，通过太阳能集热装置、电锅炉的协调控制，实现能量梯级利用。
本方案通过太阳能集热系统和电锅炉的结合，配合控制系统，产生连续不间断的蒸汽，输出蒸汽温度为110～130℃。系统运行时，PLC(可编程逻辑控制器)控制系统会根据电锅炉和太阳能集热器输出的蒸汽温度来控制对应的阀门开闭，综合利用太阳能，并确保输出指定温度的蒸汽。其中Ka、Kb为电动调节阀门，K0为安全阀。
例如，用户要求130℃温度输出，可设定太阳能集热器输出温度门限Tmax＝130℃，停止输出门限为Tmin＝120℃；系统启动时，阀门Ka和Kb处于关闭位置，太阳能集热器吸收太阳辐射能量产生蒸汽，电锅炉启动产生蒸汽；PLC控制器通过Ta、Tb两个温度传感器监测太阳能集热器和电锅炉输出的蒸汽温度，并进行相应控制。
对太阳能集热器一路，作如下监控：
●当Ta温度达到130℃时，控制Ka到开位置，太阳能集热器输出蒸汽
●Ka处于开位置，且Ta温度低于125℃时，控制Ka为半开位置，减小太阳能集热器输出流量，促使输出蒸汽温度提高
●当Ta温度低于120℃时，控制Ka为闭合位置，等待太阳能集热器重新生成130℃蒸汽对电锅炉一路，作如下监控：
●当Tb温度达到130℃，且Ka处于全开位置，控制Kb到闭合位置
●当Tb温度达到130℃，且Ka处于半开位置，控制Kb到半开位置
●当Tb温度达到130℃，且Ka处于闭合位置，控制Kb到全开位置
●当Tb温度未达到130℃，控制Kb到闭合位置
当Kb为闭合位置的时候，电锅炉不断电，而是处于保温运行状态。
此外，K0安全阀独立运行，高于150℃开启，低于140℃闭合。
通过PLC进行上述智能控制，以实现太阳能集热器和电锅炉的配合使用和无缝切换，同时采用组态软件进行界面显示，反映系统当前运行状况。

Claims (10)

1.光热补偿型电锅炉联合循环供能装置，其特征在于：包括太阳能集热器和电锅炉，光热补偿装置和电锅炉的进水口均与进水泵相连，光热补偿装置的出水口通过第一电动调节阀门与用户侧相连，电锅炉的出水口通过第二电动调节阀门与用户侧相连。
2.根据权利要求1所述的供能装置，其特征在于：太阳能集热器包括级联的太阳能集热阵列。
3.根据权利要求1所述的供能装置，其特征在于：太阳能集热器的出水口还接有安全阀。
4.根据权利要求1所说的供能装置，其特征在于：所述供能装置还包括可编程控制器，所述太阳能集热器的出水口还接有第一温度传感器，所述电锅炉的出水口还接有第二温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器、第一电动阀门、第二电动阀门均与可编程控制器相连。
5.光热补偿型电锅炉联合循环供能方法，其特征在于：首先根据用户侧所需蒸汽温度上下限设定太阳能集热器温度输出门限T1、停止输出门限T2和半开输出门限T3，第一电动阀门和第二电动阀门均保持关闭状态；然后打开进水泵，为太阳能集热器和电锅炉补水，补水之后太阳能集热器和电锅炉开始运行；再根据T1、T2和T3控制第一电动阀门的开闭程度，使得太阳能集热器对用户侧进行供能；当第二温度传感器监测温度达到T1时，控制第二电动阀门的开闭程度，使得电锅炉对用户侧进行补充供能。
6.根据权利要求5所述的供能方法，其特征在于：当第一传感器监测温度达到T1时，将第一电动阀门设定为全开；当第一传感器监测温度小于或等于T3、大于T2时，将第一电动阀门设定为半开；当第一传感器监测温度小于或等于T2时，关闭第一电动阀门。
7.根据权利要求6所述的供能方法，其特征在于，控制第二电动阀门的开闭程度的方法包括：第一电动阀门处于完全打开状态时，控制第二电动阀门到完全闭合；当第一电动阀门处于半开状态时，控制第二电动阀门到半开位置；当第一电动阀门处于闭合状态时，控制第二电动阀门到全开位置。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的供能方法，其特征在于：当第二电动阀门完全闭合时，电锅炉不断电，处于保温运行状态。
9.根据权利要求5～7中任一项所述的供能方法，其特征在于：当第一温度传感器监测温度达到150℃开启安全阀，待监测温度低于140℃时再闭合安全阀。
10.根据权利要求5～7中任一项所述的供能方法，其特征在于：T1为130℃，T2为120℃，T3为125℃。
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