CN105889886B - 一种用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统，包括依次连接的电极锅炉、蒸汽换热器、蓄热容器、输热换热器，所述输热换热器用于将热量输送到用户，所述蓄热容器和蒸汽换热器之间设置有蓄热循环泵，所述蓄热容器和输热换热器之间设置有放热循环泵，所述电极锅炉与制备纯水的水处理装置相连接，在电极锅炉与水处理装置之间设置有用于加入电解质的加药装置。利用本发明，10KV以上高压电可以直接接入锅炉系统，无需变压设备及相应的电力电缆，减少了电力损耗和送变电成本。

Description

一种用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统
技术领域
本发明涉及一种电力调节系统，尤其是涉及一种用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统。
背景技术
20世纪20年代，瑞典首次发明了浸没式高电压电极锅炉，大大提高了控制精度，改进后的设计容许高电压直接连接(6-15kV)，称为高电压电极锅炉。
1970至1980年代，欧美的核电站建设进入了高峰期，开始使用电极蒸汽锅炉。由于没有油气锅炉的排放问题，清洁环保，安全程度高，电极蒸汽锅炉作为核电的启动锅炉，受到了核电行业较为普遍的接受。
蒸汽锅炉分为低压电阻式和高压电极式。低压电阻式(380V)，辅助设备多、投资高，系统热效率低，蓄热温度低，锅炉本体易损，占地面积大并且380V的低压技术配电问题限制了电蓄热技术的应用。而高压电极式锅炉(10KV)并无这些劣势，并且高压10KV取代低压势在必行。
资料出处：电极式电热锅炉简介，《工业锅炉》1985第02期。
现有技术缺陷：采用电阻式加热方式，这种加热方式采用380V低压供电，制约了锅炉的总功率，单机最大功率最大2.8MW。并且这种方式进线方式需要变压器、高低压配电柜、电缆及桥架，电力系统的投资远远大于采暖主机的投资。蓄热温度偏低，会产生电力损耗。
发明内容
本发明提供了一种用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统，解决了电极式电热锅炉的应用问题，其技术方案如下所述：
一种用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统，包括依次连接的电极锅炉、蒸汽换热器、蓄热容器、输热换热器，所述输热换热器用于将热量输送到用户，所述蓄热容器和蒸汽换热器之间设置有蓄热循环泵，所述蓄热容器和输热换热器之间设置有放热循环泵，所述电极锅炉与制备纯水的水处理装置相连接，在电极锅炉与水处理装置之间设置有用于加入电解质的加药装置，用于稳定锅炉内电解质的浓度。
所述放热循环泵和输热换热器之间设置有补水装置，用于为蓄热容器补水。
所述电极锅炉还连接有膨胀罐，用于保持系统压力。
所述电极锅炉还连接有取样器，用于抽取水样检测锅炉内水质。
所述电极锅炉包括锅炉本体，在锅炉本体内设置有零电极、低位电解质和用于固定相电极的电极座，所述零电极自身构成高位水箱，高位水箱内设置有高位电解质，所述相电极伸入到高位水箱内，所述高位电解质通过输入装置和输出装置与低位电解质相连通。低位水箱中的低位电解质通过循环泵源源不断输入到高位水箱中，高位水箱中的电解质在重力作用下通过调节阀流回低位水箱。
所述输入装置包括依次连接的泵吸入管、循环泵、泵出水管、布水管，所述泵吸入管用于吸入低位电解质，所述布水管与高位水箱相连接，用于将低位电解质传送到高位电解质内。
所述相电极包括一个或多个电极片，所述电极片构成中心对称的垂直于液面的球体或者多面型体。
所述高位水箱位于低位电解质的上部，并高出低位电解质的液面，在高位水箱对着低位电解质的部位设置有控制阀门，所述控制阀门的开关以及开度大小由执行器连杆进行控制。
所述循环泵和泵出水管之间设置有管控阀门。
所述电极锅炉设置有功率检测装置。
利用本发明，10KV以上高压电可以直接接入锅炉系统，无需变压设备及相应的电力电缆，减少了电力损耗和送变电成本。
高电压电极技术解决了低压电锅炉的配电投资大的问题。此技术还解决了锅炉的干烧安全问题，没有水，电流就没有了传递的介质，也就无法产生蒸汽，电极与水脱离接触时电极间的电流通道被切断，功率为零，因此此技术十分安全，同时由于使用的水作为加热介质，还具有无污染、无噪音的特点。同时此技术可以把电锅炉的单机功率提高到70MW以上。
附图说明
图1是所述用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统的结构示意图；
图2是所述电极锅炉的结构示意图；
1、电极片，2、零电极，3、控制阀门，4、泵吸入管，5、循环泵，6、泵出水管，7、低位电解质，8、执行器连杆，9、布水管，10、高位电解质，11、锅炉本体，12、电极座，13、管控阀门，14、高位水箱，21、电极锅炉，22、加药装置，23、膨胀罐，24、水处理装置，25、取样器，26、输热换热器，27、补水装置，28、放热循环泵，29、蓄热容器，30、蓄热循环泵，31、蒸汽换热器。
具体实施方式
电极技术原理是电解质溶液具有导电性，当电流通过电解质溶液的时候，就会电解产生热从而加热水产生蒸汽。因为是将电能直接转换为热能，没有中间过程，几乎无能量损失，因此电极加热具有很高的热转换效率，通常可以达到99.8％以上。
如图1所示，所述用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统包括电极锅炉21、加药装置22、膨胀罐23、水处理装置24、取样器25、输热换热器26、补水装置27、放热循环泵28、蓄热容器29、蓄热循环泵30和蒸汽换热器31。
经过水处理装置24产生的纯水加入电极锅炉21中，由加药系统22加入电解质，取样器25用于抽取水样检测锅炉内水质。电极锅炉21生成的蒸汽，在蒸汽换热器31中放热凝结成水，通过泵送回锅炉循环使用。
从蒸汽换热器31换出的热量经过蓄热循环泵30储存到蓄热容器29中，再由放热循环泵28将热量通过输热换热器26传输至用户。补水装置27用于为蓄热容器补水，膨胀罐23用于保持系统压力。
如图2所示，所述电极锅炉21是一个由液位功率调节装置构造的大功率电极蒸汽锅炉，设置有功率检测装置，锅炉本体11的下部是低位电解质7，零电极2自身构成高位水箱14，零电极内是高位电解质10，相电极由多个电极片1形成垂直于水面的环状组成，相电极固定在锅炉本体12上的电极座12内。
所述相电极伸入到高位水箱14内，所述高位电解质通过输入装置和输出装置与低位电解质相沟通。
低位电解质7通过泵吸入管4进入循环泵5，通过泵出水管6从布水管9送入高位水箱14。其中，高度差和阀门的口径有关，符合流体通过不同口径的流量与流场两侧的压力差之间的流体动力学关系，具体数值依锅炉规格而不同。所述循环泵和泵出水管之间设置有管控阀门13。
锅炉工作时启动循环泵5，高位电解质10液位升高，电极片1插入高位电解质10中，通过执行器连杆8控制高位水箱底部的控制阀门3的开度，从而控制高位电解质10的液位达到调节电极加热功率的目的。
外部机械带动执行器连杆8使控制阀门3的开度减小，则高位电解质10的液位逐渐升高，加热功率随之增大；反之，带动执行器连杆8使控制阀门3开度加大，则高位电解质10液位降低，加热功率减小。
举例：将行程为90度角的电动执行器轴联在执行器连杆8上，对应控制阀门开度为0度最大、90度最小，通过感应器测量输入电流并对应在控制器中换算成输入功率。
假如控制器设定输入功率为额定值的50％，这时如果检测到的功率小于设定值，电动执行器向90度方向旋转一个小角度，控制阀门开度略微减小一点，然后进入下一个检测周期，如此反复进行，直至检测到的输入功率等于设定值为止；如果检测到的输入功率大于设定值，则电动执行器向0度方向旋转一个小角度，控制阀门略微开大，再进入下一个检测周期，如此循环直至输入功率等于设定值。
利用本发明，10KV以上高压电可以直接接入锅炉系统，无需变压设备及相应的电力电缆，减少了电力损耗和送变电成本。

Claims (9)

1.一种用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统，其特征在于：包括依次连接的电极锅炉、蒸汽换热器、蓄热容器、输热换热器，所述输热换热器用于将热量输送到用户，所述蓄热容器和蒸汽换热器之间设置有蓄热循环泵，所述蓄热容器和输热换热器之间设置有放热循环泵，所述电极锅炉与制备纯水的水处理装置相连接，在电极锅炉与水处理装置之间设置有用于加入电解质的加药装置，所述电极锅炉包括锅炉本体，在锅炉本体内设置有零电极、低位电解质和用于固定相电极的电极座，所述零电极自身构成高位水箱，高位水箱内设置有高位电解质，所述相电极伸入到高位水箱内，所述高位电解质通过输入装置和输出装置与低位电解质相连通。
2.根据权利要求1所述的用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统，其特征在于：所述放热循环泵和输热换热器之间设置有补水装置，用于为蓄热容器补水。
3.根据权利要求1所述的用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统，其特征在于：所述电极锅炉还连接有膨胀罐，用于保持系统压力。
4.根据权利要求1所述的用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统，其特征在于：所述电极锅炉还连接有取样器，用于抽取水样检测锅炉内水质。
5.根据权利要求1所述的用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统，其特征在于：所述输入装置包括依次连接的泵吸入管、循环泵、泵出水管、布水管，所述泵吸入管用于吸入低位电解质，所述布水管与高位水箱相连接，用于将低位电解质传送到高位电解质内。
6.根据权利要求1所述的用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统，其特征在于：所述相电极包括一个或多个电极片，所述电极片设置为构成中心对称的垂直于液面的球体或多边形体。
7.根据权利要求1所述的用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统，其特征在于：所述高位水箱位于低位电解质的上部，并高出低位电解质的液面，在高位水箱对着低位电解质的部位设置有控制阀门，所述控制阀门的开关以及开度大小由执行器连杆进行控制。
8.根据权利要求5所述的用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统，其特征在于：所述循环泵和泵出水管之间设置有管控阀门。
9.根据权利要求1所述的用于中高压电大功率电极蒸汽发生系统，其特征在于：所述电极锅炉设置有功率检测装置。
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