CN107796116A - 一种高压模块化大型电锅炉 - Google Patents

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Abstract

一种高压模块化大型电锅炉，三组锅炉模块组成，锅炉模块设置在设备绝缘支架上，并且在绝缘支架上设有支柱绝缘子，每个锅炉模块又由各个小的加热锅炉及其配合的水路、电路组成，由此形成一个大功率的大型电锅炉。由此，每个锅炉模块组在高压绝缘设备支架上等电位工作，对地可靠绝缘，多个锅炉模块实现了高电压下电阻加热元件多级串联降压。解决了现有技术中大型锅炉存在的能比小、效率低、损耗大的技术问题。提供了一种占地面积小、能效高、使用安全方便的高压模块化大型电锅炉。

Description

一种高压模块化大型电锅炉
技术领域
本发明创造涉及一种高压模块化大型电锅炉，属于供热设备领域。
背景技术
在雾霾严重的环境下，国家都在为取消燃煤，减小排放，通过各种措施去改善，比较有效的措施是煤改电，目前的电锅炉基本在低压运行，大功率运行要建庞大的变电站，投资费用高，电网增容周期长，给煤改电中大型锅炉的应用带来困难和压力，另外目前的电锅炉能效比都小于1，发电再转换成热能，效率低，损耗大。
发明内容
本发明创造提出一种高压模块化大型电锅炉，三组锅炉模块组成，锅炉模块设置在设备绝缘支架上，并且在绝缘支架上设有支柱绝缘子，每个锅炉模块又由各个小的加热锅炉及其配合的水路、电路组成，由此形成一个大功率的大型电锅炉。由此，每个锅炉模块组在高压绝缘设备支架上等电位工作，对地可靠绝缘，多个锅炉模块实现了高电压下电阻加热元件多级串联降压。解决了现有技术中大型锅炉存在的能比小、效率低、损耗大的技术问题。
为了解决上述问题，本发明创造采用的技术方案为：一种高压模块化大型电锅炉，此大型电锅炉输入高压电源，通过个加热锅炉内的电加热原件进行加热，其特征在于：该高压模块化大型电锅炉由三组锅炉模块组成，三组锅炉模块其中的一组输入A相电源、一组输入B相电源，另一组输入C相电源，由此组成了高压的A相组、B相组，C相组；每组锅炉模块中包括有多个加热锅炉；每组锅炉模块设置在各自的设备绝缘支架上；每个设备绝缘支架之间，设备绝缘支架与地面之间均设有支柱绝缘子，使每组锅炉模块等电位工作，实现高电压下电加热原件多级串联降压的工作方式。
所述的每组锅炉模块中包括有多个小组锅炉模块，各小组锅炉模块之间电路和水路均为并联连接，每小组锅炉模块中包括有多个加热锅炉，多个加热锅炉之间电路和水路均为串联连接。
所述的每组锅炉模块上设有一个等电位采集控制箱，由于将加热锅炉内部传感器检测到的信息传输到总控制系统中；等电位采集控制箱内设有采集模块、电池组、充电器，光纤通讯模块或工业无线通讯模块；采集模块通过信号线与外部传感器连接进行信息的采集；电池组，电池组与采集控制模块及光纤通讯模块或者工业无线通讯模块进行连接，起到为悬浮工作在高压区的采集模块提供可靠电源的作用，从而实现采集模块与光纤通讯模块或工业无线通讯模块的等电位工作，使后台微机系统在和高压隔离状态下实现控制；充电器为整个等电位采集控制箱提供工作电能；光纤通讯模块或工业无线通讯模块将检测系统前部的高压检测信号经过光纤隔离后，传输到后续的总控制系统，起到通讯和安全隔离的作用。
所述的高压模块化大型电锅炉内设有水路系统，设有水路系统具体为：总进管一端与外界水源相连，另一端通过各个高压绝缘管与每组锅炉模块连接，再通过每组锅炉模块中的分进管输入到加热锅炉；各组锅炉模块中的水路通过各自的分出管输出到与其连接的高压绝缘管中，再通过总出管对外输出；在总进管和总出管上连接有系统接地点，用于将总进管和总出管可靠安全的接地，接地电阻小于4欧姆。
所述的电加热原件具体为电加热板，每小组锅炉模块中的所有电加热板通过一个总的切换开关控制其通断状态，从而控制整体设备的运行功率。
所述的加热锅炉与底部设备绝缘支架之间设有设备绝缘支角。
所述的加热锅炉具体为直热式锅炉、节能热媒传热式锅炉或真空相变传热式锅炉。
所述的直热式锅炉内设有压力传感器I、温度传感器和液位传感器II。
所述的节能热媒传热式锅炉内部有水介质和加热元件和螺旋环绕设置的管路，管路下部设有进水口，管路上部设有热水或蒸汽出口；在管路的热水或蒸汽出口处设有热水或蒸汽温度传感器，在锅炉内部设有热媒温度传感器。
一种控制高压模块化大型电锅炉的方法，步骤为：
1）、将多个加热锅炉组成小组锅炉模块，将所有小组锅炉模块分为三组，形成三组锅炉模块，每组锅炉模块设在一个设备绝缘支架上，设备绝缘支架外部设有支柱绝缘子；
2）、给加热锅炉中的电加热原件通电，三组锅炉模块分别连接电源的A相、B相和C相；使各个设备绝缘支架上的电加热原件等电位工作；
3）、将总进管和总出管与系统接地点连接，安全接地；
4）、在加热锅炉内设有传感器，在每个设备绝缘支架上通过等电位采集控制箱对每组锅炉模块内的信号进行统一采集，并通过锅炉模块内部的光纤通讯模块或者工业无线通讯模块将信息传输到上位机中；
5）、上位机进行对步骤4）中传输的信息进行处理的同时，通过控制通过切换开关，从而控制每小组锅炉模块中的加热原件的通断电状态；从而调整设备运行功率。
本发明的有益效果是：
1、多个锅炉模块组成了高电压的A相组，B相组，C相组，每个锅炉模块组在高压绝缘设备支架上等电位工作，对地可靠绝缘。多个锅炉模块也实现了高电压下电阻加热元件多级串联降压。
2、等电位工作的采集控制箱，分布在高压锅炉模块的A相区，B相区，C相区各一个，在高压绝缘支架上实现对地绝缘等电位工作，通过光纤模块或工业无线通讯模块，实现和后台控制机的光纤通讯或工业无线通讯，从而实现高压电锅炉在高电压下的工艺信号的可靠采集及控制。
3、本发明实现了电锅炉高电压下的可靠工作，从而节省煤改电工作中降压变电站建设带来巨大投资压力，也大大缩短建设周期，设备可以在220KⅤ包括220KⅤ以下各电压等级工作。
4、另外在应用中，模块能效比最高达到2.34，在电厂调峰中应用，实现了最深度的灵活调峰，在热电联产机组中配合供热，实现了专一的高效供热，发电而不并网，总效率大于90%，补偿了热转成电效率只有40%左右低效运行的巨大损失，实现清洁能源完全利用。
附图说明
图1：总系统示意图。
图2：系统俯视图。
图3：高压电器原理图。
图4：水路系统连接图。
图5：采集控制系统接线图。
图6：实施例1总体结构图。
图7：直热式锅炉结构图。
图8：实施例2总体结构图。
图9：节能热媒传热式锅炉结构图。
图10：实施例3总体结构图。
图11：真空相变传热式锅炉结构图。
具体实施方式
一种高压模块化大型电锅炉，此大型电锅炉输入高压电源，通过加热锅炉4内的电加热原件5进行加热。高压模块化大型电锅炉与高压电网之间依次设有辅助设备：高压保护开关组11、高压有载调压隔离变压器12和投切开关组13。高压有载调压隔离变压器12调整工作电压，投切开关组13调整多档锅炉功率，由高压保护开关组11实现电器的电器故障保护。通过投切开关组13，可以根据功率和电压等级灵活组合，适应能力强。
所述的电加热原件5具体为电加热板，每小组锅炉模块8中的所有电加热板通过一个总的切换开关9控制其通断状态，从而控制整体设备的运行功率。所有的切换开关9共同组成投切开关组13。
该高压模块化大型电锅炉由三组锅炉模块1组成，三组锅炉模块1其中的一组输入A相电源、一组输入B相电源，另一组输入C相电源，由此组成了高压的A相组、B相组，C相组。每组锅炉模块1中包括有多个加热锅炉4，具体的：所述的每组锅炉模块1中包括有多个小组锅炉模块8，各小组锅炉模块8之间电路和水路均为并联连接，每小组锅炉模块8中包括有多个加热锅炉4，多个加热锅炉4之间电路和水路均为串联连接。每组锅炉模块1设置在各自的设备绝缘支架2上。加热锅炉4与底部设备绝缘支架2之间设有设备绝缘支角10。每个设备绝缘支架2之间，设备绝缘支架2与地面之间均设有支柱绝缘子3，使每组锅炉模块1等电位工作，实现高电压下电加热原件5多级串联降压的工作方式。
所述的每组锅炉模块1上设有一个等电位采集控制箱6，由于将加热锅炉4内部传感器检测到的信息传输到总控制系统中；等电位采集控制箱6内设有采集模块6-1、电池组6-2、充电器6-3，光纤通讯模块6-4或工业无线通讯模块；采集模块6-1通过信号线与外部传感器连接进行信息的采集；电池组6-2，电池组6-2与采集控制模块及光纤通讯模块6-4或者工业无线通讯模块进行连接，起到为悬浮工作在高压区的采集模块6-1提供可靠电源的作用，从而实现采集模块6-1与光纤通讯模块6-4或工业无线通讯模块的等电位工作，使后台微机系统在和高压隔离状态下实现控制；充电器7-3为整个等电位采集控制箱6提供工作电能；光纤通讯模块6-4或工业无线通讯模块将检测系统前部的高压检测信号经过光纤隔离后，传输到后续的总控制系统，起到通讯和安全隔离的作用。
高压模块化大型电锅炉内设有水路系统7，设有水路系统7具体为：总进管7-1一端与外界水源相连，另一端通过各个高压绝缘管7-2与每组锅炉模块1连接，再通过每组锅炉模块1中的分进管7-3输入到加热锅炉4；各组锅炉模块1中的水路通过各自的分出管7-4输出到与其连接的高压绝缘管7-2中，再通过总出管7-5对外输出；在总进管7-1和总出管7-5上连接有系统接地点7-6，用于将总进管7-1和总出管7-5可靠安全的接地，接地电阻小于4欧姆。
加热锅炉4具体为直热式锅炉4-1、节能热媒传热式锅炉4-2或真空相变传热式锅炉4-3。
一种控制所述的高压模块化大型电锅炉的方法，步骤为：
1、将多个加热锅炉4组成小组锅炉模块8，将所有小组锅炉模块8分为三组，形成三组锅炉模块1，每组锅炉模块1设在一个设备绝缘支架2上，设备绝缘支架2外部设有支柱绝缘子3；
2、给加热锅炉4中的电加热原件5通电，三组锅炉模块1分别连接电源的A相、B相和C相；使各个设备绝缘支架2上的电加热原件5等电位工作；
3、将总进管7-1和总出管7-5与系统接地点7-6连接，安全接地；
4、在加热锅炉4内设有传感器，在每个设备绝缘支架2上通过等电位采集控制箱6对每组锅炉模块1内的信号进行统一采集，并通过锅炉模块1内部的光纤通讯模块6-4或者工业无线通讯模块将信息传输到上位机中；
5、上位机进行对步骤4中传输的信息进行处理的同时，通过控制通过切换开关9，从而控制每小组锅炉模块8中的加热原件5的通断电状态；从而调整设备运行功率。
实施例1：
当加热锅炉4为直热式锅炉4-1时，如图6-7所示。直热式锅炉4-1内部装有水介质，底部设有进水口，上部设有热水或蒸汽出口，电加热原件5通过外部的加热元件接线柱与外部供电系统连接。直热式锅炉4-1内设有压力传感器I4-1-1、温度传感器4-1-2和液位传感器II4-1-3。
实施例2：
当加热锅炉4为节能热媒传热式锅炉4-2时，如图8-9所示。节能热媒传热式锅炉4-2内部有水介质和加热元件5和螺旋环绕设置的管路，管路下部设有进水口，管路上部设有热水或蒸汽出口；在管路的热水或蒸汽出口处设有热水或蒸汽温度传感器4-2-2，在锅炉内部设有热媒温度传感器4-2-1。
实施例3：
当加热锅炉4为真空相变传热式锅炉4-3时，如图10-11所示。加热元件5的接线柱设置从整体锅炉下部穿出后，与供电系统连接。真空相变传热式锅炉4-3内设有压力传感器II4-3-1、蒸汽温度传感器4-3-2、出口温度传感器4-3-3和液位传感器II4-3-4。
实施例1、实施例2、实施例3中的各种传感器与等电位采集控制箱6连接，将采集到的信号上传。另外，本发明创造中提及的高压具体指：高于10kV低于220kV的电压。
本设备能够高压运行，占地面积小，高效，能效比最大可达到2.34。同时设备模块化组装，每个加热锅炉4容水量不超过30升，即时产生蒸汽也不算特种设备，另外占地面积小，施工工期短，是取代大型燃煤锅炉，电厂调峰锅炉的理想产品。如果使用本设备替代燃煤，作为电厂调峰锅炉，采用清洁能源供暖，能够实现对电厂的灵活调峰，对改善环境，改善雾霾，节能减排，起到非常重要的作用。

Claims (10)

1.一种高压模块化大型电锅炉，此大型电锅炉输入高压电源，通过个加热锅炉（4）内的电加热原件（5）进行加热，其特征在于：该高压模块化大型电锅炉由三组锅炉模块（1）组成，三组锅炉模块（1）其中的一组输入A相电源、一组输入B相电源，另一组输入C相电源，由此组成了高压的A相组、B相组，C相组；每组锅炉模块（1）中包括有多个加热锅炉（4）；每组锅炉模块（1）设置在各自的设备绝缘支架（2）上；每个设备绝缘支架（2）之间，设备绝缘支架（2）与地面之间均设有支柱绝缘子（3），使每组锅炉模块（1）等电位工作，实现高电压下电加热原件（5）多级串联降压的工作方式。
2.根据权利要求1所述的一种高压模块化大型电锅炉，其特征在于：所述的每组锅炉模块（1）中包括有多个小组锅炉模块（8），各小组锅炉模块（8）之间电路和水路均为并联连接，每小组锅炉模块（8）中包括有多个加热锅炉（4），多个加热锅炉（4）之间电路和水路均为串联连接。
3.根据权利要求1所述的一种高压模块化大型电锅炉，其特征在于：所述的每组锅炉模块（1）上设有一个等电位采集控制箱（6），由于将加热锅炉（4）内部传感器检测到的信息传输到总控制系统中；等电位采集控制箱（6）内设有采集模块（6-1）、电池组（6-2）、充电器（6-3），光纤通讯模块（6-4）或工业无线通讯模块；采集模块（6-1）通过信号线与外部传感器连接进行信息的采集；电池组（6-2），电池组（6-2）与采集控制模块及光纤通讯模块（6-4）或者工业无线通讯模块进行连接，起到为悬浮工作在高压区的采集模块（6-1）提供可靠电源的作用，从而实现采集模块（6-1）与光纤通讯模块（6-4）或工业无线通讯模块的等电位工作，使后台微机系统在和高压隔离状态下实现控制；充电器（7-3）为整个等电位采集控制箱（6）提供工作电能；光纤通讯模块（6-4）或工业无线通讯模块将检测系统前部的高压检测信号经过光纤隔离后，传输到后续的总控制系统，起到通讯和安全隔离的作用。
4.根据权利要求1或2所述的一种高压模块化大型电锅炉，其特征在于：所述的高压模块化大型电锅炉内设有水路系统（7），设有水路系统（7）具体为：总进管（7-1）一端与外界水源相连，另一端通过各个高压绝缘管（7-2）与每组锅炉模块（1）连接，再通过每组锅炉模块（1）中的分进管（7-3）输入到加热锅炉（4）；各组锅炉模块（1）中的水路通过各自的分出管（7-4）输出到与其连接的高压绝缘管（7-2）中，再通过总出管（7-5）对外输出；在总进管（7-1）和总出管（7-5）上连接有系统接地点（7-6），用于将总进管（7-1）和总出管（7-5）可靠安全的接地，接地电阻小于4欧姆。
5.根据权利要求2所述的一种高压模块化大型电锅炉，其特征在于：所述的电加热原件（5）具体为电加热板，每小组锅炉模块（8）中的所有电加热板通过一个总的切换开关（9）控制其通断状态，从而控制整体设备的运行功率。
6.根据权利要求1所述的一种高压模块化大型电锅炉，其特征在于：所述的加热锅炉（4）与底部设备绝缘支架（2）之间设有设备绝缘支角（10）。
7.根据权利要求1所述的一种高压模块化大型电锅炉，其特征在于：所述的加热锅炉（4）具体为直热式锅炉（4-1）、节能热媒传热式锅炉（4-2）或真空相变传热式锅炉（4-3）。
8.根据权利要求7所述的一种高压模块化大型电锅炉，其特征在于：所述的直热式锅炉（4-1）内设有压力传感器I（4-1-1）、温度传感器（4-1-2）和液位传感器II（4-1-3）。
9.根据权利要求7所述的一种高压模块化大型电锅炉，其特征在于：所述的节能热媒传热式锅炉（4-2）内部有水介质和加热元件（5）和螺旋环绕设置的管路，管路下部设有进水口，管路上部设有热水或蒸汽出口；在管路的热水或蒸汽出口处设有热水或蒸汽温度传感器（4-2-2），在锅炉内部设有热媒温度传感器（4-2-1）。
10.一种控制权利要求1-9中任意一项所述的高压模块化大型电锅炉的方法，步骤为：
1）、将多个加热锅炉（4）组成小组锅炉模块（8），将所有小组锅炉模块（8）分为三组，形成三组锅炉模块（1），每组锅炉模块（1）设在一个设备绝缘支架（2）上，设备绝缘支架（2）外部设有支柱绝缘子（3）；
2）、给加热锅炉（4）中的电加热原件（5）通电，三组锅炉模块（1）分别连接电源的A相、B相和C相；使各个设备绝缘支架（2）上的电加热原件（5）等电位工作；
3）、将总进管（7-1）和总出管（7-5）与系统接地点（7-6）连接，安全接地；
4）、在加热锅炉（4）内设有传感器，在每个设备绝缘支架（2）上通过等电位采集控制箱（6）对每组锅炉模块（1）内的信号进行统一采集，并通过锅炉模块（1）内部的光纤通讯模块（6-4）或者工业无线通讯模块将信息传输到上位机中；
5）、上位机进行对步骤4）中传输的信息进行处理的同时，通过控制通过切换开关（9），从而控制每小组锅炉模块（8）中的加热原件（5）的通断电状态；从而调整设备运行功率。
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