CZ28405U1 - Elektrodový kotel s širokým rozsahem regulace výkonu - Google Patents

Description

Elektrodový kotel s širokým rozsahem regulace výkonu

Oblast techniky

Technické řešení se týká elektrodového kotle s regulací výkonu pro ohřev vody.

Dosavadní stav techniky

V současné době vzniká vlivem nárůstu počtu instalovaných nestálých zdrojů elektrické energie problém s regulací přenosové soustavy. Při náhlém zvýšení výroby elektrické energie větrnými elektrárnami, ať už na Slovensku nebo v jiné zemi propojené přenosové soustavy, dochází k přebytkům elektřiny v přenosové soustavě, které je třeba rychle eliminovat. Podobně nestálá je i výroba ve fotovoltaických elektrárnách.

V současné době se přebytek elektřiny v přenosové soustavě eliminuje především snižováním výroby elektrické energie v elektrárnách spalujících fosilní paliva. Možnosti regulace výroby elektrické energie v těchto elektrárnách jsou však omezené a tak jsou často tyto elektrárny provozovány na vyšším výkonu, než by byl jejich ekonomický provoz s ohledem na výrobní náklady a cenu elektřiny na trhu. Klasické regulovatelné elektrárny jsou také vytlačovány obnovitelnými zdroji. Zvýšené náklady elektráren hradí operátor přenosové soustavy a projevují se v poplatku za systémové služby, který je součástí ceny elektrické energie.

Přebytek elektrické energie je možné regulovat i jiným způsobem než snižováním výkonu elektráren spalujících fosilní paliva. Dalším vhodným způsobem je rychlá přeměna této elektrické energie na jiný druh energie, kterou je možné okamžitě zužitkovat nebo akumulovat. Akumulace elektrické energie je také možná, nicméně její možnosti jsou poměrně omezené a drahé. Levnějším způsobem je akumulace tepelné energie. Vhodným prostředkem pro přeměnu elektrické energie na tepelnou energii jsou elektrické kotle. Pro potřeby elektrizační soustavy musí mít tyto elektrické kotle dostatečný výkon a musí být regulovatelné v co nej širším rozsahu.

Některé dosavadní elektrické kotle využívají odporové topné tyče, které jsou regulovány tyristorové regulátorem. Tyto elektrické kotle jsou však relativně drahé. Dále se na trhu vyskytují elektrodové elektrické kotle. Stávající typy elektrodových elektrických kotlů však mají omezenou možnost regulace.

Stávající elektrodové kotle obsahují elektrody ve formě kovových válců. Elektrody jsou umístěny v tlakové nádobě a proudí kolem nich voda. Každá ze tří elektrod je připojena na jednu fázi vysokého napětí. Soustředné s těmito válci jsou další ocelové válce, které jsou uzemněny. Regulace výkonu je prováděna plastovými válci, které se zasouvají mezi ocelové válce. Tímto způsobem je regulován výkon elektrického kotle v rozmezí 10 % až 100 %. Pásmo 0 až 10 % není regulovatelné a proto musí být elektrokotel provozován na poskytování rychlé regulace s tímto minimálním výkonem, i když není regulace požadovaná. To zvyšuje spotřebu elektrické energie.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody alespoň částečně odstraňuje elektrodový kotel s širokým rozsahem regulace výkonu, sestávající z potrubí pro odvod vody, vnější elektrody, stínícího válce z nevodivého materiálu, vnitřní elektrody a z potrubí pro přívod vody, charakterizovaný tím, že stínící válec z nevodivého materiálu je ve své horní části opatřen kuželovým nástavcem stínícího válce, přičemž potrubí pro přívod vody je opatřeno válcovým nástavcem z nevodivého materiálu, přičemž válcový nástavec z nevodivého materiálu má větší průměr než potrubí pro přívod vody, přičemž potrubí pro odvod vody je opatřeno kuželovým nástavcem a tento kuželový nástavec je soustředný s kuželovým nástavcem stínícího válce.

Elektrodový kotel s širokým rozsahem regulace výkonu je charakterizován tím, že stínící válce z nevodivého materiálu, které stíní prostor mezi elektrodami, jsou konstruovány tak, aby při požadovaném minimálním výkonu stínili co největší prostor mezi elektrodami a zároveň byly konstruovány tak, aby nedocházelo k přehřívání vody v okolí elektrod. Zároveň je upraveno

- 1 CZ 28405 Ul přívodní a odvodní potrubí vody tak, aby při požadavku na minimální výkon bylo toto co nejblíže k regulačnímu válci z nevodivého materiálu a zároveň aby cesta, kterou musí absolvovat elektrický proud vodou, byla co nejdelší. Zároveň však musí být zajištěno, aby nedocházelo ke kontaktu plastových pohyblivých válců s pevnými díly. Při velmi těsném kontaktu totiž může docházet k přehřátí a poškození jednotlivých dílů.

Výhody elektrodového kotle s širokým rozsahem regulace výkonu podle tohoto technického řešení spočívají zejména v tom, že je plynule regulovatelný v rozsahu výkonu 2 % až 100 %. Objasnění výkresů

Na výkresech, s jejichž pomocí bude technického řešení blíže objasněno, jsou znázorněny následující obrázky.

Na obr. 1 je schematicky znázorněn elektrodový kotel dle dosavadního stavu techniky.

Na obr. 2 je schematicky znázorněn elektrodový kotel s širokým rozsahem regulace výkonu podle technického řešení.

Příklady uskutečnění technického řešení

Na Obr. 1 je elektrodový kotel před doplněním o navrhované technické řešení, tento elektrodový kotel sestává z potrubí I pro odvod vody, vnější elektrody 2, stínícího válce 3 z nevodivého materiálu, vnitřní elektrody 4 a potrubí 5 pro přívod vody.

Příklad uskutečnění tohoto technického řešení je na Obr. 2. Elektrodový kotel se širokým rozsahem regulace výkonu podle navrhovaného technického řešení má stínící válec 3 z nevodivého materiálu, který je vyroben z 10 mm silného polypropylenu. Tento válec je ve své homí části opatřen kuželovým nástavcem 6 stínícího válce 3, který je zhotoven z 10 mm silného polypropylenu. Potrubí 5 pro přívod vody má válcový nástavec 7 z nevodivého materiálu, kterým je polypropylen o tloušťce 10 mm. Válcový nástavec 7 z nevodivého materiálu má větší průměr než potrubí 5 pro přívod vody. Mezera mezi vnitřní stěnou stínícího válce 3 z nevodivého materiálu a vnější stěnou válcového nástavce 7 z nevodivého materiálu je větší než 10 mm.

Potrubí 1 pro odvod vody je opatřeno kuželovým nástavcem 8, který je vyroben z 10 mm silného polypropylenu. Kuželový nástavec 8 je soustředný s kuželovým nástavcem 6 stínícího válce 3. Posuv stínícího válce 3 musí být nastaven tak, aby mezera mezi kuželovým nástavcem 8 a kuželovým nástavcem 6 stínícího válce 3 nebyla menší než 10 mm.

Průmyslová využitelnost

Elektrodový kotel s širokým rozsahem regulace výkonu podle tohoto technického řešení je průmyslově využitelný především k regulaci přebytků elektrické energie v přenosové soustavě. S ohledem na přesnost a rychlost regulace lze využít elektrodový kotel s širokým rozsahem regulace výkonu podle tohoto technického řešení pro všechny druhy standardních systémových služeb jako je primární regulace, sekundární regulace a terciární regulace tzv. minutová záloha. Elektrodový kotel s širokým rozsahem regulace výkonu podle tohoto technického řešení může pracovat jednak samostatně napojen na tepelné soustavy nebo v kombinaci s generátory klasických tepláren a elektráren. V případě nízké potřeby tepla je vhodná kombinace elektrodového kotle s plnou regulací výkonu dle tohoto technického řešení s akumulátorem tepla.

Claims (5)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Elektrodový kotel s širokým rozsahem regulace výkonu, sestávající z potrubí (1) pro odvod vody, vnější elektrody (

2), stínícího válce (

3) z nevodivého materiálu, vnitřní elektrody (

4)

CZ 28405 Ul a z potrubí (5) pro přívod vody, vyznačující se tím, že stínící válec (3) z nevodivého materiálu je ve své homí části opatřen kuželovým nástavcem (6) stínícího válce (3), přičemž potrubí (5) pro přívod vody je opatřeno válcovým nástavcem (7) z nevodivého materiálu, přičemž válcový nástavec (7) z nevodivého materiálu má větší průměr než potrubí (5) pro přívod vody,

5 přičemž potrubí (1) pro odvod vody je opatřeno kuželovým nástavcem (8) a kuželový nástavec (8) je soustředný s kuželovým nástavcem (6) stínícího válce (3).