CN108375059B - 一种高压电极锅炉***的调峰控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高压电极锅炉***的调峰控制方法，当接收到DCS给定的启动指令和调峰功率时，先自检如果发现有锅炉有故障，上报给DCS同时在热网总功率中减去故障锅炉的功率，电锅炉做好启动准备。当锅炉启动结束后需要随时监视DCS给定的调峰负荷变化，如果发生变化再次分配一下功率；如果没有变化按照原来的分配额运行电锅炉。同时也要随时接收蓄热罐是否需要蓄热的命令，配合DCS平衡热网。当接收到停止调峰指令电锅炉按照设定停机步骤停止电锅炉运行，同时随时接收蓄热罐的控制命令用于电锅炉停止运行时的热网耦合。本发明通过蓄热罐平衡电锅炉***放热与热网用热的短时不平衡，以达到灵活性运行及更好的参与深度调峰的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压电极锅炉***的功率分配方法，尤其涉及一种电网调峰供热***中多组高压电极锅炉***的功率分配方法。
背景技术
目前供热机组灵活性改造主要技术路线主要有汽机抽汽蓄热改造技术和采用电蓄热锅炉调峰等技术。电蓄热锅炉调峰已有技术路线主要有蓄热式电极锅炉和熔岩储热装置等。蓄热式电极锅炉主要是采用固体蓄热的方式。其采用高压固体蓄热技术，由高压电发热体、高温蓄能体、高温热交换器、热输出控制器、耐高温保温外壳和自动控制***等组成。固体蓄热式电锅炉需要配置大容量的蓄热***，因此其占地面积极大且造价较高。固体蓄热式电锅炉的应用周期较短，其效率和可靠性仍有待进一步测算和观察。熔岩电储热装置也几乎存在同样的问题，且造价更高，可靠性更低。两者调峰特性由于自身的固有原因，存在经常无法满足电力调度部门的调峰品质需求的可能性，且存在***长期运行后整体效率下降、固体蓄热材料不环保等不利问题。
高压电极式锅炉一般采用除盐水做为内部循环水，除盐水的导电率（25℃时）一般为＜0.3μs/cm，该水属于不导电体（此时水的电阻性接近于无限大），此时可以理解为电极之间不导通，因此电极锅炉处于不做功状态。为使锅炉正常做功加热电解水进行供热，锅炉内必须加入一定的电解质，使炉内循环水具有合理的电阻，才能使其导电。
高压电极式热水锅炉技术在国外主要应用于民用采暖供热。通过控制通过高压电极的电流将电能99%转化成热量。电压采用6-35kV。负荷调节范围是1~100%。由于是利用水的电阻性直接对水进行加热，高压电直接对做为电阻的锅炉内部电解质循环水进行加热，不存在能量转化损失，电能100%转化成热量，基本没有热损失。当锅炉缺水时，电极间相互独立，通过电解质水导通的电流通道被切断。不存在类似常规锅炉那样因缺水烧坏的现象。未有将高压电极式锅炉使用到电网调峰供热之中，如何在电网调峰供热***中分配多组高压电极锅炉功率，使其能够在最短的时间内响应调峰命令达到设定目标，也关系到调峰运行的效率及效果。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种能够在最短时间内响应调峰命令达到调峰目标的高压电极锅炉***的调峰控制方法。
技术方案：本发明所述高压电极锅炉***的调峰控制方法，包括如下步骤：
（一）、高压电极锅炉启动：
（1）DCS检测热电机组的回水温度，计算热网需要的热量，上报至电厂控制***后，电厂根据DCS指令和热网运行状况分配电极锅炉负荷，高压电极锅炉***接收DCS给定的启动指令和调峰功率；
（2）对锅炉进行故障检测，如有故障，上报给电厂控制***同时在调峰功率中减去故障锅炉的功率；
（3）将分配到的功率按照设定的优先级别分配给电极锅炉后启动；
（4）锅炉启动后热水并入热网，检测是否接收到蓄热罐蓄热命令，用于热网解耦，未接收到命令不蓄热；接收到命令进入步骤（5）；
（5）检测蓄热罐是否满，“是”通知DCS蓄热罐满，“否”蓄热罐蓄热；
（6）检测是否接收到蓄热罐停止蓄热命令，“是”停止蓄热，“否”返回步骤（5）进行循环；
（二）、高压电极锅炉运行：
（1）动态监测DCS给定的调峰功率变化，如果没有变化按照原来的分配额运行电极锅炉，当调峰功率变化时，与原功率比较，大于原功率执行增加后的功率，小于原功率执行减少后的功率；
（2）检测是否接收到蓄热罐蓄热或放热命令，配合DCS平衡热网：
当接收到蓄热指令时蓄热罐蓄热，同时检测蓄热罐是否已经蓄满，如果已经蓄满但还没有接收到停止蓄热指令时，通知DCS蓄热罐已满无法继续蓄热；如果蓄热罐不满则继续蓄热直到接收到停止蓄热指令，蓄热罐停止蓄热；
当接收到放热指令时蓄热罐放热，同时检测蓄热罐是否已空，如果蓄热罐空且没有接收到停止放热指令时，通知DCS蓄热罐已空无法继续放热；如果蓄热罐不空则继续放热直到接收到停止放热指令，蓄热罐停止放热；
（三）、高压电极锅炉停止：
（1）接收到停止调峰指令电极锅炉按照设定停机步骤停止电极锅炉运行；
（2）检测是否接收到蓄热罐蓄热命令，用于电极锅炉停止运行时的热网耦合：
当接收到蓄热指令时蓄热罐蓄热，同时检测蓄热罐是否已经蓄满，如果已经蓄满但还没有接收到停止蓄热指令时，通知DCS蓄热罐已满无法继续蓄热；如果蓄热罐不满则继续蓄热直到接收到停止蓄热指令，蓄热罐停止蓄热。
高压电极锅炉启动之前高压电极锅炉***中已经设置若干组电锅炉和至少一组蓄热罐，并设定各组电锅炉的优先级别。
为了能把分配到的功率很稳定的消耗掉，每组电极锅炉单独设置有PID控制器，分别进行功率和回水温度调节，出水温度作为锅炉安全预警用。
当接收到分配给热网的功率后，该热网的PLC就开始为热网的电锅炉分配功率。分配功率的原则是：将功率分配给优先级高的电极锅炉满负荷启动；剩余功率分配给下一级别锅炉运行，依次类推；当剩余功率低于最低一级别锅炉的最低运行功率时，从高一级锅炉功率中调配一部分功率给最低一级需要启动的锅炉满足最低运行功率；当剩余功率高于最低一级别锅炉的最低运行功率时，最低一级锅炉直接启动。这样就能保证电锅炉都是在许可运行功率的范围内正常运行。
优选地，每个优先级别的锅炉在规定的时间进行切换，让每台电锅炉都有运行的机会。
当某台锅炉出现故障时，停止该锅炉的运行同时启动低一级别的锅炉进入运行。
有益效果：（1）本发明调峰控制方法联合多组高压电极锅炉***参与电网调峰，合理调配功率，响应迅速，使其能够在最短的时间内响应调峰命令达到设定目标，调峰运行的效率高及效果好；（2）本发明通过联合高压电极锅炉***和蓄热罐调峰，通过蓄热罐平衡电锅炉***放热与热网用热的短时不平衡，以达到灵活性运行及更好的参与深度调峰的目的；（3）本发明方法对高压电极锅炉启动、运行和停止方法进行控制，使高压电极锅炉满足了深度调峰的要求。
附图说明
图1为本发明实施例1中高压电极锅炉启动的流程图；
图2为本发明实施例1中高压电极锅炉运行的流程图；
图3为本发明实施例1中高压电极锅炉停止的流程图。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：某电厂高压电极锅炉***中使用了10台40MW的电锅炉和一个热水储热***容量约为196MWh的小型蓄热***。这10台锅炉分配给西网用户3台、北网用户5台、南网用户2台，并对电锅炉的有限级别进行设置。蓄热***用以平衡电锅炉***放热与热网用热的短时不平衡，以达到灵活性运行及更好的参与深度调峰的目的。
每组电极锅炉单独设置有PID控制器，分别进行功率和回水温度调节，出水温度作为锅炉安全预警用。
为了更好地使电锅炉在深度调峰中发挥作用，我们采用的高压电极锅炉***的调峰控制方法如下：
（一）、高压电极锅炉启动：
如图1所示，当接收到DCS给定的启动指令和调峰功率时，先自检如果发现有锅炉有故障，上报给DCS同时在热网总功率中减去故障锅炉的功率，电锅炉做好启动准备。西网、南网、北网的电锅炉负荷由电厂根据DCS指令和热网运行状况分配。每个热网按照分配到的功率及启动优先级启动锅炉。在分配功率时同时考虑锅炉的最低负荷保证锅炉的正常运行。设定的优先级别分配方法为：将功率分配给优先级高的电极锅炉满负荷启动；剩余功率分配给下一级别锅炉运行，依次类推；当剩余功率低于最低一级别锅炉的最低运行功率时，从高一级锅炉功率中调配一部分功率给最低一级需要启动的锅炉满足最低运行功率；当剩余功率高于最低一级别锅炉的最低运行功率时，最低一级锅炉直接启动。
锅炉启动后热水并入热网后有一个解耦的过程，此时将管网中多余的热量存储到蓄热罐中。当接收到要求蓄热罐蓄热发命令后执行储热罐蓄热的操作，当接收到储热罐蓄热结束命令后停止蓄热。
（二）、高压电极锅炉运行：
如图2所示，当锅炉启动结束后需要随时监视DCS给定的调峰负荷变化，如果发生变化再次分配一下功率：当调峰功率变化时，与原功率比较，大于原功率执行增加后的功率，小于原功率执行减少后的功率；如果没有变化按照原来的分配额运行电锅炉。同时也要随时接收蓄热罐是否需要蓄热或放热的命令，配合DCS平衡热网。
当接收到蓄热指令时蓄热罐蓄热，同时检测蓄热罐是否已经蓄满，如果已经蓄满但还没有接收到停止蓄热指令时，通知DCS蓄热罐已满无法继续蓄热；如果蓄热罐不满则继续蓄热直到接收到停止蓄热指令，蓄热罐停止蓄热；
当接收到放热指令时蓄热罐放热，同时检测蓄热罐是否已空，如果蓄热罐空且没有接收到停止放热指令时，通知DCS蓄热罐已空无法继续放热；如果蓄热罐不空则继续放热直到接收到停止放热指令，蓄热罐停止放热；
（三）、高压电极锅炉停止：
如图3所示，当接收到停止调峰指令电极锅炉按照设定停机步骤停止电极锅炉运行；
同时随时检测是否接收到蓄热罐蓄热命令，用于电极锅炉停止运行时的热网耦合：
当接收到蓄热指令时蓄热罐蓄热，同时检测蓄热罐是否已经蓄满，如果已经蓄满但还没有接收到停止蓄热指令时，通知DCS蓄热罐已满无法继续蓄热；如果蓄热罐不满则继续蓄热直到接收到停止蓄热指令，蓄热罐停止蓄热。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (7)
1.一种高压电极锅炉***的调峰控制方法，其特征在于包括如下步骤：
（一）、高压电极锅炉启动：
（1）电厂根据DCS指令和热网运行状况分配电极锅炉负荷，高压电极锅炉***接收DCS给定的启动指令和调峰功率；
（2）对锅炉进行故障检测，如有故障，上报给电厂控制***同时在调峰功率中减去故障锅炉的功率；
（3）将分配到的功率按照设定的优先级别分配给电极锅炉后启动；
（4）锅炉启动后热水并入热网，检测是否接收到蓄热罐蓄热命令，用于热网解耦，未接收到命令不蓄热；接收到命令进入步骤（5）；
（5）检测蓄热罐是否满，“是”通知DCS蓄热罐满，“否”蓄热罐蓄热；
（6）检测是否接收到蓄热罐停止蓄热命令，“是”停止蓄热，“否”返回步骤（5）进行循环；
（二）、高压电极锅炉运行：
（1）动态监测DCS给定的调峰功率变化，如果没有变化按照原来的分配额运行电极锅炉，当调峰功率变化时，与原功率比较，大于原功率执行增加后的功率，小于原功率执行减少后的功率；
（2）检测是否接收到蓄热罐蓄热或放热命令，配合DCS平衡热网：
当接收到蓄热指令时蓄热罐蓄热，同时检测蓄热罐是否已经蓄满，如果已经蓄满但还没有接收到停止蓄热指令时，通知DCS蓄热罐已满无法继续蓄热；如果蓄热罐不满则继续蓄热直到接收到停止蓄热指令，蓄热罐停止蓄热；
当接收到放热指令时蓄热罐放热，同时检测蓄热罐是否已空，如果蓄热罐空且没有接收到停止放热指令时，通知DCS蓄热罐已空无法继续放热；如果蓄热罐不空则继续放热直到接收到停止放热指令，蓄热罐停止放热；
（三）、高压电极锅炉停止：
（1）接收到停止调峰指令电极锅炉按照设定停机步骤停止电极锅炉运行；
（2）检测是否接收到蓄热罐蓄热命令，用于电极锅炉停止运行时的热网耦合：
当接收到蓄热指令时蓄热罐蓄热，同时检测蓄热罐是否已经蓄满，如果已经蓄满但还没有接收到停止蓄热指令时，通知DCS蓄热罐已满无法继续蓄热；如果蓄热罐不满则继续蓄热直到接收到停止蓄热指令，蓄热罐停止蓄热。
2.根据权利要求1所述的高压电极锅炉***的调峰控制方法，其特征在于：
高压电极锅炉启动之前高压电极锅炉***中已经设置若干组电极锅炉和至少一组蓄热罐，并设定各组电极锅炉的优先级别。
3.根据权利要求2所述的高压电极锅炉***的调峰控制方法，其特征在于：
每组电极锅炉单独设置有PID控制器，分别进行功率和回水温度调节，出水温度作为锅炉安全预警用。
4.根据权利要求1所述的高压电极锅炉***的调峰控制方法，其特征在于：
设定的优先级别分配方法为：将功率分配给优先级高的电极锅炉满负荷启动；剩余功率分配给下一级别锅炉运行，依次类推；当剩余功率低于最低一级别锅炉的最低运行功率时，从高一级锅炉功率中调配一部分功率给最低一级需要启动的锅炉满足最低运行功率；当剩余功率高于最低一级别锅炉的最低运行功率时，最低一级锅炉直接启动。
5.根据权利要求4所述的高压电极锅炉***的调峰控制方法，其特征在于：每个优先级别的锅炉在规定的时间进行切换，让每台电极锅炉都有运行的机会。
6.根据权利要求4所述的高压电极锅炉***的调峰控制方法，其特征在于：当某台锅炉出现故障时，停止该锅炉的运行同时启动低一级别的锅炉进入运行。
7.根据权利要求1所述的高压电极锅炉***的调峰控制方法，其特征在于：DCS检测热电机组的回水温度，计算热网需要的热量，上报至电厂控制***后，电厂根据DCS指令和热网运行状况分配电极锅炉负荷。
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