Электродный нагрев жидких сред / Публикации / Energoboard.ru
24 июля 2012 в 10:00
Электродный способ нагрева применяют для нагрева проводников II рода: воды, молока, фруктовых и ягодных соков, почвы, бетона и т.д. Электродный нагрев широко распространен в электродных водонагревателях, водогрейных и паровых котлах, а также в процессах пастеризации и стерилизации жидких и влажных сред, тепловой обработки кормов.
Материал помещают между электродами и нагревают электрическим током, протекающим по материалу от одного электрода к другому. Электродный нагрев считается прямым нагревом — здесь материал служит средой, в которой электрическая энергия преобразуется в тепловую.
Электродный нагрев — наиболее простой и экономичный способ нагрева материалов, не требует специальных источников питания или нагревателей из дорогостоящих сплавов.
Электроды подводят ток к нагреваемой среде и сами током практически не нагреваются. Электроды изготавливают из недифицитных материалов, чаще всего из металлов, но и могут быть и неметаллическими (графитовыми, угольными), Во избежание электролиза для электродного нагрева используют только переменный ток.
Проводимость влажных материалов обуславливается содержанием воды, поэтому в дальнейшем электродный нагрев будем рассматривать, главным образом, к нагреву воды, но приводимые зависимости применимы и к нагреву других влажных сред.
Нагрев в электролите
В машиностроении и ремонтном производстве применяют нагрев в электролите. Металлическое изделие (деталь) помещают в электролитическую ванну (5 — 10 %-ный раствор Na2CO3 и др.) и подсоединяют к отрицательному полюсу источника постоянного тока. В результате электролиза на катоде выделяется водород, а на аноде — кислород. Слой пузырьков водорода, покрывающий деталь, представляет для тока высокое сопротивление. В нем выделяется основная доля теплоты, нагревающая деталь. На аноде , имеющем гораздо большую поверхность, плотность тока мала. При определенных условиях деталь нагревается электрическими разрядами, возникающими в водородном слое. Газовый слой одновременно служит теплоизоляцией, предотвращающей охлаждение детали электролитом.
Преимущество нагрева в электролите — значительная плотность энергии (до 1 кВт / см2), обеспечивающая высокую скорость нагрева. Однако это достигается повышенным расходом энергии.
Электрическое сопротивление проводников II рода
Проводники II рода называют электролитами. К ним относятся водные растворы кислот, щелочей, солей, а также различные жидкие и влагосодержащие материалы (молоко, влажные корма, почва).
Дистиллированная вода имеет удельное электрическое сопротивление порядка 104 ом х м и практически не проводит электрический ток, а химически чистая вода является хорошим диэлектриком. «Обычная» вода содержит в растворенном виде соли и другие химические соединения, молекулы которых диссоциируют в воде на ионы, сообщая ей ионную (электролитическую проводимость). Удельное электрическое сопротивление воды зависит от концентрации солей и приближенно может быть определено по эмпирической формуле
p20 = 8 х 10 / С,
где p20 — удельное сопротивление воды при 200 С, Ом х м, С — суммарная концентрация солей, мг/г
Атмосферная вода содержит растворенных солей не более 50 мг/л, воды рек — 500 — 600 мг/л, подземные воды — от 100 мг/л до нескольких граммов на литр.
Наиболее часто встречающиеся значения удельного электрического сопротивления p20 для воды находятся в диапазоне 10 — 30 Ом х м.
Электрическое сопротивление проводников II рода существенно зависит от температуры. С ее возрастанием увеличивается степень диссоциации молекул солей на ионы и их подвижность, вследствие чего проводимость повышается, а сопротивление снижается. Для любой температуры t до начала заметного парообразования удельная электрическая проводимость воды, Ом х м -1, определяется линейной зависимостью
yt = y20 [1 + a (t-20)],
где y20 — удельная проводимость воды при температуре 20 o C, а — температурный коэффициент проводимости, равный 0,025 — 0,035 oC-1.
В технических расчетах обычно пользуются не проводимостью, а удельным сопротивлением
pt = 1/yt = p20 / [1 + a (t-20)] (1)
и его упрощенной зависимостью p (t), принимая a = 0,025 oC-1.
Тогда удельное сопротивление воды определяют по формуле
pt = 40 p20 / (t +20)
В диапазоне температур 20 — 100 оС удельное сопротивление воды возрастает в 3 — 5 раз, во столько же раз изменяется мощность, потребляемая из сети.
Это один из существенных недостатков электродного нагрева, приводящий к завышению сечения питающих проводов и усложняющий расчет установок электродного нагрева.
Удельное сопротивление воды подчиняется зависимости (1) только до наступления заметного парообразования, интенсивность которого зависит от давления и плотности тока в электродах. Пар не является проводником тока, и поэтому при парообразовании удельное сопротивление воды возрастает. В расчетах это учитывается коэффициентом b, зависящим от давления и плотности тока:
pcм = pв b = pв a e k J
где pcм — удельное сопротивление смеси вода — пар, pв — удельное сопротивление воды без заметного парообразования, a — постоянная, равная для воды 0,925, k — величина, зависящая от давления в котле (можно принять k = 1,5), J — плотность тока на электродах, А/см2.
При нормальном давлении влияние парообразования сказывается при температуре выше 75 оС. Для паровых котлов коэффициент b достигает значения 1,5.
Электродные системы и их параметры
Электродная система — совокупность электродов, определенным образом связанных между собой и питающей сетью, предназначенных для подвода тока к нагреваемой среде.
Параметрами электродных систем являются: число фаз, форма, размеры, число и материал электродов, расстояние между ним, электрическая схема соединения («звезда», «треугольник», смешанное соединение и т. п.).
При расчете электродных систем определяют их геометрические параметры, обеспечивающие выделение в нагреваемой среде заданной мощности и исключающих возможность ненормальных режимов.
Мощность трехфазной электродной системы при соединении звездой:
P = U2л / Rф = 3Uф / Rф
Мощность трехфазной электродной системы при соединении треугольником:
P = 3U2л / Rф
При заданном напряжении Uл питания мощность электродной системы P определяется сопротивлением фазы Rф, которое представляет собой сопротивление тела нагрева, заключенного между электродами, образующими фазу. Конфигурация и размеры тела зависят от формы, размеров и расстояния между электродами. Для простейшей электродной системы с плоскими электродами шириной каждого b, высотой h и расстоянием между ними:
Rф = pl / S = pl / (bh)
где, l, b, h — геометрические параметры плоскопараллельной системы.
Для сложных систем зависимость Rф от геометрических параметров не представляется выразить столь просто. В общем случае ее можно представить в виде Rф = с х ρ, где с — коэффициент, определяемый геометрическими параметрами электродной системы (его можно определить по справочникам).
Размеры электродов, обеспечивающие необходимое значение Rф, могут быть рассчитаны, если известно аналитического описание электрического поля между электродами, а также зависимость p от определяющих ее факторов (температура, давление и др.).
Геометрический коэффициент электродной системы находят как k = Rф h / ρ
Мощность любой трехфазной электродной системы можно представить в виде P = 3U2h /(ρ k)
Кроме этого, важно обеспечить надежность электродной системы, исключение порчи продукта и электрического пробоя между электродами. Эти условия выполняются ограничением напряженности поля в межэлектродном пространстве, плотности тока на электродах и правильным выбором материала электродов.
Допустимую напряженность электрического поля в межэлектродном пространстве ограничивают требованием недопущения электрического пробоя между электродами и нарушения работы установок. Допустимую напряженность Eдоп поля выбирают по электрической прочности Епр поля выбирают по электрической прочности Епр материала с учетом коэффициента запаса: Едоп = Епр / (1,5 … 2)
Величина Едоп определяет расстояние между электродами:
l = U / Едоп = U / (Jдоп ρт),
где Jдоп — допустимая плотность тока на электродах, ρт — удельное сопротивление воды при рабочей температуре.
По опыту проектирования и эксплуатации электродных водонагревателей значение Едоп принимают в пределах (125 … 250) х 102 Вт/м, минимальное значение соответствует удельному сопротивлению воды при температуре 20 оС менее 20 Ом х м, максимальное — удельному сопротивлению воды при температуре 20 оС более 100 Ом х м.
Допустимую плотность тока ограничивают из-за возможности загрязнения нагреваемой среды вредными продуктами электролиза на электродах и разложения воды на водород и кислород, которые в смеси образуют гремучий газ.
Допустимую плотность тока определяют по формуле:
Jдоп = Едоп / ρт,
где ρт — удельное сопротивление воды при конечной температуре.
Максимальная плотность тока:
Jmax = kн Iт / S,
где, kн = 1,1 … 1,4 — коэффициент, учитывающий неравномерность плотности тока по поверхности электрода, Iт — сила рабочего тока, стекающего с электрода при конечной температуре, S — площадь активной поверхности электрода.
Во всех случаях должно быть соблюдено условие:
Jmaх доп
Материалы для электродов должны быть электрохимически нейтральны (инертны) относительно нагреваемой среды. Недопустимо выполнять электроды из алюминия или оцинкованной стали. Лучшими материалами для электродов служат титан, нержавеющие стали, электротехнический графит, графитизированные стали. При нагреве воды для технологических нужд используют обычную (черную) углеродистую сталь. Для питья такая вода непригодна.
Регулирование мощности электродной системы возможно при изменении значений U и R.
4495
Закладки
Импортозамещение: оборудование АНТРАКС для обеспечения технологического суверенитета России
27 апреля в 12:43 157
В Рязани наградили победителей IX хоккейного турнира «Россети Центр» и «Россети Центр и Приволжье»
27 апреля в 11:34 151
В филиале «Удмуртэнерго» прошли противопожарные учения
27 апреля в 11:24 156
Утепление фасада дома из газобетона – Ростов-на-Дону и область
26 апреля в 19:47 184
Производство нетканых полотен; Производство ваты
26 апреля в 18:39 202
Завершено техперевооружение АИИС объединенного водоподготовительного комплекса Саранской ТЭЦ-2
26 апреля в 16:55 185
Игорь Маковский встретился с лидерами Советов молодежи 20 филиалов «Россети Центр» и «Россети Центр и Приволжье»
24 апреля в 18:50 186
Возвращаясь к обзору рубрики «Быть в курсе»
24 апреля в 15:11 258
Молодежь «Курскэнерго» провела субботник в областном Доме ребенка
21 апреля в 12:42 264
На Всероссийском совещании по итогам ОЗП 2022-2023 годов Министр энергетики РФ вручил Игорю Маковскому орден Мужества
20 апреля в 15:50 319
Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности
4 июня 2012 в 11:00 258979
Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35
12 июля 2011 в 08:56 56864
Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ
28 ноября 2011 в 10:00 48560
Распределительные устройства 6(10) Кв с микропроцессорными терминалами БМРЗ-100
16 августа 2012 в 16:00 30778
Элегазовые баковые выключатели типа ВЭБ-110II
21 июля 2011 в 10:00 24377
Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации
29 февраля 2012 в 10:00 22233
Оформляем «Ведомость эксплуатационных документов»
24 мая 2017 в 10:00 20988
Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов
7 января 2012 в 10:00 17289
Выключатель вакуумный трехфазный ВВ/TEL (Часть 1)
24 ноября 2011 в 14:00 15451
Правильная утилизация батареек
14 ноября 2012 в 10:00 15377
публикации Электродный нагрев жидких сред
4495
Сегодня, в 20:17
товары и услуги Выкатной элемент для КРУ К-26
453
Сегодня, в 20:17
публикации Итоги-2020 на рынке электротехники: результативность на фоне кризиса
568
Сегодня, в 20:17
пользователи Профиль пользователя ID6040
377
Сегодня, в 20:17
товары и услуги Можно ли достичь цель путем регулирования амплитуды конуса
1117
Сегодня, в 20:17
товары и услуги Продаю отходы ПП ПНД ПВД
893
Сегодня, в 20:17
справочник Эксплуатация выключателей МГГ-10
5862
Сегодня, в 20:17
товары и услуги
Маслоуказатели МС1, МС2.
Реле Бухгольца. Трубки маслоуказате
768
Сегодня, в 20:17
пользователи Профиль пользователя ID7198
423
Сегодня, в 20:17
публикации Тиристоры: принцип действия, конструкции, типы и способы включения
13054
Сегодня, в 20:17
публикации Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности
258979
Сегодня, в 19:53
справочник Инструкция по монтажу контактных соединений шин между собой и с выводами электротехнических устройств
79883
Сегодня, в 18:54
справочник Измерение сопротивления обмоток постоянному току
66523
Сегодня, в 18:15
публикации Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35
56864
Сегодня, в 19:53
справочник Инструкция по осмотру РП, ТП, КТП, МТП
52481
Сегодня, в 18:32
пользователи Профиль пользователя ID7667
49449
Сегодня, в 15:53
публикации Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ
48560
Сегодня, в 19:53
справочник Эксплуатация, хранение и транспортировка кислородных баллонов
48507
Сегодня, в 19:26
справочник Методика измерения сопротивления изоляции
45863
Сегодня, в 16:07
справочник Положение об оперативно-выездной бригаде района электрических сетей
43383
Сегодня, в 17:43
Информация обновлена сегодня, в 20:16
Евгений 228 Объявлений
Сергей 213 Объявлений
Андрей 119 Объявлений
Владимир 111 Объявлений
522889 93 Объявления
Игорь 77 Объявлений
Николай 75 Объявлений
Анатолий 49 Объявлений
find2pm 46 Объявлений
baraboshin 39 Объявлений
Информация обновлена сегодня, в 20:16
Ирина 974 Объявления
koemz@mail.
ru
743 Объявления
Евгений 728 Объявлений
Евгений 426 Объявлений
Елена Владимировна 395 Объявлений
Сергей 267 Объявлений
Дмитрий 225 Объявлений
Сергей 213 Объявлений
Сергей 136 Объявлений
522889 136 Объявлений
Информация обновлена сегодня, в 20:16
Изучение устройства, принципа действия и методики расчёта электродных водонагревателей
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»
Энерготехнологический факультет
Кафедра системоэнергетики
Лаборатория электротехнологии (0-01)
ЭЛЕКТРОДНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ
Лабораторная работа
Выполнил: студент гр.
ЭТ-___
__________________________
Принял: преподаватель
Колмаков Ю.В.
Красноярск 200__
Цель работы
Изучить устройство, принцип действия и методику расчёта электродных водонагревателей.
Программа работы
1. Ознакомиться с теоретическими сведениями .
2. Изучить и выполнить методику работы.
3. Опытным путём исследовать зависимость удельного электри-ческого сопротивления воды от температурыr = f (Т). Эту же зависимость рассчитать по эмпирической формуле и построить кривые r = f (Т) по опытным и расчётным данным.
4. Опытным путём исследовать зависимость потребляемой мощ-ности от температуры воды Р = f (Т).
5.
Составить и защитить отчёт.
Общие теоретические сведения
Электродный способ применяют для нагрева воды, молока, фруктовых и ягодных соков, сочных кормов, почвы, бетона и др. Материал, помещённый между электродами, нагревается за счёт электрического тока, протекающего через него от электрода к электроду. При этом происходит прямой нагрев: сам материал является средой, в которой электрическая энергия преобразуется в тепловую. Электродный нагрев представляет собой простой и экономичный способ нагрева материалов, не требующий ни понижающих трансформаторов,ни специальных нагревательных приборов из дорогостоящих сплавов. Для электродного нагрева, во избежание электролиза, используют только переменный электрический ток.
Особенностями электродных устройств являются зависимость теплопроизводительности от удельного электрического сопротивления нагреваемой жидкости и ограничение напряженности поля вследствие возможного электрического пробоя и разложения жидкости.
Электродные аппараты классифицируют по
следующим признакам: по числу фаз питания – одно- и трехфазные; по
конструктивным особенностям – одно-, двух- и трёхбакового исполнения, с
цилиндрическими, трубчатыми, плоскими, спиралевидными и секторными электродами;
по напряжению сети — низкого (380 В) и высокого (6 кВ и выше) напряжения; по
способу регулирования мощности — с подвижными элементами из диэлектрического материала,
с подвижными нулевыми электродами, со ступенчатым переключением электродов.
Наибольшее применение находят трехфазные однобаковые конструкции низкого
напряжения с трубчатыми, цилиндрическими или секторными электродами, с плавным
регулированием мощности, осуществляемым с помощью подвижных элементов из
диэлектрических материалов или нулевых электродов (водонагреватели) или путём
изменения глубины погружения электродов в котловую воду (парогенераторы).
Разработана серия трехфазных электродных
водонагревателей низкого напряжения (380 В) мощностью 25, 60, 100, 250, 400 и
1000 кВт. Водонагреватели рассчитаны для работы на воде с удельным
электрическим сопротивлением 30 Ом∙м при 20 °С. Допускается отклонение
удельного сопротивления в пределах от 10 до 50Ом∙м. Номинальному
температурному режиму работы соответствуют 70 °С на входе в водонагреватель и
95 °С на выходе. Максимально допустимая температура воды на выходе составляет
130 °С. Водонагреватели могут работать как в системах атмосферного типа, так и
в системах с избыточным давлением. Мощность первых трех типоразмеров
водонагревателей регулируется в пределах от 10 до 100 %, остальных — в пределах
от 20 до 100 %.
В сельском хозяйстве применяются проточные и непроточные, однофазные и трехфазные электродные водонагреватели с различными типами электродных систем: пластинчатой (рис. 4.1), коаксиальной (рис. 4.2), стержневой (рис. 4.3).
Водонагреватель представляет собой металлический бак, внутри которого находятся электроды. Напряжение кним подводится через проходные изоляторы, установленные на крышке бака. В качестве материала для электродов используется титан, нержавеющая сталь, электротехнический графит и др. Электроды выполняют лишь функцию подвода электрического тока к нагреваемой среде, а сами электрическим током не нагреваются.
При работе электроводонагревателя на его корпусе может возникнуть опасный потенциал, поэтому корпус водонагревателя должен быть заземлён.
Рис. 4.1 Пластинчатая система электродов
Рис. 4.2 Коаксиальная система электродов
Рис. 4.3 Стержневая система электродов
В процессе нагрева воды мощность, потребляемая
водонагревателем, увеличивается в результате уменьшения удельного
электрического сопротивления воды.
Последнее объясняется увеличением
концентрации и подвижности ионов при повышении температуры воды.
Площадь поверхности электродов и расстояние междуними ограничивается максимально допустимыми значениями плотности тока на электродах и напряженности поля. При большой напряженности поля между электродами наблюдается пробой
Электродные котлы | Мощность пара
- Высокая эффективность – более 99 %
- Высокий динамический диапазон — безопасная работа при 1% выходного сигнала
- Отсутствие движущихся частей исключает:
- Простои из-за негерметичности уплотнения вокруг гидравлической системы позиционирования щита
- Отсутствие риска выхода из строя внутренних механических экранов
- Гидравлическая система не требуется
- Диэлектрические барьеры не требуются
- Без специальной обработки воды
- Компоненты промышленного класса
(от 10 000 до 113 000 PPH)
Давление от: 100 – 500 PSIG
Напряжение от: 4160 – 14 400 Вольт
Также доступны водогрейные котлы аналогичной мощности
Теория работы
Электродный котел Vapor Power обладает эксплуатационными преимуществами благодаря своей уникальной конструкции, которая обеспечивает высокую эффективность и высокое качество парового котла.
Используя электричество в качестве чистого, эффективного и легко контролируемого топлива, вся подводимая к котлу энергия преобразуется в пар с 99% эффективности. Выход электродного генератора Vapor Power регулируется в диапазоне от 0 до 100 %, при этом нет ни ограниченного диапазона регулирования, ни возрастающей неэффективности при условиях низкой мощности, характерных для котлов, работающих на ископаемом топливе. Нет необходимости покупать дымовые трубы, и выбросы загрязняющих веществ нулевые.
Простота управления и продуманная конструкция котла значительно сокращают техническое обслуживание. Благодаря отсутствию движущихся частей внутри котла наши агрегаты требуют меньше обслуживания. Даже в условиях потери питательной воды, например, электрод является отказоустойчивым, так как низкий уровень воды сам по себе влияет на останов котла, предотвращая катастрофический отказ. Теплопередача через стенки труб отсутствует, и никогда не будет отказов труб из-за чрезмерной температуры стенок, плохой обработки воды или коррозии у очага, так как нет труб, которые могут выйти из строя.
Теплопередача происходит непосредственно в воде в паровой камере, благодаря чему получается пар высокого качества 9Чистота 9,95 % во всем рабочем диапазоне.
Области применения
Благодаря более чем 100-летнему опыту работы в отрасли и тысячам действующих устройств компания Vapor Power готова помочь в любом конкретном применении. Общие области применения включают:
- Пивоварня и дистилляция
- Производство гофрокартона и бумаги
- Здравоохранение
- Технологический пар и тепло
- Электростанция
Органы управления
Генератор электродов локально управляется системой на основе ПЛК, которая контролирует все аспекты работы котла, включая контроль уровня воды, давления и предела мощности. Все устройства безопасности также будут контролироваться ПЛК. Интерфейс оператора с ПЛК осуществляется через устройство ЧМИ, которое напрямую связывается с ПЛК котла. Удаленный сбор данных и управление доступны через ModBus, Ethernet, Bacnet или другой протокол связи.
Модели
Внешние насосы: от BBJ-300 до BBJ-1200L
Внутренние насосы: от BBJ-1200 до BBJ-3400
Документы 9003 8
Электродный паровой котел Брошюра
Электродные котлы и энергия переход
3 июля 2018 г.
Электродный котел, котел с электрическим приводом, в котором нагреваемая вода сама используется в качестве электрического сопротивления, обеспечивает надежный и прочный способ преобразования энергии в тепло, способный напрямую использовать напряжение до прибл. 24 кВ без понижающих трансформаторов и достижением очень высоких скоростей нарастания (чему способствует отсутствие поверхностей нагрева и трубопроводов котлов). Эта технология существует уже несколько лет, но вновь вызвала интерес как средство, помогающее поддерживать стабильность в сетях с высоким процентом возобновляемых источников энергии, а также как экономически эффективный вариант преобразования электроэнергии в тепло.
Мартин Лёвланд, технический директор, PARAT Halvorsen, Норвегия
В электродном котле переменный ток протекает в воде между тремя или более электродами. Электрическое сопротивление воды напрямую генерирует тепло. Тепло может быть использовано для обеспечения горячей водой системы отопления или производства пара для промышленных процессов.
Электродный котел используется в Европе более 70 лет. Он был очень популярен в 1960-х годах, особенно в странах со значительными гидроэнергетическими ресурсами (например, в Норвегии). До того, как электрические сети в Европе были подключены, электродные котлы позволяли использовать дешевую избыточную энергию, вырабатываемую гидроэлектростанциями в периоды перепроизводства, и использовать ее для производства горячей воды или пара.
В 1980-х годах, с улучшением сетевого соединения между странами и ростом цен на электроэнергию, хранение тепловой энергии стало менее привлекательным, а популярность электрических котлов снизилась даже в Норвегии.
Тем не менее, несмотря на спад на рынке, норвежская компания PARAT Halvorsen AS приняла решение продолжать предлагать технологию и поддерживать ее как можно более современной, предоставляя ее для нишевых применений, например, для больниц, которым нужна электрическая котел в качестве резервного для дополнения жидкотопливного котла.
Компания также поставила оффшорную версию для применения FPSO (соответствует требованиям взрывоопасной зоны «EX»).
Появление новых рынков
Впоследствии, примерно в 2010 году, появился новый рынок для электродных котлов: регулирование сетей, справляющееся с растущей долей прерывистой ветровой генерации. Первые запросы поступили от датских муниципальных ТЭЦ, которые по требованию регулятора сети Дании должны были установить аккумулирование тепла, чтобы помочь предотвратить потенциальную нестабильность сети, возникающую из-за значительной ветровой мощности в сети.
В Дании электродный котел PARAT Halvorsen использовался преимущественно для регулирования первичной сети.
В этом приложении вся мощность котла используется для отрицательного регулирования сети. Это означает, что когда в сети слишком много мощности, котел автоматически регулирует работу, достигая полной тепловой мощности за 30 секунд, помогая стабилизировать частоту сети. Электродный котел с минимальным количеством трубопроводов и без нагревательных поверхностей особенно подходит для такого быстрого линейного изменения температуры.
В других странах, в частности в Германии, сформировался рынок электродных котлов с отрицательным вторичным регулированием, т. е. с потреблением энергии из сети, но в течение более длительного периода времени.
Другим рынком являются ТЭЦ, которые сталкиваются с ситуацией, когда поставка тепла в центральное отопление приносит больше доходов, чем продажа электроэнергии. Они могут использовать электродный котел для преобразования своей энергии в тепло вместо того, чтобы поставлять дешевую электроэнергию в сеть.
Электродный котел также может использоваться для внутреннего регулирования нагрузки на многоблочных ТЭЦ при пуске или остановке блока, что позволяет поддерживать нагрузку поршневых двигателей или газовых турбин на оптимальном уровне.
Кроме того, некоторые пользователи считают, что электродный котел может стать ценной частью резервного плана на случай отказа газоснабжения или других частей инфраструктуры. В этих условиях электродный котел может обеспечивать централизованное теплоснабжение или пар для критически важных клиентов. Электродный котел может выйти на полную мощность из холодного состояния за 5-10 минут, что выгодно для резервного котла.
В Норвегии потребители используют электродный котел, потому что электричество конкурирует с нефтью и газом в качестве источника тепла. Использование электричества также улучшает экологические показатели.
Принцип действия и преимущества электродного котла
Электродный котел PARAT состоит из внешнего и внутреннего контейнеров. Электроды подвешены внутри внутреннего контейнера, электрически изолированного от внешней оболочки.
Вода и внутренний контейнер образуют изолированную нулевую точку в звездообразном соединении между электродами.
Циркуляционный насос подает воду в контейнер для электродов. Мощность котла пропорциональна уровню воды на электродах.
В традиционном котле на огне требуется камера сгорания и трубная секция для передачи тепла от пламени к воде. Это приводит к большой, тяжелой и дорогостоящей конструкции. В электродном котле тепло вырабатывается непосредственно в компактном объеме воды между электродами.
Электродный котел среднего напряжения в диапазоне 6-24 кВ. В отличие от обычного низковольтного нагревателя, ему не нужен низковольтный трансформатор, что позволяет избежать затрат, связанных с трансформатором, кабелями и низковольтным распределительным устройством.
Технология электродного котла хорошо известна и хорошо изучена, в ней используется многолетний опыт.
Используемая в настоящее время высоконадежная система электродов была разработана компанией PARAT Halvorsen в 1993 году в сотрудничестве с Университетом Тронхейма. Ранее использовавшиеся электроды имели тенденцию изнашиваться из-за больших токов, и их приходилось часто заменять.
На основе практических экспериментов и компьютерного моделирования была разработана концепция симметричного электрода PARAT. Потоки тока были снижены до уровня, при котором электроды больше не подвергались чрезмерному износу.
В ответ на рост использования возобновляемых источников энергии, которые становятся важной частью производства электроэнергии, электродный котел постоянно совершенствуется. Версия на 24 кВ была разработана в 2015 году и сейчас успешно эксплуатируется на четырех станциях. Система управления котлом также была усовершенствована, а время отклика уменьшено, что позволяет котлу выполнять сложную задачу первичного регулирования.
Диапазон мощности электродного котла ПАРАТ 5-60 МВт.
Проектный опыт
PARAT Halvorsen AS была первой компанией в мире, которая внедрила паровой электродный котел для регулирования сети. В настоящее время в Германии для этого применения используется паровой котел PARAT мощностью более 250 МВт.
Проект на объекте Currenta в Леверкузене, Германия (см.
рисунок вверху слева), является хорошим примером того, как электродный котел мощностью 7 МВт может быть интегрирован в паровую сеть промышленного парка. Котел претендует на вторичное регулирование, и когда он работает, для производства пара можно использовать меньше газа и угля. Электродный котел в Леверкузене производит насыщенный пар под давлением 32 бар изб., а пароперегреватель низкого напряжения доводит температуру пара до 380°C.
Также на фото (вверху справа) электродный котел мощностью 15 МВт, используемый в проекте по выработке электроэнергии на электростанции ŠKO-ENERGO в Млада-Болеславе. В этом случае электродный котел PARAT соединен с теплообменником, который подает выработанное тепло в существующую систему централизованного теплоснабжения, обеспечивая буфер во время пиковых нагрузок в сети общего пользования.
Электростанция разработана совместно компаниями ŠKO-ENERGO и E.ON Czech Republic.
Другой недавней установкой (см. справа) был высоковольтный электродный котел PARAT Halvorsen мощностью 10 МВт для A2A Calore e Servizi, крупнейшей итальянской компании централизованного теплоснабжения.
Котел был введен в эксплуатацию в начале 2018 года и будет использоваться для пиковой нагрузки и регулирования сети в Милане.
Мысли о будущем
PARAT Halvorsen всегда ищет инновационные пути для разработки электродных котлов. Недавний заказ от Statoil предусматривает, например, поставку системы отопления с электродным котлом 2 x 12 МВт 11 кВ (на салазках) для месторождения Йохан Свердруп, фаза 2. Морское месторождение будет полностью эксплуатироваться за счет возобновляемой энергии, поступающей с материковой части Норвегии, а не от обычных генераторных установок, установленных на платформе.
Мы также считаем, что бизнес по производству возобновляемых источников энергии в настоящее время сталкивается с проблемой, которую могли бы решить электродные котлы. С тех пор, как в 2010 году мы вышли на рынок регулирования энергосистем, мы наблюдаем значительный рост использования возобновляемых источников энергии в европейской энергосистеме. Однако, когда мы путешествуем, мы замечаем, что многие ветряные турбины простаивают даже в ветреную погоду.
Причиной этого в основном являются устаревшие налоговые структуры, препятствующие использованию электроэнергии в качестве источника тепла, или высокие тарифы на электроэнергию, даже когда сеть не загружена. По этим причинам многие ГВтч возобновляемой энергии тратятся впустую каждый день, поскольку она никогда не производится. Поэтому мы призываем политиков работать так же усердно над созданием подходящей основы для использования возобновляемых источников энергии, как они работали над внедрением технологий производства возобновляемых источников энергии.
Схема электродного котла ПАРАТ
Централизованное теплоснабжение A2A Calore e Servizi в Милане, где недавно был установлен высоковольтный электродный котел PARAT Halvorsen мощностью 10 МВт.
Электродный котел PARAT на торжественном открытии новой электростанции ŠKO-ENERGO в Skoda Auto (Фото: Škoda Auto)
Электродный котел PARAT в индустриальном парке Currenta, Леверкузен, Германия
Modern Power Systems является продуктом Progressive Media International. Юридический адрес: 40-42 Хаттон-Гарден, Лондон, Англия, EC1N 8EB. © 2023, Все права защищены.
Политика конфиденциальности
Мы обновили нашу политику конфиденциальности. В последнем обновлении объясняется, какие файлы cookie
и как мы их используем на нашем сайте. Чтобы узнать больше о файлах cookie и их преимуществах,
пожалуйста, ознакомьтесь с нашей политикой конфиденциальности.