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电极锅炉的原理

电极锅炉的原理

电极锅炉是利用水的高热阻特性,直接将电能转换为热能并产生蒸汽的一种装置。

    一、加热电压要求

加热电压采用中压电,电压≥6kV。相同的锅炉,加热电压不一样,其功率也是不一样的。因加热功率与电压的平方成正比关系。所以对于大功率的电极锅炉来说,希望其加热电压越高越好,否则其尺寸会非常大。大功率锅炉一般要求其加热电压为13.5kV

其它动力控制电压采用380/220V

因此电极式锅炉需要两路电源,一路中压电源,一路低压电源。

二、中压电源的保护

由于中压电源直接来自高压线路,因此必须配备相应的保护措施,设置一中压柜,相应的保护信号传输给控制柜。

保护主要有以下几方面:

1) 过流保护

2) 缺相保护

3) 短路保护

4) 三相不平衡保护

等等

三、加热原理

电极锅炉一般采用电厂的除盐水,除盐水的导电率(25℃)一般为<0.3μs/cm,该水属于不导电。因此锅炉内必须加入一定的电解质,使炉水具有一定的电阻,才能使其导电。当然炉水的导电率不是越高越好,否则容易造成击穿等事故。

电极式锅炉就是利用含电解质水的导电特性,通电后被加热产生热水或蒸汽。

根据水流与电极的接触方式不同,电极锅炉主要有以下两种结构形式:

1、浸没式电极锅炉:是指连接高压电源的电极直接浸没在锅炉的炉水中进行加热。炉水与锅炉外壁采用绝缘隔离的方式,避免锅炉金属筒体带电。

2、喷射式电极锅炉:是指炉水直接喷射到电极上进行加热,而不是直接浸没在炉水中。因此电极与锅炉金属筒体是“相对隔离”的,金属筒体不需要绝缘。

由于是利用水的电阻性直接进行加热,电能100%转化成热量,基本没有热损失。

当锅炉缺水时,电极间的电流通道被切断。不存在类似常规锅炉那样因缺水烧坏的现象。

两种结构形式的分析:

1、两种结构实现的方式有较大区别,因此造成两者的循环水量有较大差异。浸没式结构锅炉的循环水量主要是补充“蒸发损失”的水量,因此水量较少。而喷射式是靠喷射的水量来维持其加热功率的,因此其喷射水量非常大,大功率的水量甚至达到1000m3/h以上。

2、由于电极与炉水的接触面积不同,其电阻差别较大,因此对炉水的导电率要求也不相同。喷射式电极锅炉的导电率一般要求在1700μs/cm左右;而浸没式电极锅炉一般只需要100μs/cm左右。

3、绝缘要求不同。因浸没式的电极与炉水直接接触,因此要求与电极接触的炉水部分与锅炉金属筒体绝缘隔离。而喷射式没有这方面的要求。

4、电源要求不同。浸没式结构三相电极基本处于对称状态,因此对进线电源没有特殊要求。而喷射式结构为三相不对称运行加热,因此要求进线为三相四线中心点接地。

5、蒸汽品质区别。蒸汽一般不溶解盐,只有携带的水中含有盐。在相同的蒸汽湿度下,喷射式锅炉蒸汽中的含盐量要高于浸没式。

四、加热负荷调节

基于电极锅炉加热方式的特殊性,其加热功率的调节主要是通过调节与电极接触水量大小来实现的,即通过改变电极间的电阻。由于水量的调节范围是0~100%,因此电极锅炉的调节范围也是0~100%,调节范围非常宽,可根据用户的实际需要实现无级调节。

五、与常规锅炉比较

1、使用经济性方面:

电极式锅炉从冷态到热态可以采用电热管进行加热,基本没有排放,因此效率接近100%。况且随时可以起停,非常方便。实际运行时间和成本都非常低。

常规锅炉由于带有过热器,为防止过热器过热损坏,因此必须通过排放蒸汽使其冷却,同时由于这类锅炉一般最小负荷在40%左右,因此造成很大的浪费。

2、系统的复杂程度:

电极式系统较简单,比常规锅炉多了中压电源系统,而减少了燃料系统。锅炉体积也小,因此占地面积也小。

3、启动速度

电极锅炉体积小巧,启动迅速。从冷态启动到满负荷只需要几十分钟,从热态到满负荷只需1分钟。而常规锅炉的启动时间非常长,冷态启动时,一般需要2小时左右,热态一般为15~20分钟。

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