锅炉耦合绿电的产汽应用系统及制备方法和应用与流程

本申请涉及新能源，特别是涉及一种锅炉耦合绿电的产汽应用系统及其控制方法。

背景技术：

1、近年来绿电比如风能发电、太阳能发电等由于其清洁低碳、无污染，资源丰富等特性在各国大力发展，目前已成为最具发展潜力的清洁能源。风、光等新能源的快速发展会使得高比例新能源并网对电力系统的冲击和要求逐渐增大，新能源的占比快速提升，绿电发电装机比例过高，存在能源结构不匹配和稳定性问题，容易造成弃风、弃光现象。而用户用电中，存在峰谷，现有的绿电中虽然也配备有化学储能电池储能，但储能时间较短，现状仅为2～4h左右，成本普遍偏高，不能满足高峰阶段绿电消纳要求，依然容易造成弃风、弃光现象。

2、常规化石能源热电联产机组采用“以热定电”的电热耦合模式下运行，新能源占比的提升，降低了热电联产机组调峰能力，也压缩了新能源上网空间，需要研究绿电耦合化石能源热电联产机组系统，以增加新能源的消纳和能源系统的整体安全稳定，实现清洁、低碳、环保发展具有十分重要的理论与实际意义。

3、总而言之，现有的风光等绿电新能源，存在电网消纳有限以及弃光、弃风等问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对提供一种能够提高绿电消纳能力以及减少绿电弃用的锅炉耦合绿电的产汽应用系统及其控制方法。

2、第一方面，本申请提供一种锅炉耦合绿电的产汽应用系统，包括锅炉子系统及绿电热转换子系统，所述锅炉子系统用于产生蒸汽热能，所述绿电热转换子系统用于接入绿电，并将绿电的电能转换为蒸汽热能并并入所述锅炉子系统产生的蒸汽热能中。

3、在其中一个实施例中，所述绿电的电能来源包括风力发电、光伏发电、水力发电、生物能发电、地热能发电、潮汐发电，优选的，所述绿电的电能出自风力发电或光伏发电；

4、在其中一个实施例中，所述电加热器的加热器类型为电阻式、电磁式或者电极式。

5、在其中一个实施例中，所述电加热器的工作电压等级包含36v～10kv中的多个电压等级。

6、在其中一个实施例中，所述第一电加热器的数量为多个，多个所述第一电加热器采用多组分级串联；

7、在其中一个实施例中，所述锅炉子系统包括cfb锅炉、煤粉锅炉或燃油、燃气锅炉等。

8、在其中一个实施例中，所述锅炉子系统包括依次顺序连通的进水管、第一控制阀单元、锅筒及蒸汽过热处理单元，其中，所述锅筒的汽相通道连通所述蒸汽过热处理单元；

9、所述绿电热转换子系统包括第二控制阀单元及第一电加热器，所述第一电加热器通过所述第二控制阀单元连通所述进水管，所述第一电加热器接入绿电，所述第一电加热器的气相通道连通所述蒸汽过热处理单元。

10、在其中一个实施例中，所述蒸汽过热处理单元包括顺序连通的顶棚及包墙、低温过热器、大屏过热器、高温过热器及集汽集箱，其中，所述锅筒的汽相通道与所述第一电加热器的汽相通道共同汇合后连通顶棚及包墙。

11、在其中一个实施例中，所述绿电热转换子系统还包括汽液分离器，所述汽液分离器连通所述第一电加热器，所述汽液分离器的气相通道连通所述蒸汽过热处理单元。

12、在其中一个实施例中，所述绿电热转换子系统还包括第二电加热器，所述汽液分离器的气相通道通过所述第二电加热器连通所述蒸汽过热处理单元。

13、在其中一个实施例中，所述第一控制阀单元包括第一粗调阀子单元、第一细调阀子单元、第一升降止回阀、第一进水电动闸阀，所述进水管、所述第一粗调阀子单元、所述第一升降止回阀、第一进水电动闸阀及所述锅筒顺序连通，所述第一细调阀子单元与所述第一粗调阀子单元并连在所述进水管与所述第一升降止回阀之间；所述第一粗调阀子单元包括顺序连通的第一粗调前电动闸阀、第一粗调气动调节阀、第二粗调后电动闸阀，所述第一细调阀子单元包括顺序连通的第一细调前电动闸阀、第一细调气动调节阀、第二细调后电动闸阀；

14、所述第二控制阀单元包括第二粗调阀子单元、第二细调阀子单元、第二升降止回阀、第二进水电动闸阀，所述进水管、所述第二粗调阀子单元、所述第二升降止回阀、第二进水电动闸阀及所述第一电加热器顺序连通，所述第二细调阀子单元与所述第二粗调阀子单元并连在所述进水管与所述第二升降止回阀之间；所述第二粗调阀子单元包括顺序连通的第二粗调前电动闸阀、第二粗调气动调节阀、第二粗调后电动闸阀，所述第二细调阀子单元包括顺序连通的第二细调前电动闸阀、第二细调气动调节阀、第二细调后电动闸阀；

15、当然需要说明的是，第一控制阀单元及第二控制阀单元的具体结构设置不限于此，也可以采用其它实现类似功能的相关结构。

16、优选的，所述锅筒与所述第一进水电动闸阀之间还设置有省煤器；

17、和/或，所述进水管与所述第一控制阀单元之间还连通有第一流量计；

18、和/或，所述进水管与所述第二控制阀单元之间还连通有第二流量计。

19、第二方面，本申请还提供一种基于如上任一实施例中所述的锅炉耦合绿电的产汽应用系统的饱和蒸汽制备方法，包括如下步骤：

20、将锅筒的进水管分为两个进水通道，其中一个进水通道通过第一控制阀单元控制流入所述锅筒；另一个进水通道通过第二控制阀单元控制流入所述第一电加热器；

21、所述第一电加热器对流入的水进行加热产生饱和蒸汽，将所述饱和蒸汽并入所述锅筒与所述蒸汽过热处理单元之间；

22、控制所述锅筒产生饱和蒸汽，直至所述饱和蒸汽达到预设压力；

23、所述蒸汽过热处理单元对饱和蒸汽进行过热处理，产生满足锅炉产气要求的过热蒸汽。

24、在其中一个实施例中，所述预设压力为4.0mpa～15mpa；

25、在其中一个实施例中，所述锅炉产气要求的压力为3.0mpa～13.5mpa，温度为320℃～550℃。

26、第三方面，本申请还提供如上任一实施例中所述的饱和蒸汽制备方法产生的过热蒸汽在发电领域、供热领域中的应用。

27、上述锅炉耦合绿电的产汽应用系统，包括锅炉子系统及绿电热转换子系统，所述锅炉子系统用于产生蒸汽热能，所述绿电热转换子系统用于接入绿电，并将绿电的电能转换为蒸汽热能并并入所述锅炉子系统产生的蒸汽热能中，如此，在绿电未被使用或者未被储能时，将冗余的绿电接入上述锅炉耦合绿电的产汽应用系统中，并将绿电的电能转换为蒸汽热能并并入所述锅炉子系统产生的蒸汽热能中，一方面，能够减少绿电的弃用，提高绿电利用价值，另一方面，还能够减少现有锅炉对相关能源的使用，该系统减少锅炉化石燃料消耗，降低锅炉碳排放量，第三方面，还能够提高现有的“以热定电”的热电联产机组对绿电的消纳能力，确保新能源的安全、高效入网，减少弃风、弃光，同时也能够提升新能源在电网应用中的调峰能力。

技术特征：

1.一种锅炉耦合绿电的产汽应用系统，其特征在于，包括锅炉子系统及绿电热转换子系统，所述锅炉子系统用于产生蒸汽热能，所述绿电热转换子系统用于接入绿电，并将绿电的电能转换为蒸汽热能并并入所述锅炉子系统产生的蒸汽热能中。

2.根据权利要求1所述的锅炉耦合绿电的产汽应用系统，其特征在于，所述绿电的电能来源包括风力发电、光伏发电、水力发电、生物能发电、地热能发电、潮汐发电。

3.根据权利要求2所述的锅炉耦合绿电的产汽应用系统，其特征在于，所述锅炉子系统包括依次顺序连通的进水管、第一控制阀单元、锅筒及蒸汽过热处理单元，其中，所述锅筒的气相通道连通所述蒸汽过热处理单元；

4.根据权利要求3所述的锅炉耦合绿电的产汽应用系统，其特征在于，所述蒸汽过热处理单元包括顺序连通的顶棚及包墙、低温过热器、大屏过热器、高温过热器及集汽集箱，其中，所述锅筒的气相通道与所述第一电加热器的气相通道共同汇合后连通顶棚及包墙。

5.根据权利要求3所述的锅炉耦合绿电的产汽应用系统，其特征在于，所述绿电热转换子系统还包括汽液分离器，所述汽液分离器连通所述第一电加热器，所述汽液分离器的气相通道连通所述蒸汽过热处理单元。

6.根据权利要求5所述的锅炉耦合绿电的产汽应用系统，其特征在于，所述绿电热转换子系统还包括第二电加热器，所述汽液分离器的汽相通道通过所述第二电加热器连通所述蒸汽过热处理单元。

7.根据权利要求3所述的锅炉耦合绿电的产汽应用系统，其特征在于，所述第一控制阀单元包括第一粗调阀子单元、第一细调阀子单元、第一升降止回阀、第一进水电动闸阀，所述进水管、所述第一粗调阀子单元、所述第一升降止回阀、第一进水电动闸阀及所述锅筒顺序连通，所述第一细调阀子单元与所述第一粗调阀子单元并连在所述进水管与所述第一升降止回阀之间；所述第一粗调阀子单元包括顺序连通的第一粗调前电动闸阀、第一粗调气动调节阀、第二粗调后电动闸阀，所述第一细调阀子单元包括顺序连通的第一细调前电动闸阀、第一细调气动调节阀、第二细调后电动闸阀；

8.一种基于如权利要求3至7任一项中所述的锅炉耦合绿电的产汽应用系统的饱和蒸汽制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的饱和蒸汽制备方法，其特征在于，所述预设压力为4.0mpa～15mpa；

10.如权利要求8或9中的饱和蒸汽制备方法产生的过热蒸汽在发电领域、供热领域中的应用。

技术总结本发明涉及一种锅炉耦合绿电的产汽应用系统及制备方法和应用，产气应用系统包括锅炉子系统及绿电热转换子系统，锅炉子系统用于产生蒸汽热能，绿电热转换子系统用于接入绿电，并将绿电的电能转换为蒸汽热能并并入锅炉子系统产生的蒸汽热能中。如此，在绿电未被使用或者未被储能时，将冗余的绿电接入上述锅炉耦合绿电的产汽应用系统中，并将绿电的电能转换为蒸汽热能并并入锅炉子系统产生的蒸汽热能中，能够减少绿电的弃用，提高绿电利用价值，减少现有锅炉对相关能源的使用，提高现有的“以热定电”的热电联产机组对绿电的消纳能力，确保新能源的安全、高效入网，减少弃风、弃光，同时也能够提升新能源在电网应用中的调峰能力。技术研发人员：施俊林,韩振飞,庞睿,汤广伟,施程亮,杨银仁受保护的技术使用者：中石化宁波工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/21