電蓄熱鍋爐作為中小建筑物冬季取暖熱源的應(yīng)用

近年來(lái),蓄能技術(shù)已在我國(guó)空調(diào)領(lǐng)域得到強(qiáng)勁的發(fā)展與推廣,最常見(jiàn)的是冰蓄冷和水蓄熱系統(tǒng)。本文介紹在中小型建筑物中采用電蓄熱鍋爐加水蓄熱方式作為系統(tǒng)熱源,以此作為減少環(huán)境污染、降低能源消耗,同時(shí)利用夜間低谷電,減輕白天電網(wǎng)負(fù)荷,真正實(shí)現(xiàn)綠色供暖的一個(gè)途徑。

1 蓄熱系統(tǒng)及其應(yīng)用條件

所謂蓄熱即是在電力負(fù)荷很低的電力低谷期采用電鍋爐產(chǎn)熱,利用蓄熱介質(zhì)的顯熱或潛熱特性,用一定方式將熱量?jī)?chǔ)存起來(lái),在電力負(fù)荷較高的用電高峰期將熱量釋放出來(lái), 以滿(mǎn)足建筑物的供熱需要。

當(dāng)然該系統(tǒng)有一個(gè)應(yīng)用的主要前提,那就是該地區(qū)是否存在電力低谷、高峰期電價(jià)差。目前隨著我國(guó)用電結(jié)構(gòu)矛盾的不斷加大(一方面存在著嚴(yán)重的高峰電力不足,另一方面存在著峰谷差過(guò)大問(wèn)題,進(jìn)而形成自然資源大量浪費(fèi)的惡性循環(huán)),各地政府已紛紛出臺(tái)優(yōu)惠政策拉大峰、谷電價(jià)差,以經(jīng)濟(jì)手段推動(dòng)電力削峰填谷,在峰谷用電基本都在半價(jià)或半價(jià)以下。同時(shí)為了提高業(yè)主積極性,很多地方地政府還下達(dá)相應(yīng)政策,鼓勵(lì)和支持應(yīng)用蓄能項(xiàng)目的用戶(hù),從而緩解峰、谷電負(fù)荷嚴(yán)重不平衡的矛盾。

蓄熱工程中常用的蓄熱手段主要有兩種, 即以水為介質(zhì)的水蓄熱和以相變材料為介質(zhì)的高溫相變蓄熱裝置。前者造價(jià)低、占地大, 后者造價(jià)高、占地小。考慮到我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況,本文以水蓄熱為主進(jìn)行介紹。

2 電鍋爐加水蓄熱系統(tǒng)

用于城市供暖的清潔能源有燃油、燃?xì)狻㈦娔?、太?yáng)能和地?zé)崮艿?。其? 燃油系統(tǒng)需要配備儲(chǔ)油罐等輔助設(shè)施, 在建筑行業(yè)中儲(chǔ)油罐的裝設(shè)及燃油的運(yùn)輸通道有著嚴(yán)格的消防要求,這在建筑密度很高的市區(qū)地段很難滿(mǎn)足,即使勉強(qiáng)滿(mǎn)足也存在著一定程度的隱患;燃?xì)庀到y(tǒng)對(duì)市政輸送管網(wǎng)有要求,對(duì)于老城區(qū)改造很難實(shí)現(xiàn),即使實(shí)現(xiàn),對(duì)于供暖系統(tǒng)來(lái)講,其高額的運(yùn)行費(fèi)用也難以支持;太陽(yáng)能和地?zé)崮芟到y(tǒng)在老城區(qū)供暖改造工程中的實(shí)施更是有其客觀的局限性; 電鍋爐具有熱效率高(可達(dá)95%- 99%)自控程度高(具有過(guò)溫、過(guò)壓、過(guò)流、短路、水、缺相等多種自動(dòng)保護(hù), 實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化),設(shè)備體積小(占用建筑面積小),安裝維修方便,無(wú)污染無(wú)噪音等特點(diǎn)。如結(jié)合蓄能技術(shù),則其在投資方面也具有一定的優(yōu)勢(shì)。

直接加熱式蓄熱循環(huán)供熱系統(tǒng):

該系統(tǒng)一般適合較大功率的電熱水鍋爐,系統(tǒng)中配置一只與電熱水鍋爐功率相匹配的蓄熱水箱。給水從蓄熱水箱注入,并充滿(mǎn)整個(gè)系統(tǒng),蓄熱水箱與電熱水鍋爐之間形成循環(huán)回路,通過(guò)熱水泵循環(huán)用電熱水鍋爐發(fā)出的熱量來(lái)加熱蓄熱水箱的水, 直至設(shè)定的溫度。

間接加熱式蓄熱循環(huán)供熱系統(tǒng)

該系統(tǒng)為雙循環(huán)加熱系統(tǒng),在蓄熱水箱與電熱鍋爐之間設(shè)置一臺(tái)熱交換器,將發(fā)熱過(guò)程和吸熱過(guò)程分隔成兩個(gè)獨(dú)立循環(huán)的回路。電熱鍋爐產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱交換器間接傳遞給蓄熱水箱的水,給水系統(tǒng)適合水質(zhì)硬度較高的地區(qū)。因?yàn)樵陔姛徨仩t放熱側(cè)形成閉式循環(huán),熱煤水除少量泄露需補(bǔ)充外,基本上沒(méi)有消耗,只須在初始啟動(dòng)前在該循環(huán)回路中加滿(mǎn)軟化水,電熱鍋爐就可以在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)安全運(yùn)行。

設(shè)計(jì)應(yīng)用中的若干問(wèn)題

331對(duì)于多層建筑, 用戶(hù)與水蓄熱電鍋爐系統(tǒng)間要有換熱設(shè)備隔斷; 對(duì)于直連系統(tǒng),則應(yīng)在系統(tǒng)回水管路上加設(shè)與系統(tǒng)循環(huán)泵連鎖的電磁閥,以防系統(tǒng)回水倒灌。

3 3 2系統(tǒng)中蓄熱水箱應(yīng)盡量設(shè)于室內(nèi),如現(xiàn)場(chǎng)條件不允許,則應(yīng)在水箱保溫層外加設(shè)防護(hù)層且在水箱頂部進(jìn)行防水處理,以防保溫層破壞后水箱散熱過(guò)大。水箱加工中應(yīng)盡量減少熱橋現(xiàn)象,以減小水箱不必要的。

333 系統(tǒng)補(bǔ)水設(shè)施應(yīng)設(shè)于室內(nèi), 以防管路系統(tǒng)凍壞。

334 電鍋爐電源系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)與過(guò)流保護(hù)開(kāi)關(guān),以保證鍋爐安全運(yùn)行;在電鍋爐控制柜上應(yīng)設(shè)有電流、電壓指示儀表,以方便運(yùn)行人員觀察巡視;在接觸器控制回路中應(yīng)設(shè)有時(shí)間繼電器, 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)控制用電高峰、平谷和低谷時(shí)段。

3 3 5 系統(tǒng)初運(yùn)行時(shí),應(yīng)提前一段時(shí)間用軟化設(shè)備給系統(tǒng)注水或?qū)⑾到y(tǒng)水加藥處理,以防系統(tǒng)水高溫結(jié)垢,燒爆鍋爐電熱管。

4 應(yīng)用實(shí)例

以唐山市大洋商廈為例,該工程為一商場(chǎng)建筑的改造項(xiàng)目,位于唐山市市中心,建筑面積12520平米,建筑物分為兩部分,一部分是商場(chǎng),一部分是辦公區(qū),商場(chǎng)部分采用全空氣系統(tǒng)的中央空調(diào),辦公區(qū)采用普通暖氣片。夏季由兩臺(tái)山東中大760千瓦的螺桿冷水機(jī)組機(jī)供冷源,僅向商場(chǎng)區(qū)供冷。冬季利用電鍋爐加蓄熱系統(tǒng),向商場(chǎng)區(qū)和辦公區(qū)同時(shí)供暖。在循環(huán)泵吸入、壓出段分別增設(shè)季節(jié)性關(guān)斷閥門(mén),以進(jìn)行冬夏季運(yùn)行工況的轉(zhuǎn)換。

本系統(tǒng)采用間接式蓄熱供熱系統(tǒng),采用一臺(tái)1280千瓦的電鍋爐,通過(guò)板式換熱器和一個(gè)400立方的鋼板水箱進(jìn)行熱量交換。水箱設(shè)計(jì)溫度90度(150厚橡塑海面保溫)。采暖系統(tǒng)供回水溫度為55/45℃。鍋爐和水箱均位于建筑物的地下室。該工程2004年竣工,該工程投資57萬(wàn)元,電鍋爐每天僅運(yùn)行3-8個(gè)小時(shí)即可保證水箱內(nèi)的溫度,每年供熱運(yùn)行費(fèi)用僅為20萬(wàn)元,遠(yuǎn)小于其他熱源的運(yùn)行費(fèi)用。該系統(tǒng)至今使用良好。經(jīng)濟(jì)效果顯著。

5 結(jié)束語(yǔ)

可見(jiàn)在某些存在電力低谷的地方,使用電鍋爐加蓄熱系統(tǒng)解決中小建筑物的供暖問(wèn)題,對(duì)降低用戶(hù)運(yùn)行費(fèi)用和電網(wǎng)調(diào)峰有著十分重要的意義和發(fā)展前景,隨著電力部門(mén)更完善的鼓勵(lì)低谷用電的政策出臺(tái)。同時(shí)廠家對(duì)電鍋爐加蓄熱系統(tǒng)的研究的加強(qiáng),會(huì)進(jìn)一步降低造價(jià)和運(yùn)行。