電熱鍋爐蓄熱在空調(diào)采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用

王洲 劉崇

摘要：本文主要論述了電熱鍋爐蓄熱在空調(diào)采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用方法和對策，以期可以為今后電熱鍋爐蓄熱研究提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：電熱鍋爐；蓄熱；空調(diào)采暖系統(tǒng)

前 言

隨著時代的進步，電熱鍋爐蓄熱作為一種常用的手段和技術(shù)，應(yīng)用于各個領(lǐng)域中。在空調(diào)采暖系統(tǒng)中，如果能夠科學使用電熱鍋爐蓄熱技術(shù)，可以大大提升采暖的效果。

一、電熱鍋爐發(fā)展概況

20世紀50-60年代，電熱鍋爐在國外先進國家已得到普遍應(yīng)用。除了它具有較充沛的發(fā)電能力這一基礎(chǔ)條件外，電熱鍋爐具有其他熱能設(shè)備所無法比擬的優(yōu)點，諸如對環(huán)境無污染，無三廢排放，無噪音，自動化程度高而且容易實現(xiàn)，操作簡單，維修方便等，從而得以迅速發(fā)展。

新中國成立后，生產(chǎn)力的迅速發(fā)展對用電量的需求與口俱增，在電力供需矛盾比較大的情況下，不可能把寶貴的電力—這種高品位的二次能源用于熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備。經(jīng)過二十年的努力，我國電力工業(yè)得到長足發(fā)展，特別是改革開放以來，供電設(shè)備的持續(xù)發(fā)展，使電力供需矛盾逐步得到緩解。20世紀90年代初期，在我國開始出現(xiàn)電熱鍋爐。但由于運行成本昂貴，這些產(chǎn)品只能用于特殊需要的場合，或水電資源豐富、電價相對便宜的地區(qū)。隨著改革開放的深入，我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，人民生活質(zhì)量也不斷提高，白天高峰用電量不斷增加，夜間低谷時段用電量大幅降低，供電峰谷差逐年加大，給電網(wǎng)運行帶來較大的困難和較高的經(jīng)濟損失，必須采取有效措施來削峰填谷。大力推廣電熱鍋爐在低谷時段蓄熱運行，不失為削峰填谷”的有效方法。即在夜間低谷時段自動開啟電鍋爐，將產(chǎn)生的熱量儲存在保溫水箱中，在白天高峰用電時段供熱，這樣既達到了削峰填谷”的目的，又充分發(fā)揮電熱鍋爐保護環(huán)境、操作簡便等諸多優(yōu)點。

電熱鍋爐蓄熱系統(tǒng)在供熱空調(diào)中已得到廣泛應(yīng)用，設(shè)計工程師也比較熟悉，蓄熱供熱空調(diào)系統(tǒng)屬于閉式系統(tǒng)，系統(tǒng)中主要是傳熱，沒有傳質(zhì)；生活熱水蓄熱系統(tǒng)屬于開式系統(tǒng)，不但要供熱，還要供水，因此既有傳熱，又有傳質(zhì)。

二、電熱鍋爐蓄熱采暖系統(tǒng)

電鍋爐儲熱蓄能采暖方式的選擇比較分析如下：

1.常壓蓄熱系統(tǒng)是由電熱鍋爐、蓄熱罐（蓄熱罐與大氣聯(lián)通保持常壓狀態(tài)）、循環(huán)水泵、板式熱交換器及控制系統(tǒng)組成的蓄熱系統(tǒng)。常壓蓄熱系統(tǒng)在夜間低谷電時段，依靠電鍋爐將蓄熱循環(huán)水加熱至90℃，（常壓）并以熱能形式儲存在蓄熱水箱內(nèi)供白天峰電時段使用（放熱至55℃），以達到完全避峰或減少高峰時段用電量，起到削峰填谷，減少運行費用目的。

1.1系統(tǒng)組成：由電熱水鍋爐，常壓蓄熱水箱（罐），電熱鍋爐熱水循環(huán)泵，放熱循環(huán)泵及補水定壓設(shè)備等組成。

1.2開式蓄熱水箱（罐）

為防止電鍋爐低溫蓄熱系統(tǒng)熱水沸騰汽化，通常電熱鍋爐蓄熱溫度不超過90℃。其蓄熱溫度與最終提取溫度差值較小，致使一般規(guī)模的工程，蓄熱罐也需要較大容積。蓄熱水箱通常采用溫度分層型：水箱內(nèi)設(shè)散流器水溫分層，在立式水箱中蓄存冷水時，使之從下往上流，蓄存熱水時，使之從上往下流，便可獲得溫度分層。

1.3蓄熱水箱的形狀結(jié)構(gòu)

最適合自然分層的蓄熱水箱形狀是直立平底圓柱體，與長方體或立方體蓄熱水箱相比，圓柱體在同樣的容量下，面積與容量之比小。蓄熱水箱的面積與容量之比越小，熱損失就越小，單位蓄熱量的基建投資就越低。

2.高溫承壓蓄熱系統(tǒng)由電熱水鍋爐、蓄熱容器、循環(huán)水泵、板式熱交換器及控制系統(tǒng)集成一個完整的蓄熱系統(tǒng)。高溫蓄熱系統(tǒng)在夜間低價低谷電時段，依靠電鍋爐將蓄熱循環(huán)水加熱至150℃，（飽和蒸汽溫度）并以熱能形式儲存在承壓蓄熱容器內(nèi)供白天峰電時段使用（同樣放熱至55℃），以達到完全避峰或減少高峰時段用電量，起到削峰填谷，減少運行費用目的。

2.1系統(tǒng)組成

電熱鍋爐承壓高溫蓄熱部分蓄能系統(tǒng)由直供電熱水鍋爐，蓄能一體（或分體）化機組，直供鍋爐循環(huán)泵，蓄能機組放熱循環(huán)泵及補水定壓設(shè)備幾部分組成。蓄能一體化機組，又是由蓄能壓力罐內(nèi)置電熱裝置，工頻、變頻循環(huán)泵、板式換熱器、自動化控制系統(tǒng)組成的一個機電一體化小系統(tǒng)。

2.2蓄能壓力罐

蓄能罐內(nèi)一次熱媒蓄熱最高水溫150℃，一次熱媒蓄熱水只在蓄能罐、工頻、變頻循環(huán)泵及板式熱交換器之間流動，為閉式系統(tǒng)，通過板式熱交換器向二次熱媒側(cè)放熱。蓄能罐正常工作壓力為0.5MPa，是通過蓄能罐自帶的電接點壓力表（電接點壓力表通過控制器、控制電熱管加載及卸裁）維持的，另備有安全閥超壓保護。蓄能罐放熱運行時，其放熱閉合系統(tǒng)工作壓力維持在0.4～0.5MPa之間。蓄熱容器是根據(jù)蓄熱總量設(shè)計容器，蓄熱容器可按照建筑空間立式或臥式布置，數(shù)量可靈活調(diào)整，不需要予留操作空間。

2.3高溫蓄熱系統(tǒng)圖

常壓水箱制作要求低，但相對體積大，可利用溫差為90℃-55℃=35℃。蓄熱水箱容積=額定蓄熱量/35。

常壓蓄熱罐一般現(xiàn)場制作，布置靈活，造價較低。但對于大容量蓄熱，蓄熱罐體積龐大，占地面積大，土建成本高。

三、電熱鍋爐蓄熱在空調(diào)采暖中的應(yīng)用實例

1.工程概況

某城市廣場地處火車站附近的繁華地帶，其地面是城市綠化景觀，地下為購物批發(fā)城。建筑面積約15000m2，共有3層，機房位于地下3層。該地段沒有集中供熱管道，而且機房又在地下，采用燃油鍋爐供熱有諸多困難，因此決定冬季供熱采用電熱鍋爐蓄熱系統(tǒng)。

夏季采用2臺螺桿式冷水機組制取7～12℃的空調(diào)冷水，單臺制冷934.9Kw；冬季采用2臺電熱鍋爐夜間蓄熱，單臺額定功率420Kw，蓄存95℃的熱水，白天蓄熱槽放熱通過板式換熱器制取50～60℃的空調(diào)熱水。由于篇幅所限，本文只討論電熱鍋爐蓄熱部分。在板式換熱器中制取60℃空調(diào)熱水進入分水器供給用戶，回水則通過空調(diào)循環(huán)水泵返回板式換熱器，從而構(gòu)成空調(diào)側(cè)水的循環(huán)。

蓄熱系統(tǒng)的補水采用軟化水，與空調(diào)系統(tǒng)共用一套軟化水裝置，單設(shè)補水泵。

2.系統(tǒng)運行策略

本工程采用全蓄熱策略，即電熱鍋爐在電力低谷期全負荷運行，制取白天所需的全部熱量，在用電高峰期，電熱鍋爐停止運行，所需熱負荷全部由蓄存的熱量來滿足。

采用這種方式最大限度地轉(zhuǎn)移了電力高峰期的用電量，使運行成本降低，系統(tǒng)控制簡單，易于系統(tǒng)調(diào)試及運行管理，但由于設(shè)備容量高從而致使初期投資也較高。

3.系統(tǒng)控制方式

本工程采用全蓄熱方式，設(shè)定23∶00～次日7∶00開啟2臺電熱鍋爐制取95℃熱水儲存在蓄熱槽內(nèi)，直到槽內(nèi)溫度均達到95℃時，電熱鍋爐停止運行，該過程由電熱鍋爐配套的GGD型控制柜來控制。設(shè)定8∶00～18∶00蓄熱槽放熱，通過板式換熱器制取60℃空調(diào)熱水。蓄熱側(cè)水流量根據(jù)空調(diào)水側(cè)出口溫度來控制調(diào)節(jié)。當負荷不足時傳輸信號啟動鍋爐投入運行。

四、結(jié)束語

綜上所述，電熱鍋爐蓄熱應(yīng)用于空調(diào)采暖系統(tǒng)中，具有很好的使用效果，可以大大提升空調(diào)采暖的質(zhì)量，改善空調(diào)運行的各項性能，帶來更好的享受。

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