清潔能源供暖利器-固體蓄熱電鍋爐

一.前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展，能源消耗日益增長(zhǎng)，碳排放壓力逐年增大，霧霾天氣出現(xiàn)頻率居高不下，空氣污染治理迫在眉睫。為此，國(guó)家發(fā)布了霧霾治理的相關(guān)管理辦法，各地市相繼出臺(tái)治理燃煤鍋爐的地區(qū)性相關(guān)規(guī)定。

2018年7月國(guó)務(wù)院印發(fā)《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》，意在將控制取暖燃煤耗量，將削減燃煤放在首位，加快淘汰35噸以下燃煤鍋爐。鼓勵(lì)采用燃?xì)?、用電等其他新能源解決冬季采暖。

國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于發(fā)改價(jià)格〔2018〕1053號(hào)，利用擴(kuò)大跨省區(qū)電力交易規(guī)模等措施降低一般工商業(yè)電價(jià)有關(guān)事項(xiàng)的通知。自2018年7月1日起，將擴(kuò)大跨省區(qū)電力交易規(guī)模、國(guó)家重大水利工程建設(shè)基金征收標(biāo)準(zhǔn)降低25%、督促自備電廠承擔(dān)政策性交叉補(bǔ)貼等電價(jià)空間，全部用于降低一般工商業(yè)電價(jià)。其目的在于鼓勵(lì)用電取暖。

一方面環(huán)境污染嚴(yán)重，另一方面大量的風(fēng)電、光電等清潔能源得不到利用而棄掉。各省均出現(xiàn)比較嚴(yán)重的棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。

在這個(gè)大背景下，固體蓄熱電鍋爐應(yīng)運(yùn)而生，因無(wú)廢氣污染被稱作“綠色供暖設(shè)備”。凸顯其高環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性好、適用性強(qiáng)等多重價(jià)值。高溫固體電蓄熱設(shè)備是利用低谷電或棄風(fēng)電采取固體儲(chǔ)熱方式的一種大功率新型熱源。設(shè)備可大量消納棄風(fēng)電，實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模城市區(qū)域24小時(shí)連續(xù)供熱能力，足以替代目前廣泛應(yīng)用的燃煤、燃?xì)狻⑷加湾仩t，使用過(guò)程中無(wú)任何廢氣、廢水、廢渣產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳零排放，是供熱領(lǐng)域環(huán)保升級(jí)換代產(chǎn)品。

固體蓄熱電鍋爐技術(shù)源自德國(guó)，在德國(guó)已有二十余載應(yīng)用史，技術(shù)相對(duì)成熟，運(yùn)行可靠。近年來(lái)引入國(guó)內(nèi)，并經(jīng)國(guó)內(nèi)各大設(shè)備制造商不斷消化技術(shù)，持續(xù)改進(jìn)創(chuàng)新，已形成高、低壓多種輸入電制系統(tǒng)爐型，在冬季取暖領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

二.固體蓄熱電鍋爐簡(jiǎn)介

固體蓄熱電鍋爐的核心優(yōu)勢(shì)在于使用低谷電。

固體蓄熱電鍋爐是一種先進(jìn)、高效的清潔供熱產(chǎn)品。固體蓄熱電鍋爐原理是將電網(wǎng)滯納的低谷電能轉(zhuǎn)化成熱能儲(chǔ)存起來(lái)，用于白天高峰電時(shí)供暖或供熱水使用，或利用風(fēng)電將不穩(wěn)定的風(fēng)電能蓄存起來(lái)，經(jīng)電加熱固體蓄熱設(shè)備轉(zhuǎn)換穩(wěn)定熱源向外輸出，屬清潔無(wú)污染產(chǎn)品。

固體電蓄熱介質(zhì)為高純度氧化鎂磚。

固體蓄熱電鍋爐工作分三個(gè)過(guò)程，大致如下：

**過(guò)程——加熱過(guò)程。蓄熱體內(nèi)電熱絲通電發(fā)熱，由電能轉(zhuǎn)化為熱能，經(jīng)熱交換將熱能存儲(chǔ)于固體蓄熱體中。主要是利用低谷電或棄風(fēng)電來(lái)加熱蓄熱池，滿足白天高峰時(shí)段用熱需求。

第二過(guò)程——蓄熱過(guò)程。電熱絲產(chǎn)生的熱量，不斷被固體氧化鎂磚吸收，蓄熱磚的溫度不斷升高，從常溫升高至750℃以上，直至蓄熱過(guò)程完成。蓄熱池外層采用高絕熱材料，使高溫蓄熱池與外界環(huán)境達(dá)到絕熱狀態(tài)，確保蓄熱系統(tǒng)高效節(jié)能。

第三過(guò)程——放熱過(guò)程。根據(jù)用戶側(cè)熱量需求，設(shè)備可按照預(yù)先設(shè)定好的程序，通過(guò)變頻風(fēng)機(jī)和水泵實(shí)現(xiàn)氣-水換熱，將蓄熱池的熱量逐步釋放出來(lái)，完成熱量交換。設(shè)備采用PLC及觸摸屏以指揮系統(tǒng)工作，從而實(shí)現(xiàn)熱能精準(zhǔn)控制排放。

三.固體蓄熱與其它蓄熱形式能效對(duì)比

蓄熱主要形式包括：固體蓄熱、水蓄熱、熔鹽蓄熱、。

    水蓄熱原理：利用水的顯熱，通過(guò)電極鍋爐、板式換熱器、水泵等設(shè)施，將電網(wǎng)滯納的低谷電能轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存到水箱里面，在電網(wǎng)高峰時(shí)段再釋放到熱網(wǎng)系統(tǒng)。

    固體蓄熱、水蓄熱對(duì)比分析

   備注：

   a.水蓄熱密度計(jì)算公式：

   1m3體積的水的質(zhì)量：m=ρ×V=1×106÷1000=1000kg

   1m3體積的水蓄熱量：Q=C×m×△t=4.2×1000×（95-85）=42000kJ=11.66kW

   b.固體蓄熱密度計(jì)算公式：

  1m3體積的固體蓄熱材料的質(zhì)量：m=ρ×V=3.58×106÷1000=3580kg

  1m3體積的固體蓄熱材料蓄熱量：Q=C×m×△t=1.46×3580×(750-120)  

  =3292884kJ=914.69kW

   c.固體蓄熱電鍋爐內(nèi)部風(fēng)道、電熱絲孔占蓄熱材料體積的8%左右。

我們以40MW調(diào)峰容量做實(shí)例分析

按照7小時(shí)蓄熱分析，日蓄存40MW*7=280MW的熱量。

1.固體蓄熱設(shè)備蓄熱池體積：

  蓄熱池體積約為：280×1000÷914.69÷92%=332.7m3。

2.蓄熱水箱體積：

   蓄熱水箱體積為：280×1000÷11.66=24014m3。

結(jié)論：相同蓄熱量前提下，水蓄熱體積是72倍，水蓄熱比固體蓄熱需要巨大的占地面積，固體蓄熱可節(jié)省大量的土地資源。

綜上所述

    固體蓄熱電鍋爐是清潔能源中最有選的供熱方案，控制簡(jiǎn)便，輸出精準(zhǔn)，占地面積小，具有環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、安全、高效、無(wú)人值守等特點(diǎn)。

    固體蓄熱電鍋爐作為清潔能源利器，在供暖行業(yè)中日趨占據(jù)主導(dǎo)地位，將被大力推崇，獲得廣泛應(yīng)用。