王小波 宋翀芳

（1 山西省榆次區(qū)文化藝術(shù)活動中心 2山西省太原理工大學(xué)）

某電熱鍋爐水蓄熱系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

王小波 宋翀芳

（1 山西省榆次區(qū)文化藝術(shù)活動中心 2山西省太原理工大學(xué)）

通過對山西某單位常壓電熱鍋爐系統(tǒng)改造實例的分析，介紹了電熱鍋爐采暖系統(tǒng)的設(shè)計方案和特點，就系統(tǒng)實際運行費用和集中供熱費用進(jìn)行比較，指出電熱鍋爐的技術(shù)優(yōu)點和經(jīng)濟(jì)性。

電熱鍋爐；水蓄熱；經(jīng)濟(jì)效益

1. 引言

電熱鍋爐水蓄熱系統(tǒng)是利用廉價的低谷電，在用電低谷時段啟動電熱鍋爐，以水為介質(zhì)將電熱鍋爐產(chǎn)生的熱量儲存在蓄熱裝置中，適時供應(yīng)給熱用戶的系統(tǒng)。這樣在用電高峰就可以不開或少開電熱鍋爐，從而減少了高峰時段的用電量，對電網(wǎng)的供電起到了“移峰填谷”的作用，可以緩解電力公司白天因用電量大而供電不足，夜間因用電量小而電能過剩的矛盾。

2 .工程概況

山西省某單位配套有劇院、圖書館、電影院、各類健身活動場所以及辦公用房等。建筑的冬季供暖存在分時段性，如果按常規(guī)集中供熱24小時不間斷，會造成能源的巨大浪費，并且由于采暖收費越來越高，而該單位所在地區(qū)谷電價較為便宜，這就為電熱鍋爐蓄熱系統(tǒng)的應(yīng)用提供了可能。

鍋爐機(jī)房位于該大樓地下室一層，原系統(tǒng)采用3臺容積式換熱器加集中供熱熱源，為常見的交換站系統(tǒng)。后通過多方考察，方案對比，將集中供熱改造為電熱鍋爐蓄熱系統(tǒng)，在8個供熱季的運行實踐中，系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3 ．電熱鍋爐水蓄熱系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)的工作原理

該系統(tǒng)主要包括四大部分：電熱鍋爐 ,蓄熱水箱 ,熱交換器和熱源系統(tǒng)循環(huán)水泵。系統(tǒng)可按用戶要求，在任意時間設(shè)定多個不同的溫度值，達(dá)到最佳節(jié)能效果。使用時，根據(jù)用戶要求設(shè)定蓄熱時段、供熱時段、蓄熱溫度、電熱鍋爐出水溫度、供水壓力、蓄熱水泵蓄熱時工作頻率等參數(shù)。該系統(tǒng)電熱鍋爐流程圖如圖所示。

蓄熱時，補(bǔ)水電磁閥V5開啟，蓄熱水箱補(bǔ)水到高水位時補(bǔ)水電磁閥關(guān)閉。蓄熱水泵按設(shè)定的頻率運行，30秒之后電熱鍋爐運行，開始蓄熱。當(dāng)蓄熱水箱的溫度達(dá)到設(shè)定溫度或蓄熱時段結(jié)束，電熱鍋爐停止工作，60秒之后蓄熱水泵停止運行。如果在蓄熱時段且蓄熱水箱溫度低于設(shè)定溫度5℃，蓄熱水泵再次投入運行，30秒之后電熱鍋爐開始工作。

供水時，供水電磁閥V1開啟，蓄熱電磁閥V4關(guān)閉，電熱鍋爐不工作，蓄熱水泵變頻調(diào)速恒壓供水。供水時段補(bǔ)水電磁閥一直關(guān)閉，不進(jìn)行補(bǔ)水操作，以免向用戶供應(yīng)冷水。如果供水時段結(jié)束或蓄熱水箱的水位低于最低水位60秒，蓄熱水泵停止工作。

控制系統(tǒng)可以選擇手動工作。開啟供水電磁閥，關(guān)閉蓄熱電磁閥，啟動蓄熱水泵以變頻調(diào)速恒壓方式供水，約30秒之后啟動電熱鍋爐，這樣以直供方式向用戶供水。供水結(jié)束時，先停止電熱鍋爐，60秒之后停止蓄熱水泵。

3.2 電熱鍋爐系統(tǒng)設(shè)備配置

蓄熱式電熱鍋爐房的設(shè)計規(guī)模和總熱負(fù)荷應(yīng)根據(jù)用戶供熱系統(tǒng)的熱負(fù)荷曲線和蓄熱量比例及鍋爐運行方式合理確定。本工程由于是改造，受電熱鍋爐、蓄熱水箱等設(shè)備空間和資金的限制，冬季熱負(fù)荷按最大負(fù)荷1970kW，日總熱負(fù)荷14200 kWh設(shè)計。電熱鍋爐系統(tǒng)在夜間谷電價時段23:00～7:00蓄熱8小時，蓄熱量要基本滿足白天8:00～22:00所需熱負(fù)荷12600kWh.蓄熱量比例為90%。

考慮成本的最大經(jīng)濟(jì)性，以及電熱鍋爐蓄熱的最大利用，配置720kW、990kW電鍋爐各一臺，欠缺的負(fù)荷集中在最冷天由白天電鍋爐直供補(bǔ)償。蓄熱水箱容積定為270m3,蓄熱水箱內(nèi)介質(zhì)蓄熱至95℃，采暖換熱器冷側(cè)供回水溫度確定為60℃/50℃，相應(yīng)熱側(cè)供回水溫度為95℃/55℃；蓄熱水箱可利用溫差為40℃，這在一定程度上緩解了蓄熱容量不足的缺點，盡可能利用了蓄熱水箱內(nèi)蓄存的熱量。

3.3 系統(tǒng)的運行模式

電鍋爐利用夜間8h低谷電（23:00～7:00）低溫供暖的同時進(jìn)行蓄熱，在用電高峰期間（7:00～23:00）系統(tǒng)啟用蓄熱裝置單獨供熱模式，利用蓄熱水箱供熱，可以實現(xiàn)避峰運行。在最冷日即負(fù)荷最大時，蓄熱量不能滿足系統(tǒng)總負(fù)荷時，啟用電熱鍋爐、蓄熱裝置聯(lián)合供熱模式或者電熱鍋爐單獨供熱模式。自控系統(tǒng)通過控制電熱鍋爐、外圍設(shè)備和電動磁閥門的啟停和調(diào)節(jié)，使蓄熱系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種工況的轉(zhuǎn)換并監(jiān)視系統(tǒng)各設(shè)備的工作狀況與運行參數(shù)，對系統(tǒng)及設(shè)備出現(xiàn)的故障及時報警。

4.系統(tǒng)運行經(jīng)濟(jì)評價

該工程竣工驗收至今，系統(tǒng)運行可靠、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益顯著，通過改造后電熱鍋爐蓄熱運行工況、運行費用和改造前的集中供熱進(jìn)行比較分析，來評價本蓄熱系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

4.1 初投資經(jīng)濟(jì)分析

電熱鍋爐蓄熱系統(tǒng)經(jīng)過設(shè)計和施工實際總投資125萬元，而集中供熱系統(tǒng)入網(wǎng)配套費按照熱力公司的測算和物價部門的核算需要交納150萬元。這樣初投資節(jié)省25萬元。

4.2 運行經(jīng)濟(jì)分析

集中供熱采暖單價是按商業(yè)單位標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，7.5元/平方米/月，采暖面積按建筑面積加層高系數(shù)50 000平方米，供熱時間為5個月，年總費用為7.5*50 000*5=187.5萬元。

電熱鍋爐蓄熱系統(tǒng)運行費用分三部分：1.電熱鍋爐晚上蓄熱：1710千瓦*8小時*150天*0.28元谷價電=57.456萬元；2. 最冷天白天補(bǔ)充3小時直供：1710千瓦*3小時*150天*0.46元平價電=4.7196萬元；3. 儲熱水泵：15千瓦*24小時*150天*0.46元平價電=2.484萬元；費用三項總計64.6596萬元。

電熱鍋爐蓄熱系統(tǒng)年運行費用比集中供熱所繳納的費用每年節(jié)省近三分之二，而且實際上由于采暖初期和末期不是滿負(fù)荷運行，費用比概算還要低一些。

5．蓄熱采暖系統(tǒng)綜合特點

（1）運行成本低。利用國家峰谷電價差的政策，在采暖期的大部分時間蓄熱（谷電0.28元，為高峰電的1/3）在初冬和初春用2-3個小時時間蓄熱就可以滿足大樓全天的供熱，節(jié)省了運行費用，有利于平衡用電負(fù)荷。

（2）自動化程度高。電蓄熱系統(tǒng)采用可編程序控制系統(tǒng)用觸摸屏控制，及時針對用戶要求及使用情況，設(shè)定及修改控制工程及運行狀態(tài)方式，可以根據(jù)氣候變化的需要和不同設(shè)施用途的需要，隨時開啟實現(xiàn)無人值守，全自動運行。

（3）系統(tǒng)安全可靠。電蓄熱系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)整體性能，優(yōu)選各種設(shè)備，電熱鍋爐和蓄熱槽系統(tǒng)配合完美，同時各種配套設(shè)備也要求能經(jīng)受長期穩(wěn)定的考驗。

6.結(jié)論

電熱鍋爐蓄熱系統(tǒng)適用于實行分時電價，且峰谷電價差較大的地區(qū)，同時建筑具有顯著的間歇供熱特點，特別是白天供熱，晚上不需要供熱或要求少供熱的場所。電熱鍋爐通過控制技術(shù)，系統(tǒng)可以根據(jù)負(fù)荷預(yù)測或經(jīng)驗，在不同負(fù)荷日，設(shè)計不同的供水溫度。它可以按照系統(tǒng)所要的熱量提供給用戶，不存在浪費現(xiàn)象，提高了供熱質(zhì)量而且是谷期用電降低了運行成本，提高了電網(wǎng)效率。具有高溫、高效、節(jié)費的特點。

[1]吳喜平.蓄冷技術(shù)和蓄熱鍋爐在空調(diào)中的應(yīng)用.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,2000.

[2]陸耀慶.實用供熱通風(fēng)空調(diào)設(shè)計手冊.北京中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[3]朱泓，連之偉.電鍋爐蓄熱采暖系統(tǒng)設(shè)計.上海：上海交通大學(xué)，2004.

[4]豆小秋，呂建.學(xué)校類建筑分時供暖節(jié)能潛力分析.天津：天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報，2009.

[5]張偉程,電鍋爐水蓄熱技術(shù)的應(yīng)用實例.北京:暖通空調(diào),2010.

G322

B

1007-6344（2015）10-0086-01

王小波，男，出生年月：1974年1月1日，籍貫：山東鄄城，學(xué)歷：大學(xué)本科，職稱：工程師，研究方向：暖通空調(diào)節(jié)能。

第二

宋翀芳，山西省太原理工大學(xué)，副教授?；痦椖浚簢易匀豢茖W(xué)基金項目（51108295）