何亦辰　張凡　衛(wèi)忠

摘要：根據(jù)南長街平房院“油改電”鍋爐改造實例，電鍋爐供暖相對于傳統(tǒng)柴油鍋爐供暖的優(yōu)勢，未來推廣可行性。

關鍵詞：水蓄熱電鍋爐供暖系統(tǒng)；低谷蓄熱；節(jié)能運行；推廣

一、前言

我單位轄區(qū)內(nèi)北京市西城區(qū)南長街26號平房院，供暖面積約700m2，供暖戶數(shù)為6戶，自1999年由燃煤集中供暖改為燃油鍋爐供暖，鍋爐燃料為輕質(zhì)柴油。南長街26號院位置毗鄰中南海、故宮、長安街，因南、北長街路段實施交通管制，柴油等?；愤\輸車輛24小時禁止通行，影響了南長街26號院正常的供暖送油，曾出現(xiàn)過斷油停暖情況。

為了徹底解決南長街平房院供暖保障問題，經(jīng)過慎重研究并咨詢環(huán)保局意見，我單位最終確定將原有柴油鍋爐改造為水蓄熱式電鍋爐。鍋爐改造工程工期約30天，工程造價約40萬元。

二、蓄熱式電鍋爐系統(tǒng)介紹

常壓水蓄熱電鍋爐供暖系統(tǒng)是由電鍋爐、蓄熱水箱/罐（蓄熱罐與大氣聯(lián)通保持常壓狀態(tài)）、循環(huán)水泵、水水板式換熱器及控制系統(tǒng)組成的蓄熱系統(tǒng)。

（一）電鍋爐。

電鍋爐也稱電加熱鍋爐、電熱鍋爐，顧名思義，它是以電力為能源，利用電阻發(fā)熱或電磁感應發(fā)熱，通過鍋爐的換熱部位把熱媒水或有機熱載體（導熱油）加熱到一定參數(shù)（溫度、壓力）時，向外輸出具有額定工質(zhì)的一種熱能機械設備。電鍋爐熱效率高達95%以上，自控程度高、安裝維修方便、噪音小、環(huán)保，與蓄能技術結(jié)合又能節(jié)約成本。電鍋爐按照使用類型主要分為電開水鍋爐、電熱水鍋爐、電蒸汽鍋爐?？紤]本次改造實際情況，電熱水鍋爐最為適宜。北京城區(qū)平房院多為建國初建筑，外圍護結(jié)構(gòu)保溫性能差，屬于非節(jié)能建筑，采暖熱指標按100W/m2考慮，南長街26號院采暖設計熱負荷為70KW，選配兩臺熱功率合計90KW的電鍋爐可滿足該院冬季單一采暖需求（滿足室外采暖計算溫度-9℃、室內(nèi)采暖計算溫度18℃、采暖期120天等供暖條件）。故選用韓奧品牌K7-C45型號恒溫變頻電鍋爐兩臺（單臺額定熱功率45KW）。

（二）蓄熱系統(tǒng)。

蓄熱是指電力負荷在低值時（或在電力低谷期），使用電鍋爐產(chǎn)熱，發(fā)揮其蓄熱介質(zhì)的顯熱（潛熱）本質(zhì)，用特定方式將熱量儲存，等到電力負荷出現(xiàn)高值時（即在用電高峰期），將熱量釋放，以滿足冬季建筑物供熱需求。蓄熱一般以水為介質(zhì)，進行水蓄熱，水蓄熱造價低、環(huán)保，但占地較大，需要結(jié)合場地實際情況最大化建設蓄熱水箱。該改造項目經(jīng)測算，選用9m3不銹鋼蓄熱水箱，聚氨酯發(fā)泡保溫。蓄熱系統(tǒng)由板式換熱器分隔為一次網(wǎng)和二次網(wǎng)系統(tǒng)：電鍋爐—板換—蓄熱水箱—一次網(wǎng)循環(huán)泵組成開式一次網(wǎng)系統(tǒng)，蓄熱水箱敞口通大氣，電鍋爐為常壓運行，不屬于特種設備管理范疇，無須到質(zhì)監(jiān)部門注冊登記；板換—熱用戶—蓄熱水箱—二次網(wǎng)循環(huán)泵及膨脹定壓高位水箱組成閉式二次網(wǎng)系統(tǒng)。南長街水蓄熱電鍋爐供暖系統(tǒng)圖，如下圖所示。

圖1 南長街水蓄熱電鍋爐供暖系統(tǒng)圖

（三）使用前提。

應用蓄熱系統(tǒng)的前提是，所在地區(qū)有電力的低谷期和高峰期形成的電價差，可以使鍋爐在低谷電價時全負荷運行，高峰電價時停止運行只開啟循環(huán)泵，由蓄熱水箱中熱水提供熱量。削峰填谷，不僅可以避免高峰電力供應不足，峰谷差過大，自然資源浪費；還可以使用較低的電費價格，從而相應減少成本支出。另外，目前電力公司對于低壓電力增容最大限定為90KW，特別適合于建筑面積小于1000m2的建筑。南長街鍋爐房用電類別屬于非工業(yè)用電，采用峰、谷、平電價政策，現(xiàn)行分時段電價如下表。

表1 南長街鍋爐房用電峰谷平時段及電價表

低谷電（8小時） 平價電（8小時） 高峰電（8小時）

23：00～次日7：00 7：00～10：00；15：00～18：00；21：00～23：00 10：00～15：00；18：00～21：00

0.3748元/度 0.8745元/度 1.4002元/度

三、電鍋爐的優(yōu)點

電鍋爐安全系數(shù)高、運行安全可靠，具有漏電保護、短路保護、過電流保護、壓力超限保護、缺水保護等多項保護功能，鍋爐實現(xiàn)自動保護；無燃煤、燃氣鍋爐的各種易燃易爆危險源；實現(xiàn)機電一體化，不需專職司爐工，節(jié)省費用，且可避免受人為因素影響而發(fā)生事故。

（一）安全性高。

水蓄熱電鍋爐在中小建筑物取暖中的保護功能有：

①短路保護：當電熱管出現(xiàn)短路，相應的漏電斷路器就會斷開，而其它的電熱管照常工作。

②超壓保護：電鍋爐上都會安裝一個安全閥，當系統(tǒng)壓力超過安全閥整定的壓力，可通過安全閥泄壓。

③漏電保護：當電熱管出現(xiàn)漏電，相應的漏電斷路器會迅速斷開，而其它的電熱管照常工作。

④電鍋爐的超溫保護：當電鍋爐溫度達到90℃，電鍋爐就會停止工作，防止干燒，并發(fā)出聲光報警。

⑤電鍋爐的低水位保護：當電鍋爐水位低于安全水位，則電鍋爐停止工作，并發(fā)出聲光報警。

⑥蓄熱水箱的低水位保護：當蓄熱水箱水位低于低水位超過30s，循環(huán)的加壓泵便停止工作，并發(fā)出聲光報警。

⑦蓄熱水箱的高水位保護：當蓄熱水箱水位高于高水位超過60s，就會發(fā)出聲光報警。

（二）操作方便。

電鍋爐實現(xiàn)全自動控制，啟停方便，僅需在鍋爐控制器上選好供水設備（主泵/副泵）單擊啟動即可，鍋爐啟動后進入全自動運行狀態(tài)。鍋爐水位降低至補水水位時，鍋爐自動補水至停泵水位。鍋爐加熱過程通過鍋爐控制器采集的壓力繼電器信號進行自動控制，壓力低于起爐壓力，自動起爐，壓力升高至停爐壓力，自動停爐，電鍋爐控制器會根據(jù)爐內(nèi)壓力到停爐壓力、壓力超低的次數(shù)進行計算，選擇適合的加熱管數(shù)量。對于蒸汽需求量穩(wěn)定的設備或工藝，此種控制方法可達到最少的電熱管投切次數(shù)，延長設備使用壽命。

（三）節(jié)能。

電鍋爐熱效率高，輸送方便，損失很小。電鍋爐運行熱效率在95%以上，比煤鍋爐、油鍋爐更能節(jié)約能源。鍋爐本體采用優(yōu)質(zhì)高效保溫材料做保溫，散熱損耗小。

（四）環(huán)保。

電鍋爐無污染，不會排出二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等有害氣體，無黑煙、灰塵，無廢物需要處理，無噪聲，從環(huán)境保護角度來看最為優(yōu)越。特別是對于首都地區(qū)，根據(jù)北京市出臺的《鍋爐大氣污染物排放標準》（DB11/139-2015），二環(huán)路內(nèi)平房院屬于高污染燃料禁燃區(qū)，2017年4月1日后在用鍋爐大氣污染物氮氧化物排放濃度限值規(guī)定小于80mg/m3。若不將原鍋爐進行燃氣低氮改造或改造為電鍋爐很難達到規(guī)定要求。

（五）投資較小。

電鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，方便運輸且節(jié)省使用場地，不需煙囪、燃料渣堆放場所。產(chǎn)品成套組裝出廠，在現(xiàn)場只需接上電源、水管即可投入運行，可有效減少基建投資及安裝費用。

（六）遠程監(jiān)控與控制。

通過上位機、數(shù)據(jù)采集器及網(wǎng)絡實時監(jiān)測鍋爐系統(tǒng)各點位數(shù)據(jù)，且能實現(xiàn)遠程控制功能。借助專業(yè)軟件可達到移動端監(jiān)控效果，通過網(wǎng)絡攝像頭可實時查看鍋爐房內(nèi)部情況。無需專職人員看守，巡視即可，節(jié)省人工成本。

（七）自控運行模式。

①低谷電時段，2臺電鍋爐全負荷運行，依據(jù)二次網(wǎng)熱用戶回水溫度反饋信號，調(diào)節(jié)電動三通閥，一方面為熱用戶供熱，一方面為蓄熱水箱蓄熱。

②高峰電時段，2臺電鍋爐停止運行，蓄熱水箱作為熱源為熱用戶供熱，當蓄熱水箱水溫等于設定下限溫度時鍋爐啟動，此時蓄熱水箱不再進行蓄熱，電鍋爐供熱直接送給熱用戶采暖，當二次網(wǎng)熱用戶回水溫度等于設定值時停爐。當二次網(wǎng)熱用戶回水溫度低于設定值5℃時啟爐。

③平價電時段，電鍋爐同低谷電時段模式運行。

④任何時段，當蓄熱水箱達到設定上限溫度時，鍋爐停止運行，進入蓄熱水箱作為熱源供熱模式（同高峰電時段運行模式）。

四、實際運行節(jié)能情況

表2 南長街鍋爐房燃油與電鍋爐供暖運行成本對比

供暖季

成本項目 2014-2015供暖季 2015-2016供暖季

數(shù)量 成本金額 數(shù)量 成本金額

柴油 12480升 87360元 / /

電 2241度 1344元 124261度 75477元

人員 1人 13000元 / /

合計 101704元 75477元

對比（節(jié)省） 26227元

電鍋爐改造完成后，通過避峰就谷的運行方式，系統(tǒng)日均耗電1035度，成本629元，較原來柴油鍋爐運行時日均成本848元減少219元，取得了較好的節(jié)能降耗及控制成本效果；而且供暖效果良好，住戶反映普遍好于柴油鍋爐，室內(nèi)溫度平穩(wěn)舒適。

五、應用中應注意的問題

首先，系統(tǒng)開始運行時，需提前采用軟水設備給蓄熱系統(tǒng)注水，防止蓄熱系統(tǒng)因水溫過高而結(jié)垢，將鍋爐的電熱管燒爆；鍋爐進水管路要設置過濾器，及時清污，避免水循環(huán)不暢和堵塞。其次，蓄熱水箱一般設在室內(nèi)，但要在外部加設一道防護層并進行防水處理，保證其不會被損壞，同時控制水箱散熱。水箱加工過程中，需要避免熱橋現(xiàn)象，減小水箱內(nèi)部的熱量損失。針對直連系統(tǒng)，可以在系統(tǒng)回水的管路上面增加一個電磁閥，使系統(tǒng)的循環(huán)泵與其直接連鎖，避免蓄熱系統(tǒng)出現(xiàn)回水倒灌的現(xiàn)象。最后，蓄熱系統(tǒng)中補水設施一定要設在室內(nèi)，以防管路系統(tǒng)發(fā)生凍壞。另外，電鍋爐中電源系統(tǒng)必須設置漏電保護開關且設備安全接地，用來確保電鍋爐在運行中的安全；電鍋爐控制柜要設置電流、電壓指示儀表，方便運行人員觀察和巡視。

六、定向推廣

由于南長街平房院代表了目前我單位轄區(qū)內(nèi)城里平房院柴油供暖鍋爐房的普遍現(xiàn)狀，即面臨著夜間柴油運輸受阻、環(huán)保局對鍋爐征收排污費、氮氧化物等鍋爐廢氣排放標準限制嚴苛等諸多問題，使平房院供暖管理更加困難，急需對柴油鍋爐進行更新改造。南長街平房院燃油鍋爐改造為電鍋爐的成功案例，不但從根本上解決了燃料運送難題，也消除了柴油儲運過程中的安全隱患；在保證了供暖效果的同時消除了相應的環(huán)境影響，實現(xiàn)了零污染、零排放、零噪聲的環(huán)保供暖；在運行過程中降低了能源消耗，節(jié)約了成本支出；通過全自動運行及遠程控制監(jiān)視系統(tǒng)，隨時觀察鍋爐運行狀態(tài)，必要時進行控制，簡化操作降低工作人員勞動強度，直接省去冬季專職司爐工一名，節(jié)約了人工成本。綜上，對于建筑面積小于1000m2的平房院，水蓄熱式電鍋爐供暖非常值得推廣應用。

結(jié)合上述電鍋爐供暖優(yōu)點及取得的良好效果，我單位將根據(jù)實際情況逐步申請將現(xiàn)有城里平房院燃油鍋爐改造為水蓄熱式電鍋爐，在消除安全隱患、保障平穩(wěn)運行的同時滿足日益嚴苛的環(huán)保要求并且實現(xiàn)節(jié)能降耗、控制成本的多重效果。

參考文獻：

[1]王昆.水蓄熱電鍋爐作為中小建筑物冬季取暖熱源的應用[J].河北理工大學學報（自然科學版），2010，（1）：30-33.

[2]李謙.電鍋爐在蓄熱熱水系統(tǒng)中的應用[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2005，（2）：35-36.

[3]辛琪.環(huán)保經(jīng)濟的供暖方式——蓄熱電鍋爐供暖[J].城市管理與科技，2004，（6）：39-4.

[4]建設部.城市熱力網(wǎng)設計規(guī)范——行業(yè)標準.CJJ 34-2002.