魯小勇 張銘麟

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蒸汽素有工業(yè)血液之稱(chēng)，廣泛應(yīng)用于石油、冶煉、化工、紡織、機(jī)械制造、醫(yī)藥等領(lǐng)域。隨著科技飛速發(fā)展，單一能源具有一定局限性，越來(lái)越多的分布式能源項(xiàng)目選擇采用熱泵+燃?xì)忮仩t+電蓄熱機(jī)組等多產(chǎn)聯(lián)合的方式，以期尋求運(yùn)行成本與生產(chǎn)效果之間的平衡點(diǎn)[1]。

1 電氣混合產(chǎn)蒸汽技術(shù)優(yōu)勢(shì)

電氣混合聯(lián)產(chǎn)蒸汽鍋爐是在燃?xì)忮仩t的前級(jí)增設(shè)蓄熱設(shè)備以及電鍋爐，通過(guò)預(yù)熱燃?xì)忮仩t的軟化水，生產(chǎn)蒸汽。其優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)具體如下：

1.1 生產(chǎn)成本低

在忽略不同鍋爐的轉(zhuǎn)化效率的條件下，天然氣的單位蒸汽成本要比電力加熱的單位成本高20%以上。通過(guò)谷電蓄熱混合產(chǎn)蒸汽是除了電廠余熱機(jī)組或者燃煤機(jī)組之外，最具經(jīng)濟(jì)性的蒸汽生產(chǎn)方式。

1.2 熱效率高

在軟化水加熱的升溫過(guò)程中，生產(chǎn)蒸汽的熱量主要來(lái)源于儲(chǔ)熱體，并經(jīng)由循環(huán)風(fēng)機(jī)吸收熱量輸送給蒸汽發(fā)生器。該階段，除散熱損失外，無(wú)其他排放，因此，蓄熱系統(tǒng)的熱效率要明顯高于燃?xì)忮仩t直接加熱的系統(tǒng)效率。一般情況下，燃?xì)忮仩t的熱轉(zhuǎn)化率在50%-80%左右，而電鍋爐的加熱效率可達(dá)到105%，蓄熱系統(tǒng)在24小時(shí)內(nèi)的熱損失可保持在5%以?xún)?nèi)。因此，電氣混合產(chǎn)蒸汽機(jī)組的電熱轉(zhuǎn)化率可高達(dá)95%以上。

1.3 蒸汽產(chǎn)量與壓力穩(wěn)定性高

經(jīng)計(jì)算表明，穩(wěn)定生產(chǎn)溫度為184℃、壓力為1.0MPa的飽和蒸汽，其所需蓄熱溫度應(yīng)維持在400℃以上。以蓄熱體550℃的設(shè)計(jì)方案為例，由于換熱溫差小，大多數(shù)廠家通常會(huì)選擇加大蓄熱體或者蒸汽發(fā)生器，不僅生產(chǎn)成本高，且欠缺合理性，蒸汽產(chǎn)量以及蒸汽壓力的穩(wěn)定性較差。電氣混合產(chǎn)蒸汽鍋爐采用的超高溫蓄熱體設(shè)計(jì)，可有效提高蒸汽生產(chǎn)質(zhì)量以及穩(wěn)定性。

1.4 加熱元件運(yùn)行穩(wěn)定，便于維修

電氣混合產(chǎn)蒸汽鍋爐系統(tǒng)的加熱元件應(yīng)滿足高溫加熱需求，以延長(zhǎng)使用壽命，保障運(yùn)行穩(wěn)定持久。此外，在出現(xiàn)故障時(shí)，可在高溫環(huán)境下，在線維修或更換，避免對(duì)正常運(yùn)營(yíng)造成不良影響。

1.5 具有燃?xì)庋a(bǔ)熱、過(guò)熱功能

蒸汽發(fā)生器具有燃?xì)獠粺帷⑦^(guò)熱功能，而儲(chǔ)熱體長(zhǎng)期使用運(yùn)行，蒸汽發(fā)生器也不屬于特種壓力設(shè)備，因此，可以不用年檢。此外，蓄熱體發(fā)生故障時(shí)，燃?xì)庋a(bǔ)熱技術(shù)的應(yīng)用可以有效保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2 電氣混合產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用分析

2.1 電氣混合產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行流程

電氣混合產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)的應(yīng)用是在軟水箱與省煤器之間增設(shè)蓄熱系統(tǒng)，以加熱鍋爐補(bǔ)充軟水。該蓄熱系統(tǒng)主要包含電磁感應(yīng)式鍋爐、蓄熱水箱、循環(huán)水泵、供熱水箱等裝置。其系統(tǒng)流程示意圖，如圖1所示。

2.2 電氣混合產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行階段

圖1 電氣混合產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)流程示意圖

電氣混合產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行主要有以下三個(gè)階段：①在谷電期，通過(guò)電鍋爐加熱軟化水，并將其送至蓄熱水箱，在0:00-8:00之間加熱軟水至58℃-65℃；②58℃-65℃的軟水經(jīng)由供熱水箱輸送至省煤器，進(jìn)行二次升溫，獲得90℃-95℃的高溫水；③燃?xì)庹羝仩t繼續(xù)加熱高溫水，生成高溫高壓蒸汽。

2.3 電氣混合產(chǎn)蒸汽鍋爐系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

電熱鍋爐具有安全穩(wěn)定、節(jié)能減排等優(yōu)勢(shì)，普遍應(yīng)用于商場(chǎng)、超市、學(xué)校、工廠等人口密集場(chǎng)所，為人們的日常工作生活提供供暖以及熱水。但是，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，電熱鍋爐的推廣與應(yīng)用存在諸多問(wèn)題。第一，資本投入高。用戶(hù)除了要購(gòu)置電鍋爐，同時(shí)還要調(diào)大配電容量，電力增容費(fèi)用龐大；第二，運(yùn)營(yíng)成本高。對(duì)于直熱式電鍋爐而言，無(wú)法實(shí)現(xiàn)低谷電蓄熱，而用電高峰期的電價(jià)成本要明顯高于燃?xì)?、燃煤鍋爐的蒸汽生產(chǎn)成本；第三，使用單位受限。蓄熱式電鍋爐主要用于供應(yīng)熱水，其應(yīng)用范圍具有一定局限性，且前期投資費(fèi)用高，不符合用戶(hù)的蒸汽產(chǎn)量需求。因此，為打破單一能源的局限性，蓄熱式電鍋爐與燃?xì)忮仩t混合生產(chǎn)蒸汽技術(shù)的應(yīng)用勢(shì)在必行，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)于原有的燃?xì)忮仩t，可以通過(guò)谷電部分替代天然氣，不僅可以提升熱轉(zhuǎn)化率，同時(shí)還能將谷電電能的綜合利用率提升至最大化，減少能源消耗，降低運(yùn)行成本，有效緩解城市天然氣能源短缺等問(wèn)題[2]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電氣混合產(chǎn)蒸汽鍋爐系統(tǒng)具有熱轉(zhuǎn)化率高、蒸汽產(chǎn)量與壓力穩(wěn)定等顯著特點(diǎn)，大力推廣電氣混合產(chǎn)蒸汽技術(shù)，是鍋爐產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益雙贏的重要措施。相關(guān)部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行管理，充分發(fā)揮多產(chǎn)聯(lián)合的優(yōu)勢(shì)，在運(yùn)營(yíng)成本與生產(chǎn)質(zhì)量之間尋找平衡點(diǎn)。