清潔能源供暖利器-固體蓄熱電鍋爐

一.前言

隨著我國經(jīng)濟建設飛速發(fā)展，能源消耗日益增長，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，國家發(fā)布了霧霾治理的相關管理辦法，各地市相繼出臺治理燃煤鍋爐的地區(qū)性相關規(guī)定。

2018年7月國務院印發(fā)《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，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。鼓勵采用燃氣、用電等其他新能源解決冬季采暖。

國家發(fā)展改革委關于發(fā)改價格〔2018〕1053號，利用擴大跨省區(qū)電力交易規(guī)模等措施降低一般工商業(yè)電價有關事項的通知。自2018年7月1日起，將擴大跨省區(qū)電力交易規(guī)模、國家重大水利工程建設基金征收標準降低25%、督促自備電廠承擔政策性交叉補貼等電價空間，全部用于降低一般工商業(yè)電價。其目的在于鼓勵用電取暖。

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

在這個大背景下，固體蓄熱電鍋爐應運而生，因無廢氣污染被稱作“綠色供暖設備”。凸顯其高環(huán)保性、經(jīng)濟性好、適用性強等多重價值。高溫固體電蓄熱設備是利用低谷電或棄風電采取固體儲熱方式的一種大功率新型熱源。設備可大量消納棄風電，實現(xiàn)超大規(guī)模城市區(qū)域24小時連續(xù)供熱能力，足以替代目前廣泛應用的燃煤、燃氣、燃油鍋爐，使用過程中無任何廢氣、廢水、廢渣產生，實現(xiàn)了二氧化碳零排放，是供熱領域環(huán)保升級換代產品。

固體蓄熱電鍋爐技術源自德國，在德國已有二十余載應用史，技術相對成熟，運行可靠。近年來引入國內，并經(jīng)國內各大設備制造商不斷消化技術，持續(xù)改進創(chuàng)新，已形成高、低壓多種輸入電制系統(tǒng)爐型，在冬季取暖領域獲得廣泛應用。

二.固體蓄熱電鍋爐簡介

固體蓄熱電鍋爐的核心優(yōu)勢在于使用低谷電。

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

固體電蓄熱介質為高純度氧化鎂磚。

固體蓄熱電鍋爐工作分三個過程，大致如下：

**過程——加熱過程。蓄熱體內電熱絲通電發(fā)熱，由電能轉化為熱能，經(jīng)熱交換將熱能存儲于固體蓄熱體中。主要是利用低谷電或棄風電來加熱蓄熱池，滿足白天高峰時段用熱需求。

第二過程——蓄熱過程。電熱絲產生的熱量，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)境達到絕熱狀態(tài)，確保蓄熱系統(tǒng)高效節(jié)能。

第三過程——放熱過程。根據(jù)用戶側熱量需求，設備可按照預先設定好的程序，通過變頻風機和水泵實現(xiàn)氣-水換熱，將蓄熱池的熱量逐步釋放出來，完成熱量交換。設備采用PLC及觸摸屏以指揮系統(tǒng)工作，從而實現(xiàn)熱能精準控制排放。

三.固體蓄熱與其它蓄熱形式能效對比

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，通過電極鍋爐、板式換熱器、水泵等設施，將電網(wǎng)滯納的低谷電能轉化為熱能儲存到水箱里面，在電網(wǎng)高峰時段再釋放到熱網(wǎng)系統(tǒng)。

    固體蓄熱、水蓄熱對比分析

   備注：

   a.水蓄熱密度計算公式：

   1m3體積的水的質量：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.固體蓄熱密度計算公式：

  1m3體積的固體蓄熱材料的質量：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.固體蓄熱電鍋爐內部風道、電熱絲孔占蓄熱材料體積的8%左右。

我們以40MW調峰容量做實例分析

按照7小時蓄熱分析，日蓄存40MW*7=280MW的熱量。

1.固體蓄熱設備蓄熱池體積：

  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，控制簡便，輸出精準，占地面積小，具有環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟、安全、高效、無人值守等特點。

    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)主導地位，將被大力推崇，獲得廣泛應用。