江苏省委党校蓄热电锅炉系统设计

徐晓慧 王 晔 张显本

1         引言

热能是现代社会生产和生活的重要能源。随着生活水平的提高，人们对居住环境的舒适性提出了更高的要求，采暖、空气调节、热水供应等供热需求量越来越大。

蓄热技术缓解峰谷电矛盾具有独特的优势，在美国、日本等国际市场上显示出诱人的魅力。电锅炉蓄热技术在我国起步较晚，目前从控制燃煤、燃油消耗入手来有效防止污染，国家决定将逐步限制大中型城市燃煤、燃油锅炉的数量、容量、使用地域，大力发展清洁能源，改善环境。作为市场经济的一部分，政府部门还利用价格杠杆宏观调控能源格局，出台了优惠的用电政策，实行峰谷分时电价和减免电力增容费，这给供热电锅炉的发展和电锅炉蓄热技术的应用带来了契机。 

2         工程概况

       江苏省委党校校区电锅炉蓄热系统为改造系统，电锅炉机房定于原校区内浴室，原系统采用2台燃煤锅炉提供校区内2#楼及其附楼（宾馆）、4#楼（食堂）的冬季采暖及生活热水和12#、13#、14#楼（员工宿舍）和5#、6#（学员宿舍，其中5#楼待改造未投入使用）的生活热水，现改造为由电锅炉蓄热系统提供，并增加一套电蒸汽锅炉系统，专供食堂用汽需要。电锅炉蓄热机房总投资156.6万元（不包括土建费用），系统于2002年11月调试完成，经过一个供暖供热周期的实际运行，系统可靠、稳定、经济效益显著。以下对系统加以详细介绍。 

2.1电蓄热采暖、生活热水系统

采暖总面积11300m²，供暖周期1、2、3、12月份，每年按120天计算；供暖时间11:00-13:00，18:00-6:30（招标文件规定），设计日尖峰热负荷791KW，日总热负荷7501KWh。

生活热水满足525间标准客房的用水要求，每人每天按120L用水量（60℃），住客率为80%，生活热水每天的用水总量为101m³（60℃）。系统流程图见图 1。

本系统按电锅炉与储热装置串联、分量蓄热模式设计，配置720KW电锅炉两台，由于锅炉房空间限制，蓄热装置容积定为130m³（Φ5.5m，H=5.65m）,蓄热装置内介质蓄热至95℃，采暖板换冷侧供回水温度确定为60℃/50℃，相应热侧供回水温度为85℃/55℃；生活热水板换冷侧供回水温度确定为60℃/25℃，相应热侧供回水温度为95℃/55℃，蓄热装置可利用温差分别为30℃和40℃，这在一定程度上缓解了蓄热容量不足的缺点，为尽可能充分利用蓄热罐内蓄存的热量，在系统调试过程中进一步修正了生活热水板换热侧的回水温度（热侧供回水温度为95℃/45℃），对板换进行了重新选型，增加了20张板片，使蓄热装置可利用温差增加至50℃，以弥补蓄热装置容量有限，充分利用装置内蓄存热量。由于生活热水的使用有很大的不均匀性，管网中水流量变化较大，为了保证未端用户都能得到稳定压力的热水，系统采用恒压变频供水方式，由压力信号控制生活热水供水泵变频工作。考虑未端用户在使用热水时打开水龙头就能得到温度适中的热水，系统设置了二台生活热水循环水泵，以提高用水品质。

图1        采暖、生活热水蓄热系统流程图

（图中标注见设备配置与技术参数表）

电锅炉利用夜间8h低谷电（23:00~7:00）供暖的同时进行蓄热，在用电高峰期间则利用电锅炉和蓄热装置联合供热。在工作日和过渡季节，蓄热量所占系统总负荷的比例逐渐增加时，系统也从分量蓄热模式向全量蓄热模式转换，可以实现避峰运行，从而大幅节省运行费用。整个系统可按以下4种工作模式运行：

a) 电锅炉蓄热兼供热模式；

b) 电锅炉单供热模式；

c) 蓄热装置单供热模式；

d) 电锅炉、蓄热装置联合供热模式。

自控系统通过控制电锅炉、外围设备和电动阀门的启停和调节，使蓄热系统能够实现四种工况的转换并监视系统各设备的工作状况与运行参数，对系统及设备出现的故障及时报警。系统设备配置及其性能参数见表1：

表1  蓄热采暖、生活热水系统的设备配置与技术参数表

注：1）源牌全自动电热水机组；

    2）普通钢罐。

2.2蒸汽系统

系统设备配置及其性能参数见表2：

表2  蒸汽系统的设备配置与技术参数表

注：1）源牌全自动电蒸汽机组；

3         系统实际运行情况

自该工程竣工验收至今，系统运行可靠、稳定、经济效益显著，并业主方对系统的使用成本情况作了较为详细的记录，现摘取其中半个月的运行费用数据（表3所示）进行分析，以评价本蓄热系统的性能指标。 

从表3可看出，1月11日的总用电量最大为17340KWh，其中峰电为2445KWh，平电为4395 KWh，谷电为10500 KWh，扣除设计蒸汽使用时间的用电量为1400KWh，采暖、生活热水系统总用电量为15940KWh，蓄热罐设计蓄热量为6046KWh，因实际运行时采用较低的未端供水温度，故实际蓄热温差较大，实际蓄热量较设计值大，达6800KWh，同时采用的无间隔温度分层式立式蓄热罐，具有较高的蓄热及释热效率。本工程因机房空间限制蓄热罐的容量大小，否则蓄热系统的经济性还可进一步得到体现，同时随着气温的升高，日总负荷的下降，系统将由分量蓄热模式向全量蓄热模式转化。 

4        工程设计特点及结论

采暖与生活热水系统共用一套蓄热装置，与采暖、生活热水各用一套蓄热装置对比本系统的优点在于：
    a) 提高了采暖及生活热水系统的可靠性，两个系统可互为备用；
    b) 两系统的热量可以根据负荷的不同相互调用，最大限度的满足未端用户的需要；
    c) 同时有利于自控系统的优化控制，最大限度节约运行费用；
    d) 生活热水系统通过板换与二次侧隔离，有利于提高蓄热介质的温度，最大限度利用夜间底谷电力蓄存热量。