蓄热式电锅炉供暖工程设计介绍
蓄热式电锅炉供暖工程设计介绍北京国电华北电力工程有限公司徐新举m
摘要该工程采用直热式和蓄热式电热锅炉联合供暖方式，介绍了方案选择，设备选型,
锅炉运行方式，锅炉房工艺布置和供暖负荷计算。该工程可以充分利用低谷电蓄热供暖，实际运行效果良好。
关键词蓄热电锅炉供暖设计DNF二次觉醒
Design of an electric boiler heating system with heat storage
B y Xu X inju n
搞笑自我介绍Abs t r act Us es di r e c t-hea t i ng and s t or a ge heat i ng e l ec t r i c a l boi l e r s a s t he heat s our c e.
P r es ent s t he s c heme s el ec t i on,e qui pm e nt s t y pe,ope r at i ng m o de o f el e c t r i c al boi l er s,d es i gn of boi l er pl a nt and hea t i ng l oa d c a l c ul at i on.T he pr oj ec t c an f ul l y us e t he l ower pr i c e
el e c t r i c i t y f or hea t s t or a ge,and t he sy s t em ope r at e s we l l.
Keywor ds hea t s t or a ge e l ec t r i c b oi l e r,hea t i ng,des i g n
n North China Pow er Engineering(Beij ing)C o.,Ltd
1工程概况
本工程为燃煤锅炉房改造工程，采用直热式电锅炉加蓄热式电锅炉的供暖方式。总供暖面积为140800m2，其中生活区建筑面积77000m2，办公区建筑面积40000m2，科研楼建筑面积17000m2，国电宾馆建筑面积6800m2。由于科研楼高度近50m，结合原燃煤锅炉的运行方式，将供暖系统分为高压区和低压区两个系统。
高压区选用1台HW30D-720B-380型直热式电锅炉，锅炉容量为720kW;1台T X1-158-F704-H449型蓄热式电锅炉，锅炉容量为704kW，为科研楼提供供暖热源。总用电负荷为1424kW。
低压区选用2台HW48D-2400B-380型直热式电锅炉，单台锅炉容量为2400kW;2台T X1-396-F1728-H528型蓄热式电锅炉，单台锅炉容量为1728kW;2台T X1-275-F1216-H485型蓄热式电锅炉，单台锅炉容量为1216kW，为生活区、办公区和国电宾馆提供供暖热源。总用电负荷为10688kW。
2热源方案比较
根据现场实际情况，原燃煤锅炉房基本没有扩建的可能性，在不拆除原燃煤锅炉房的基础上进行部分改建，可节约大量土建投资。下面结合本工程实际情况，对燃油锅炉、燃气锅炉和电锅炉供暖方式进行比较。
a)燃油锅炉：初投资低，运行费用高，由于场地限制，无贮油罐布置场地，达不到防火要求，锅炉运行噪声大，对环境有一定污染;
b)燃气锅炉：初投资低，运行费用高，气源接入困难，有可能影响供暖期供暖，锅炉运行噪声大，对环境污染甚微;
c)电锅炉(直供式)：初投资低，运行费用高，无污染，锅炉运行安全可靠，便于维修，布置灵活;
d)电锅炉(直热式加蓄热式)：初投资高，运行费用低，无污染，锅炉运行安全可靠，便于维修，蓄热锅炉占地面积较大。
随着近几年电力市场的转变，为了调整用电结构，开拓低谷电市场，华北电力集团公司(华北电管局)对京津唐电网区域内电力用户新报装蓄能用电设备的电贴实行优惠，用电设备全部低谷时段运行并蓄能，高峰、非高峰时段全部或部分用电设备停运，其停运部分设备用电容量全部免收增容费，主要包括蓄热电锅炉、蓄热水泵等。采用电锅炉蓄热式供暖方式，避开高峰电价时间段，可以大大降低运行费用。经过与业主讨论，决定采用蓄热式电锅炉的供暖方式。
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#技术交流园地暖通空调HV&AC2003年第33卷第2期
¹m徐新举，男,1968年5月生，大学，工程师
100011北京市西城区黄寺大街甲24号暖通室
(010)822811882583
收稿日期:20020813
修回日期:02
11728k W 电锅炉蓄热系统 21216kW 电锅炉蓄热系统32400kW 直热电锅炉 4二次循环水泵 5补水泵 6补水箱
7自动软水器 8分水器 9集水器图2
低压区供暖系统工艺流程图
1704kW 电锅炉蓄热系统 2720kW 直热电锅炉3二次循环水泵 4补水泵 5分水器 6集水器
图1 高压区供暖系统工艺流程图
北京地区不同时段电价收费标准见表1。
表1 北京地区不同时段电价收费标准
计费时间收费标准/(元/(kWh))
高峰电8:00~11:00,18:00~23:000.84平 电7:00~8:00,11:00~18:00
0.55低谷电
23:00~7:00
0.20
3 供暖系统设备选型及方案介绍
3.1 确定电锅炉容量
从表1可以看出,1天中低谷电、平电和高峰电时间各为8h，并且不同时段的电价价差很大，为采用蓄热供暖方式提供了便利条件。如果电锅炉只在低谷电时间段内运行，能够节约大量运行费用，但此种运行方式引起电锅炉、蓄热设备、外部电源接线和变压器等设备容量大大增加，初投资过高，在气温较高的两个过渡季节，大量设备闲置，投资回收周期较长，并且受到锅炉房场地限制。经与业主协商，电锅炉采用低谷电加4~5h 平电的运行方式。本工程选用承压蓄热式电锅炉，锅炉内的最高蓄热温度为145e ，设计最低使用温度为60e ，蓄热温差为85e 。3.2 电锅炉运行方式
本工程采用水为蓄热载体，利用蓄热电锅炉储存热量。电锅炉运行时，由直热式电锅炉向用户供热，蓄热式电锅炉蓄热；电锅炉停运时，由蓄热式电锅炉的贮存热量向用户供热。由此可以看出，电锅炉运行时不但要向用户供热，而且要为供暖蓄热，增加了电锅炉的容量，这也是导致采用蓄热式电锅炉供暖方式初投资高的主要原因。电锅炉全天运行方式见表2。表中为冬季供暖室外计算温度9e 时电锅炉的运行方式，当室外温度高于9e 时，电锅炉在平电时段的运行时间减少。在过渡季节室外气温较高时，电锅炉只在低谷电时段运行就可满足供暖要求，并可以通过控制系统实现自动调节。3.3 供暖系统工艺流程
晋怎么读表2 电锅炉运行方式
时 段
23:00~7:00
7:00~13:00
13:00~17:00
17:00~23:00
直热式电锅炉锅炉运行，向用户供热锅炉停运
锅炉运行，向用户供热
锅炉停运长安汽车suv所有车型
蓄热式电锅炉锅炉运行，贮存热量锅炉停运，由锅炉贮存热量向用户供热
锅炉运行，贮存热量锅炉停运，由锅炉贮存热量向
用户供热
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本工程分为高压区和低压区两个供暖系统，高压区供暖系统见图1，低压区供暖系统见图2。图中以板式换热器为分界，蓄热式电锅炉一侧循环称为一次侧，外网供热一侧循环称为二次侧。图中虚线框中蓄热式电锅炉为供货商成套供货(包括锅炉、一次循环水泵、板式换热器、阀门、管道等)。
高压区和低压区两个供暖系统共用1套全自动软化水装置,1个软化水箱。低压区包括办公区和生活区，办公区上班时间供暖负荷较大，下班时间系统经济运行；生活区最大供暖负荷集中在下班以后。由于使用功能的不同，将外
管网分为办公楼、生活区、宾馆3路支管，便于控制系统的控制调节，降低运行费用。4 工艺系统设计要点
采用直热式电锅炉加蓄热式电锅炉的供暖方式，电锅炉的总容量加大，增加蓄热系统，初投资提高，充分利用蓄热锅炉的蓄能特性，减少系统内的热损失，是降低初投资和运行费用的主要因素。在本工程的设计、施工和运行过程中，进行了部分改进工作，收到良好的效果。以下作简单介绍。
a)本工程是北京地区第一个使用承压蓄热电锅炉的项目，与开式蓄热水箱相比，很多方面得到了较大的改进，运行效果很好，受到业主的好评，表3为承压蓄热电锅炉和开式蓄热水箱的性能比较。
承压蓄热电锅炉系统与开式蓄热水箱系统相比，工程造价增加20%~30%，但从系统运行的稳定性、安全性、锅炉设备使用寿命、运行费用等方面考虑，会给业主带来更大的效益。
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表3承压锅炉与开式蓄热水箱的比较
承压蓄热电锅炉开式蓄热水箱
蓄热温度蓄热温度60~145e，蓄热温差85
e
蓄热温度60~95e，蓄热温差35e
贮水容积蓄热温差大，贮水容积很小蓄热温差小，开式蓄热水箱容积相当于
承压蓄热电锅炉贮水容积的2.5倍占地面积占地面积小占地面积大
系统压力工作压力小于0.5M Pa常压
保温锅炉本体为圆筒形，保温效果好,
锅炉房保持常温，热损失很小保温效果差，方形蓄热水箱底部钢架直接与基础相接，散热量很大，水箱上部通气管与大气相通，热损失严重。
水箱间温度较高。
制造等级B级以上锅炉制造等级现场加工，制造等级低
使用寿命承压蓄热电锅炉一次侧为闭式循
环，系统运行中补水很少，避免
了结垢和锈蚀现象，制造等级
高，使用寿命15~20年开式蓄热水箱一次侧与大气相通，运行中补水量很大，水箱锈蚀严重，现场加工质量难以保证，使用寿命5~10年
运行效果蓄热系统闭式循环，一次循环水泵
运行稳定，锅炉保温较好，热损
失小，运行费用低开式蓄热水箱一次侧为开式循环，水箱保温效果差，热损失大，运行费用较高
b)表4为各建筑物的计算热指标，从表中可以看出，本
表4计算热负荷指标
不同时间段计算热指标/(W/m2)
7:00~18:0018:00~23:0023:00~7:00
生活区406035
办公区504030
科研楼504030
国电宾馆406035
工程的计算热指标选用数值小于设计手册中的参考值，这主要出于以下几点考虑:(a)随着建设部对建筑保温的标准提高，近几年新建的建筑物热负荷降低。(b)通过对燃煤锅炉运行方式的调查，从运行人员那里了解到燃煤锅炉的实际投运容量总小于设计容量；并且设计工况是燃煤锅炉连续运行，供回水温度95e/70e，但在实际运行当中，多采用间歇运行，供水温度最高加热到85e，到温度后锅炉压火,1天
锅炉实际运行时间一般维持在10~12h。(c)从1998年以来跟踪已投运的蓄热电锅炉改造工程运行情况来看，采用供暖手册的估算热指标，电锅炉在最寒冷天气的运行时间总少于设计运行时间，并且电锅炉为连续运行。由于电锅炉蓄热供暖系统初投资很高，设备庞大，如果在前期计算中设计余量过大，会造成设备资源的浪费，使整个工程的综合经济效益降低。应根据建筑物的使用功能和全天室外温度的变化，对不同时间的供暖负荷进行调整，避免能源的浪费。本工程的实际运行效果很好。所以，降低蓄热电锅炉供暖系统的供暖负荷估算热指标是很有必要的。
c)增大一次、二次循环水泵的流量，使供暖系统在大流量、小温差(供暖供回水温差维持在15e左右)的工况下运行。由于循环水量的增加，使供暖系统换热后，在55e 低温供水的情况下仍能满足用户供暖要求，从而增大了蓄热锅炉的蓄热温差(60~145e)，充分利用蓄热锅炉贮存的热量，降低蓄热锅炉的贮水容积，减少占地面积，节约投资。同时控制供回水温差在15e左右，可以避免水温过大波动，便于调节。
d)低压区供暖系统供暖用户包括办公区、生活区、宾馆，在低压区分集水器上设3路支管分别供应以上3个用户，综合考虑建筑物的使用功能和室外温度变化，办公区的供暖负荷集中在7:00~18:00，而18:00~7:00只有少数值班和保卫人员在办公楼停留，如果夜间也满负荷供暖，会造成很大浪费；而生活区和宾馆全天热负荷较为平稳,18:00 ~23:00应大负荷向生活区和宾馆供暖；为达到根据用户实际需要热负荷向外网供热，应控制办公区夜间热负荷，在办公区供回水支管上设计安装旁通管,7:00~18:00，
旁通管电动阀门关闭，集中向用户供暖;18:00~7:00旁通管阀门部分打开，维持用户5e值班温度。采用此种运行方式可有效降低运行费用。
5控制系统
选用电锅炉供暖，应从控制设备投资，降低运行费用，节约能源等几个方面综合考虑。在本工程的设计中配套使用集中控制系统，充分利用电锅炉本身控制水平高的优势，从系统运行上挖潜，收到了很好的效果。经几个电锅炉改造工程折算，配套集中控制系统，投资增加10%~20%，运行费用降低20%~30%，控制系统的投资可在2~3年内回收。
控制系统主要检测参数为电锅炉、一次和二次循环水泵、补水泵、电动阀门和电动调节阀门、膨胀水箱、补水箱等设备的运行状态及相关温度、压力信号等。根据检测的数据，经过控制系统程序计算，由控制中心控制电锅炉的运行时间和运行数量，由变频器调节一次蓄热循环水泵流量，同时调节二次循环电动调节阀门开度平衡各供热用户负荷，根据用户的实际热负荷向外网供热，控制用户室内温度，降低运行费用。补水泵的启停由膨胀水箱的液位信号控制，以保持膨胀水箱液位的稳定；控制系统同时检测补水箱液位，当补水箱液位过低时，强制补水泵停运，避免水泵抽空。
控制系统的控制中心(计算机终端)可对供热系统进行实时监控，显示运行参数及设备工作状态，将各种运行参数、设备开启状态等进行及时记录、存储，依据管理要求显示各种运行曲线及图形(如每天供水
温度曲线、负荷曲线等)，打印各种报表，实时调节热力工况达到优化运行状态；计算实时运行负荷和年运行负荷；根据采集的参数，控制系统自动进行系统识别，作出故障诊断，并自动切换到故障画面，通知维修人员采取相应措施，同时将故障原因及时记录。
6小结
中国电力科学研究院蓄热式电锅炉供暖工程于2001年10月竣工，经过2001年至2002年整个供暖期的运行，业主反映供暖效果很好，降低了运行人员的劳动强度，改善了工作环境。由于采用直热式电锅炉加蓄热式电锅炉供暖方式，电锅炉主要在低谷和平电时间内运行，不使用高峰电，起到了/移峰填谷0的作用。实际运行效果非常显著，得到甲方的肯定。从北京市供电局了解到，北京市用电高峰时间段内的电价将逐步提高，而低谷时间段的电价还会降低，有政府和电力部门的大力支持，电锅炉蓄热式供暖会有发展前景。
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