前段時間聽朋友說到，“蓄熱電鍋爐”是一種能夠将電能轉化為熱能儲存,用于向熱用戶采暖或作為其他熱能應用的設備,其結構較為簡單,熱效率卻能達到95%左右。通過蓄熱調峰可以減輕火電機組采暖負荷,提高風力發電利用率,在很大程度上解決了由于風電場＂棄風＂限電導緻的大規模能源損失問題。是國家能源政策積極推廣的導向。我們查了些資料，簡單做些了解，歡迎批評指正。

電蓄熱系統原理：

電蓄熱系統原理是在夜間用電低谷期間将電能轉化成熱能，并以顯熱或潛熱的形式将它儲藏起來，在用電高峰期将儲藏的熱量釋放出來滿足采暖或生活熱水的需要，以達到轉移尖峰電力、節省電費、減輕電力負荷和降低設備容量的需要。

蓄熱介質：

1、優态鹽，利用物态變化。

2、以水顯熱蓄熱，常規蓄熱溫度一般在50~95℃。（高溫蓄熱可以達到135℃，甚至更高）。

水蓄熱裝置的形式：（和冰蓄冷形式相似）

a、迷宮式：利用建築物筏基，經濟性好，但效率不高。（渦旋、短路、傳熱）

溫度分層式蓄熱裝置設計原理：

溫度分層式蓄熱裝置設計的四個步驟

1)了解熱熱傾區的形成和維持原理，使高溫熱水和回水分離；

2)選用合适的蓄熱裝置進水分布管（布水器）形式，以減少冷熱水混合。

3)設計進水分布總管。

4)有效地設計利用蓄熱裝置容積、合理安排以獲得最佳分層效果。

溫度分層式蓄熱裝置設計原理，熱傾區的形成和維持原理：

溫度分層蓄熱槽設計主要是為了避免熱、溫水相混而損失的有效熱量，這需要在整個蓄熱和放熱過程維持很薄的熱傾區，即盡量減少熱對流，主要影響因素：

1）浮力：高溫在上，低溫在下。

2）混合：流速和方向。

3）熱傳導：溫度梯度。

關鍵在于合理設計進出水分布管。

蓄熱裝置進水分布管設計：

蓄熱系統配置模式：

全量蓄熱，分量蓄熱。

蓄熱系統流程：

并聯流程、串聯流程。

串聯流程：

串聯流程特點：

1、一套水泵，變頻控制，系統簡單，運行費省。

2、闆式換熱器一次側設計為大溫差，一般供暖設計溫度為85/50℃。

3、大溫差蓄熱、供熱，大幅度減少了闆式換熱器、蓄熱水泵流量系統的管徑，節省了初投資。

4、蓄熱裝置采用了多孔配管作為均流裝置，高溫熱水上進上出，低溫熱水低進低出。利用了溫度自然分層原理，熱傾區熱水範圍小，罐體利用率高。

5、蓄熱裝置結構、布置、聯接形式多樣。可以設計成立式或卧式，蓄熱裝置的體積可按需要設計成多個或單個，蓄熱裝置之間的聯接形式有串聯或并聯設備，蓄熱裝置可以放置于室外或埋地下。

6、利用電鍋爐下遊串聯流程特征，蓄熱裝置的熱頃區溫水（即為蓄熱裝置高低溫熱水的混合面的熱水）也可以用電鍋爐再加熱利用。

7、通過變頻控制進入蓄熱裝置熱水的溫度為恒定的蓄熱溫度，能充分利用蓄熱裝置的容積。同時能保證低谷電時段電鍋爐不卸載。

8、可以實現運行工況：鍋爐蓄熱、鍋爐蓄熱兼供熱、鍋爐單供、蓄熱裝置單供、聯合供熱，控制簡單，靈活。

9、系統可以輕松實現鍋爐優先運行和蓄熱裝置優先運行。

蓄熱系統運行模式：

全量蓄熱，鍋爐優先，蓄熱槽優先，優化控制。

蓄熱系統的熱損失：

a、蓄熱槽表面熱損失

鋼結構；

砼結構：保溫隔熱的設計和施工；

b、蓄熱量要及時使用完；

c、蓄熱槽内部熱損失：

水和蓄熱槽内表面的相互作用

不同溫度熱水之間的界面熱傳導和混合損失。

高溫蓄熱系統流程：

高溫蓄熱系統定壓方式：

高位水箱定壓；變頻水泵定壓；氣體定壓（空氣或氮氣）。

在高溫水系統内，不管是靜止還是循環狀态，防止水的汽化都是一項十分重要的技術要求。

壓力控制（蓄熱溫度135℃）：

0.27-0.35-0.4-0.45-0.55（表壓）

1)系統運行壓力P1為0.4MPa(此壓力能保證152℃時不汽化)。130℃的飽和壓力為0.17MPa（表壓），要維持系統的安全，最低壓力不得低于0.27MPa；電鍋爐的承壓為0.7MPa（絕對壓力）。系統的最高壓力不得高于0.55 MPa。

2)當系統壓力P1降至0.35MPa或以下，開啟變頻水泵補水，壓力P1至0.4MPa停止補水。如果在補水過程中無壓膨脹水箱缺水（當其液位低于0.2m），則打開自來水補水電磁閥，利用自來水補水，并響警鈴報警。當系統壓力P1降至0.27MPa，響警鈴報警，并同時打開自來水補水電磁閥，利用自來水補水定壓（根據自來水壓力而定）。停止熱水電鍋爐和蓄熱水泵，再關閉蓄熱裝置的進出口閥門（在平時這兩個閥門是常開），此舉的日的一是為了保證蓄熱罐内的大量熱水不洩漏，二是為了保護室内運行人員的安全。壓力P1至0.4MPa停止補水。

3)當系統壓力P1升至0.45MPa或以上，開啟調節閥V5放水，壓力至0.4MPa停止放水。當系統壓力P1升至0.53MPa，響警鈴報警，停止熱水電鍋爐和蓄熱水泵，并要求打開手動旁通閥洩壓至0.4MPa。定壓系統中的安全閥采用彈簧式安全閥，安全閥的動作壓力為0.57MPa，回座壓力為0.45MPa。

4)當蓄熱系統無壓膨脹水箱液面低于0.20米時，不得開啟蓄熱系統定壓補水泵，并報警。則打開自來水補水電磁閥，利用自來水補水，當液位補至0.5米，再開啟蓄熱系統定壓補水泵。

飽和水溫度與壓力的關系曲線：

高溫蓄熱系統特點：

1) 蓄熱裝置按壓力容器設計，蓄熱溫度可以達到135℃，用熱結束溫度為45℃，用熱溫差達到90℃，大大減少了蓄熱體積。

2) 蓄熱裝置結構、布置、聯接形式多樣。可以設計成立式或卧式，蓄熱裝置的體積可按需要設計成多個或單個，蓄熱裝置之間的聯接形式有串聯或并聯設備，蓄熱裝置可以放置于室外或埋地下。

3) 蓄熱裝置采用了多孔配管作為均流裝置，高溫熱水上進上出，低溫熱水低進低出。利用了溫度自然分層原理，熱傾區熱水範圍小，罐體利用率高。

4）隻有一套蓄熱水泵，同時避免了兩套（或多套）水泵(初級熱水泵和次級熱水泵)在不同運行模式下流量揚程不匹配，造成水力失調。

5）可以采用大溫差蓄熱、供熱。

6）綜合采用了電動閥、水泵變頻技術、電鍋爐卸載調節調節控制系統，能很準确地控制闆換二次側供水溫度或一次側的回水溫度，同時減小了水泵的出力，最有利的是避免了末端過熱現象，從而較大幅度地減少了運行費用。

7）采用水泵變頻控制進入蓄熱裝置熱水的溫度為恒定的蓄熱溫度，能充分利用蓄熱裝置的容積。同時能保證低谷電時段電鍋爐不卸載。

8）利用電鍋爐下遊串聯流程特征，蓄熱裝置的熱頃區溫水（即為蓄熱裝置高低溫熱水的混合面的熱水）也可以用電鍋爐再加熱利用。

9）蓄熱溫度達到135℃，蓄熱放熱溫差達到90℃以上。而系統定壓隻需超過相對最高溫度所對應的飽和壓力0.2MPa即可。

10）由于系統中電鍋爐的爐體小水容量小，放水補水方便，換電熱管較為便捷。

空氣定壓一體式高溫蓄熱系統：

蓄熱系統自動控制特點：

自動控制系統現場控制器采用PLC可編程序控制器，同時配置彩色觸摸屏，進行現場人機對話管理，操作簡潔；配置上位機系統，進行集中控制；具有工業級的可靠性。

自動控制系統可輕松實現電鍋爐單蓄熱工況、電鍋爐蓄熱兼供熱工況、電鍋爐單獨供熱工況、蓄熱裝置單獨供熱工況、蓄熱裝置優先聯合供熱工況、電鍋爐優先聯合供熱工況，且可以保證各工況均穩定高效運行；可以提供不同的标準軟件模塊以實現各種控制功能。

自動控制系統可以實現遠程監控功能。

電鍋爐：

電熱管：U型、密集、熱流強度、結構。

爐體：合金防腐，不鏽鋼。

電控：PLC、觸摸屏，便于系統控制。

一體化：減少電纜連接，體積小。

電鍋爐分類：

從加熱方式分：直流式、循環式；

從提供介質狀态分：熱水、蒸汽；

從鍋爐結構分：立式、卧式。

蓄能式電熱水器，可以充分利用低谷廉價電力，調荷避峰，降低運行成本。

蓄熱裝置：

空氣/空氣餘熱回收與蓄能供熱：

蓄能供熱與餘熱回收應用示意圖：

熱風烘道應用：

水槽加熱：

工業暖房應用：

國家發改委應同意設立白天“可中斷電價”，把所有波動的風電全部存儲應用在工業電/制冰/加熱或取暖加熱上。同時，提高電網的安全性。

拉大“峰谷電價”差異。在24小時平均價格不變的前提下，降低谷電價格，提高峰電價格，像日本法國等發達國家一樣，提高谷電利用率。

風電棄風區設立棄風時期的特殊上網蓄能電價，鼓勵棄風利用，防止一邊棄風，另一邊還從火電廠抽氣/燒煤取暖造成浪費。

消納棄風的最好方案：

這樣可以培養低谷工業用戶與采暖用戶；

發展智能蓄電/冰/熱技術，把所有波動的風電全部保存起來。

蓄能技術的大量應用，提供工業企業的電能/制冰/熱風，熱水，熱油，蒸汽加大燒煤污染排放的費/稅征收，用于可再生能源的補貼。

本文來源于互聯網，暖通南社整理編輯于2017年4月5日。

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