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电能蓄热供暖方式的应用研究

hc360慧聪网暖通行业频道 2003-11-26 13:31:56

摘要本文通过对综合环境因素、国家电力发展状况、经济效益比较等各个方面进行分析，从而得出发展电能蓄热供暖方式的必需性，并介绍了电热锅炉的类型及其选型方法。关键词电热供暖蓄能低谷电环保 0 绪论当前我国大中型城市实行集中供热、采用清洁燃料（油、瓦斯气）供热后，缓解了以烟尘和硫化物为主的污染状况，但并没有缓解氮氧化物对大气质量的污染，因此氮氧化物的污染控制刻不容缓。控制要从多方面入手，笔者以改善供暖形式，使用洁净能源电加热供暖的方法进行简要论述。 1 电加热供暖的可行性近年来电力建设加速发展，电力供应的紧张局面趋于缓和。相当地区出现电力过剩，一些地区从发展的角度出发开始鼓励发展用电作加热能源。有些城市为了提高城市大气环境质量也开始发展电加热供暖方式，很多着重于市场经济发展的企业已经率先采用了电加热供暖技术为自己的企业提供热能。当然有些研究者提出了用电加热是对二次高品位能源的浪费会恢复分散供热的取暖方式。事实上，正确的观点应该是从我国能源发展整体状况和消费政策实际出发，结合我国环境保护总体要求，加上市场经济的自身调控能力来分析电加热供暖的可行性，这样才能获得正确的答案。电加热供暖是一种明显的保护环境的供暖方式。 2 关于发展电热锅炉应用的看法 2.1 建设投资和运行费用高低问题一般认为电热锅炉采暖投资会省，运行费用会高，但是这种说法并不客观，特别是运行费用。关键的问题是要看进行技术经济比较的方法是不是规范一致，地区之间的差异，是不是得到客观的体现，希望有一个可研报告书，把比较的方法规范起来。 2.2 关于两部制电价的落实为了鼓励电力消费，国家各地区相应地制定出台了一些用电优惠政策。例如新增部分在基价10%～20%范围内优惠，居民采暖用电按生活用电对待，实行基数优惠电价、峰谷电价、梯形电价等等。但是所定的两部电价有些地方比较含糊，计量手段又不完善，落实也比较困难，如果这些所存在的问题努力的加以解决，所有一切困难就都可以克服，电热锅炉供暖的实施定会给社会带来极大的效益。 3 电热蓄能供暖的应用 3.1 应用背景我国的电力工业不断发展和壮大，有力支持和促进了国民经济增长，然而正面临着由我国市场经济发展，国家经济结构调整带来的电力需求变化而引发的新课题。一是全国发电利用小时数逐年下降，发电能力未充分利用。火电机组平均利用小时数已由点到面（从1995年的5.454h降至目前4.556h）下降；二是电网高峰负荷增长快，电网负荷率逐年下降，峰谷差逐年拉大（全国平均峰谷差率一般在40%左右，有的电网峰谷差超过45%），造成发电资源很大闲置。在电网低谷时，要停掉好多机组，高峰时，又要开启好多机组。机组的频繁启停，不仅增加能耗，而且影响机组寿命。因此将高峰需求尽可能抑制到最低或将其引导到低谷去用，对能源利用，减少发电厂投入和电网经济运行都有一定好处。国家电力公司1998年成立电力需求管理指导中心，研究推广国际DSM技术并把重点放在提高电网负荷率上，把低谷电、季节性水电、弃水电能充分利用起来，发挥效益。目前用于加大削峰和移峰填谷的主要措施有： 1）引导用户减少或转移高峰需求，实施各种低谷电价优惠政策，鼓励用户在电网低谷时段多用电。 2）积极推广应用可以减少或能够转移电力高峰的冰（水）蓄冷空调技术和低谷蓄热、高峰使用的蓄能技术。 3）对居民使用的空调、电热水器也相应采取措施加以控制，避免这类负荷对电网高峰造成冲击。 3.2 对环境的影响电蓄热供暖是转移高峰电力，开发低谷用电，优化资源配置，保护生态环境的一项重要措施。蓄能技术在中国20世纪90年代通过引进和发展，现已成为电力需求管理的一项成熟技术。在广大供热用户中得到了广泛的应用，并取得了显著效果，蓄热电锅炉供暖的应用不仅能转移高峰电力，而且对防治大气污染，改进城市用电消费结构有极大的好处。就北京地区2002年政府推出的新政策，低谷用电采暖每kWh只收0.20元，比以往常规用电取暖成本降低50%以上。按中国目前50多万台2t以上燃煤工业锅炉计算，一年烧煤约5亿t。如果条件具备将其中三分之一改为电蓄热式锅炉计算，一年约减少2亿t以上烟尘和CO2排放量，这对改善大气质量，保护环境极有贡献。今后我国各地区随着居民分时峰谷电价政策的逐步推行，安全、经济、清洁、高效、方便的电蓄热式电热水器（锅炉）将进入千家万户。目前北京电力部门已研制出单相复费率电能表，北京奇尔雅科技开发有限公司已生产出居民单烧单供小功率的（5kW～50kW）全自动智能型蓄热式电热供暖锅炉，逐步批量投放市场，成为居民采暖、生活供热水主要热源，对提高居民生活质量、改善环境起到巨大作用。 3.3 经济效益分析如果全国有500家2万m2公用场所采用低谷电供暖，相当于建一座30万kW/a的调峰电厂，通常调峰电厂建设成本为6 000元/kW左右，采用蓄热技术转移高峰电力成本不超过2 000元/kW即可达到相同的效果，节约投资10亿元以上。除此以外还节省大部分治理环境污染的投资费用。执行低谷用电电价，运行费用可降低50%以上，以华北地区一个100m2的住宅，每年供热时间按150天，电价0.20元/kWh计算，若使用6kW蓄热式电炉，则每日低谷时间8h，每日电量48kWh，每日费用9.60元，每年1 440元，那么每年每平方米只14.40元，比集中供热低30%左右，比烧气炉低60%左右。如表1，为电能蓄热供暖、锅炉供暖、电能直接供暖三种供热方式的经济性比较表。 4 蓄热式电锅炉的特点、类型及功率选择 4.1 蓄热式电加热供暖的特点一般来说供热用户在有用电优惠政策的区域，最好选择蓄热式，利用低谷电价蓄热供暖，这样虽然一次性设备投资较大，但运行费用成本比直接供热要减少一半以上。新开发的写字楼、办公场所、城市居民楼建议选择单烧单供蓄热式电加热装置。这样运行、使用、管理都比较灵活。能源费用缴纳也方便，物业部门也好管理（供热户可提前购买电量）。不需专门建设锅炉房和安排运行值班人员，节省大量开支，降低费用。采用蓄热式电加热供暖具有以下几点优势： 1）对电力部门的电网负荷起到削峰填谷的作用。均衡电网的负荷，减少电厂机组的调峰操作，使机组运行负荷稳定。 2）显著降低运行成本，锅炉年运行时间越长，投资回收越快。供电部门已对峰谷用电制定了不同价格，高峰电价是平价电150%，低谷电价是平价电50%。估测可以使用产生6t蒸汽的蓄热器（供1万m2办公楼供热约6个小时），若用电差价达0.20/kWh，一个采暖期可节约12万元人民币，两个采暖季节可收回全部投资。 3）供热质量提高，用户热负荷稳定，供热负荷波动小，可按用户需求进行调节，尤其是对间断供热用户，可以减少电热锅炉的启停次数，启动速度快而平稳。 4.2 电热锅炉的类型 1）电阻丝加热管电炉，是将阻性电加热管安装在水介质容器体内对水介质加热，这种加热方法热效率比较低，一般不超过η＝70%，易结垢，长期使用因加热管表面逐年结垢，散热量减少，热效率降低，导致电热管内部热量过高，造成整体损坏，使用寿命短，一般为2年左右，因此近年来已被逐步淘汰。 2）感应式电加热锅炉，是一种传统的电加热技术，它将电能转化为磁能再转变为热能，感应加热有工频、中频、超音频。工频加热一般在50kW～400kW之间。北京奇尔雅科技开发公司利用这种加热方法开发出工频感应管道式液体加热装置，采取模块拼装方式供大型集中供热用户使用。这种加热，热转换效率可达90%以上。感应加热本身具备除垢作用，避免了电热管易发生击穿损坏的现象，但其制造工艺复杂，成本高，所以设备造价比电加热管高20%左右。 3）纳米半导体稀土膜电加热锅炉，这种炉的加热器采用最新的纳米半导体电子膜加热技术进行电加热，其特点是：功率稳定，使用寿命长，可达5万h以上，升温速度快，散热充分，比电阻丝加热管快一倍以上，效率可提高30个百分点。这种加热器是采用多种元素掺杂半导体添加微量稀土元素的新材料，经过工艺加工渗透到加热玻璃或陶瓷器皿外部制成的，内部是流动的被加热介质。介质与电绝对分开，故安全性能好。与普通电热管式加热锅炉相比起动电流小，热转换率高、寿命长、无明火、不结垢、效率衰减慢、运行费用低。但这种加热器目前只适合功率在50kW以下的单烧单供热户，大型功率正在进一步开发研制。 4.3 功率选择电加热锅炉规格应根据实际需要选择合适的功率，避免造成不必要的浪费。一般按采暖面积选择，东北、西北地区按100W/m2，偏远华北地区80W/m2，华中地区70W/m2计算，根据采暖面积可以确定所需的电加热锅炉的供暖功率。 5 电热采暖与建筑材料的关系我国的国民经济和人民生活有了很大的提高，对房屋建筑也提出了更高的要求，特别是对保温、隔热、防水、隔音、防火、无毒害、无污染等建筑功能有了更高的要求。在发达国家建筑节能已经经历了三个发展阶段，最初就叫“建筑节能”，不久改为“在建筑中保持能源”，意为减少建筑中的能量的散失，近来则普遍称作“提高建筑中的能源利用率”，我国现在仍然通称为建筑节能，但含义应该进入到第三层意思。建筑节能的两个主要途经，一是通过建筑物本身即建筑围护结构节能；二是通过供热与空调系统，即供热与空调节能技术。这两方面的含义，一是指生产这些建筑材料时的能耗低，二是指使用这些建筑材料建造的建筑物具有良好的隔热保温性，可大幅度降低建筑采暖与空调能耗。目前广泛生产和使用的节能建筑材料都具备这两点。我国城镇每年新建住宅2亿m2以上，按要求这些建筑应满足新《标准》节能50%之规定，因而节能建筑的大量出现为各种采暖形式在建筑中的应用提供了基础。自然也为蓄热式电采暖提供了基础。电采暖可利用其干净、卫生、无污染、管理方便、占地空间小等自身的优势，在建筑中推广应用，特别是在一些要求较高的建筑中推广应用。
信息来源：供热制冷网


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