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蓄热式电热锅炉

1. 蓄热技术发展前景

1.1发展蓄热技术的社会背景 

在上世纪三十年代的德国, 由于众所周知的原因, 德国的钢铁, 有色金属冶炼, 化工, 造船,中型机械制造, 铁路, 公路及汽车制造等行业几乎在同一时间迅猛发展。 对电力供应能力提出了严峻挑战。 为满足工业发展对电力的需求, 电力装机容量增加很快。 在满足了电力负荷高峰需求之后, 电网的峰谷差也同时拉大, 直接影响了电网的安全经济运行。 为了应对以上问题, 蓄热储能技术得到重视和发展。 在上世纪五十年代, 随着战后重建和世界经济的发展, 德国的电力工业再次面临三十年代的老问题, 特别是五十年代后期, 核电站的发展, 使电网面临的峰谷差问题更加严峻。 因此也使蓄热储能技术得到进一步的发展和完善。该技术发展至今已研制生产了五代产品。在欧洲得到了广泛应用。 进入二十一世纪, 全世界提倡环保, 低碳经济, 使得核能发电重新进入发展期。 太阳能、风能发电等可再生新能源也开始大规模的应用, 蓄热储能技术可对电网平稳运行起到很好的作用。 同时有能非常简单地与太阳能, 风能发电等设备进行对接。 提高新能源的运行效率, 降低投资和运行成本, 从而使蓄热储能技术再次进入到黄金发展期。

我国自上世纪八十年代改革开放以来, 综合国力和人民生活水平都有较大提高, 作为国民经济的基础产业, 电力工业也得到很大发展。 我国的电力装机容量以年平均7.6%的速度高速增长, 发电量更以年平均8%的速度增长, 无论电力装机容量还是发电量都进入世界顶级行列。 特别是从2003年开始, 电力工业的发展速度更快。 但是进入二十一世纪以来, 我国的国民经济和人民生活水平也同时进入高速发展期。 因此, 电力负荷高峰时, 电力供应紧张的问题依然存在。以北京为例, 2009年冬季曾达到用电负荷最高峰值, 2010年夏季更数次刷新用电负荷高峰, 峰值负荷超过1600万千瓦。同时峰谷差也超过800万千瓦。

1.2应用蓄热储能技术的意义

目前从北京的冬、夏两季的电力供应情况看, 在冬、夏两季由于天气的原因, 都会出现用电高峰, 并且不断创出新高。 电网在负荷高峰时段供应紧张, 峰谷差很大。但最高峰负荷时段持续的时间并不长。 采用增加调峰发电机的方法来满足这部分高峰负荷是很不经济的。 而采用需求侧管理的方法削减这部分高峰负荷, 则可以用很少的投资极大地缓解高峰时的供需紧张压力。

分析发生目前电力系统季节性峰谷差大, 导致电网负荷利用率下降的重要原因是由于进几年来国民经济的发展和人民生活水平的提高导致冬季采暖和夏季制冷用电量愈来愈大。 经过分析, 采暖、制冷负荷有以下一些基本特点:

A采暖、制冷年运行负荷率较低. 一般在达到设计负荷50%以下的运行时间, 占全年运行时间的70%。

B采暖、制冷日负荷曲线一般与电网用电负荷同步。

C 一般大中城市采暖、制冷用电通常占高峰用电量的40%-60%, 而其用电总量只占总用电量的10%以下。

从上面分析可知, 采暖和制冷负荷加大了电力系统峰谷差, 是导致城市电网负荷率下降的重要原因。 而在采暖和制冷系统中推行储能技术, 则是进行电网移峰填谷, 缓解电网高峰供电压力的重要方面。

应用储能技术具有较大的社会效益和明显的经济效益, 主要表现在以下几个方面:

A 平衡电网峰谷负荷, 缓解电厂和输配电设施的建设投资压力。

B 稳定发电机组负荷, 改善发电机组效率, 减少环境污染。

C 减少采暖和制冷系统所占用的电网调峰装机容量和输配电设备的社会资源。

D 具有应急冷、热源, 提高采暖、制冷系统的可靠性

2. ZS-F集中蓄热机组技术介绍

蓄热技术发源于上世纪三十年代, 发展至今已是第五代产品。 特别是在欧洲得到广泛应用。 近几年来, 随着国内供电部门推行分时电价, 蓄热技术已开始被逐步引进。 蓄热技术利用廉价低谷电, 在谷电时段将电能转换成热能并储存在保温箱内。 在有热量需求时, 逐步受控释放. ZS-F集中蓄热机组可通过中央空调的风道或其他传统采暖方式连接, 向建筑物供热。或向溴化锂吸收式制冷机供90度热水, 通过溴化锂吸收式制冷机得到冷源。 也可为人们直接提供生活热水。

2.1 ZS-F集中蓄热机组的工作原理:

A. 热量产生: 首先有机组内的电阻发热管将电源转化为热量

B 热量储存: 热量产生后被储存在高密度储能热介质中。此介质储能能力巨大(1.2kwh/m3*℃), 最高储能温度达700度。

C 热量控制: 为使储存的热量得到有效利用, 在安放储热介质的特种合金钢箱内, 包有多层保温隔热材料, 以防止热量散失。

D 热量释放: 被储存的热量通过内置循环风机有序地向外释放, 其风扇由一台无级调速电机驱动。

E 热量输送: 利用风扇将空气送入储热介质中的风道加热后, 通过机箱风道进入机组底部的热交换器内, 并和循环水交换, 被加热的循环水由循环泵送入输热管线内, 达到供热目的。

ZS-F机组体积适中, 储热量巨大, 出水温度从25℃-90℃任意调节. 对回水温度和出水温度之差无特殊限制。

2.2  ZS-F机组的应用范围

如前所述, ZS-F机组可以直接稳定地供应30℃-90℃的热水, 所以在采暖时它可与目前所有的水循环采暖系统连接。 

A 水循环地板采暖系统

B 水循环散热片系统

C 散热片与地板采暖混合系统

 

总之, ZS-F机组在供热时可与一切水循环采暖系统连接! 当在中央空调系统中应用时, 在冬季可直接向系统中的风机盘管供应热水, 以达到供热采暖的目的。 在夏季向溴化锂吸收式制冷机供90℃的热水, 通过热水型溴化锂吸收式制冷机向空调系统中提供7℃冷水, 以达到制冷的目的。 这一点对电网供电平衡电网峰谷负荷有重大作用。

1、对于高层建筑,无需类似燃气供暖所需排烟管道,故可排设在地下。

2、最适合积雪较多的山区等燃气运输困难的地方。

3、由于是蓄热型的,早上的输出温度是最高的,最适合作为严寒地区的加热泵的辅助热源使用。

4、由于是洁净的能源,因此最适合于对环境污染较重视的大城市区和休闲胜地使用。

5、相对于耗电较大的建筑设备而言,由于使用夜间低谷电,价格低廉,运行成本得到降低。

6、由于设备是拆分搬运后进行现场组装,因此最适合开口较窄的正在整修的场所安装。

7、如果用在太阳能的辅助热源上,可以自动控制热水的温度。