蓄热式电锅炉供暖工程设计介绍

使用寿命 承压蓄热电锅炉一次侧为闭式循 开式蓄热水箱一次侧与大气相通 ,运行
环 ,系统运行中补水很少 ,避免 中补水量很大 ,水箱锈蚀严重 ,现场
了结垢和锈蚀现象 , 制造等级 加工质量难以保证 ,使用寿命 5～10
高 ,使用寿命 15～20 年
年
运行效果 蓄热系统闭式循环 ,一次循环水泵 开式蓄热水箱一次侧为开式循环 ,水箱
锅炉 热量
炉 贮 存 热 量 热量
炉贮存热量向
向用户供热
用户供热
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
40
60
35
50
40
30
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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 95 ℃/ 70 ℃,但在实际运行当中 , 多采用间歇运行 ,供水温度最高加热到 85 ℃,到温度后锅 炉压火 ,1 天锅炉实际运行时间一般维持在 10～12 h 。(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 。
蓄热式电锅炉的供暖方式 。总供暖面积为 140 800 m2 ,其 中生活区建筑面积 77 000 m2 ,办公区建筑面积 40 000 m2 , 科研楼建筑面积 17 000 m2 ,国电宾馆建筑面积 6 800 m2 。 由于科研楼高度近 50 m ,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 。
本工程分为高压区和低压区两个供暖系统 ,高压区供暖 行了部分改进工作 ,收到良好的效果 。以下作简单介绍 。
系统见图 1 ,低压区供暖系统见图 2 。图中以板式换热器为
a) 本工程是北京地区第一个使用承压蓄热电锅炉的
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
高压区选用 1 台 HW30D2720B2380 型直热式电锅炉 , 锅炉容量为 720 kW ;1 台 TX121582F7042H449 型蓄热式电 锅炉 ,锅炉容量为 704 kW ,为科研楼提供供暖热源 。总用 电负荷为 1 424 kW。
低压区选用 2 台 HW48D22400B2380 型直热式电锅炉 , 单台锅炉容量为 2 400 kW ;2 台 TX123962F17282H528 型蓄 热式 电 锅 炉 , 单 台 锅 炉 容 量 为 1 728 kW ; 2 台 TX122752 F12162H485 型蓄热式电锅炉 ,单台锅炉容量为 1 216 kW , 为生活区 、办公区和国电宾馆提供供暖热源 。总用电负荷 为10 688 kW。 2 热源方案比较
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 9 ℃时电
锅炉的运行方式 ,当室外温度高于 9 ℃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
图 1 高压区供暖系统工艺流程图
用承压蓄热式电锅炉 ,锅炉内的最高蓄热温度为 145
℃,设计最低使用温度为 60 ℃,蓄热温差为 85 ℃。
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
系统压力 工作压力小于 0. 5 MPa
常压
保 温 锅炉本体为圆筒形 ,保温效果好 , 保温效果差 ,方形蓄热水箱底部钢架直
锅炉房保持常温 ,热损失很小 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
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
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
时 段
23 :00～7 :00 7 :00～13 :00 13 :00～17 :00 17 :00～23 :00
直热式电 锅炉运行 , 向用 锅炉停运 锅炉 户供热
锅 炉 运 行 , 向 用 锅炉停运 户供热
蓄热式电 锅炉运行 , 贮存 锅炉停运 , 由锅 锅 炉 运 行 , 贮 存 锅 炉 停 运 , 由 锅
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 。
①☆ 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) 82281188 2583
收稿日期 :2002 08 13 修回日期 :2003 01 02
暖通空调 HV &AC 2003 年第 33 卷第 2 期 技术交流园地 ·95 ·
Ke yw o r d s h e a t s t o r a g e e l e c t r i c b oi l e r , h e a t i n g , d e s i g n
★ North China Power Engine ering (Beijing) Co. , Lt d
1① 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
运行稳定 ,锅炉保温较好 ,热损 保温效果差 ,热损失大 ,运行费用较
失小 ,运行费用低
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
生活区 办公区 科研楼 国电宾馆
不同时间段计算热指标/ (W/ m2)
7 :00～18 :00
18 :00～23 :00
23 :00～7 :00
较高时 ,电锅炉只在低谷电时段运行就可满足供暖
1 1 728 kW 电锅炉蓄热系统 2 1 216 kW 电锅炉蓄热系统
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
表 2 电锅炉运行方式
3 2 400 kW 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
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 。
·96 · 技术交流园地 暖通空调 HV &AC 2003 年第 33 卷第 2 期
关键词 蓄热电锅炉 供暖 设计
De si g n of a n e l e c tri c b oil e r h e a ti n g s yst e m wit h h e a t st or a g e
By Xu Xinju ★
A b s t r a c t Us e s d i r e c t2h e a t i n g a n d s t o r a g e h e a t i n g e l e c t r i c a l b oi l e r s a s t h e h e a t s o u r c e . P r e s e nt s t he s c he me s e l e c t i on , e quip me nt s t yp e , op e r a t ing mod e of e l e c t ri c a l boil e rs , d e s i gn of boil e r pl a nt a nd he a t ing l oa d c a l c ul a t i on. The p r oj e c t c a n f ully us e t he l ow e r p ri c e e l e c t ri c i t y f or he a t s t or a g e , a nd t he s ys t e m op e r a t e s w e ll .
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 8 h ,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 4～5 h 平电的运行方式 。本工程选
1 704 kW 电锅炉蓄热系统 2 720 kW 直热电锅炉 3 二次循环水泵 4 补水泵 5 分水器 6 集水器
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 ;
北京地区不同时段电价收费标准见表 1 。
表Βιβλιοθήκη Baidu1 北京地区不同时段电价收费标准
高峰电 平 电 低谷电
计费时间
8 :00～11 :00 ,18 :00～23 :00 7 :00～8 :00 ,11 :00～18 :00
23 :00～7 :00
收费标准/ (元/ (kWh) ) 0. 84 0. 55 0. 20
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 60～145 ℃,蓄热温差 85 蓄热温度 60～95 ℃,蓄热温差 35 ℃
℃
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
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 。
·94 · 技术交流园地 暖通空调 HV &AC 2003 年第 33 卷第 2 期
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 ☆
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 。