蓄熱式電鍋爐供暖工程設計介紹

1、蓄熱式電鍋爐供暖工程設計介紹 北京國電華北電力工程有限公司 徐新舉 摘要 該工程采用直熱式和蓄熱式電熱鍋爐聯(lián)合供暖方式 , 介紹了方案選擇 , 設備選型 , 鍋爐運行方式 , 鍋爐房工藝布置和供暖負荷計算 。 該工程可以充分利用低谷電蓄熱供暖 , 實際 運行效果良好 。關鍵詞 蓄熱電鍋爐 供暖 設計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 X u XAbs t r a c t Us e s di r e c t 2he t i a nd s r g e

2、 a l b oil e r s a s t he he a t s our c e. P r e s e n t s t he s c s e c t i , e n e r a t i ng mo d e of e l e c t ri c a l b oil e r s , d e s i gn of b oil r p l a n t a nd t i ng l a d c a c ul a t i on. The p r oj e c t c a n f ull y us e t he l ow e r p ri c e e l e c t ri c i t y o r a t s

3、t o r a g e , a nd t he s ys t e m op e r a t e s w e ll.Ke yw o r ds he a t s t o r a g e e l e c t ri c b oil e r , he a t i ng , d e s i gn North China Power Engineering (Beijing Co. , Ltd1 工程概況本工程為燃煤鍋爐房改造工程 , 采用直熱式電鍋爐加蓄熱式電鍋爐的供暖方式 ?？偣┡娣e為 140800m 2, 其中生活區(qū)建筑面積 77000m 2, 辦公區(qū)建筑面積 40000m 2,科研樓建筑面積 17

4、000m 2, 國電賓館建筑面積 6800m 2。由于科研樓高度近 50m , 結合原燃煤鍋爐的運行方式 , 將供暖系統(tǒng)分為高壓區(qū)和低壓區(qū)兩個系統(tǒng) 。高壓區(qū)選用 1臺 HW30D 2720B 2380型直熱式電鍋爐 ,鍋爐容量為 720kW ;1臺 TX121582F7042H449型蓄熱式電鍋爐 , 鍋爐容量為 704kW , 為科研樓提供供暖熱源 ?？傆秒娯摵蔀?1424kW 。低壓區(qū)選用 2臺 HW48D 22400B 2380型直熱式電鍋爐 ,單臺鍋爐容量為 2400kW ;2臺 TX123962F17282H528型蓄熱式電鍋爐 , 單臺鍋爐容量為 1728kW ; 2臺 TX122

5、752F12162H485型蓄熱式電鍋爐 , 單臺鍋爐容量為 1216kW ,為生活區(qū) 、 辦公區(qū)和國電賓館提供供暖熱源 ?？傆秒娯摵蔀?10688kW 。2 熱源方案比較根據現(xiàn)場實際情況 , 原燃煤鍋爐房基本沒有擴建的可能性 , 在不拆除原燃煤鍋爐房的基礎上進行部分改建 , 可節(jié)約大量土建投資 。 下面結合本工程實際情況 , 對燃油鍋爐 、燃氣鍋爐和電鍋爐供暖方式進行比較 。a 燃油鍋爐 :初投資低 , 運行費用高 , 由于場地限制 ,無貯油罐布置場地 , 達不到防火要求 , 鍋爐運行噪聲大 , 對 環(huán)境有一定污染 ;b 燃氣鍋爐 :初投資低 , 運行費用高 , 氣源接入困難 , 有可能影響

6、供暖期供暖 , 鍋爐運行噪聲大 , 對環(huán)境污染甚 微 ;c 電鍋爐 (直供式 :初投資低 , 運行費用高 , 無污染 , 鍋爐運行安全可靠 , 便于維修 , 布置靈活 ;d 電鍋爐 (直熱式加蓄熱式 :初投資高 , 運行費用低 , 無污染 , 鍋爐運行安全可靠 , 便于維修 , 蓄熱鍋爐占地面積 較大 。隨著近幾年電力市場的轉變 , 為了調整用電結構 , 開拓 低谷電市場 , 華北電力集團公司 (華北電管局 對京津唐電 網區(qū)域內電力用戶新報裝蓄能用電設備的電貼實行優(yōu)惠 , 用電設備全部低谷時段運行并蓄能 , 高峰 、 非高峰時段全部 或部分用電設備停運 , 其停運部分設備用電容量全部免收 增容

7、費 , 主要包括蓄熱電鍋爐 、 蓄熱水泵等 。 采用電鍋爐蓄 熱式供暖方式 , 避開高峰電價時間段 , 可以大大降低運行費 用 。 經過與業(yè)主討論 , 決定采用蓄熱式電鍋爐的供暖方式 。 49 技術交流園地 暖通空調 HV &AC 2003年第 33卷第 2期 徐新舉 , 男 ,1968年 5月生 , 大學 , 工程師100011北京市西城區(qū)黃寺大街甲 24號暖通室 (010 822811882583收稿日期 :20020813修回日期 :2003010211728kW 電鍋爐蓄熱系統(tǒng) 21216kW 電鍋爐蓄熱系統(tǒng)32400kW 直熱電鍋爐 4二次循環(huán)水泵 5補水泵 6補水箱7自動軟

8、水器 8分水器 9集水器 圖 2 低壓區(qū)供暖系統(tǒng)工藝流程圖1704kW 電鍋爐蓄熱系統(tǒng) 27203 4 6集水器1 北京地區(qū)不同時段電價收費標準見表 1。表 1 北京地區(qū)不同時段電價收費標準計費時間收費標準 /(元 /(kWh 高峰電8:0011:00,18:0023:000. 84平 電 7:008:00,11:0018:000. 55低谷電23:007:000. 203 供暖系統(tǒng)設備選型及方案介紹 3. 1 確定電鍋爐容量從表 1可以看出 ,1天中低谷電 、 平電和高峰電 時間各為 8h , 并且不同時段的電價價差很大 , 為采 用蓄熱供暖方式提供了便利條件 。如果電鍋爐只在 低谷電時間段

9、內運行 , 能夠節(jié)約大量運行費用 , 但此 種運行方式引起電鍋爐 、 蓄熱設備 、 外部電源接線和 變壓器等設備容量大大增加 , 初投資過高 , 在氣溫較 高的兩個過渡季節(jié) , 大量設備閑置 , 投資回收周期較 長 , 并且受到鍋爐房場地限制 。經與業(yè)主協(xié)商 , 電鍋 爐采用低谷電加 45h 平電的運行方式 。本工程選 用承壓蓄熱式電鍋爐 , 145 , 設計最低使用溫度為 60 , 。 3. 2 , 存熱量 。 , 熱 , 蓄熱式電鍋爐蓄熱 ; 電鍋爐停運時 , 由蓄熱式電 鍋爐的貯存熱量向用戶供熱 。由此可以看出 , 電鍋 爐運行時不但要向用戶供熱 , 而且要為供暖蓄熱 , 增 加了電鍋爐

10、的容量 , 這也是導致采用蓄熱式電鍋爐 供暖方式初投資高的主要原因 。電鍋爐全天運行方 式見表 2。 表中為冬季供暖室外計算溫度 9 時電 鍋爐的運行方式 , 當室外溫度高于 9 時 , 電鍋爐 在平電時段的運行時間減少 。在過渡季節(jié)室外氣溫 較高時 , 電鍋爐只在低谷電時段運行就可滿足供暖 要求 , 并可以通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動調節(jié) 。 3. 3 供暖系統(tǒng)工藝流程表 2 電鍋爐運行方式時 段23:007:007:0013:0013:0017:0017:0023:00直熱式電 鍋爐 鍋爐運行 , 向用 戶供熱 鍋爐停運 鍋 爐運行 , 向用 戶供熱鍋爐停運蓄熱式電 鍋爐 鍋爐運行 , 貯存 熱量

11、 鍋爐停運 , 由鍋 爐貯 存 熱 量 向用戶供熱 鍋 爐運行 , 貯存 熱量 鍋 爐停運 , 由鍋 爐貯存熱量向用戶供熱 本工程分為高壓區(qū)和低壓區(qū)兩個供暖系統(tǒng) , 高壓區(qū)供暖 系統(tǒng)見圖 1, 低壓區(qū)供暖系統(tǒng)見圖 2。 圖中以板式換熱器為 分界 , 蓄熱式電鍋爐一側循環(huán)稱為一次側 , 外網供熱一側循 環(huán)稱為二次側。 圖中虛線框中蓄熱式電鍋爐為供貨商成套 供貨 (包括鍋爐、 一次循環(huán)水泵、 板式換熱器、 閥門、 管道等 。高壓區(qū)和低壓區(qū)兩個供暖系統(tǒng)共用 1套全自動軟化水 裝置 ,1個軟化水箱 。 低壓區(qū)包括辦公區(qū)和生活區(qū) , 辦公區(qū) 上班時間供暖負荷較大 , 下班時間系統(tǒng)經濟運行 ; 生活區(qū)最

12、大供暖負荷集中在下班以后 。由于使用功能的不同 , 將外管網分為辦公樓 、 生活區(qū) 、 賓館 3路支管 , 便于控制系統(tǒng)的控制調節(jié) , 降低運行費用 。 4 工藝系統(tǒng)設計要點采用直熱式電鍋爐加蓄熱式電鍋爐的供暖方式 , 電鍋爐 的總容量加大 , 增加蓄熱系統(tǒng) , 初投資提高 , 充分利用蓄熱鍋 爐的蓄能特性 , 減少系統(tǒng)內的熱損失 , 是降低初投資和運行 費用的主要因素。 在本工程的設計、 施工和運行過程中 , 進 行了部分改進工作 , 收到良好的效果。 以下作簡單介紹。a 本工程是北京地區(qū)第一個使用承壓蓄熱電鍋爐的 項目 , 與開式蓄熱水箱相比 , 很多方面得到了較大的改進 , 運行效果很好

13、 , 受到業(yè)主的好評 , 表 3為承壓蓄熱電鍋爐和 開式蓄熱水箱的性能比較 。 承壓蓄熱電鍋爐系統(tǒng)與開式蓄熱水箱系統(tǒng)相比 , 工程 造價增加 20%30%, 但從系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性 、 安全性 、 鍋 爐設備使用壽命 、 運行費用等方面考慮 , 會給業(yè)主帶來更大 的效益 。59 暖通空調 HV &AC 2003年第 33卷第 2期 技術交流園地表 3 承壓鍋爐與開式蓄熱水箱的比較承壓蓄熱電鍋爐 開式蓄熱水箱蓄熱溫度 蓄熱溫度 60145 , 蓄熱溫差 85蓄熱溫度 6095 , 蓄熱溫差 35貯水容積 蓄熱溫差大 , 貯水容積很小 蓄熱溫差小 , 開式蓄熱水箱容積相當于 承壓蓄熱電鍋爐貯

14、水容積的 2. 5倍 占地面積 占地面積小 占地面積大系統(tǒng)壓力 工作壓力小于 0. 5MPa 常壓保 溫 鍋爐本體為圓筒形 , 保溫效果好 , 鍋爐房保持常溫 , 熱損失很小 保溫效果差 , 方形蓄熱水箱底部鋼架直 接與基礎相接 , 散熱量很大 , 水箱上 部通氣管與大氣相通 , 熱損失嚴重。 水箱間溫度較高。制造等級 B 級以上鍋爐制造等級 現(xiàn)場加工 , 制造等級低使用壽命 承壓蓄熱電鍋爐一次側為閉式循 環(huán) , 系統(tǒng)運行中補水很少 , 避免 了結垢和銹蝕現(xiàn)象 , 制造等級 高 , 使用壽命 1520年 開式蓄熱水箱一次側與大氣相通 , 運行 中補水量很大 , 水箱銹蝕嚴重 , 現(xiàn)場 加工質量

15、難以保證 , 使用壽命 510年運行效果 蓄熱系統(tǒng)閉式循環(huán) , 一次循環(huán)水泵 運行穩(wěn)定 , 鍋爐保溫較好 , 熱損 失小 , 運行費用低 開式蓄熱水箱一次側為開式循環(huán) , 水箱 保溫效果差 , 熱損失大 , 運行費用較 高 b 表 4為各建筑物的計算熱指標 ,表 4/23:00:007:00生活區(qū) 6035辦公區(qū) 4030科研樓 504030國電賓館 406035工程的計算熱指標選用數(shù)值小于設計手冊中的參考值 , 這 主要出于以下幾點考慮 :(a 隨著建設部對建筑保溫的標 準提高 , 近幾年新建的建筑物熱負荷降低 。 (b 通過對燃 煤鍋爐運行方式的調查 , 從運行人員那里了解到燃煤鍋爐 的實

16、際投運容量總小于設計容量 ; 并且設計工況是燃煤鍋 爐連續(xù)運行 , 供回水溫度 95 /70 , 但在實際運行當中 , 多采用間歇運行 , 供水溫度最高加熱到 85 , 到溫度后鍋 爐壓火 ,1天鍋爐實際運行時間一般維持在 1012h 。 (c 從 1998年以來跟蹤已投運的蓄熱電鍋爐改造工程運行情 況來看 , 采用供暖手冊的估算熱指標 , 電鍋爐在最寒冷天氣 的運行時間總少于設計運行時間 , 并且電鍋爐為連續(xù)運行 。 由于電鍋爐蓄熱供暖系統(tǒng)初投資很高 , 設備龐大 , 如果在前 期計算中設計余量過大 , 會造成設備資源的浪費 , 使整個工 程的綜合經濟效益降低 。 應根據建筑物的使用功能和全

17、天 室外溫度的變化 , 對不同時間的供暖負荷進行調整 , 避免能 源的浪費 。 本工程的實際運行效果很好 。所以 , 降低蓄熱 電鍋爐供暖系統(tǒng)的供暖負荷估算熱指標是很有必要的 。 c 增大一次 、 二次循環(huán)水泵的流量 , 使供暖系統(tǒng)在大 流量 、 小溫差 (供暖供回水溫差維持在 15 左右 的工況下 運行 。 由于循環(huán)水量的增加 , 使供暖系統(tǒng)換熱后 , 在 55 低溫供水的情況下仍能滿足用戶供暖要求 , 從而增大了蓄 熱鍋爐的蓄熱溫差 (60145 , 充分利用蓄熱鍋爐貯存 的熱量 , 降低蓄熱鍋爐的貯水容積 , 減少占地面積 , 節(jié)約投 資 。 同時控制供回水溫差在 15 左右 , 可以避

18、免水溫過大 波動 , 便于調節(jié) 。d 低壓區(qū)供暖系統(tǒng)供暖用戶包括辦公區(qū) 、 生活區(qū) 、 賓 館 , 在低壓區(qū)分集水器上設 3路支管分別供應以上 3個用 戶 , 綜合考慮建筑物的使用功能和室外溫度變化 , 辦公區(qū)的 供暖負荷集中在 7:0018:00, 而 18:007:00只有少數(shù)值 班和保衛(wèi)人員在辦公樓停留 , 如果夜間也滿負荷供暖 , 會造 成很大浪費 ; 而生活區(qū)和賓館全天熱負荷較為平穩(wěn) ,18:00 23:00應大負荷向生活區(qū)和賓館供暖 ; 為達到根據用戶 實際需要熱負荷向外網供熱 , 應控制辦公區(qū)夜間熱負荷 , 在 辦公區(qū)供回水支管上設計安裝旁通管 ,7:0018:00, 旁通 管電

19、動閥門關閉 , 集中向用戶供暖 ; 18:007:00旁通管閥 門部分打開 , 維持用戶 5 值班溫度 。采用此種運行方式 可有效降低運行費用 。5 控制系統(tǒng)選用電鍋爐供暖 , 應從控制設備投資 , 降低運行費用 , 。, , , 。經幾個電鍋爐改 , , 投資增加 10%20%, 運 20%30%, 控制系統(tǒng)的投資可在 23年內回 收 ?？刂葡到y(tǒng)主要檢測參數(shù)為電鍋爐 、 一次和二次循環(huán)水 泵 、 補水泵 、 電動閥門和電動調節(jié)閥門 、 膨脹水箱 、 補水箱等 設備的運行狀態(tài)及相關溫度 、 壓力信號等 。根據檢測的數(shù) 據 , 經過控制系統(tǒng)程序計算 , 由控制中心控制電鍋爐的運行 時間和運行數(shù)量 , 由變頻器調節(jié)一次蓄熱循環(huán)水泵流量 , 同 時調節(jié)二次循環(huán)電動調節(jié)閥門開度平衡各供熱用戶負荷 , 根據用戶的實際熱負荷向外網供熱 , 控制用戶室內溫度 , 降 低運行費用 。 補水泵的啟停由