某電熱鍋爐水蓄熱系統經濟性分析

王小波 宋翀芳

（1 山西省榆次區文化藝術活動中心 2山西省太原理工大學）

某電熱鍋爐水蓄熱系統經濟性分析

王小波 宋翀芳

（1 山西省榆次區文化藝術活動中心 2山西省太原理工大學）

通過對山西某單位常壓電熱鍋爐系統改造實例的分析，介紹了電熱鍋爐采暖系統的設計方案和特點，就系統實際運行費用和集中供熱費用進行比較，指出電熱鍋爐的技術優點和經濟性。

電熱鍋爐；水蓄熱；經濟效益

1. 引言

電熱鍋爐水蓄熱系統是利用廉價的低谷電，在用電低谷時段啟動電熱鍋爐，以水為介質將電熱鍋爐產生的熱量儲存在蓄熱裝置中，適時供應給熱用戶的系統。這樣在用電高峰就可以不開或少開電熱鍋爐，從而減少了高峰時段的用電量，對電網的供電起到了“移峰填谷”的作用，可以緩解電力公司白天因用電量大而供電不足，夜間因用電量小而電能過剩的矛盾。

2 .工程概況

山西省某單位配套有劇院、圖書館、電影院、各類健身活動場所以及辦公用房等。建筑的冬季供暖存在分時段性，如果按常規集中供熱24小時不間斷，會造成能源的巨大浪費，并且由于采暖收費越來越高，而該單位所在地區谷電價較為便宜，這就為電熱鍋爐蓄熱系統的應用提供了可能。

鍋爐機房位于該大樓地下室一層，原系統采用3臺容積式換熱器加集中供熱熱源，為常見的交換站系統。后通過多方考察，方案對比，將集中供熱改造為電熱鍋爐蓄熱系統，在8個供熱季的運行實踐中，系統可靠、穩定、經濟效益顯著。

3 ．電熱鍋爐水蓄熱系統

3.1 系統的工作原理

該系統主要包括四大部分：電熱鍋爐 ,蓄熱水箱 ,熱交換器和熱源系統循環水泵。系統可按用戶要求，在任意時間設定多個不同的溫度值，達到最佳節能效果。使用時，根據用戶要求設定蓄熱時段、供熱時段、蓄熱溫度、電熱鍋爐出水溫度、供水壓力、蓄熱水泵蓄熱時工作頻率等參數。該系統電熱鍋爐流程圖如圖所示。

蓄熱時，補水電磁閥V5開啟，蓄熱水箱補水到高水位時補水電磁閥關閉。蓄熱水泵按設定的頻率運行，30秒之后電熱鍋爐運行，開始蓄熱。當蓄熱水箱的溫度達到設定溫度或蓄熱時段結束，電熱鍋爐停止工作，60秒之后蓄熱水泵停止運行。如果在蓄熱時段且蓄熱水箱溫度低于設定溫度5℃，蓄熱水泵再次投入運行，30秒之后電熱鍋爐開始工作。

供水時，供水電磁閥V1開啟，蓄熱電磁閥V4關閉，電熱鍋爐不工作，蓄熱水泵變頻調速恒壓供水。供水時段補水電磁閥一直關閉，不進行補水操作，以免向用戶供應冷水。如果供水時段結束或蓄熱水箱的水位低于最低水位60秒，蓄熱水泵停止工作。

控制系統可以選擇手動工作。開啟供水電磁閥，關閉蓄熱電磁閥，啟動蓄熱水泵以變頻調速恒壓方式供水，約30秒之后啟動電熱鍋爐，這樣以直供方式向用戶供水。供水結束時，先停止電熱鍋爐，60秒之后停止蓄熱水泵。

3.2 電熱鍋爐系統設備配置

蓄熱式電熱鍋爐房的設計規模和總熱負荷應根據用戶供熱系統的熱負荷曲線和蓄熱量比例及鍋爐運行方式合理確定。本工程由于是改造，受電熱鍋爐、蓄熱水箱等設備空間和資金的限制，冬季熱負荷按最大負荷1970kW，日總熱負荷14200 kWh設計。電熱鍋爐系統在夜間谷電價時段23:00～7:00蓄熱8小時，蓄熱量要基本滿足白天8:00～22:00所需熱負荷12600kWh.蓄熱量比例為90%。

考慮成本的最大經濟性，以及電熱鍋爐蓄熱的最大利用，配置720kW、990kW電鍋爐各一臺，欠缺的負荷集中在最冷天由白天電鍋爐直供補償。蓄熱水箱容積定為270m3,蓄熱水箱內介質蓄熱至95℃，采暖換熱器冷側供回水溫度確定為60℃/50℃，相應熱側供回水溫度為95℃/55℃；蓄熱水箱可利用溫差為40℃，這在一定程度上緩解了蓄熱容量不足的缺點，盡可能利用了蓄熱水箱內蓄存的熱量。

3.3 系統的運行模式

電鍋爐利用夜間8h低谷電（23:00～7:00）低溫供暖的同時進行蓄熱，在用電高峰期間（7:00～23:00）系統啟用蓄熱裝置單獨供熱模式，利用蓄熱水箱供熱，可以實現避峰運行。在最冷日即負荷最大時，蓄熱量不能滿足系統總負荷時，啟用電熱鍋爐、蓄熱裝置聯合供熱模式或者電熱鍋爐單獨供熱模式。自控系統通過控制電熱鍋爐、外圍設備和電動磁閥門的啟停和調節，使蓄熱系統能夠實現多種工況的轉換并監視系統各設備的工作狀況與運行參數，對系統及設備出現的故障及時報警。

4.系統運行經濟評價

該工程竣工驗收至今，系統運行可靠、穩定、經濟效益顯著，通過改造后電熱鍋爐蓄熱運行工況、運行費用和改造前的集中供熱進行比較分析，來評價本蓄熱系統的性能指標。

4.1 初投資經濟分析

電熱鍋爐蓄熱系統經過設計和施工實際總投資125萬元，而集中供熱系統入網配套費按照熱力公司的測算和物價部門的核算需要交納150萬元。這樣初投資節省25萬元。

4.2 運行經濟分析

集中供熱采暖單價是按商業單位標準執行，7.5元/平方米/月，采暖面積按建筑面積加層高系數50 000平方米，供熱時間為5個月，年總費用為7.5*50 000*5=187.5萬元。

電熱鍋爐蓄熱系統運行費用分三部分：1.電熱鍋爐晚上蓄熱：1710千瓦*8小時*150天*0.28元谷價電=57.456萬元；2. 最冷天白天補充3小時直供：1710千瓦*3小時*150天*0.46元平價電=4.7196萬元；3. 儲熱水泵：15千瓦*24小時*150天*0.46元平價電=2.484萬元；費用三項總計64.6596萬元。

電熱鍋爐蓄熱系統年運行費用比集中供熱所繳納的費用每年節省近三分之二，而且實際上由于采暖初期和末期不是滿負荷運行，費用比概算還要低一些。

5．蓄熱采暖系統綜合特點

（1）運行成本低。利用國家峰谷電價差的政策，在采暖期的大部分時間蓄熱（谷電0.28元，為高峰電的1/3）在初冬和初春用2-3個小時時間蓄熱就可以滿足大樓全天的供熱，節省了運行費用，有利于平衡用電負荷。

（2）自動化程度高。電蓄熱系統采用可編程序控制系統用觸摸屏控制，及時針對用戶要求及使用情況，設定及修改控制工程及運行狀態方式，可以根據氣候變化的需要和不同設施用途的需要，隨時開啟實現無人值守，全自動運行。

（3）系統安全可靠。電蓄熱系統強調整體性能，優選各種設備，電熱鍋爐和蓄熱槽系統配合完美，同時各種配套設備也要求能經受長期穩定的考驗。

6.結論

電熱鍋爐蓄熱系統適用于實行分時電價，且峰谷電價差較大的地區，同時建筑具有顯著的間歇供熱特點，特別是白天供熱，晚上不需要供熱或要求少供熱的場所。電熱鍋爐通過控制技術，系統可以根據負荷預測或經驗，在不同負荷日，設計不同的供水溫度。它可以按照系統所要的熱量提供給用戶，不存在浪費現象，提高了供熱質量而且是谷期用電降低了運行成本，提高了電網效率。具有高溫、高效、節費的特點。

[1]吳喜平.蓄冷技術和蓄熱鍋爐在空調中的應用.上海：同濟大學出版社,2000.

[2]陸耀慶.實用供熱通風空調設計手冊.北京中國建筑工業出版社,2008.

[3]朱泓，連之偉.電鍋爐蓄熱采暖系統設計.上海：上海交通大學，2004.

[4]豆小秋，呂建.學校類建筑分時供暖節能潛力分析.天津：天津城市建設學院學報，2009.

[5]張偉程,電鍋爐水蓄熱技術的應用實例.北京:暖通空調,2010.

G322

B

1007-6344（2015）10-0086-01

王小波，男，出生年月：1974年1月1日，籍貫：山東鄄城，學歷：大學本科，職稱：工程師，研究方向：暖通空調節能。

第二

宋翀芳，山西省太原理工大學，副教授。基金項目：國家自然科學基金項目（51108295）