工業(yè)鍋爐谷電替代方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化

周厚國(guó)　楊雙雙　曾智勇

摘要：根據(jù)生物質(zhì)燃料替代政策，以節(jié)能環(huán)保為切入點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)性、現(xiàn)有資源利用條件、環(huán)保安全性3個(gè)方面選取因素指標(biāo)，開發(fā)出了谷電熔鹽蓄熱系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)鍋爐，實(shí)踐結(jié)果表明：相比天然氣作為燃料替代，谷電替代具有降低企業(yè)生產(chǎn)成本，擴(kuò)大利潤(rùn)空間，有利于促進(jìn)企業(yè)的良性發(fā)展。同時(shí)電能保證用戶側(cè)清潔無污染排放，兼具企業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的雙贏局面。谷電的有效利用能改善電力峰谷差，平衡國(guó)家電網(wǎng)安全運(yùn)行，是電網(wǎng)發(fā)展谷電經(jīng)濟(jì)的重要手段。

關(guān)鍵詞：熔鹽； 谷電； 清潔環(huán)保

中圖分類號(hào)：TM732

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）18018902

1引言

企業(yè)發(fā)展是硬道理，環(huán)境保護(hù)是硬要求。工業(yè)鍋爐是重要的熱能設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的熱需求＼[1＼]。相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，我國(guó)實(shí)行“以煤為主”的能源政策，工業(yè)鍋爐的生產(chǎn)、使用一直以燃煤鍋爐為主。隨著環(huán)保意識(shí)的提高，國(guó)家及政府推出了一系列的節(jié)能減排政策和措施，大力發(fā)展清潔能源。生物質(zhì)燃料因缺乏與自身清潔環(huán)境相適應(yīng)的專門的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，深圳開展了生物質(zhì)鍋爐替代項(xiàng)目。其中天然氣替代、電能替代＼[2，3＼]是兩大主流方案。

熔鹽具有熱系數(shù)大，熱穩(wěn)定性好，熱容量大，溶解能力高的優(yōu)異特性＼[4＼]。我國(guó)電價(jià)實(shí)行谷峰制，旨在鼓勵(lì)大家用谷電，在提倡利用清潔能源的背景下，整合現(xiàn)有資源，針對(duì)部分企業(yè)使用生物質(zhì)鍋爐進(jìn)行谷電改造。利用國(guó)家峰谷電價(jià)政策，采用電加熱方式在享受谷電價(jià)格時(shí)間段將熱量存儲(chǔ)于蓄熱設(shè)備內(nèi)，生產(chǎn)需要時(shí)，高溫熔鹽通過換熱裝置與需要熱源進(jìn)行換熱，能量再以熱交換的形式釋放出來，滿足生產(chǎn)需要。

2方案設(shè)計(jì)原理

設(shè)計(jì)谷電熔鹽儲(chǔ)熱換熱系統(tǒng)（圖1），采用熔鹽作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，在晚上電低谷期間，機(jī)組利用廉價(jià)低谷電自動(dòng)加熱熔鹽，將電能轉(zhuǎn)換成熱能并儲(chǔ)存在高溫罐內(nèi)，生產(chǎn)需要時(shí)根據(jù)用熱量需求逐步自控釋放，可單罐也可采用模塊式雙罐組合工作。

3經(jīng)濟(jì)性分析

技術(shù)參數(shù)：某工廠需求0.6MPag飽和蒸汽量2 t/h，具體參數(shù)見表1。

已知：進(jìn)水20℃時(shí)，水焓值H1為83.91 kJ/kg；0.6 MPag飽和蒸汽溫度為158.84℃，飽和水焓值H2為2756.66 kJ/kg，電加熱效率0.95，儲(chǔ)熱效率0.95，損熱效率0.95，

由計(jì)算公式Q=m（H2-H1），得每小時(shí)產(chǎn)汽所需熱量：

Q=2000 kg×（2756.66 kJ/kg-83.72 kJ/kg）=5345880 kJ。

4資源利用條件

能源是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，我國(guó)天然氣資源量只占世界總量的0.9%，天然氣資源人均占有量?jī)H為世界人均水平的4.3%。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看， 天然氣是非可再生能源，且我國(guó)屬于天然氣進(jìn)口國(guó)家，天然氣氣源不穩(wěn)定、價(jià)格受國(guó)際能源市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)增加了國(guó)內(nèi)能源供應(yīng)難度。

近年來，我國(guó)谷電富余目前已成常態(tài)，我國(guó)推行峰谷電價(jià)政策，用優(yōu)惠電價(jià)鼓勵(lì)錯(cuò)開用電高峰，減輕用電高峰階段的供電壓力。 同時(shí)，電加熱可利用效率>95%，設(shè)備系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作方便，調(diào)節(jié)靈活，占地面積小，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。低谷電蓄熱設(shè)備可根據(jù)場(chǎng)地不同靈活放置，有效減少占地。平衡國(guó)家電網(wǎng)安全運(yùn)行，提高發(fā)、變、配電設(shè)備的使用率，熔鹽谷電蓄熱鍋爐幾乎不受氣候、地質(zhì)條件限制。

熔鹽是世界上公認(rèn)的最佳高溫傳熱儲(chǔ)熱介質(zhì)，具有儲(chǔ)熱密度大、價(jià)格低、放熱工況穩(wěn)定易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。

5環(huán)保安全性

燃?xì)忮仩t對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施依賴性較大，使用過程中存在安全隱患。且依然存在溫室氣體的排放，二氧化碳是溫室氣體，積聚過多會(huì)造成溫室效應(yīng)，影響生態(tài)平衡。

谷電蓄熱工業(yè)鍋爐技術(shù)采用電能作為熱源，無污染物排放，符合國(guó)家低碳環(huán)保、節(jié)能減排政策。就地生產(chǎn)，就地消費(fèi)，減少熱量損耗，提高能源利用效率。對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施依賴性較低，整個(gè)系統(tǒng)安全可靠。

6優(yōu)化方案

從長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)角度出發(fā)進(jìn)行優(yōu)化，利用儲(chǔ)熱技術(shù)對(duì)可再生能源消納并實(shí)現(xiàn)聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供技術(shù)，整合用戶側(cè)可再生自然資源與谷電互補(bǔ)供給系統(tǒng)，根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)科學(xué)合理的電、熱輸入比例，提高能源利用效率、杜絕污染排放、改善電力峰谷差。在保證用戶需求的同時(shí)，減少系統(tǒng)對(duì)其他能源的依賴。同時(shí)提升能源的綜合利用效率，并減少系統(tǒng)的溫室氣體排放。通過對(duì)多種清潔能源進(jìn)行資源整合，提高清潔能源的競(jìng)爭(zhēng)力。充分發(fā)揮可再生能源的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益。推動(dòng)可再生能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模化、商業(yè)化，進(jìn)一步完善可再生能源產(chǎn)業(yè)鏈體系。

7結(jié)語

節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)屬于典型的政策法規(guī)驅(qū)動(dòng)型產(chǎn)業(yè)，既要突出市場(chǎng)導(dǎo)向，充分發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的基礎(chǔ)性作用，又要加強(qiáng)政府引導(dǎo)，驅(qū)動(dòng)潛在需求轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)。既符合國(guó)家宏觀節(jié)能政策，又滿足企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)效益的需要，同時(shí)緩解電力設(shè)施的制約。

（1）與燃?xì)忮仩t相比，谷電鍋爐運(yùn)行費(fèi)用具有明顯的經(jīng)濟(jì)性，且谷電利用不破壞已有設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)充。

（2）由分析可知，推廣谷電利用具有完全的可行性，完善相關(guān)的儲(chǔ)熱蓄能配套措施是電網(wǎng)發(fā)展谷電經(jīng)濟(jì)的重要環(huán)節(jié)。

（3）市場(chǎng)利好離不開相關(guān)政策的扶協(xié)，隨著光熱發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步成熟，發(fā)電技術(shù)運(yùn)用的整個(gè)流程都屬于環(huán)保生產(chǎn)。打造清潔產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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＼[3＼]裴海波，李德智，韓婉嬌，等.面向新能源消納的電能替代技術(shù)＼[J＼].電力需求側(cè)管理2016，18（6）：45～48.endprint

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Alternative Technology of Industrial Boiler Valley

Zhou Houguo， Yang Shuangshuang，Zeng Zhiyong

（Shenzhen Ai Neng Sen Technology Co.， Ltd.， Shenzhen 518057， China）

Abstract： According to biomass fuel alternative policies，based on energy conservation and environmental protection as the breakthrough point， this paper has developed the three factors of economic efficiency， existing resources utilization and environmental protection.It has developed the application of the valley thermal storage system in industrial boilers.The results showed that compared with natural gas as a fuel substitute， alternative valley power with lower production costs andgreater profit spaceis conducive to promote the benign development of the enterprise. At the same time， power can ensure that the user side is clean and has no pollution emissions with win-win situation between enterprise development and environmental protection. The effective use of valley power can improve poor electricity peak valley and balance the safe operation of the national power grid， which is an important means of valley power grid development economy.

Key words： molten salt；valley electricity；clean and environmental protectionendprint