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蓄热式热电蒸汽锅炉系统的应用 与燃煤和油动炉相比，电动汽车具有节省投资、高效率、高自动化等优点。因此，考虑到环保和安全，电动汽车的应用具有广阔的前景。目前,电热锅炉的运行主要集中在用电高峰期,运行费用较高,而蓄热式电热蒸汽锅炉可以有效地解决这个问题。 1 优化用电强化供热 蓄热式电热蒸汽锅炉是通过把蒸汽蓄热器与电热锅炉联合起来进行供汽和供热,以达到环保和节能的目的。蓄热式电热蒸汽锅炉具有以下特点: a.高效、节能、无污染、无噪声,可以实现无人值守,安全自动运行。 b.对电力部门的电网起到削峰填谷的作用。该装置可以在用电低谷时用电能产生蒸汽储存在蓄热器中,在用电高峰时蓄热器产生蒸汽或热水供热用户使用。这种运行方式能够均衡电网的负荷,减少电厂机组的调峰操作,降低电力生产中的能耗。 c.显著降低运行成本。目前电力部门对高、低峰时用电制定了不同的价格,用电高峰时的电价是低谷电价的4倍,而用电尖峰时的电价是低谷电价的4.57倍,就是“常时”用电也是低谷时的2.86倍。因此,这种供热方式能够有效提高运行的经济性,尤其适用于用电高峰期间需要供热的用户。 d.供热质量高,用户热负荷稳定。该装置工作性能好,供热负荷波动小,可以按照热用户的供热需求进行调节。尤其是对间断供热的用户,可以减少电热锅炉的启停次数,而且用蓄热器供热启动速度快而平稳。 2 蓄热式加热蒸汽炉的加热系统 蓄热式电热蒸汽锅炉系统(图1)主要由电热蒸汽锅炉、蒸汽蓄热器、汽水换热器、热网及膨胀水箱等组成。 3 系统的工作原理 蓄热式电热蒸汽锅炉系统工作原理是:在晚上用电低谷时,给水经给水泵进入电热蒸汽锅炉,电热蒸汽锅炉产生具有一定压力的饱和蒸汽进入蓄热器,加热蓄热器中的水,使蓄热器内水的温度和压力升高,形成具有一定压力的饱和水,蓄热器中的水是储存热能的载热体;在白天用电高峰期,电热蒸汽锅炉停止运行,打开蓄热器排汽阀,在蓄热器内压力下降的条件下,饱和水成为过热水,立即沸腾而自蒸发,产生低压蒸汽。根据用户要求,通过流量调节阀调节蒸汽流量直接将蒸汽送入用户,或者低压蒸汽进入汽水换热器,与供热回水进行热交换,达到一定供热参数后送入用户热网。 系统中设置膨胀水箱是用来克服回水从除污器出口到热水进入循环水泵这一段的系统阻力及循环泵气蚀余量。从溢流管中出来的水以及从蓄热器中排出的热水均接入集水箱,然后经过水处理、软水箱,由补水泵分别送往给水泵、膨胀水箱。 4 蓄热式热电锅炉供热 下面以一个蓄热式电热蒸汽锅炉系统为例,其具体参数配置如下: 采用上述技术参数配套而成的蓄热式电热锅炉系统在0∶00～6∶00用电低谷时蓄热器进行充热,白天工作时蓄热器进行放热,并通过汽水热交换换热器向热网供热700kW,供热时间约5.5h。若用电差价为0.20元/kW·h,一个采暖季节即可节省运行费用约万元 5 系统设备的设计要点 5.1 法兰安装电加热器 电热蒸汽锅炉可设计为卧式或立式,主要由筒体、电加热器、支座、给水分配管、蒸汽引出管和其他附属装置组成。电加热元件可采用U形电阻式加热管,按电热锅炉功率选择由电加热管的单管功率;每3个电热管配成一组电加热器,呈三角形布置,用螺母或焊接形式固定在法兰上,如图2所示,装入焊接在锅炉两侧筒体上的法兰接管,并用螺栓紧固;通过固定夹、支撑角钢将电加热器固定在筒体内,电加热器外面应有护罩保护。 电热蒸汽锅炉运行中可实现全自动控制,通过编程或设置达到无人值守运行。控制项目主要包括电加热器分组加热及停运,自动调压和补水,给水泵、循环泵的自动切换,加热器和给水泵的联锁等,并具备超温、超压、断水、缺相、短路、过流、接地等报警及保护功能。 5.2 充热时蓄热器容量的确定 变压式蒸汽蓄热器依靠容器内饱和水压力的升降变化,使容器内饱和水焓值相应地变化,从而蓄存或释放蒸汽热能。主要由蓄热器筒体、充热装置和排汽装置、保温装置以及附属装置等组成。 设计时首先根据工程需要确定蓄热器充热压力p1(充热终止时蓄热器内最高压力)和放热压力p2(放热终止时最低压力),假设其对应的饱和水与饱和蒸汽比容、焓分别为v′、v″、h′、h″,单位水容积蓄热量为: 蒸汽蓄热器的蓄热量主要取决于充放热的压差。提高充热压力,降低放热压力均使单位水容积蓄热量增加。但是,随着充热压力的提高,蓄热器的筒体壁厚也相应增加,制造费用随之增大。根据水与水蒸气的性质分析,当充热压力小于1.5MPa时,单位蓄热量随充热压力的提高增长很快,是蒸汽蓄热器用于供热系统的合理压力范围,而放热压力应在满足汽水换热器的工作条件下尽量降低。 蓄热器容积为: 式中φ——充水系数,根据不同工程的放热送汽要求可在0.75～0.95之间选取; 蓄热器充热终了时水容积: 蓄热器放热终了时水容积: 蓄热器放热时产生1 kg蒸汽(压力p2)所需的热量近似为: 当用压力