蓄熱式電鍋爐集中供暖在連云港地區(qū)的應(yīng)用及效益分析

王 慶，翟建建

（國網(wǎng)江蘇節(jié)能服務(wù)有限公司，南京 210019）

近年來，從國家到各省市層面出臺(tái)了多項(xiàng)推動(dòng)電能替代工作的政策，明確了居民采暖是電能替代的重要領(lǐng)域之一，要求截止到2018年，重點(diǎn)推進(jìn)10 t/h以下燃煤（油）鍋爐的替代或淘汰，對(duì)于10～65 t/h的燃煤鍋爐，綜合應(yīng)用電能替代、集中供熱等措施實(shí)施整合、改造或淘汰。

本文以江蘇省首個(gè)居民小區(qū)“以電代煤、清潔取暖”項(xiàng)目為實(shí)例，介紹項(xiàng)目開展背景及優(yōu)惠措施，分析用能現(xiàn)狀及技術(shù)改造方案，評(píng)估項(xiàng)目改造效益。

1 項(xiàng)目背景及優(yōu)惠措施

據(jù)連云港市環(huán)境監(jiān)測中心站數(shù)據(jù)分析，連云港出現(xiàn)多次瞬時(shí)性重污染，主要原因在于老舊小區(qū)冬季燃煤取暖。居民燃煤采暖已成為PM2.5的主要源頭之一，亟需對(duì)老舊小區(qū)進(jìn)行清潔能源供熱改造。連云港某小區(qū)冬季集中供暖采用的熱源是1臺(tái)20 t/h和1臺(tái)10 t/h的燃煤鍋爐，是連云港多數(shù)老舊小區(qū)供暖的典型代表。

雖然電能替代具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但用戶更關(guān)心其能否帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益，在短期內(nèi)電能價(jià)格不占優(yōu)勢的形勢下，為激勵(lì)用戶進(jìn)行電能替代改造，電網(wǎng)公司出臺(tái)一系列優(yōu)惠措施：用戶因?qū)嵤╇娔芴娲脑煸鋈荻鸬?0 kV（20 kV）及本部城區(qū)低壓線路接入改造工程，由供電公司負(fù)責(zé)投資；對(duì)于電鍋爐替代燃煤（油）鍋爐改造項(xiàng)目，按照蒸發(fā)量給予電量獎(jiǎng)勵(lì)，一般工商業(yè)蓄能式電鍋爐每蒸噸獎(jiǎng)勵(lì)谷段電量27萬kWh。除此之外，用戶采用蓄熱式電鍋爐后可以享受電熱鍋爐（蓄冰制冷）峰谷電價(jià)政策，平段電價(jià)為0.259 4元/kWh，谷時(shí)電價(jià)為0.538 3元/kWh。也就是說用戶選擇電能替代將享受到線路投資優(yōu)惠、電量獎(jiǎng)勵(lì)、電價(jià)優(yōu)惠，從多方面獲得改造效益，以此提高用戶主動(dòng)參與電能替代的積極性。

2 用能現(xiàn)狀分析

該小區(qū)通有采暖管網(wǎng)，由鍋爐房集中供應(yīng)熱水，圖1為燃煤熱水鍋爐供暖示意圖。鍋爐房配置1臺(tái)20 t、1臺(tái)10 t的燃煤熱水鍋爐作為熱源，其額定供水溫度為90℃；鍋爐生產(chǎn)的高溫?zé)崴?jīng)2套板式換熱器加熱空調(diào)熱水，一套板式換熱器的二次側(cè)設(shè)置3臺(tái)水泵，供應(yīng)小區(qū)的低區(qū)采暖，低區(qū)的采暖范圍是1—17層；一套板式換熱器的二次設(shè)置3臺(tái)水泵，供應(yīng)小區(qū)的高區(qū)采暖，高區(qū)的采暖范圍是18—34層；以板式換熱器的二次側(cè)回水溫度為控制目標(biāo)，二次側(cè)回水溫度不低于50℃，以保證整個(gè)小區(qū)的采暖效果。

圖1 連云港某小區(qū)燃煤熱水鍋爐供暖示意圖

小區(qū)供暖時(shí)間較長，耗煤量很高，每年消耗標(biāo)煤約1 450 t，產(chǎn)生二氧化碳約3 886 t，并向大氣排放大量煙塵。該小區(qū)作為供暖季長、高耗能、高排放的燃煤小區(qū)，亟需改造。

3 技術(shù)及方案

針對(duì)小區(qū)的供暖特點(diǎn)，并充分利用電能替代優(yōu)惠措施，擬采用節(jié)能高效的蓄熱式電鍋爐替代現(xiàn)有的燃煤熱水鍋爐，利用電價(jià)較低的谷電夜間蓄熱、全天采暖，以期實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的目的。

3.1 蓄熱式電鍋爐采暖原理

蓄熱式電鍋爐的熱源為成套的電鍋爐，蓄熱主體為獨(dú)立的蓄熱保溫水箱，循環(huán)加熱水泵將電鍋爐制取的熱量送到保溫水箱中貯存，配合板式換熱器對(duì)外供熱，組成完整的蓄熱采暖系統(tǒng)，原理圖如圖2所示。

圖2 蓄熱式電鍋爐采暖系統(tǒng)原理圖

3.2 運(yùn)行模式

采暖系統(tǒng)共分為蓄熱、取熱以及供暖3個(gè)部分。①蓄熱：夜間谷電時(shí)段開始，開啟蓄熱電鍋爐的電加熱裝置，加熱蓄熱水箱中的熱水，儲(chǔ)存熱量備用;②取熱：蓄熱水箱與板式換熱器之間的管路，蓄熱水箱與板式換熱器的一次側(cè)接管構(gòu)成閉合回路，供暖期間，蓄熱水箱的高溫?zé)崴偷綋Q熱器加熱換熱器二次側(cè)的空調(diào)水供熱；③供暖：板式換熱器二次側(cè)接管到分集水器及其支管路，通過板式換熱器將室內(nèi)的采暖系統(tǒng)水加熱，再將加熱后的空調(diào)水送到各個(gè)房間供暖。

3.3 蓄熱式電鍋爐集中供暖優(yōu)點(diǎn)

蓄熱式電鍋爐集中供暖有4大優(yōu)點(diǎn)：①不需要燃煤堆放地，節(jié)省企業(yè)用地；②節(jié)約燃煤鍋爐用于除塵、除渣等防塵措施的輔助用水；③減少工作人員，蓄熱式電鍋爐使用智能控制系統(tǒng)，不需要人員進(jìn)行現(xiàn)場操作，節(jié)省企業(yè)投資；④使用效率高，電鍋爐能源轉(zhuǎn)換效率可達(dá)98%以上。

3.4 改造方案

（1）電鍋爐選型

該項(xiàng)目供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷按45 W/m2，日供暖時(shí)間20 h，谷電時(shí)段為8 h，日供暖最大耗熱量約69 750 kWh，其中谷電時(shí)段供暖耗熱量23 400 kWh，平段供暖耗熱量46 350 kWh（根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50019—2003）計(jì)算）。為滿足供熱，該小區(qū)需采用蓄熱式電鍋爐功率原則上不小于8 718.75 kW。

小區(qū)原有的配電容量只滿足居民日常生活照明，為了滿足蓄熱式電鍋爐容量要求，該小區(qū)向供電公司申請(qǐng)?jiān)鋈?.5 MW，根據(jù)相應(yīng)優(yōu)惠政策，該部分投資由供電公司承擔(dān)。但是增容后的線路容量仍不滿足蓄熱式電鍋爐所需的功率要求（≥8 718.75 kW），而且變壓器實(shí)際運(yùn)行過程中不建議在滿負(fù)荷下運(yùn)行，考慮以上條件限制，決定采用3臺(tái)2 100 kW的蓄熱式電鍋爐作為小區(qū)冬季供暖熱源，這意味著在高熱量需求時(shí)只在谷電蓄熱，不能滿足熱量需求，需要在平段時(shí)間開啟電鍋爐進(jìn)行補(bǔ)熱。

（2）蓄熱水箱容量計(jì)算

采暖系統(tǒng)蓄熱溫度95℃，回水溫度60℃，以最大日負(fù)荷的平段耗熱量計(jì)算，蓄熱水箱容量計(jì)算公式如下

V=Q1×860/C

式中：V為蓄熱水箱容量；Q1為最大日負(fù)荷的平段耗熱量；C為每立方水蓄熱熱量。

蓄熱水箱容量為1 138 m3，考慮該系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的余量以及現(xiàn)場場地情況，決定采用1 200 m3的水箱進(jìn)行蓄熱。

（3）整體方案

蓄熱式電鍋爐鍋爐房平面布置圖如圖3所示。原有鍋爐房將主要?jiǎng)澐殖慑仩t房、配電房、泵房、自控室4個(gè)區(qū)域。鍋爐房將放置3臺(tái)電鍋爐、2臺(tái)蓄熱水箱以及加熱循環(huán)泵，負(fù)責(zé)制熱、蓄熱；泵房負(fù)責(zé)供熱，放置板式換流器、采暖循環(huán)泵以及定壓器，并直接對(duì)外連接高低區(qū)出水管、回水管；自控室則放置采暖系統(tǒng)的控制裝置。

圖3 蓄熱式電鍋爐鍋爐房平面布置圖

4 改造效益評(píng)估

4.1 電能替代效益

采用蓄熱式電鍋爐替代燃煤鍋爐后，每年將新增售電電量約518萬kWh，其中谷電量433萬kWh，平段電量85萬kWh，較好地起到了移峰填谷的作用。

4.2 社會(huì)效益

2015年-2016年2臺(tái)燃煤鍋爐供應(yīng)約6萬m2的住宅面積，年用煤量約1 450 t，2017年供熱面積將增加至10萬m2，采用電鍋爐蓄熱集中采暖熱源后，預(yù)計(jì)每年將減少耗煤量約2 418 t，減少二氧化碳約6 476 t。

5 結(jié)束語

本文以江蘇省首個(gè)居民小區(qū)“以電代煤、清潔取暖”項(xiàng)目為實(shí)例，對(duì)蓄熱式電鍋爐集中采暖進(jìn)行方案介紹和效益評(píng)估，蓄熱式電鍋爐等高效節(jié)能類電能替代可以大大減排，具有很好高的社會(huì)效益。居民采暖領(lǐng)域是電能替代的主要領(lǐng)域之一，連云港某小區(qū)電采暖項(xiàng)目的實(shí)施有利于今后在南方推廣電采暖，也對(duì)其他高排放領(lǐng)域推廣電能替代具有一定的借鑒意義。D

［1］《電力需求側(cè)管理工作指南》編委會(huì).電力需求側(cè)管理工作指南［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［2］ 王冬利，宋宏坤，黎洪聲.電力需求側(cè)管理實(shí)用技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2005.