【doc】电锅炉蓄热采暖系统设计

1、电锅炉蓄热采暖系统设计电锅炉蓄热采暖系统设计朱泓,连之伟,胡仰耆,周伟潮(1.上海交通大学机械与动工工程学院.上海200030;2.华东建筑设计有限公司.上海200002;3.现代华盖建筑设计有限公司.上海200041lll-程议丌摘要:电锅炉由于运行费用高而使其应用受到限制,本文结合我国北方某城市工程实例对电-锅炉蓄热水采暖系统设计作了比较详细的介绍,并就如何结合峰谷电价差使用蓄热器以降低运行费用进行阐述.关键词:电锅炉;蓄热;系统设计;削峰填谷-中图分类号:tu83文献标识码:b文章编号:1006-8449(2004)06-0046-051引言电热锅炉是一种通过电热元件将电能转换成热能,以

2、产生蒸汽或热水的供热设备.由于电热锅炉没有燃烧过程,因此不产生任何有害气体及废渣等环境污染物.据报道,目前全国安装的电热锅炉有90%是非蓄热的,一方面促使近年高峰负荷异常升高,另一方面,也造成用户运行费用居高不下,不利于电锅炉的健康发展.电能作为一种清洁,无污染的能源有许多其他能源无可比拟的优点,但同时还要看到,由于我国缺乏优质燃料,热电厂投资大,能源浪费严重,环境污染加大.因此特别要充分利用现有发电能力,解决电力资源利用率低的问题,杜绝电力资源的浪费.采用电热蓄能式采暖,利用电锅炉蓄热将电网夜间低谷电力用于加热水并保温储存,供白天使用,对于提高电网的负荷率是一种十分有效的手段.本文将针对使用

3、蓄热器和不使用蓄热器的区别以及系统设计进行重点介绍.2设计方案采暖蓄热是指采用电锅炉和蓄热水箱或水池,在电网低谷的廉价电费计时区域,进行蓄热作业,而在采暖负荷高峰时,将所蓄的热量释放的技术.一般分全负荷蓄热及部分负荷蓄热两大类.蓄热系统可以采取蓄热,释热供热,蓄热加释热供热等多种方式的组合.全负荷蓄热就是在非电力谷段,总热负荷全部由蓄热装置提供,电锅炉不运行,仅靠蓄热水箱向用户供热.部分负荷蓄热是指处于非电力谷段时,设计总热负荷的30%一70%由蓄热装置提供,蓄热装置和电锅炉联合运行.部分负荷蓄热方式因为初投资较低,得到广泛采用.2.1实际工程简介北方某工业城市项目园区占地面积28万m,建筑面

4、积5.1万m,共分28个单体分散在整个园区内,其中采暖面积约4,5万m.采暖热源有几种方案可供选择.1)天然气锅炉;2)是电热水锅炉;3)是市政热网.三种方案各有特点,燃气锅炉可充分利用低价能源,运行费用低,污染较少,但锅炉房需建烟囱,影响园区景观;电热锅炉具有一些其他类型锅炉无法比拟的优点,如运行清洁,无污染,无噪声,有利于环保,自动化程度高,操作管理简单,运行安全可靠,但运行费用高;加入市政热网的优点是无需自建锅炉房,不需管理,但由于园区内采暖入网费高;系统没有灵活操作性,热费高.充分考虑园区的运行特点,其用热时段有明显划分,即上午9:o0一下午5:00为高峰用热时段,5:00以后保持值班

5、温度.利用当地的峰谷电差价政策(见表1),最后选用电锅炉高温热水蓄热方案,利用晚间谷价电蓄热,白天释放热量.表1北方某城市峰谷电价差2-2.蓄热系统设计2-2.1系统简介计算条件:冬季室外采暖计算温度为一23;设尊第一oo,.一.,w.oo41i46尊第l0d囊第25'o计计算用采暖期天数为174d,供热末端根据单体要求不同有散热器和地板敷设散热装置两种.因此系统二次侧分为高温9570c系统和低温6555两部分.经过计算,整个园区冬季采暖负荷约需4100kw,晚间值班负荷约1200kw.电锅炉蓄能式采暖系统主要设备有电锅炉,蓄能水箱,蓄热循环泵,圉倒目n尊啐目酣目柬暮糙目k始目口教接头

6、,目薅;甲矗度传寡市自计捧气阔,t明置厦计一e劓fd#fv#f术f一一#目flf供暖循环泵,热交换器,定压装置等.系统原理参见图1.2-2-2控制方法该蓄热系统采用高温(145c)蓄热水方式,145c蓄热水通过板式换热设备加热采暖二次水.该蓄热系统在晚上用电低谷期蓄热并提供值班热负荷,图1蓄热系统原理图卜屯锅炉2-,_板式换热器4_-板式换热器5_.板式换热器6_蓄热水泵'_957f系统r次泵8-655系统次泵9一一次侧定压补水泵10-能量利用一次泵11一能量利用二次泵12全自动软水器13-一次侧定压补水箱白天不开主机,白天所需的负荷全部由蓄热水箱提供,二次侧定流量运行,采用一次泵的流

7、量变化对二次侧系统回水温度的控制来保证二次侧的负荷需要.以95c/70c系统二次侧为例:当回水温度大于70c时,表示外界所需的负荷量减小.2_2.3蓄热系统运行模式组合2-2.3.1电锅炉单独蓄热模式.电动阀fl,一次泵关,电动阀f2,蓄热泵,电锅炉开.2_2.3-2电锅炉与蓄热装置联合供热模式.蓄热泵关,电动阀fl,电动阀f2,一次泵,电锅炉开.2-2.3.3蓄热装置单独供热模式.电动阀f2,蓄热泵,电锅炉关,电动阀f1,一次泵开.2_2.3.4电锅炉单独供热模式.电动阀fl,蓄热泵关,电动阀f2,一次泵,电锅炉开.电锅炉供热和蓄热联合运行模式.电动阀fl关,一次泵,电动阀f2

8、,蓄热泵,电锅炉开.2_2.4系统设备选型计算2_2.4.1一次侧加热设备全天总热负荷为32558kwh,采用全量蓄热,即总蓄热量为32558kwh,蓄热温差取65c,即145c一80c.蓄热时间为夜间低谷段时间7h,所以,电锅炉容量为:32558+7=4651(kw),选取4台全自动承压电热水锅炉,输人功率为1350kw,输出功率为1320kw,承压按1.ompa设计.47l蓄热水箱计算水箱的有效容量取决于蓄热量q和蓄热温差,其容积为:v=86oq/(atcp)=32558x860/(65x1.0x1.0)=430767(l).考虑管道,水箱,电锅炉等的散热损失,电锅炉容量和水

9、箱的容积取了1.1的安全系数,蓄热电锅炉容量按465lkwx1.1-5116kw选取,所以蓄热水箱容积为430767x1.1=473844(l).蓄热水箱选取3台高温蓄热水箱,单台有效容积为167m,承压按0.7mpa设计.蓄热泵选型计算蓄热水加热设计平均温差为(145c一80)/2=32.5,加热量q=1320kwx4=5280kw,则设计流量为:g-860q/(atc.p)=860x5280/325=139717(ijh),即140mz/h.考虑安全系数1.15,按流量150m选取水泵.一次泵选型计算假定一次侧循环换热水温从80至145,分温度段进行,并使板式换

10、热器在最佳工况运行,简化一次侧控制系统,因此取95,70,采暖一次系统循环供热设计温差为25,加热量为1800kw,则设计流量计算为:g=860q/(fcpp)=1800x860/25=61920(l/h),即62m3/h,考虑安全系数1.15,按流量80m选取水泵.同理,65%/55采暖一次工程设计按4800minx3800mmx2750mm设计,水箱尺寸为不含保温的尺寸,水箱的上部空间(溢流管口中心线到水箱内顶部)为350mm高,水箱内的最低水位线(最低水位线到水箱内底面的距离)为850mm,水箱膨胀高度范围为28.25x1000/(4.8x3.8)=1550(mm),水箱总高为1550+

11、850+350=2750(mm),即按容积50m制作.设计压力为常压.由上表可知,蓄热时膨胀出来的水含有可利用的热量为l076kwh,所以选配了一台板式换热器做热量回收用.热量利用循环泵计算为了尽可能利用能量,晚间值班室负荷即利用膨胀水箱内的余热,采用再循环措施.可利用热的计算见表2,一次侧设计温差为90一70=20c,总的可利用热为1076kwh,按晚间7h内蓄热,在保持值班室表2热膨胀及可利用的热计算表系统循环供热设计温差为25,加热量为2000kw,则设计流量为:g=860q/(atcp)=2000x860/25=688oo(),即69m.考虑安全系数1.15,按流量86m

12、选取水泵.一次系统定压补水泵计算定压补水泵扬程按以下条件选取,按文献【5,145的热水加20的相应饱和压力,所以扬程取70m,流量按总膨胀量在晚间蓄热7h内平均值后加10%安全系数,取5t/h.定压补水箱选型计算由表2可知,蓄热时总的膨胀量为28.25m3,水箱温度的运行时利用该热量,平均温差20计,则设计流量为:g=86oq/(atc.pt)=860x1076/20x7=6610(l/h),考虑安全系数1.15按流量8.2ma/h选取水泵.二次侧设计温差为65一55=l0,由表2可以看出,总的可利用热为1076kwh,在晚间7h蓄热,保证值班室负荷是利用该热量,则

13、设计流量为g=860q/(atcpt)=860xl076/l0×7=l3220(l/h),考虑安全系数1.15,按流量16.4m/h选取水泵.3采暖期电费计算,能耗分析与运行效果3.1计算依据根据文献【2内提供的我国一些北方城市不同总l48总第l00期第25卷l斗o上程1芟计室外温度下相应的延迟小时数,计算得到表3中的延续小时数.由热负荷的体积热指标法可知,季节表3该市室外温度段划分及延续小时数性的供暖,通风热负荷都与室内外温差成正比,因而,在供暖期,这两种热负荷随室外温度的变化关系呈线性关系,由此计算采暖期的运行费用.3.2采暖期采用蓄热器和不用蓄热器的运行费计算比较采用蓄热器以后

14、的运行费参见表4,根据采暖负荷计算,可以得到热负荷全et变化曲线.如果不采用蓄热器,仅靠电锅炉即时运行提供采暖,那么a阶段(最冷段)运行费用为73927元,见表5.同理,可得b阶段(负荷比为0.85)运行费用为644707元,c和d阶段运行费用分别为601325元和表4采用蓄热器以后的运行费641505元,那么整个采暖期的运行费用为1961465兀.整个采暖运行期采用蓄热器和不用蓄热器的运行费用差额为949982元,因而蓄热器增加的初投资因运行费用的节省而很快回收.3.3水箱再利用系统的节能从表5及b,c,d阶段的运行费用表可以得出,膨胀水箱在蓄热器节省运行费的基础上进一步节能,共节省2390

15、41元,扣除热量再利用水泵运行费11000元,实际可节省228041元.3.4运行实测效果在整个冬季的试运期间,对园区内部分单体进行了实测,详见表6.因某些单体面积较大(4000-10o00m:),同时处于调试运行阶段,所以导致同一单体不同测试点的温度差异较大.但是,这个系统经过去年一个冬季的试运行,投入试运行的单体基本都达到了设计温度.4结语序号运行时段投入kw功率运行h时数运行d天数用k电w量表6采暖系统运行实测结果(1)本文结合工程实例对电锅炉蓄热水采暖系统设计作了详细介绍,该系统对执行分时电价,且峰谷电价差较大的地区,同时建筑物的热负荷具有显着不均衡性,高峰段与电网负荷高峰段重合,低谷

16、段负荷较小的场合,均可大力推广应用.(2)通过对运行费用的比较看出,采用蓄热器后系统的运行费用大为降低,蓄热器增加的初投资一年即可回收,而且以后每年处于经济运行状态,达到利用峰谷差价调节的目的.(3)当采暖蓄热系统采用全量蓄热方式(即一次侧蓄水量较大),49i蕈罐而且蓄热水温较高(130c或更高),开式膨胀水箱带来的热量就不能忽视,应该充分加以利用.能量再利用系统的初投资很快可以回收,而水输送设备的运行费用与节省的运行费用相比所占的比例很小.rl崔议计参考文献:【4】全国勘察设计注册公用设备工程师.暖通空调专业考试复习教材1gbj500192003,采暖通风与空气调节设计规范【s】,【m】,北

17、京:中国建筑工业出版社,2004.【2】2李岱森.简明供热设计手册【m】.北京:中国建筑工业出版社.1998.【5】劳部发(1997)74号.热水锅炉安全技术监察规程【s】.【3】陆耀庆.实用供热空调设计手册【m】.北京:中国建筑工业出版社,收稿日期:2oc_|.旧d51993.修回日期:2004-09-23heatingsystemdesignofelectricboilerwiththermalstoragezhuhong,lianzhiwei.huyangqi,zhouweichao(,.collegeofmechanicalandpowerengineering,sn,jiaotong

18、university,shanghai200030,china;2,eastchinaarchitecturaldesignco.,ltd.喇200041,china)abstract:appicationsofelectricboilersarelimitedsincetheirhigheroperationcost.takingaprojectforexampleatnorthcityofchina,thedesignofelectricboilerthermalstorageandheatingsystemispresentedindetailinthepaperandhowtoredu

19、cetheoperationcostbyutilizingoff-peakelectricityisalsointroduced.keywords:electricheatingboiler;thermalstorage;systemdesign;off-peakelectricity作者简介:朱泓(1971一),女,江苏无锡人,硕士研究生,现代华盖建筑设计有限公司工程师.(上接第39页)applicationofdataacquisitioncardinperformancetestforrefrigeratingandair-conditionproducthuyixiong,nieyan

20、g(civilengineeringinstitute,centralsouthuniversity,changsha410075,china)abstract:inordertoensurethequalityofrefrigeratingandair-conditionproduct,performancetestmustbedone.withthedevelopmentofrefrigeratingandair-conditionindustry,performancetestfacilitybecomemoleandmorepopular.inthispaper,theapplicationofdataacquisitioncardhasbeenintroducedinthisfacility.itincludesthreeparts,whicharehardwareinstalling,softwaredesignandcompositivedebugging.attheendofthisp印er,oneinstancehasbeengiven.keywords:refrigeratingandair-condition;performancetest;dataacqu