唐山某小學(xué)固體電蓄熱機組供暖項目方案

唐山某小學(xué)設(shè)計方案北京添瑞祥德計量科技有限公司2016年8月9日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、項目背景 1\o"CurrentDocument"1、《大氣污染防治計劃》的任務(wù)要求 1\o"CurrentDocument"2、電力需求側(cè)管理（DSM）工作的當(dāng)務(wù)之急 2\o"CurrentDocument"3、電蓄能技術(shù)是解決電網(wǎng)峰谷差及環(huán)保問題的有效手段 2\o"CurrentDocument"二、項目情況及設(shè)計依據(jù) 4\o"CurrentDocument"1、項目情況 4\o"CurrentDocument"2、設(shè)計理念及依據(jù) 4\o"CurrentDocument"三、固體電蓄熱機組及其應(yīng)用 5\o"CurrentDocument"1、固體電蓄熱機組供熱系統(tǒng)原理介紹 5固體電蓄熱機組結(jié)構(gòu)原理 5固體電蓄熱機組工作原理 6固體電蓄熱機組各部件功能介紹 6\o"CurrentDocument"2、固體電蓄熱機組應(yīng)用于供熱系統(tǒng) 7\o"CurrentDocument"四、本設(shè)計方案選型計算 9\o"CurrentDocument"1、蓄熱模式選擇 9\o"CurrentDocument"2、熱負荷計算 9\o"CurrentDocument"3、蓄熱機組選型計算 9\o"CurrentDocument"五、建設(shè)條件 12\o"CurrentDocument"電力要求 12設(shè)計范圍 12供配電系統(tǒng)（需建設(shè)方提供） 12電氣傳動 12主要電氣設(shè)備選型 12\o"CurrentDocument"房屋面積（需建設(shè)方提供） 12\o"CurrentDocument"六、設(shè)備投資及運行費用 14\o"CurrentDocument"1、設(shè)備投資 14\o"CurrentDocument"2、采暖季運行費用 14一、項目背景隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國電力工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，特別是在提倡環(huán)保節(jié)能的今天，國家大力支持谷電的使用，在此基礎(chǔ)上蓄熱電鍋爐得到了長足發(fā)展。蓄熱電鍋爐簡單來說就是利用夜間低谷時段的電力將蓄熱體加熱到一定溫度，同時也能滿足低谷時段的供暖負荷，在平時段和峰時段靠蓄熱體余溫來供暖的一種供暖方式。蓄熱電鍋爐有水蓄熱和固體蓄熱兩種。水蓄熱需用體積較大的蓄熱水箱以及保溫措施，而固體蓄熱體積小，效率高，因此在供熱領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。本項目即是采用固體電蓄熱鍋爐進行供暖方案設(shè)計。1、《大氣污染防治計劃》的任務(wù)要求近年來，我國大氣污染日益嚴(yán)重，霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，人們要求保護環(huán)境，凈化空氣的呼聲日益增高?！洞髿馕廴痉乐斡媱潯凡糠终洠阂弧⒓哟缶C合治理力度，減少多污染物排放（一）加強工業(yè)企業(yè)大氣污染綜合治理。全面整治燃煤小鍋爐。加快推進集中供熱、“煤改氣”、“煤改電”工程建設(shè)，到2017年，除必要保留的以外，地級及以上城市建成區(qū)基本淘汰每小時10蒸噸及以下的燃煤鍋爐，禁止新建每小時20蒸噸以下的燃煤鍋爐；其他地區(qū)原則上不再新建每小時10蒸噸以下的燃煤鍋爐。在供熱供氣管網(wǎng)不能覆蓋的地區(qū)，改用電、新能源或潔凈煤，推廣應(yīng)用高效節(jié)能環(huán)保型鍋爐。在化工、造紙、印染、制革、制藥等產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，通過集中建設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)機組逐步淘汰分散燃煤鍋爐。京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域要于2015年底前基本完成燃煤電廠、燃煤鍋爐和工業(yè)窯爐的污染治理設(shè)施建設(shè)與改造，完成石化企業(yè)有機廢氣綜合治理。2、電力需求側(cè)管理（DSM）工作的當(dāng)務(wù)之急需求側(cè)管理（DSM）實質(zhì)是運用市場模式、強調(diào)利益、滿足需求原則，引導(dǎo)用戶改變用電方式、用電時間、合理消費、多用低谷電和季節(jié)電、多采用高效率設(shè)備。一方面使自己的用電成本下降；另一方面使電網(wǎng)負荷提高，改善電網(wǎng)的經(jīng)濟性，使國家電力資源得到優(yōu)化配置，同時使環(huán)境得到保護。近年來，許多地區(qū)電力出現(xiàn)了相對過剩，電力峰谷差不斷拉大的現(xiàn)象，國家面臨的調(diào)峰任務(wù)和壓力日益嚴(yán)峻。為確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，發(fā)電側(cè)必須采取調(diào)峰措施：水、火電機組調(diào)峰運行，建立抽水蓄能、燃氣發(fā)電等調(diào)峰電廠。而發(fā)電側(cè)調(diào)峰能力是有限的，且是以犧牲機組壽命、能源利用率、高投資等為代價的。為了做到資源的合理配置，用電側(cè)也必須采取調(diào)峰措施，進行削峰填谷。目前在政策上實行了峰谷分時電價，峰谷電價差為3倍左右，并隨著峰谷比不斷下調(diào)，峰谷電價差將逐步拉開到5?7倍。為此，國家更是出臺了《電力需求側(cè)管理城市綜合試點工作中央財政獎勵資金管理暫行辦法》，隨后各地也相應(yīng)出臺了本地區(qū)《辦法》，鼓勵低谷蓄熱用電，對有利于環(huán)保和節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的新增電力容量，可適當(dāng)減免電力容量貼費。用經(jīng)濟手段激勵人們削峰填谷，緩解高峰缺電局面，以提高全國用電效率和水平?！胺骞入妰r”就是鼓勵用戶避開峰期，選擇谷期用電。3、電蓄能技術(shù)是解決電網(wǎng)峰谷差及環(huán)保問題的有效手段為了解決夜晚負荷低，峰谷差大，機組調(diào)峰困難及城市環(huán)保等問題，從70年代起，相繼開發(fā)了電蓄能技術(shù)，作為解決冬、夏高峰負荷的問題，取得了極大的成功。電力蓄能技術(shù)是應(yīng)用蓄冷空調(diào)、蓄熱式電鍋爐等設(shè)備，利用低谷廉價電力蓄冷或蓄熱，供需要時使用。該技術(shù)可平衡低谷電網(wǎng)峰谷差負荷，提高用電效率，減少環(huán)境污染，是一種既有社會效益，又有經(jīng)濟效益的節(jié)能新技術(shù)。蓄熱式電熱鍋爐采用低谷電蓄熱，可削峰填谷，縮小電力供應(yīng)峰谷差，在優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的同時，用戶可以享受到低谷電價。與傳統(tǒng)集中供熱方式相比，電鍋爐系統(tǒng)熱效率高、電能使用便利、形式多樣、自動化程度高、運行安全可靠、運行方式靈活、無排放、無污染、無噪聲……這么多的優(yōu)點，使電鍋爐日益受到重視。固體電蓄熱機組供熱是以電為熱源，利用夜間低谷廉價電力(23:00?7:00)、風(fēng)電或太陽能所發(fā)電力，以發(fā)熱管為媒介，在電網(wǎng)低谷時段以高比熱的金屬固體蓄能合金模塊為熱媒進行加熱，并以高達750度的溫度將其儲存在蓄熱器體內(nèi)，由電腦控制換熱速度，來達到掌控散熱溫度的目的，以供用戶全天使用，從而達到節(jié)省運營費用的目的。目前可用的燃料，無非包括以下幾種：煤炭、生物質(zhì)顆粒、天然氣、液化氣、重油、柴油和電，而輸出的熱媒，亦無非是以下幾種：蒸氣、導(dǎo)熱油、熱水或熱風(fēng)！而未來太陽能、風(fēng)電以及核能等的清潔能源將會逐漸代替舊種類燃料，占越來越大的比重！利用谷電、太陽能、風(fēng)電等清潔能源可實現(xiàn)污染“0”排放，從根本上改善冬季采暖期大氣污染嚴(yán)重的狀況。同時，降低采暖運行費用，投資回收期短，維護管理成本低，是現(xiàn)代供熱發(fā)展模式的最佳選擇。二、項目情況及設(shè)計依據(jù)1、項目情況本項目為唐山某小學(xué)供熱熱源設(shè)計建造項目，本方案根據(jù)項目的現(xiàn)有條件及設(shè)計要求，制定本供熱范圍內(nèi)的熱源固體電蓄熱機組的設(shè)計方案，并估算投資費用及一個采暖季的運行費用。已知唐山該小學(xué)供暖面積為1000近，外墻保溫良好。根據(jù)城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范及全國各熱力公司實際供熱統(tǒng)計資料，結(jié)合該項目地區(qū)位于唐山市，綜合決定采暖設(shè)計熱指標(biāo)取30W/m2。熱源供回水設(shè)計溫度取60/50℃。2、設(shè)計理念及依據(jù)本項目在方案可行性研究過程中遵循國家和地方的相關(guān)供熱設(shè)計的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。項目技術(shù)指導(dǎo)理念堅持“可持續(xù)發(fā)展”的理念，采用理性的設(shè)計思維方式和科學(xué)的施工及運營管理程序，保證本示范項目的采暖做到環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益的“三統(tǒng)一”。設(shè)計依據(jù)如下：1、遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)《電熱儲能爐工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》2、《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-20123、《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施（暖通空調(diào)動力）》（2009版）4、《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施（節(jié)能專篇暖通空調(diào)動力）》（2007版）5、《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》（第二版），陸耀慶主編，中國建筑工業(yè)出版社6、《城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》CJJ34—2002三、固體電蓄熱機組及其應(yīng)用固體電蓄熱機組的突出特點是，很好的利用了國家的峰谷電價差政策，在電價最低的時段對設(shè)備加熱蓄熱，而在電價高端時段停止加熱用電，在使用存儲的熱能時，與其它直熱式電能熱工設(shè)備功能一致。由于使用的是國家提供的低價電能，就可以大幅降低用戶的使用成本與操作成本（可實現(xiàn)無人值守）。1、固體電蓄熱機組供熱系統(tǒng)原理介紹1.1固體電蓄熱機組結(jié)構(gòu)原理保溫材料蓄熱機組主要包括6部分組成：蓄能磚、電加熱管、托架結(jié)構(gòu)、熱風(fēng)機、出水口、進水口、保溫層。1）蓄能磚：主要是用來存儲加熱絲傳導(dǎo)的熱量和釋放存儲的熱量。2）電加熱管：通過接通電源實現(xiàn)對蓄熱池的加熱。3）托架結(jié)構(gòu)：連接、支撐鍋爐本身各部分。4）熱風(fēng)機：將蓄能磚的熱量，以風(fēng)為介質(zhì)傳遞給輸送媒介，實現(xiàn)熱量的交換與輸出。5）進水口：待熱交換液體進入蓄能裝置的通道。6）出水口：液體被加熱后的輸出的通道。1.2固體電蓄熱機組工作原理a.熱量產(chǎn)生：首先由裝置內(nèi)的電阻發(fā)熱管將電能轉(zhuǎn)化為熱量。熱量儲存:熱量產(chǎn)生后被儲存在高密度儲熱介質(zhì)中。此介質(zhì)儲能能力巨大(1.2kwh/m3*℃),最高儲能溫度達700度以上。熱量控制:為使儲存的熱量得到有效利用,在安放儲熱介質(zhì)的特種合金鋼箱內(nèi),包有多層保溫隔熱材料,以防止熱量散失。熱量釋放:儲存的熱量通過內(nèi)置循環(huán)風(fēng)機通過氣/水交換器有序地向外交換，循環(huán)風(fēng)扇由一臺無級調(diào)速電機驅(qū)動。熱量輸送:利用循環(huán)風(fēng)機將空氣送入儲熱介質(zhì)中的風(fēng)道加熱后,通過機箱風(fēng)道進入裝置底部的熱交換器內(nèi),并和循環(huán)水交換,被加熱的循環(huán)水由循環(huán)泵送入輸熱管線內(nèi),達到供熱目的。1.3固體電蓄熱機組各部件功能介紹.發(fā)熱管：熱量產(chǎn)生，由阻性材料制作。每臺設(shè)備有近百只發(fā)熱管。電阻發(fā)熱管依次啟動將電源轉(zhuǎn)化為熱量。轉(zhuǎn)換率99%以上。.保溫層：防熱量流失，由納米保溫隔熱材料。為保證儲存熱量不散失，包有多層特殊保溫隔熱材料，熱損耗極小，每天低于2%。.蓄熱介質(zhì)：吸收儲存熱量:高密度鎂金屬陶瓷特殊材料的蓄能塊，儲熱密度大，可吸收800度高溫。.熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機：熱量釋放，通過1臺內(nèi)置無級調(diào)速電機，驅(qū)動循環(huán)風(fēng)機，將保溫箱內(nèi)冷空氣送入蓄能塊中的風(fēng)道加熱后進入換熱器。.熱交換器：熱量輸送，把儲熱傳遞給熱交換器。風(fēng)機將熱風(fēng)送入機組底部的熱交換器內(nèi)和循環(huán)水交換，輸入的冷水被加熱后由循環(huán)泵送入管線輸出熱水?？筛鶕?jù)室內(nèi)外的傳感器進行輸出水溫調(diào)節(jié)。.自動控制和連接部件:可根據(jù)用戶需要和室內(nèi)外溫差自動調(diào)節(jié)儲熱能量和釋放速度。智能自動化，.外殼:由特種合金鋼制成，噴塑防腐處理。體積小，隨意放置2、固體電蓄熱機組應(yīng)用于供熱系統(tǒng)固體電蓄熱機組采暖系統(tǒng)是以蓄熱機組為熱源，水為熱媒，利用峰谷電價差，在供電低谷時，開啟蓄熱機組將裝置內(nèi)蓄熱介質(zhì)加熱、保溫、儲存；在供電高峰及平電時，關(guān)閉蓄熱機組，通過蓄熱機組內(nèi)循環(huán)風(fēng)機將水加熱后輸配到用熱區(qū)域進行供熱。固體電蓄熱機組供熱系統(tǒng)是由蓄熱機組、循環(huán)泵、補水箱、補水泵、軟化水發(fā)生器等設(shè)備組成。蓄熱機組作為熱源，用于蓄熱和放熱，循環(huán)水泵用于用戶側(cè)熱水輸配。系統(tǒng)根據(jù)室外溫度變化,自動調(diào)節(jié)供水溫度。系統(tǒng)內(nèi)的蓄熱機組、循環(huán)水泵、均由系統(tǒng)控制柜控制，可做到無人值守全自動運行，也可手動操作運行。固體電蓄熱機組應(yīng)用于供熱系統(tǒng)中，接入到PLC控制后可通過供熱軟件實現(xiàn)了對蓄熱機組的遠程控制。使運行達到無人值守，運行更經(jīng)濟、節(jié)能。四、本設(shè)計方案選型計算1、蓄熱模式選擇蓄熱模式按每天蓄熱時間的長短可以分為：部分蓄熱模式和全蓄熱模式。部分蓄熱模式：即夜間主要蓄白天峰段時間的負荷量，在白天平段時間（平段價格相對峰段便宜）固體電蓄熱機組開啟，進行熱補充。該模式主要用于由于受機房區(qū)域面積限制，沒有足夠空間安置蓄熱機組。該模式優(yōu)點是設(shè)備初投資相對降低。但運行費用較之于全量蓄熱模式會相對增加。全蓄熱模式：即對白天峰段和平段的所有負荷量進行蓄熱，充分利用夜間谷段價格優(yōu)勢。該模式優(yōu)點是運行費用低，設(shè)備投資回收期短。缺點設(shè)備初投資相對大。本方案采用全谷電蓄熱方式，谷電蓄熱+保溫時間取8個小時，供熱時間為9個小時，純保溫時間為7個小時，綜合采暖熱指標(biāo)取30W/m2。2、熱負荷計算設(shè)計采暖熱負荷表建筑面積（m2）1000采暖面積熱指標(biāo)（W/m2）30采暖熱負荷（kW）303、蓄熱機組選型計算機組主要計算公式：機組功率（kw）二谷段直供功率（kw）+蓄熱功率（kw）夜間直供功率（kw）三夜間熱負荷（kw）

總蓄熱量（kw-h）二非谷段供熱熱負荷（kw?h）蓄熱功率（kw）二總蓄熱量（kW?h）/谷段蓄熱時長（為8小時）機組總功率（kw）二機組功率（kw）/機組效率（98%）初步設(shè)計：蓄熱時間采用谷電8小時，蓄熱磚機組的蓄熱系統(tǒng)與機組集成在起，故不用做單獨的選型設(shè)計，相關(guān)設(shè)備參數(shù)及計算見下表：蓄熱機組選型計算表序號名稱符號單位計算公式數(shù)值備注1機組回水溫度T1℃502機組供水溫度T—2—℃603機組供回水溫差△T℃△T1=T2-T1104谷段直供功率P直供kwP直供155白天供熱總負荷Q供熱kW?hQ=30*1000*9/1000，峰2706白天純保溫總負荷Q舛i厚kW?hP保溫=30*1000*7/1000/21057白天總蓄熱量Q蓄總kW?hQ蓄總二Q供熱+Q純保3758蓄熱時間H蓄h&=!17、/>、、 yL>l/N谷段時間為8h89蓄熱功率P蓄kwP蓄二Q蓄總/H蓄46.910機組有效功率P有效kwH=l，J、 H=lP有效=P直供+P蓄61.911機組效率n11電阻式鍋爐98%0.9812管道熱損失系數(shù)n損1一般取1.05-1.11.0513安全系數(shù)n安1一般取1.11.114機組總功率P總kwP,=n同*n安*n損*P有/n172.9蓄熱機組選型機組型號單臺鍋爐功率P的單（KW）數(shù)量（臺）P鍋總功率（KW）備注TRXD-0.4-75751750.4KV蓄熱循環(huán)泵選型計算序號名稱符號單位計算公式數(shù)值備注1流量富裕系數(shù)n.1一般取1.05-1.21.22機組功率P鍋kw查鍋爐選型計算表753放熱溫差△Ta℃根據(jù)經(jīng)驗選取10

4循環(huán)泵流量Q泵2m3/hQ=n*0.86*P/△Tl泵2 '泵2 鍋7.745選擇泵流量Q選泵2m3/h流量接近Q布泵212.56揚程H9m一般二網(wǎng)泉揚程為30-35m32蓄熱循環(huán)泵選型序號單臺流量（iWh）揚程（m）數(shù)量（臺）單臺功率（kw）備注112.53223RG65-160（上海鑫志機電）注：固體電蓄熱機組主要設(shè)備表序號技術(shù)參數(shù)單位數(shù)量單臺功率（kw）備注參數(shù)數(shù)值單位固體電蓄熱機組蓄熱量442kW?h臺1750.4KV熱負荷65kW供回水溫度60/50℃蓄熱循環(huán)泵流量12.5m3/h臺23設(shè)計壓力1.6Mpa一用一備揚程32m設(shè)計溫度0-200℃五、建設(shè)條件1、電力要求設(shè)計范圍根據(jù)前述鍋爐選型計算表，本方案需固體蓄能裝置75KW的1臺，2臺蓄熱循環(huán)泵及其相關(guān)配套電力設(shè)施的供配電設(shè)計、電氣傳動、控制等。供配電系統(tǒng)（需建設(shè)方提供）根據(jù)負荷性質(zhì)，固體蓄能裝置總?cè)萘吭?5KVA，采用0.4KV供電。采用電蓄熱機組后，若原有設(shè)計電力符合偏小，需要增容至80KVA。電氣傳動固體蓄能裝置采用高壓接觸器控制。循環(huán)水泵、補水泵采用變頻器控制。不調(diào)速的低壓設(shè)備采用繼電器、接觸器控制，一般為直接起動。正常運行時，集中自動操作。在事故或檢修時，在現(xiàn)場機旁箱操作。主要電氣設(shè)備選型10KV變0.4KV變壓器1臺，容