清洁供暖利器-电加热固体电蓄热设备

   一.开展清洁供暖背景
        随着我国经济建设飞速发展，能源消耗日益增长，碳排放压力逐年增大，雾霾天气出现频率居高不下，空气污染治理迫在眉睫。为此，国家发布了雾霾治理的相关管理办法，各地市相继出台治理燃煤锅炉的地区性相关规定。
2018年7月国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，意在将控制取暖燃煤耗量，将削减燃煤放在首位，加快淘汰35吨以下燃煤锅炉。鼓励采用燃气、用电等其他新能源解决冬季采暖。
       国家发展改革委关于发改价格〔2018〕1053号，利用扩大跨省区电力交易规模等措施降低一般工商业电价有关事项的通知。自2018年7月1日起，将扩大跨省区电力交易规模、国家重大水利工程建设基金征收标准降低25%、督促自备电厂承担政策性交叉补贴等电价空间，全部用于降低一般工商业电价。其目的在于鼓励用电取暖。
       一方面环境污染严重，另一方面大量的风电、光电等清洁能源得不到利用而弃掉。各省均出现比较严重的弃风、弃光现象。
       在这个大背景下，电加热固体蓄热设备应运而生，因无废气污染被称作“绿色供暖设备”。凸显其高环保性、经济性好、适用性强等多重价值。高温固体电蓄热设备是利用低谷电或弃风电采取固体储热方式的一种大功率新型热源。设备可大量消纳弃风电，实现超大规模城市区域24小时连续供热能力，足以替代目前广泛应用的燃煤、燃气、燃油锅炉，使用过程中无任何废气、废水、废渣产生，实现了二氧化碳零排放，是供热领域环保升级换代产品。
       电加热固体蓄热技术源自德国，在德国已有二十余载应用史，技术相对成熟，运行可靠。近年来引入国内，并经国内各大设备制造商不断消化技术，持续改进创新，已形成高、低压多种输入电制系统炉型，在冬季取暖领域获得广泛应用。

    二.电加热固体蓄热设备简介
        电加热固体蓄热设备的核心优势在于使用低谷电。
电固体蓄热设备是一种先进、高效的清洁供热产品。低谷电固体蓄热原理是将电网滞纳的低谷电能转化成热能储存起来，用于白天高峰电时供暖或供热水使用，或利用风电将不稳定的风电能蓄存起来，经电加热固体蓄热设备转换稳定热源向外输出，属清洁无污染产品。
       固体电蓄热介质为高纯度氧化镁砖。
       固体蓄热设备工作分三个过程，大致如下：
       第一过程——加热过程。蓄热体内电热丝通电发热，由电能转化为热能，经热交换将热能存储于固体蓄热体中。主要是利用低谷电或弃风电来加热蓄热池，满足白天高峰时段用热需求。
       第二过程——蓄热过程。电热丝产生的热量，不断被固体氧化镁砖吸收，蓄热砖的温度不断升高，从常温升高至750℃以上，直至蓄热过程完成。蓄热池外层采用高绝热材料，使高温蓄热池与外界环境达到绝热状态，确保蓄热系统高效节能。
       第三过程——放热过程。根据用户侧热量需求，设备可按照预先设定好的程序，通过变频风机和水泵实现气-水换热，将蓄热池的热量逐步释放出来，完成热量交换。设备采用PLC及触摸屏以指挥系统工作，从而实现热能精准控制排放。
    三.固体蓄热与其它蓄热形式能效对比
        蓄热主要形式包括：固体蓄热、水蓄热、熔盐蓄热、。
        水蓄热原理：利用水的显热，通过电极锅炉、板式换热器、水泵等设施，将电网滞纳的低谷电能转化为热能储存到水箱里面，在电网高峰时段再释放到热网系统。
        固体蓄热、水蓄热对比分析
       

   备注：
   a.水蓄热密度计算公式：
   1m3体积的水的质量：m=ρ×V=1×106÷1000=1000kg
   1m3体积的水蓄热量：Q=C×m×△t=4.2×1000×（95-85）=42000kJ=11.66kW
   b.固体蓄热密度计算公式：
  1m3体积的固体蓄热材料的质量：m=ρ×V=3.58×106÷1000=3580kg
  1m3体积的固体蓄热材料蓄热量：Q=C×m×△t=1.46×3580×(750-120)  
  =3292884kJ=914.69kW
   c.固体蓄热设备内部风道、电热丝孔占蓄热材料体积的8%左右。
 我们以40MW调峰容量做实例分析
 按照7小时蓄热分析，日蓄存40MW*7=280MW的热量。
 1.固体蓄热设备蓄热池体积：
  蓄热池体积约为：280×1000÷914.69÷92%=332.7m3。
2.蓄热水箱体积：
   蓄热水箱体积为：280×1000÷11.66=24014m3。
结论：相同蓄热量前提下，水蓄热体积是72倍，水蓄热比固体蓄热需要巨大的占地面积，固体蓄热可节省大量的土地资源。
综上所述
    电加热固体蓄热设备是清洁能源中最有选的供热方案，控制简便，输出精准，占地面积小，具有环保、节能、经济、安全、高效、无人值守等特点。
    电加热固体蓄热系统作为清洁能源利器，在供暖行业中日趋占据主导地位，将被大力推崇，获得广泛应用。

作者：姜忠良