工业技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
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①作者简介：汪喆（1992—），女，安徽六安人，硕士，助理工程师，从事锅炉及系统设计和研究工作。 DOI：10.16660/jki.1674-098X.2018.27.088
①
汪喆 陈卫波 叶元华
家庭系统(浙江盛达铁塔有限公司 浙江杭州 310000)
摘 要：由于传统燃煤锅炉能效水平偏低、能耗高、环保运行设备落后，造成了北方供暖季节严重的环境问题，于是开始寻求更为清洁高效的供暖方式。其中，电极锅炉以其高效率、低污染的突出优势，在供热领域得到广泛的推广，国家政策也给予了大力支持。本文基于高压电极锅炉的设计原理，分析了蓄热式高压电极锅炉在市政供热系统中应用的工艺流程、技术特点及性能优势。关键词：电极锅炉 蓄热 供暖系统 电网调峰中图分类号：F294 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)09(c)-0088-02 近年来，全国大范围、长时间的持续雾霾现象越来越严重，尤其是北方供暖季，空气质量严重影响了人们的生活环境，大气污染治理需要引起高度重视。国家发改委于2016年5月《关于推进电能替代的指导意见》，提倡在终端能源消费环节，使用电能替代散烧煤、燃油等一次能源，应用于电采暖、电蓄能调峰等方面。其中，采用蓄热式电极锅炉，充分利用了夜间低谷电力和富余的弃风、弃光电量等清洁能源，从负荷侧实现了削峰填谷、有效调峰，是实现电力充分利用、治理大气污染的有效手段。
1 高压电极锅炉技术原理
相比传统的喷射式电极锅炉、和带有机械传动结构的浸没式电极锅炉，新型浸没式电极锅炉结构更为简单，同时具有更为可靠的安全性和稳定性。采用电极直接加热水的方式，主要通过电极加热炉水、炉内水循环、炉外给水3个环节实现蒸汽-水系统循环，锅炉内筒里的三相电极浸在水中，通电后直接
加热具有一定电导率的炉水，产生高品质的蒸汽；锅炉外筒水流通过循环泵进入内筒，不断地给内筒补水；锅炉正常运行或在热备用状态时，为保持内外筒总水量恒定，通过给水泵向锅炉外筒补充除氧水[1]。
2 高压电极锅炉供暖系统
水蓄热式电锅炉即将水加热到一定的温度，热能以显
热的形式蓄存在水中，当需要使用时，再将其释放出来采暖或直接作为热水使用。一般来说，常压下水的蓄热温度为40℃～90℃范围内，饮用开水可蓄热至100℃；对于末端为风机盘管的空调系统，一般蓄热温度为90℃～98℃；对于末端为暖气片的采暖系统一般为90℃～130℃或更高。
该系统设计能满足3种运行模式的相互转换（如图2），即：电锅炉蓄热模式、蓄热水箱供水模式和电锅炉供热模式。
（1）电锅炉蓄热模式：该模式在夜间电力低谷期运行。启动该模式时，V1、V2打开，V3、V4关闭，锅炉、一次循环泵、蓄热循环泵运行。此时自来水经换热器加热后进入蓄热水箱。当水位达到蓄热水箱设定水位时，V1将关闭。水箱温度设定为所需蓄热温度，当达到设定的蓄热温度时，自动停止该模式运行。
（2）蓄热水箱供水模式：该模式在非电力低谷期运行。启动该模式时，V2、V4打开，V1、V3关闭，蓄热水箱内热水流出，经V4由热水供水泵送至供水、供暖管网。
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（3）电锅炉供热模式：该模式一般在蓄热水箱检修期间或没有蓄热水情况下运行。化学水通过换热器加热后直接经V3由热水供水泵送至管网。
在城市管网或小区域模块化供热系统中，主要利用低谷电制热、换热产生高温水蓄热采暖，末端采用电热或暖气片供热方式，设计供回水温度60℃/50℃。
根据下表，根据不同的负荷需求进行电极锅炉功率选型。
热力系统中，可划分为锅炉主机系统、管道、给水系统、冷却水系统、控制系统和其他辅机设备构成。
管道系统主要包括就地温度计、温度变送器、就地压力表、压力变送器、安全阀、截止阀、调节阀、疏水阀及管道，用于连接锅炉主体及各个设备，保证系统水循环系统的流畅运转。
图1 浸没式电极锅炉原理图
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给水系统主要包括水处理系统、冷凝水回收泵、热力除氧器、锅炉给水泵、补水泵等，主要回收冷凝水并对锅炉进行补水保证炉内水量稳定。
冷却系统由冷却水泵、冷却水箱和散热器构成，电极锅炉运行工况通常是高温高压，因此锅炉补水泵、内循环泵内的介质温度高，会影响水泵的使用寿命，为保证水泵的稳定运行和系统正常运转，需加装冷却系统。
锅炉通常采用PLC控制，锅炉主机和辅机设备的控制集成于一体，实现一体化智能控制。系统采用温度补偿技术、变频节能技术、智能控制等先进技术，可实现功能包括：实时监测、远程控制、高精度联锁控制、智能保护等。
3 蓄热式电极锅炉性能分析
（1）具有多种供热方式，既可单一蓄热或放热，也可变蓄边供、直供、联合供热等，运行灵活；
空调外机隔音板（2）系统可靠性高，因热量大量存储，在任何时候都可提供热水，能平衡用电同时应对瞬时大量的需求，在紧急情况下可直供使用；
（3）每台电极锅炉都可独立控制，具有稳定的全自动运行和故障保护机制；
（4）热效率高，启动快速、性能可靠、0～100%无极调节。
4 结语
高压电极蓄热锅炉具有突出的产品优势，性能稳定、运行高效，同时对于电网调节、富余清洁能源消耗有十分显
图2 水蓄热式电极锅炉系统图表1 各类建筑物采暖热指标推荐值（W/m 2）
建筑物类型变压器蝶阀
住宅
油底壳垫居民区综合学校办公楼医院托幼旅馆商店食堂餐厅影剧院展览馆未采取节能措施58～64
60～6760～8065～8060～7065～80115～14095～115采取节能措施40～45
45～55
50～70
55～70
50～60
55～70
100～130
80～105
著的积极意义，应用于城市供暖管网中，达到了节能减排
的目的，真正实现了清洁供暖。
参考文献
[1] 郭峰，夏青扬，刘杨. 浸没式电极锅炉原理及应用[J]. 能源研究与管理，2012（2）：65-67．
[2] 吴炳晨，吴航宇.核电电极浸入式锅炉汽水参数反向控制电功率方法[J].中国电力,2017,50(2):107-112,123.[3] 芮延年.一种适用于中小型锅炉加药系统智能控制器的研究[D].苏州大学,2009.
[4] 赵兴林.特殊负荷接入电网的分析研究[J].云南电力技术,2012,40(5):42-46.
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