电锅炉运行费用较高的主要原因在于电费较高。若能降低电费,电锅炉运行费用也将相应地降低。从我国目前的用电结构来看,白天的用电量(峯峰电)逐年增加,导致与午夜后用电量(谷电)的差距相应地增大。如国内某地区2000年的峰谷月用电量差平均为3761兆瓦,峰谷差率平均为34.85%。为了减少峰谷电差,近年来电管部门制定了利用谷电的优惠政策,降低谷电的电费以鼓励用户午夜后用电。以2002年北京地区电费为例,工业用电白天电费为0.83元/度,午夜后电费降低为0.20元/度,仅为白天电费的24%左右。因此,若能设计出适用的储能式电锅炉,利用低谷电将电能储存起来供白天使用,就能大大地降低电锅炉的运行费用至接近燃煤锅炉的运行费用,有条件推广至一般家庭使用。
1 储能式电锅炉的国内外现状
目前国内外设计生产的储能式电锅炉主要为以下几种:
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(1)常压水箱分体式储能电锅炉。它的储热介质为常压水。利用低谷电将水介质加热后通过板式换热器将热能释放出,供用户使用。它的主要缺点是水的热容量很小, 从90 o
C降至60 o
C所能释放的热量仅为30Kcal/升,故所需的水箱体积很大。对于10000 m2
供暖面积的电锅炉,以40w/ m2
供热量计算,全部采用低谷电储热16小时所需热量,至少需要体积为184 m3
的水箱。此外, 由于水箱内的水温从90℃逐渐降低至60℃,热量供应不稳定,必须采用变频泵调节流量,且由于水箱体积很大,系统热效率较低,一般仅为80~85%左右。
(2)带压水箱式储能电锅炉。它的储能介质为带压水, 一般为0.4Mpa,其热容量为83Kcal/升,所需水箱体积仍较大,对于10000 m2
供暖面积的电锅炉,以40 w/ m2
供热量计算,仍需体积为66 m3
的水箱。此外, 由于采用带压水箱,结构复杂,安全性较差,不能装置在地下室或建筑物附近。
(3)以氧化铁基固体为储热材料的电暖器。氧化铁基固体的热容量较大,可达288Kcal/升,价格也较便宜,但其强度很差。我公司曾采用这种储能材料建造了一台储能式电锅炉, 发现在数次循环加热后储热材料产生裂缝。目前这种储能材料仅能用于制造供暖面积15~30m2
的热风供暖器。
(4)以固液相变材料(PCM)为储热材料的储能装置。它是将“固液”相变时的潜热储存起来,在逆过程“液固”相变时将热量释放出来供热。不同的PCM材料的相变温度不同,潜热也不同。在130℃以下相变的固液相变材料的潜热每立升可达90 Kcal,比水介质的储热能力有一定的提高,但这些材料的价格都很昂贵,且长期性能不很稳定,有些材料的性能有较强的腐蚀性。
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