一、固体蓄热技术原理简介
固体蓄热技术是传统水蓄热的更新替代技术,解决了传统“水蓄热密度低”的问题。该技术起源于德国,在德国已经有20多年应用史,技术非常成熟。
固体蓄热设备是一种先进、高效的清洁供热产品,设备原理是将电网滞纳的低谷电能转化成热能储存起来,用于白天高峰时段供暖或供热水使用,或者利用风电将不稳定的风能蓄存起来,变成稳定的热源往外输出,属于清洁无污染产品。
固体蓄热介质为高纯度氧化镁砖。
固体蓄热设备工作原理:固体蓄热设备工作分三个过程,工作过程如下:
第一过程——加热过程,在蓄热体内电热丝通电发热,由电能转化为热能,通过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,满足白天高峰时段的用热需求。
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,温度可从常温直至达到750℃以上,蓄热过程完成。蓄热池外层采用高等绝热材料,使高温蓄热池与外界环境达到热绝缘状态,保证蓄热系统高效节能。
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。
二、水蓄热技术原理
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。
三、固体蓄热、水蓄热对比分析
备注:
1、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
2、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
3、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。
四、40MW的固体蓄热与水蓄热对比分析
以40MW的调峰容量分析,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。
目前很一些电厂调峰项目中,有电极锅炉+水蓄热模式的方案,实际配置水箱远远小于理论计算的容量,如果按照理论计算的容量配置,工程造价会增大很多,同时,水箱占地面积较大,电厂没有地方放置水箱,所以一些工程就大大减少水箱的体积,可以节约大量的工程投资。
目前国内大厂的固体蓄热设备,技术处于领先地位,在电厂调峰项目以及大型供暖、工业领域中得到广泛的应用。