编者按:由美高梅游戏官网与丹麦地区供热委员会配合举行的“第三届中丹绿色动力供热顶峰论坛”于2016年9月28日在北京召开,以下为北京市热力工程设计有限责任公司在会刊中的论文分享。


田立顺

北京热力工程设计有限责任公司 100027


        择要:本文以某项目为例,引见了国际蓄能技能的应用状况,并对蓄能罐在会合供热条理中使用停止了细致研讨。文中提出了蓄能罐容积确定的办法。对蓄能罐与会合供热条理的衔接、进步会合供热才能停止了研讨,同时,为加大蓄能罐的应用率,对蓄能罐在会合供冷条理中的使用也做了肯定的研讨。本文的研讨任务为蓄能技能的推行使用提供了参考。

        要害词:蓄能罐、会合供热、热电联产、蓄热、蓄冷


        现在,国际的会合供热条理多接纳热电联产机组为主热源、尖峰汽锅房为调峰热源的多热源联网运转的形式,其运转调理方法普通接纳提早预测室外温度,经过供回水温度调理曲线接纳分阶段改动流量的质调理的调理方法。这种运转和调理方法自九十年月在北京市热力团体会合供热管网中率先使用,在经济运转、保证供热质量和平安、节能等方面获得了精良的结果,并敏捷在天下的供热企业中失掉推行。

        比年来,住建部在天下范畴内鼎力推进供热计量改革,供热免费体制变革,完成了热量控制与热计量免费后,影响最大的将是人们的用热看法。用户自动调理,热负荷动摇较大。对供热条理下游热源的调理特性发生较大影响,热源必需依据热负荷停止及时的供热量调解,但是现在受热电厂自控程度的限定以及热电厂增减负荷的庞大性[1],热源的供热量不行能严厉地随用户热需求的变革而实时调解,因而室外气温的变革将招致用户室温的相应变革,用热负荷调理的题目没有失掉很好的处理,致使现有供热条理存在较大的动力糜费题目。

        1 蓄能罐蓄能技能的使用

        现在,北欧一些会合供热开展程度较高的国度,在多热源联网的会合供热条理中多在热电厂设置蓄能罐来共同热电厂、汽锅房依据用热负荷变革适时调解供热量和整个供热条理的日负荷变革[2]。蓄能罐作为节能和调峰设备,在芬兰等北欧国度失掉了广泛的使用,但是在中国由于供热体制的制约以及集约型办理等缘由依然是重生事物而未失掉应有的注重。

        蓄能罐储能技能的使用,可加大供热条理的调峰才能,坚持电厂供热机组恒定负荷运转,在用户热负荷较低时,蓄能罐将多余的供热量贮存在罐体内;当室外气温低落,热负荷添加,而供热机组的供热才能不克不及满意用户热负荷的需求时蓄能罐将放热,将贮存在罐体内的热量与供热机组的恒定供热量配合供应用户,以满意顶峰热负荷的需求[2-4]。为了均衡热源的运转,使之绝对波动运转,在热电厂建立蓄能罐对进步热电厂的供热才能低落热电厂的供热量动摇进步供热质量浪费动力都具有紧张的作用与意义。

        2 蓄能罐的分类、原理简介

        2.1 蓄能罐的分类

        蓄能罐有多种方式,以压力变革状况分,蓄能罐可分为变压式蓄能罐和定压式蓄能罐。变压式蓄能罐又有两种:间接贮存蒸汽的储汽器;贮存热水和小局部蒸汽的变压式蒸汽蓄能罐。定压式蓄能罐又有常压式蓄能罐和有压式蓄能罐两类。

        由于地区供热条理的特点,地区供热条理中运用的蓄能罐通常为常压式或有压式热水蓄能罐,制作有压式蓄能罐的本钱要比制作常压式蓄能罐的本钱高。

        在会合供热条理中,多接纳常压式蓄能罐,以下简称蓄能罐。因其为形状相似于轻油储油罐的保温罐体,又称为蓄能罐。外部贮存热水,由于任务压力为常压,最高任务水温不高于98℃。

        2.2 蓄能罐的原理

        蓄能罐的任务原理是应用水的分层原理,水温差别,水的密度差别,在一个充足大容器中,热水在上,冷水在下,两头为过渡层。

        蓄能罐便是依据水的分层原理设计和任务的,并使其任务坚持在高服从。

        蓄热时,热水从上部水管进入,冷水从下部水管排挤,过渡层下移;放热时,热水从上部水管排挤,冷水从下部水管进入,过渡层上移。图1为蓄能罐的构造简图和沿罐体高度的温度散布表示图。


图1 蓄能罐的构造简图和温度散布表示图

        2.3 蓄能罐容积确实定

        蓄能罐容积依据蓄能罐蓄热量确定。蓄能罐蓄热量有许多盘算办法,如分段积分曲线法、顶峰负荷盘算法、充热日期盘算法等[5]。

        本文以北京某热电联产项目为例,接纳差别时段内的均匀热负荷法确定蓄热量。

        案例:供热面积约600万平方米,以大众修建为主,供热负荷为280MW,供热接纳热电联产,根底热源供热才能为200MW,地区内配套建立1座3台29MW燃气热水调峰汽锅,设计温度为130/70℃;该地区供冰脸积为115万平方米,供冷负荷为100MW。

        由于热用户修建性子为大众修建,用热日期会合在早06:00至晚22:00,该日期段内需包管室内温度为18℃,晚22:00至越日早06:00,按室内温度维持8℃思索。

        蓄能罐所蓄热量来路为根底热源,因而以根底热源200MW核算差别时段内的均匀热负荷,详细见下图2。

图2  差别室外温度下,室内温度18℃及8℃时,热负荷

        由上述数据可以看出,维持室内温度8℃及18℃时,差别室外温度下,其热负荷差为78MW左右。其最大蓄热量为2246GJ。同时思索整个采暖季昼夜均匀温差约为3~4℃,热负荷差取54MW,蓄能罐蓄热才能取1550GJ。

        蓄能罐蓄热1500GJ,蓄能罐热水温度按98℃、冷水按60℃思索,蓄热容积为9427m3,




        在热电厂内建立一座11000m3的蓄能罐,蓄能罐直径为24米,高25米。

        3 蓄能罐在会合供热条理中的使用

        3.1 蓄能罐在热网中的衔接方法

        蓄能罐在热网中衔接方法可分为两种,间接和直接两种衔接方法,详细接纳哪一种衔接方法,应联合整个热网条理综合思索确定。图3为蓄能罐与热网的间接衔接方法条理简图,图4为直接衔接方法条理简图。


图3 蓄能罐与热网间接衔接方法的条理简图


图4 蓄能罐与热网直接衔接方法的条理简图

        案例中,接纳间接衔接方式,详细见下图5,当室外温度低于-0.35℃(依据供水温度曲线,供水温度为98℃)时,接纳直接方法衔接;当室外温度高于-0.35℃时,接纳间接方法衔接。


图5 蓄能罐与供热条理的衔接

        3.2 热均衡剖析

        按达产年600万平方米核算,供热负荷280MW,根底热源为200MW,热化系数为0.71。差别室外温度下,室内温度为8℃、18℃时,热负荷如下表2-1,


图6  差别室外温度下,室内温度18℃及8℃时,热负荷

        经过图6,可以看出,若不启动蓄能罐,需投入调峰热源的室外温度为,


        需启用调峰汽锅,运转日期为67.6天。

        若投入蓄能罐,室外温度到达设计温度-7.6℃时,蓄能罐蓄放热逐时负荷连续图7如下,


图7  蓄能罐蓄放热逐时负荷图

        从上图可以看出,夜间(晚10点至越日早6点),蓄能罐蓄热432MWh,夜间热负荷为210MW,白昼(早6点至晚10点)蓄能罐与主热源结合供热,主热源着力为195MW。

        由此可见,室外温度为设计温度-7.6℃时,若投入蓄能罐与主热源结合供热,夜间最大热负荷为210MW,略大于主热源供热才能200MW,需启动调峰汽锅。若按蓄能罐白昼16小时平均放热思索,放热才能约27MW,室外温度低于-2.66℃时,启动调峰汽锅,运转日期为43.4天。

        3.3 蓄能罐在会合供热中的作用

        蓄能罐在低负荷时能将多余的热能吸取储存,等负荷变大时再开释出来。

        经过上述剖析,可见蓄能罐在会合供热使用中,可以起到削峰填谷的作用,颠簸热源负荷,使机组坚持在较高的服从下运转,进步经济性;可以满意供热条理顶峰负荷,增加装机容量,替换调峰热源;低落因负荷变革所需的大幅度调理,进步经济性;其次,蓄能罐可作为大型应急补水罐,热网呈现大的走漏时,可提供告急补水,进步供热管网平安性。

        4 蓄能罐在冬季供热条理中的使用

        供冷工具绝大少数为大众修建,在大众修建接纳节能调理手腕后必定发生较大的日负荷动摇。因而蓄能罐在供热完毕后,可应用冷负荷的动摇,停止蓄放冷,增添白昼峰值负荷,以增加制冷条理装机容量。同时,可应用分时电价政策,夜间停止蓄冷可低落运转用度。

        4.1 水蓄冷技能

        水蓄冷是在用电低谷时段,以水为介质经过蓄冷水泵将冷水机组与蓄冷设置装备摆设衔接起来,组成水蓄冷循环,将空调条理的能量贮存起来;在用电顶峰时段,异样以水为介质经过放冷水泵与蓄冷设置装备摆设衔接起来,组成放冷循环,将贮存的能量开释给空调条理的热力进程。

        水蓄冷技能实用于非整日制空调工程、昼夜负荷相差悬殊或空调负荷峰谷悬殊的工程(若有些昼夜负荷相差较大的产业性空调;写字楼、阛阓、体育馆、影剧院等大众修建)。

        4.2 水蓄冷方案

        水蓄冷空调条理的设置装备摆设选型及流程设计因此供冷条理的设计日逐时负荷散布为根据的。冬季峰值冷负荷普通在设计日的15:00~16:00左右。接纳综合逐时负荷系数法盘算出各时段负荷散布如下图8所示。


图8  设计日逐时负荷图

        冷负荷辨别在100%、75%、50%、25%时,蓄能罐与主机结合供冷均衡图如下所示。

   

图9  100%、75%、50%、25%负荷下,供冷均衡图

        由图9可以看出,在100%设计日时,其运转工况次要是与主机结合供冷,满意负荷需求,主机全开供冷,不敷局部冷量由蓄能罐供冷,蓄能罐的作用是增加主机装机容量,而且同时统筹浪费顶峰用电量。非设计日时,在气候发作变革,日负荷较小时,条理将根据实践的冷负荷需求,经过控制条理调理运转形式,主动调解每临时段内蓄能罐供冷及主机供冷的绝对应比例,以完成重量储冷形式逐渐向全量储冷形式的运转转化,依照蓄能罐优先供冷的准绳,最大限制地控制主机在电力顶峰时期的运转,节流运转用度。

        5 结  论

        案例中,蓄能罐的应用,用于供热条理,蓄放才能1550GJ,相称于432MWh,可增加1台29MW的调峰汽锅,增添30%的调峰负荷;用于供冷条理,蓄放才能290GJ,相称于80MWh,可增加3000RT的装机容量。

        大型蓄能罐储能技能是我国地区供热供冷范畴的一次打破性实验,在技能和办理两方面进一步延长和北欧局部地区供热兴旺国度的差距。其使用必将失掉普遍推行,本文的研讨任务为大型蓄能罐储能技能的推行使用提供了参考。


参考文献

[1] 吴元林。基于汽锅蓄热的和谐控制条理的研讨。硕士学位论文。2013年。

[2] 张殿军,闻作祥。热水蓄热器在地区供热条理中的使用。地区供热。2015 6期

[3] 绳开太,曹家枞。汽锅房-蓄热器供热条理的优化运转形式研讨。东华大学学报(天然迷信版),2003年12月,第29卷 第6期。

[4] 许培德。基于电力蓄冷蓄热技能的讨论。山东电力初等专迷信校学报。2011年,第14卷 第4期。

[5] 周根明,姚寿广。蒸汽蓄热器容积及蓄热量的盘算办法。华东船舶产业学院学报,1994年3月,第8卷 第1期。


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