电供暖新技术低谷电和电蓄热供暖设备

一、 名称： 高效、清洁、节能、环保型电热转换蓄热炉；名称：低谷电蓄热系统。  

二、   所属技术领域：  智能控制电热转换、长久存储热能型热工设备；  

三、   新技术与低谷电价政策的有效结合：  

我国目前在大部分地区，尤其是经济发达地区，施行了峰谷电费大额差价的政策。就是在早上7点钟至晚上11点钟时段，实行高位电价，大约在0.8元~1.2元/kwh（有的地区甚至更高）。而在晚上11点钟至早上7点钟时段，实行低位电价，大体在0.2元~0.3元/kwh（有的地区甚至更低）。如此大的差价，就是为了鼓励用电单位，尽可能的在用电低峰时段使用电能，这样既可以大幅降低我国大部分地区的电力负荷（有的地区甚至已达到不堪的程度），又能大幅提高我国电力使用的效率。同时，又能间接达到降低热电厂整体废气排放指数。（因为夜间热电厂的锅炉与发电机不能停止，必须照常运行，又因为夜间用电负荷的大幅减低，所以很多的电能被无功损耗掉了，在这同时，废气的排放却依然继续。这就相对提高了废气排放指数）  

作为电加热型热工设备，以往的技术概念是使用电能，对某种被可加热材料进行电热转换，而后直接将热能再次转换，比如对某种液体介质、或者某种气体介质、亦或是某种固体介质进行热交换后，直接输入至所需热工系统中。  

它的技术特点是电热转换后的热能，必须是在加热与使用热能的同时进行。如果是较大功率的电热设备，会产生很大的电负荷，可能会造成所工作区域的大幅供电系统压降，甚至会产生一系列相关的严重问题。  

        由此，一项新技术产生了，即：利用国家低谷电政策，在低谷电价时段，将电能转换成热能后，将热能存储于由某种蓄热物质制作的热存储设备中，待需要使用时，随用随取。  

        我国有些地方作了一些有益的尝试，比如在用电低峰时段，将水通过电加热后存储于水罐中，待用电高峰时停止电加热，并可随时使用热水。但是我们知道，在常压下水的加热温度是有限的，约90℃。所以只能在有限的范围区间使用，比如生活用水等。这就不能满足大部分工矿企业的生产性热能指标的需求，这是用水做蓄热介质大的技术局限。而且为了增加热能的储量，水罐往往需要制作得很大，同时为了节能，又需要对水罐进行高质量的保温处理，这样既占用了较大的空间，又造成了资金的大量投入。因此，这样的尝试是目前的一种无奈之举，而且在技术上是落后的。  

        由于我国现在对环保的要求在不断升级，低成本的传统燃煤锅炉已不允许使用。大型的燃煤锅炉，需要增设大型的  

    对尾气排放进行除尘、除硫的系统，一般企事业单位、居民小区、房地产开发商等，资金投入大是一个方面，技术上也是很难完成和达标的。而且这些设备的寿命周期很短，经济上也划不来。  

        因此，就需要研制更加好、更加高效的新型蓄热设备，来满足国家对环保、节能、清洁、高效的要求与满足众多用户的需求。  

四、需要解决的技术问题  

要突破以上所述技术上的瓶颈，必须解决以下难题；  

（1）     蓄热介质：  

蓄热介质在物化属性上要求必须是耐高温，尽可能高的比热值，尽可能高的热传导率，耐高温氧化，使用寿命长。这样，就能达到高能量的蓄热、尽可能小的设备体积，并能满足使用上诸多苛刻的工艺要求；  

（2）     绝热保温材质：  

设备中的蓄热介质要达到尽可能的高温加热值，才能达到高效蓄热目标，这对保温材料提出了极高的要求。  

因为要达到低的热损失及高的热效率，只有很好地解决这一显要的矛盾，才可以达到高效能、低损耗、经济、高性价比的目标。因此，保温材料在物化属性上，除了也要耐高温及高温氧化、使用寿命长，还要有较高的机械强度、硬度、低脆化性、较高韧性外，其他指数正好要与蓄热介质相反；  

（3）     智能控制：  

以上目标达到后，就是使用上的精确、节能、可控性强、操作简便、完全自动化，而且要求在取用储存热量上，达到较宽的取值区间；  

本公司针对解决以上问题及难点，进行了长期的研发试验。  

经过不懈的努力和高科技手段的结合，我们已经不但在理论上，而且在实际产品上成功地解决了大部分的科技难题，并且在工程实践使用中得到了满意的成果。  

五、技术方案简介：  

        我们试验成功的保温介质是一种进口复合材质，它的热面温度达到800℃时，冷面温升≤35℃，热面温度700℃时，冷面温升≤25℃。  

        我们根据保温介质的指数，选用了一种氧化镁固体耐热材质，作为蓄热介质。它的工作温度可以达到1250℃。  
       我们选用的电热介质和换热介质是国外进口的，这是国际上目前顶级的一种材质，可靠性极强，且使用寿命比其它同类材质长若干倍。  

        设备的智能控制系统我们自己设计研发了一部分，核心微电脑程序控制采用进口，完全达到自动化控制水平。  

        设备的突出特点是，很好的利用了国家的峰谷电价差政策，在电价低的时段对设备加热蓄热，而在电价高端时段停止加热用电，在使用存储的热能时，与其它直热式电能热工设备毫无二致。由于使用的是国家提供的低价电能，就可以大幅降低用户的使用成本与操作成本（无人自动化运行）。  

六、对比有益效果：  

        现有的电热热能设备，大体情况相差不大。就是利用电热阻丝（管、棒），对受热传热介质进行电加热，或是直接加热介质（比如空调风机盘管所需的热水，洗浴及生活需用的热水，电加热烤箱等等），它们的共同点是在需要使用时，必须即时通电，也就是说无法充分利用低价电时段来降低使用成本。  

        而我们的电热蓄热设备，恰恰在这一点上，是现有的电热设备所无法做到的。  

        现有的大部分电热设备，所使用的加热、隔热材质，与我们研发的材质，在隔热保温性能上存在很大的差距。尤其是热端面达到700℃以上时，差距就更加悬殊了。  

        在热能输出精确控制方面，我们设备的优越性，是现有电热设备无法比拟的。  

        按目前国家出台的峰谷电价计算，我们设备的使用及操作费用，只是现有技术生产的设备的25%左右甚至更低。  

        在可靠性与使用寿命方面，我们的设备使用寿命至少不低于10年，而现有技术生产的设备目前远远达不到这个指标。这会给用户造成由于设备更换，而增加的很大的一笔费用。  

        由于我国大部分地区，现在的土地及场地无论是购买还是租用，费用价格都比以前高出了许多倍。所以以目前技术生产的设备，在相等热功率的设备体积上，都比我们研发的设备大了许多，这无形中又增加了用户的成本。  

        以目前技术生产的同类设备，一般热效率只能达到85-90%，我们研发的设备热效率可以达到95%，这又是一个很大的差值。从长期使用上细算的话，这也是一个很惊人的数字。  

        目前国内很多的企业，由于不断的增产扩产，原有的供电系统，无论是线路功率，还是变压器，已不能满足扩产后的用电负荷，尤其是瞬时负荷。这就不得不交替使用大功率的用电设备。而电热设备一般都是大负荷设备，这就给企业生产带来了无法解决的矛盾。  

        我们的设备恰好是在用电的低峰时段使用电力，这就很好地解决了以上所述的尖锐矛盾，使企业可以减少对电力供给系统增容扩容，所需投入很大的一块资金，给企业降低了不小的资金压力。同时，又给电力电网供给系统降低了压力。我国目前有不少地区，是靠拉闸限电来缓解电力供应紧张这种无奈而尴尬局面的。  

        由于我们的蓄热介质是采用高比热容的固体材质，蓄热温度可高达800℃，因此设备的体积很小，如一台1立方米的固体蓄热池，只需通电8小时，即可存储约702000Kcal的热能。如果用水来存储同样量的热能的话，则少需要10立方米的设备体积。因为水的蓄热温度只能在90℃左右，而且按风机盘管工作温度60℃的话，90℃热水每立方米的有效可用热量只有30000Kcal，效率太低。我们产品每立方米体积可用热值666000Kcal,比用水蓄热高出22倍。  

七、工作原理简介；  

    以高温空气为热交换介质为例：  

1、    由发热介质将电能转换为热能后，通过热交换将热能存储于固体氧化镁蓄热池中。温度可从常温直至达到800℃以上。  

2、    蓄热池外层采用高能绝热体，使高温蓄热池与外环境达到热绝缘。池中温度为800℃时，绝热体表面温度只有几十度。  

3、    在负载需要热量供给时，设备可按照预先设定好的程序，按设定的温度和供热量，由自动变频风机提供的循环高温空气，通过气水换热器对负载循环水进行热交换，由负载水泵将热水提供至末端设备中。（比如风机盘管、暖气片或其他换热器中）  

4、    输出温度的稳定性采用多种方式控制，如进回水温差、出水恒定温度、输出总热量测定、负载温度波动平均值等。以上测检数值通过中央电脑处理后，将指令传输给各自动控制单元，对设备进行全自动无极化精确运行控制，精度控制在1℃区间内。  

5、    通电加热时间及加热温度可根据负载和用户实际需要，任意设定，设备会根据设定值完全无人自动化运行。  

6、    工况所需软化水，由设备附加的软化水系统自动补给。  

我公司可根据不同用户的需求，生产可输出蒸汽、高温空气和高温水的不同型号的机型。  

   八、施工安装简洁方便；  

            新设备只需与原负载系统进回水管口连接即可，原系统不需做任何改动。设备体积小，占地面积小，安装施工十分方便。

低谷电锅炉循环的原理
 
　低谷电锅炉循环的原理是工作时受热面管内的水在炉膛内接受热量后，尤其是产生蒸汽后，平均比重减小，而不受热的下降管中的水比重不变，这样一来比重的差使下降管中的水压受热 面中的汽水混合物上升回到汽包的汽空间，汽包下部的水流入下降管来补充保持管内的水量不变，形成水的一个汽包-----下降管------集箱------受热面管--------汽包的循环过程。 
　这个循环不靠外力，而是靠受了热的水与水或水，水蒸汽的混合物的比重不同而进行循环，原理就是这样。 

电蓄热锅炉常用材料的分类  

    电蓄热锅炉都是在承压状态下工作的压力设备，如采暖锅炉、洗浴锅炉、热水锅炉等，同时还要承受高温和腐蚀性烟气的影响，如果选用的材料不合理会造成锅炉的爆炸或零件的爆破和碰坏性事故；或造成更大的损失。
 
    电蓄热锅炉常用材料主要分为两大类，即锅炉用金属材料和非金属材料。金属用材料包含锅炉钢板、锅炉用钢管、锅炉构架用钢的各类型钢、结构钢板、锅炉用吊架用钢、支架用的耐热、低压锅炉用的各种铸件如灰铸铁、球墨铸铁、耐热铸铁、可锻铸铁、中低压锅炉燃烧设备各种炉排用铸铁件以及焊接材料等。另一类为非金属材料包含锅炉受压的人孔、头孔、手孔等用的各类密封面垫片、耐火砖。耐火浇注料、各类保温材料等。