工業鍋爐谷電替代技術

周厚國++楊雙雙++曾智勇

摘要：根據生物質燃料替代政策，以節能環保為切入點，從經濟性、現有資源利用條件、環保安全性3個方面選取因素指標，開發出了谷電熔鹽蓄熱系統應用于工業鍋爐，實踐結果表明：相比天然氣作為燃料替代，谷電替代具有降低企業生產成本，擴大利潤空間，有利于促進企業的良性發展。同時電能保證用戶側清潔無污染排放，兼具企業發展與環境保護的雙贏局面。谷電的有效利用能改善電力峰谷差，平衡國家電網安全運行，是電網發展谷電經濟的重要手段。

關鍵詞：熔鹽； 谷電； 清潔環保

中圖分類號：TM732

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）16000102

1引言

企業發展是硬道理，環境保護是硬要求。工業鍋爐是重要的熱能設備，廣泛應用于工業領域的熱需求[1]。相當長的時間內，我國實行“以煤為主”的能源政策，工業鍋爐的生產、使用一直以燃煤鍋爐為主。隨著環保意識的提高，國家及政府推出了一系列的節能減排政策和措施，大力發展清潔能源。生物質燃料因缺乏與自身清潔環境相適應的專門的大氣污染物排放標準，深圳開展了生物質鍋爐替代項目。其中天然氣替代、電能替代[2，3]是兩大主流方案。

熔鹽具有熱系數大，熱穩定性好，熱容量大，溶解能力高的優異特性[4]。我國電價實行谷峰制，旨在鼓勵大家用谷電，在提倡利用清潔能源的背景下，整合現有資源，針對部分企業使用生物質鍋爐進行谷電改造。利用國家峰谷電價政策，采用電加熱方式在享受谷電價格時間段將熱量存儲于蓄熱設備內，生產需要時，高溫熔鹽通過換熱裝置與需要熱源進行換熱，能量再以熱交換的形式釋放出來，滿足生產需要。

2方案設計原理

設計谷電熔鹽儲熱換熱系統（圖1），采用熔鹽作為儲熱介質，在晚上電低谷期間，機組利用廉價低谷電自動加熱熔鹽，將電能轉換成熱能并儲存在高溫罐內，生產需要時根據用熱量需求逐步自控釋放，可單罐也可采用模塊式雙罐組合工作。

3經濟性分析

技術參數：某工廠需求0.6MPag飽和蒸汽量2 t/h，具體參數見表1。

已知：進水20℃時，水焓值H1為83.91 kJ/kg；0.6 MPag飽和蒸汽溫度為158.84℃，飽和水焓值H2為2756.66 kJ/kg，電加熱效率0.95，儲熱效率0.95，損熱效率0.95，

由計算公式Q=m（H2-H1），得每小時產汽所需熱量：

Q=2000×（2756.66-83.72）=5345880 kJ。

4資源利用條件

能源是經濟和社會發展的重要物質基礎。目前，我國天然氣資源量只占世界總量的0.9%，天然氣資源人均占有量僅為世界人均水平的4.3%。從長遠來看， 天然氣是非可再生能源，且我國屬于天然氣進口國家，天然氣氣源不穩定、價格受國際能源市場價格波動增加了國內能源供應難度。

近年來，我國谷電富余目前已成常態，我國推行峰谷電價政策，用優惠電價鼓勵錯開用電高峰，減輕用電高峰階段的供電壓力。 同時，電加熱可利用效率>95%，設備系統簡單，操作方便，調節靈活，占地面積小，環境適應性強。低谷電蓄熱設備可根據場地不同靈活放置，有效減少占地。平衡國家電網安全運行，提高發、變、配電設備的使用率，熔鹽谷電蓄熱鍋爐幾乎不受氣候、地質條件限制。

熔鹽是世界上公認的最佳高溫傳熱儲熱介質，具有儲熱密度大、價格低、放熱工況穩定易調節等優點。

5環保安全性

燃氣鍋爐對城市基礎設施依賴性較大，使用過程中存在安全隱患。且依然存在溫室氣體的排放，二氧化碳是溫室氣體，積聚過多會千萬溫室效應，影響生態平衡。

谷電蓄熱工業鍋爐技術采用電能作為熱源，無污染物排放，符合國家低碳環保、節能減排政策。就地生產，就地消費，減少熱量損耗，提高能源利用效率。對城市基礎設施依賴性較低，整個系統安全可靠。

6優化方案

從長遠可持續角度出發進行優化，利用儲熱技術對可再生能源消納并實現聯產聯供技術，整合用戶側可再生自然資源與谷電互補供給系統，根據用戶需求設計科學合理的電、熱輸入比例，提高能源利用效率、杜絕污染排放、改善電力峰谷差。在保證用戶需求的同時，減少系統對基地能源的依賴。同時提升能源的綜合利用效率，并減少系統的溫室氣體排放。通過對多種清潔能源進行資源整合，提高清潔能源的競爭力。充分發揮可再生能源的經濟效益、環境效益、社會效益。推動可再生能源產業規模化、商業化，進一步完善可再生能源產業鏈體系。

2017年8月綠色科技第16期

楊雙雙，等：工業鍋爐谷電替代技術

能源與節能

7結語

節能環保產業屬于典型的政策法規驅動型產業，既要突出市場導向，充分發揮市場配置資源的基礎性作用，又要加強政府引導，驅動潛在需求轉化為現實市場。既符合國家宏觀節能政策，又滿足企業自身經濟效益的需要，同時緩解電力設施的制約。

（1）與燃氣鍋爐相比，谷電鍋爐運行費用具有明顯的經濟性，且谷電利用不破壞已有設備的整體結構進行擴充。

（2）由分析可知，推廣谷電利用具有完全的可行性，完善相關的儲熱蓄能配套措施是電網發展谷電經濟的重要環節。

（3）市場利好離不開相關政策的扶協，隨著光熱發電技術的進一步成熟，發電技術運用的整個流程都屬于環保生產。打造清潔產業鏈，實現經濟、社會、生態全面協調可持續發展。

參考文獻：

[1]

劉鳳強.工業鍋爐發展現狀及趨勢[J].應用能源技術，2014（5）：19～20.

[2]楊瑞瑜.九評：我國電網谷電大規模儲能調峰技術路線[J].電網與清潔能源，2015（6）.

[3]裴海波， 李德智，韓婉嬌，等.面向新能源消納的電能替代技術[J].電力需求側管理2016， 18（6）：45～48.endprint

[4]楊武龍，姜洪濤，吳靨沙，等.熔鹽在新能源領域的應用[J].過程工程學報，2012，12（5）：897.

Alternative Technology of Industrial Boiler Valley

Zhou Houguo， Yang Shuangshuang，Zeng Zhiyong

（Shenzhen Ai Neng Sen Technology Co.， Ltd.， Shenzhen， Guangdong， 518057， China）

Abstract： According to biomass fuel alternative policies，based on energy conservation and environmental protection as the breakthrough point， this paper has developed the three factors of economic efficiency， existing resources utilization and environmental protection.It has developed the application of the valley thermal storage system in industrial boilers.The results showed that compared with natural gas as a fuel substitute， alternative valley power with lower production costs andgreater profit spaceis conducive to promote the benign development of the enterprise. At the same time， power can ensure that the user side is clean and has no pollution emissions with win-win situation between enterprise development and environmental protection. The effective use of valley power can improve poor electricity peak valley and balance the safe operation of the national power grid， which is an important means of valley power grid development economy.

Key words： molten salt；valley electricity；clean and environmental protectionendprint