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太阳能电锅炉在大面积供暖上的技术突破

发布时间:2020-06-27 21:18人气:

当前,全球性的能源短缺、环境污染、气候变 国面临的共同选择。太阳能作为一种清洁绿色能源是人类开发较早的可再生能源之一,太阳能是大自然赋予人类取之不尽、用之不竭的洁净绿色可再生能源,世界各国、各地区都将太阳能资源利用作为国家或地区可持续发展战略的重要内容。所以太阳能锅炉是发展的未来方向。

根据国内气象局风能太阳能评估中心划分标准,我国太阳能资源地区分为以下 4 类:
1) 一类地区(资源丰富带):全年辐射量在6 700~8 370 MJ/m2。相当于 230 kg 标准煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部、新疆南部、河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部等地。
2) 二类地区(资源较富带):全年辐射量在5 400~6 700 MJ/m2,相当于 180~230 kg 标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏中北部和安徽北部等地。
3) 三类地区(资源一般带):全年辐射量在4 200~5 400 MJ/m2。相当于 140~180 kg 标准煤燃烧所发出的热量。主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区,春夏多阴雨,秋冬季太阳能资源还可以。
4) 四类地区:全年辐射量在 4 200 MJ/m2 以下。主要包括四川、贵州两省。此区是我国太阳能资源最少的地区。
因此在我国太阳能资源丰富的西北地区利用太阳能光热技术供暖不仅可以改善民生,提高人们的生活水平和质量,还可以减少对不可再生资源的浪费,避免污染物排放,尤其是西藏地区多数居民住宅靠牛粪、枯枝、草皮等采暖,勉强御寒,严重破坏生态平衡和自然环境的现状[3],而我国相对在太阳能资源方面的利用率还比较低,这主要取决于一些方面的先进技术还不够完善与成熟[4]。
1 系统设计
1.1 设计输入
输入条件一:采暖期室内设计温度为 18 ℃,室外平均温度为-3 ℃,室外计算温度-7.3 ℃;采暖期天数为 159 d;采暖热指标为 50 W/m2;供热面积为 106 m2,则采暖期设计热负荷为 50 000 kW,全年供
热量 570 138 GJ;
输入条件二:采暖供水设计温度选取 120 ℃,采暖回水设计温度选取 60 ℃。
1.2 供暖系统及换热系统设计
1.2.1 供热管网设计流量[5]
供热管网设计流量可由式(1)计算得出:
G=3.6Q/[c(t1-t2)] (1) 式中:G为供热管网设计流量,t/h;Q为设计热负荷,kW;c为水的比热容,4.2 kJ/ (kg•℃);t1 为供热管网供水温度,℃;t2 为供热管网回水温
度,℃。
将假设条件带入式(1),可得供热管网设计流量
约为 716.7 t/h。确定热水热力网主干线管径时,宜采用经济比摩阻。经济比摩阻数值宜根据工程具体条件计算确定,主干线比摩阻可采用 30~70 Pa/m。热水热力假定水水换热器换热端差为 5 ℃,则水水换热器热侧的流体进口温度为 125 ℃,出口温度为 65
℃,流量为 716.7 t/h。
1.2.2 电锅炉配置
根据 CJJ 34—2010 《城镇供热管网设计规范》相关规定,对采暖室外计算温度>-10 ℃时,最低供热量保证率为 40%。由于采暖期设计热负荷 50 000 kW,最终选择 2 台 25 MW 热水电锅炉,在无光照条件下 2 台同时运行满足 100%额定负荷,当槽式镜场作为热源,循环加热供暖系统;白天光照条件一般的情况下,单纯靠槽式镜场热源无法满足供暖系统吸热量,此工况可启动电锅炉,不足的热量由电锅炉弥补;夜间或光照条件不好的情况下,利用电锅炉加热供暖系统,但此工况旁路管道阀门开启,槽式镜场进出口阀门关闭,将槽式镜场隔离,以避免热损失,并节省供水泵电耗。
1) 槽式光热太阳能技术与电锅炉相结合,解决了无光照或光照不足条件下的供暖问题,可以满足采暖期连续供暖的需求。
2) 通过太阳能光热技术替代化石能源,可以大量减少 CO2、SO2、NOx及烟尘污染物的排放,有利于保护环境。
3) 在积极争取政策扶持和相关优惠政策的同时,充分考虑非采暖季系统的利用,例如为居民提供生活热水、制冷等,在进一步降低槽式太阳能与电锅炉互补采暖系统初投资同时提高投资的回报率。
我国西北地区地广人稀,太阳能资源丰富,适于大力开发太阳能光热供暖工程,太阳能光热供暖工程有利于解决我国能源短缺问题、减少污染物排放、保护环境、提高人民生活质量。
 
 
 

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