摘要：近年来，我国“煤改电”行业大力发展，许多新型电力采暖设备应运而生，谷电蓄热采暖成为其中的主流形式。而固体电蓄热技术更是谷电蓄热形式的佼佼者，普遍应用于区域采暖改造、电厂深度调峰和工业生产用热等领域。
关键词：蓄热炉；联体炉特点；结构优化；
大气环境保护事关人民群众根本利益，事关经济持续健康发展，事关实现中华民族伟大复兴中国梦。当前，我国大气污染形势严峻，尤其以可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2． 5）为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众身体健康，影响社会和谐稳定。随着我国工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力继续加大
一、蓄热炉和联体炉特点
1.蓄热炉。固体蓄热是一种利用低价电时间段将电能转化为热能存储于固体蓄热材料中，在需要提供热量时通过必要的取热手段进行热量释放的蓄热方式。其工艺流程为：加热→固体蓄热存储→取热→热交换→供热末端。固体蓄热利用了物质固体形态的熔点高、密度。固体电蓄热的优点有：蓄热温度高、占用空间小、蓄放热效率快、控制工艺简单安全、蓄热性能稳定、无腐蚀无污染、设备运行安全系数高、可应用范围广、结构简单以及维护可操作性强等。固体电蓄热的缺点有：蓄热体笨重、取热代价高、高低温放热稳定性差、加热丝（或带、或管）选型难度大以及换热器磨损严重等。按照取热方式，蓄热体分为内置式与外置式蓄热砖以95# 镁、92# 镁、镁铁砖、镁碳砖、红砖、高铝砖和石墨等为主。配电柜包含高低压配电柜、智能电控柜，部分特殊应用现场也会包含高压电源变压器柜、高压开关柜等。风道提供循环风回路，包括进出风室、换热器室、换热器回风室和风机风筒等。电热丝以铁铬铝、镍铬合金为主。保温层包含内胆、防火层、保温层、密封层及外壳。风机采用高温离心风机，常见的有皮带传动式离心风机和直联离心风机两种。换热器包括空气- 热水、空气- 空气、空气-蒸汽、空气- 导热油等类型；根据结构，换热器又分为管壳式、高效翅片管式和高频焊螺旋翅片式等。蓄热池的质量与蓄热设备的总蓄热量成正比；高温风机的风量与蓄热设备的最低有效蓄热温差成反比，与放热速度成正比，与循环风阻成反比；换热器的大小决定了最大放热能力；加热丝（或带、或管）的电阻值决定了蓄热设备的最大加热能力；保温层的厚度与保温效率成正比，与热损失成反比；高温风机、换热器、加热丝均为易损件。
2.联体炉。联体炉主要包括由主炉体和副炉体两大部分。由于在实际应用中多为间歇工作方式，头次使用时需要从冷炉状态启动，主炉体在工作过程中产生的大量高温烟气，通过烟气通道进入副炉体中，在副炉体中循环一圈后才进入排烟烟道中进行排烟，通过这种方式，对副炉体炉膛进行了加热升温，提高了烟气余热的利用效率。联体炉最大的优点就是有两个主燃室，一室进行火化操作时，烟气流经另一室，对另一室进行加热提升温度，当一室火化操作完成后，另一室温度也升到一定程度，节约了升温时间和部分热量。缺点是副炉体燃烧室升温的热量还是来自于主炉体的燃烧器输出的能量，总输出的能量并没有减少多少，燃烧产生的高温烟气经过主副两个炉体后排出，大量的热量被烟气带走，烟气带走的热量占燃料总供热量的30%以上，炉内的热量主要就是以这种方式损失掉了。绝热保温材料选用纳米级微粒绝热材料，保温效果好，效率达到98% 以上，减少能源浪费。
二、结构优化
1.蓄热式热风烘干系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆蓄热式热风烘干系统在低谷电期间将电能转化成热能并存储，在电价价高的用电时段将热能以热风的形式送入烤箱（烘干室）内，实现烤箱（烘干室）快速升温，提高烘烤效率，降低企业运营成本。蓄热式导热油锅炉利用夜间低谷电存储热量，最高储存800℃的炉温，然后24 h（夜间可以边蓄热边放热）提供恒温导热油，温度控制精度±1℃，最高油温可达250℃，广泛用于工业领域，具有环保节能、无污染的优点。蓄热式蒸汽锅炉系统在低谷电期间将电能转化成热能并存储，最高储存800℃的炉温，高温热风吹入蒸汽发生器内，可产生100 ～ 200℃的饱和蒸汽。风光互补电蓄热系统可将风能和太阳能发的电直接转化成热能并储存在蓄热体中，为用户提供持续、稳定的热源，提高风能和太阳能的利用率，提高风电、光伏系统发电小时数。风光互补蓄热系统不仅能满足正常取暖、热水的需求，还能降低运营成本，实现经济效益和环境效益的双赢，对推动风能和太阳能产业发展有积极作用。
2.炉体设计。基于以上的分析，将联体炉和蓄热炉的优点合并起来，形成蓄热式联体炉。在联体炉上采用蓄热体技术进行烟气热量回收利用。蓄热式联体炉结构如下：当主炉体工作时，高温烟气输入到蓄热体中，吸收到一定程度后，助燃风经过蓄热体吸收热量后吹入副炉体，解决了蓄热炉热量反吹时只能吹回原来的燃烧室、引起炉膛内工况大幅波动的问题。这样既避免了对原来燃烧室的工况的影响，有利于燃烧工况的稳定；又预热了另一个燃烧室，避免了大量的热量损失。而且通过两组蓄热体的配合，交叉蓄热和反吹，保证了主炉体和副炉体能同时工作，实现了稳定工况下的高温烟气余热回收利用。为了使主炉体的热量经蓄热体后反吹入副炉体，需要对原来的蓄热炉烟气控制阀体系统进行升级，在已有的蓄热体后烟气控制阀体系统的基础上，在蓄热体前再增加一套烟气控制阀体系统，保证增加的烟气控制阀体系统和之前的一套能协同作业，炉体工况的好坏将很大程度上取决于两套阀体控制系统的稳定性。
3.在蓄热体内将发热介质由电能转化为热能后存储于固体蓄热体中，温度可从常温直至达到800℃。蓄热体外层采用高等绝缘绝热体，使高温蓄热体与外界环境达到热绝缘。在负载需要热量供给时，设备可按照预先设定好的程序，按设定的温度和供暖量，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。输出温度的稳定性采用智能方式控制，如进回水温差、出水恒定温度、输出总热量测定值等。以上测检数值通过PLC 处理后，将指令传输给自动控制单元，对设备进行全自动无极化精准运行控制，水温精准控制。通电加热时间以及加热温度（小于800℃）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自动化运行。先进的PLC 控制系统可提供本地和远程监控，具有手动、自动、远程控制功能，具有良好的人机界面。控制系统智能化管理，可分时段运行模式，每天可设定多个时段，依次定时自动运行，每个时段可分别设置不同的运行温度，并可实现气候补偿控制，实现分时段按需供暖。
近几年，雾霾天气在我国时常出现，已经成为人们生活关注的焦点，频繁的雾霾天气严重危害人类身体健康和社会经济发展。为此，各城市相继出台环境治理、燃煤污染的解决方案和奖惩政策。未来将逐步淘汰污染大、环保不达标、能耗指标高的燃煤锅炉和燃煤工业炉窑，根据政策导向和市场经济导向，提倡以新能源替换，其中低谷电蓄热供热技术是主要的能源替代技术之一。当前有必要大力推广应用固体蓄热技术，对于能源使用者来说，能源消耗总量不减反增，能源费用成倍减少；对于能源供给者来说，其可以实现电能的“移峰填谷”，提高利用率，实现节约能源。这样最终有利于能源使用者和能源供给者实现双赢
参考文献：
[1]章熙民，任泽儒，梅飞鸣.传热学[M].北京：中国建筑工业出版社，2018.
[2]傅里叶.热的解析理论[M].北京：北京大学出版社，2018.
[3]王寒栋.泵与风机[M].北京：机械工业出版社，2017.
论文作者:柳光辉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：蓄热论文; 烟气论文; 热量论文; 固体论文; 换热器论文; 风机论文; 高温论文; 《电力设备》2019年第4期论文;