（烟台卓越新能源科技股份有限公司 山东省烟台市 264000）
摘要：我国是一个能源比较匮乏的国家，随着经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求也越来越大。如何使用环保高效、存储能量、降低成本的新能源技术，加快推进绿色建筑的发展，减少雾霾天气提高环境质量，是暖通空调工作者急需解决的技术问题。电加热式固体蓄热设备具有无污染、无噪音、占地少等优点。该新技术在某矿试运行以来，设备各项参数性能指标运行正常，达到了设计预期效果，满足了矿井供暖以及环保的要求。
关键词：固体；蓄热；设备
由于环境污染愈来愈重，雾霾天气出现频率越来越高，严重影响了人们的生活质量，为此国家出台了相应的治理雾霾的管理。通过加热式固体蓄热系统的构成及工作原理，因此，它又常被称为“固体自储能电锅炉“”固体蓄热式电锅炉“，是一种新型、环保、节能的常压电锅炉。为积极响应国务院《大气污染防治》文件精神，落实环保局下发的燃煤锅炉改造通知要求，保障冬季采暖期正常供热供暖，需要对燃煤锅炉进行改造。
一、新能源蓄热技术
1、风力发电高温蓄热器系统：其原理是：利用风力发电机发出的电能转变成热能，直接存储在风力发电固体蓄热器中。用于采暖和供热水系统释放(该蓄热机组也可以为热空气系统提供热源；可以推动吸收式热泵系统；可以为地源热泵高COP值运行温度补偿；可以为低温循环发电系统提供低温热源；可以提供导热油系统所需热源；可以为太阳能光热系统提供温度补偿等。是一种适合用户的新型采暖蓄能装置，在取暖季为客户提供不问断供暖，可广泛用于无法通电和供暖的牧场、边远哨所、度假景区。
2、太阳能光伏发电蓄热系统：是将太阳能光伏装置吸收阳光的光能变成电能，再将电能转化成热能，储存于固体蓄热器中。形成从光伏发电到固体蓄热设备采暖和供热水系统，实现了电能转化热能，以供客户采暖和热水的需求。
3、风光互补电蓄热器系统：可将风能和太阳能光伏发电直接转化成热能并储存在蓄热体中。可为用户提供持续、稳定的取暖，提高了风能和太阳能的利用率，提高了家庭取暖的健康性、安全性，降低了用户成本，实现了经济效益和环境效益的双赢。
4、新型楼宇冷热源系统：利用水蓄冷技术和电加热蓄热设备组合成一整套管路系统，充分利用低谷电，取代中央空调，解决现代城市办公耗电量高、费用高、污染严重的问题。利用新型楼宇冷热源系统，设备初投资少、运行费用低、没有污染。
5、电加热式固体蓄热系统：充分利用了电热技术、绝热技术、固体蓄热技术、热交换技术。采用热水、热空气和蒸汽等多种形态的能量输出形式，并实现了所有参数可设可调的综合。
二、电加热式固体蓄热设备应用
作为一种新型储能系统的电加热式固体蓄热设备，其主要功能是利用低谷电、风力发电以及光伏太阳能发电等对固体蓄能材料进行加热并储存热能，在供电高峰期将储存的热能持续向采暖系统或者生活热水系统释放。
1、电加热式固体蓄热设备的蓄热原理。它是一种高热容材料的蓄热部件，壳体与隔热耐火材料绝缘绝缘。夜间，当电力需求量较小时，储能元件通过电阻加热系统加热至 1000℃，把电能转化为热能储存起来，到了白天用电峰值期，然后通过空气供给系统，向储能装置送入空气，经过温度调节到适宜温度，向用户供给热风，或可利用热风将水加热的方式供给热水用户。
为了提高材料的蓄热能力、必须选取一种具有高蓄热能力的储热材料。就需要对材料的比热和容重等特性进行分析，为了实现快速存储和快速释放存储的能量，要求储能材料具有高热导率，热容量和导热系数高的镁砖，可以满足需要。镁橄榄石砖属于一种弱碱性耐火材料，成分氧化镁 35%～55% ，MgO/SiO2 摩尔比为 0.94 ～1.33，以橄榄岩、蛇纹岩、纯橄榄岩、滑石等为原料，加入适量的烧结镁砂，在氧化气氛中烧成。其烧成温度随镁砂加入量的增加而相应提高。可用于有色金属熔炼炉、炼钢平炉蓄热室和水泥回转窑等的内衬。橄榄砖的热容量和热导率和其制造工艺和结构相关，如以高领土做结合物制造的橄榄石砖热容量高，低温时的热导率升高，但高温时热导率降低，而以页岩做结合物制造的橄榄石砖的热容量小，但与热导率的温度依赖性小。镁铁砖是一种用工业废渣制成的储能材料。是一种不燃耐火材料。其混合比例为 64% MgO， 22．5% Fe2O3，9．5% FeO，其余为水。它是由147MPa /cm2 的压力成型的，成品在 250℃ 高温下烘干 3h 制成。镁铁砖的性能如下: 密度 3140kg / m3，比热 1138j( kg•C) ，热导率 4W～6.4W( M• C) 。镁铁砖生产成本低，能耗少，蓄热能力大，在 200～ 800℃下使用稳定性高。
2、电加热式固体蓄热设备的特点。(1) 电加热式固体蓄热设备，与电锅炉的本质区别是它实际上只有锅没有炉，没有燃烧时发生化学反应的炉膛，一切都是靠电器元件通电后达到加热目的的，它没有燃烧，不排出黑烟、灰尘、不排出像二氧化硫、二氧化碳等有害气体，没有废弃物，因此，它具有没有污染、没有噪音、占地少的优点，这是燃煤、燃气锅炉无法比拟的。 (2) 电加热式固体蓄热设备采暖可以充分利用低谷电价，节约运行费用，降低成本。 (3) 电加热式固体蓄热设备采暖，锅炉本体体积小，不需要烟囱，房屋结构简单、紧凑，占地面积小，不需燃料堆放场地。 (4) 电加热式固体蓄热设备采暖具有自动化程度高，运行安全可靠。具有过温、过压、过流、短 路、断水，缺相等六重自动保护，实现了机电一体化。(5) 电加热式固体蓄热设备热效率高，输送方便，热损失小，运行热效率在 95% 以上。 (6) 电加热式固体蓄热设备适用范围广，可以满足各种环境条件的需要，可应用于企业、宾馆、饭店、住宅等取暖洗澡等用水。
3、本次列入候选方案。 使用电加热式固体蓄热设备方案经济效益分析类比结果如下:使用电锅炉。电锅炉无法使用煤矿用6kV 高压直接供电，另需购置一台专用变压器，增加了设备投入费用; 电锅炉属于压力容器，按照国家强规规定需要对锅炉进行年检，经过综合测算运行费用达到。使用燃气锅炉。天然气爆炸下限 ＜ 10% ，属甲易燃气体，具有易燃易爆特性，在储存、装卸、运输过程中均存在较大安全风险; 锅炉运行排放的氮氧化物为国家环保部门严格控制的排放物，还会面临氮氧化物排放超标问题; 燃气锅炉属于压力容器，按照国家强规规定需要对锅炉进行年检，经过综合测算运行费用达到。使用电加热式固体蓄热设备。可实现煤矿用 6kV 高压直接供电，具有无污染、零排放、安装简单、占地面积小、运行成本低、安全性高等特点，采用电加热式固体蓄热设备满足了矿井供暖的需要，符合国家节能环保的政策。按照以往因排放超标面临环保部门经济处罚，以及隐患整改阶段造成的矿井停产、减产损失和供暖设备年运行费用总计，每年可为矿井创造显著的经济效益。
蓄热式电锅炉采暖就是以电锅炉为热源，利用供电电费峰谷差值，在供电谷值时段，以水为加热热媒进行加热，并将其储存在蓄热水箱中，在供电高峰时段关闭电锅炉，由储存在蓄热水箱中的热水向采暖系统供热采暖。这样，它既能使用移峰填谷，又可充分利用廉价的低谷电价，达到经济运行的目的，使用户和供电部门都能从中得到实惠。因此，蓄热式电锅炉取代燃煤锅炉，是值得推广的最佳产品。
参考文献
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［2］曲永君.白胜喜，赵广播． 固体电蓄热装置及经济性分析［J］． 中国电力，2019，35( 6) : 79 － 80．