西安西电变压器有限责任公司 陕西西安 710077
摘要：为解决高耗能设备——烘房的加热用能问题，降低设备运行成本，对原有蒸汽加热烘房改造为导热油加热和谷电储热作为热源，利用供电峰谷时段的电价差，在用电高峰时段关闭加热，使用储热装置中的热量对烘房加热，达到精确控制加热温度且降低设备运行成本，减少电力设备投资的目的。
关键词：烘房改造；电加热；谷电储热
随着中央政府推进我国冬季清洁能源，绿色电能替代燃煤的主要方向，利用电制热成为绿色供热的的必然趋势。对于企业来说，降本增效和精益管理的推进，提高生产效率和产品质量的同时，减少生产能耗、降低生产成本，成为设备管理的重点工作之一，特别是重点耗能设备的能源耗用量及费用降低是其中的重要工作。烘房类设备作为产品生产的重点设备，影响着产品质量，加热效率决定着生产进度的履约率，能源耗用量决定了生产成本及市场竞争力。烘房设备因加热体积大、加热工艺时间长，设备运行费用高，而且在冬季受市政供气压力的限制，使设备加热温度不足，降低了设备的生产效率，对生产进度造成较大影响。经过市场调研，比较试用性能和参数，采用电加热和谷电储热装置对原有烘房设备进行改造，达到降低设备运行成本的目的。
1、存在的问题
原有烘房有效尺寸7m×4m×4m（长×宽×高），要求房体内加热最高温度135±5℃（可控），烘房内各壁最大温差≤5℃，采用真空干燥法对产品进行干燥处理。现有加热方式为蒸汽加热，单台烘房年蒸汽用量约2300吨，支付能源费用50余万元。设备运行费用高，而且在冬季受市政蒸汽压力不足的影响，使设备加热温度不足，无法满足工艺要求，通过延长加热时间达到处理要求，降低了设备的使用效率和生产效率，对生产进度造成较大影响。
2、改进措施
2.1改进方案
为提升烘房使用效率，对烘房排管及加热方式进行改造，改造后的烘房将具备电加热+储热模块加热+蒸汽加热+蒸汽与电混合加热的多种加热方式，可根据外部能源供应情况灵活、经济的选择烘房的加热方式，提高生产效率，降低设备运行成本。根据现有烘房状况及储热模块产品的特点，需改造的工作内容如下：①新增电加热器，作为冬季蒸汽不足时的补充加热方式；②新增储热模块，储热容量应满足峰电、平电时段烘房的工艺用热量，利用电价的峰平谷时段电价差，谷电时段储热、峰平电时段使用储存的热量，降低设备运行费用。
改造后设备由电加热器、储热模块、换热器、烘房组成，可实现电加热、储热模块加热、蒸汽加热、蒸汽与电混合加热的多种加热方式，满足生产要求，提高设备使用效率。
2.2改进措施
①电加热器及导热油系统。电加热器加热导热油，高温导热油替代蒸汽进入烘房壁盘管，对烘房房体进行加热。通过对烘房有效加热容积、被加热物料体积、比热熔的计算，确定设备电加热器功率为200kW，采用隔爆型立式插装的电加热器，避免导热油渗漏造成不安全因素。为满足温度调节和节能需求，将加热器分为5组，每组加热功率40kW。电加热器加热运行时，控制系统可根据设定温度自动选择开、关加热器的数量，达到精确的温度控制。烘房的使用温度为135℃，电加热系统及导热油系统为保证供应温度，电加热器导线采用耐高温导线，耐热温度不低于200℃，导热油系统的加热管道采用国标无缝管，管路中的阀门、泵、密封元件等的耐热温不低于185℃。依据现场情况施工完毕后，按国家相关施工规范要求，对所有导热油系统进行试压，确保不出现渗漏。导热油管路及烘房内设置温度监测点，根据烘房内测温点的实测温度与设定温度的比较，调节管路中气动调节阀的开度，调整进入烘房的导热油流量，满足设备加热的工艺要求。同时导热油系统中配置压力传感器，油流传感器，采用远传方式，实时将采集信息显示在控制屏上，操作者可观察导热油系统的温度、压力，油流运行情况是否正常等，可实现超温、超压、导热油未流动、输油泵异常停运等异常情况报警，并自动切断相应加热电源，以保证系统运行安全。
②新增储热模块，应满足系统在谷电时段（23：00-7：00时，各省份时段略有偏差）储存足够的热量满足峰平时段工艺所需的热量为目标。谷电时段储热模块应存储峰平电时段，即16小时的设备用热量，谷电时段则由电加热器直接加热。这样利用电费价格的峰谷时段的电价差，错峰运行加热设备，减少峰电用量，节约设备运行费用。因此，按照该思路计算储热模块参数:系统电热功率200 kW, 峰平电时段总需热量2400 kWh, 谷电时段总需热量1600 kWh, 储热系统充放热效率93%,谷电时段加热时长8小时。通过对电加热器和储热模块的参数计算，构建设备工艺流程图：
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图1工艺流程图
工作模式为：谷电时段储热工况时，阀门K4打开，电加热器给储热模块存储热量；谷电时段加热工况时，阀门K2、K4打开， 阀门K1、K5调节导热油流量，满足设备运行的同时给储热模块储热；峰平电时段加热工况时，阀门K2打开， 阀门K1、K5调节导热油流量，满足烘房加热要求；储热模块维修时，可将蒸汽换热器的手动阀打开，采用蒸汽加热，实现多能互补、灵活使用地目的。
3、改进效果
在保持烘房原有结构不变的情况下，增加电加热及谷电储热系统，工期短、费用低。改造后的烘房，采用电加热方式时，月用电费用1.76万元；采用谷电储热方式时，月用电费用0.8万元。与蒸汽加热方式比较，每年度可节约能源费用40多万元，设备运行费用节约效果显著，同时使设备使用效率提高20%以上。
参考文献
杜佳宁、王岳人，北方城镇学校电蓄热供暖方式经济性分析 《建材与装饰》2017.32
王思雨，低温相变蓄热式谷电利用装置的实验研究 《东南大学》2018硕士论文
陈贶、刘鹏、刘大伟，谷电固体储热供暖方案的应用与分析《有色冶金节能》2020.01
郭奕，电蓄热技术及应用的探讨《中小企业管理与科技》2019.08
江玉芳，上海东方艺术中心电蓄热采暖系统《华东电力》2005.11