溫泉輔熱和泳池恒溫電磁加熱節(jié)能方案

發(fā)布時(shí)間：2019-03-21

一.改造總體設(shè)計(jì)思路

對(duì)于大量需要熱水的酒店等經(jīng)營(yíng)場(chǎng)所，或者熱水體量巨大的泳池等營(yíng)業(yè)場(chǎng)所，在燃煤鍋爐不能使用的今天，采用天然氣鍋爐或者生物質(zhì)鍋爐等其它燃料鍋爐的替代方案，是不經(jīng)濟(jì)、供熱不穩(wěn)定、成本高昂的。

本篇介紹一種供熱穩(wěn)定、成本合理、智能化一體電磁加熱節(jié)能方案，用于全面替代燃煤或生物質(zhì)鍋爐。以某溫泉酒店為例，方案采用8小時(shí)（晚22時(shí)~晨6時(shí)）谷電對(duì)溫泉酒店的冬季供暖、生活用熱水（住宿、餐飲及公共區(qū)域）、溫泉水補(bǔ)熱、溫泉泡池保溫、溫泉泡池?fù)Q水、溫泉區(qū)淋浴熱水、水上樂園游樂池及泳池恒溫等全部用熱區(qū)域，分功能區(qū)域進(jìn)行儲(chǔ)能式供熱/供暖，水箱蓄熱最高溫度不超過80度，最低溫度不低于50度。綜合考慮方案的經(jīng)濟(jì)性，儲(chǔ)能水箱的熱水分區(qū)域注入原生物質(zhì)鍋爐的一次供熱管路，注入點(diǎn)靠近原板式換熱器，換熱器后端所有管路及設(shè)備保持不變，盡量減少改造工期和改造成本，減少運(yùn)行調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)。

本次改造新增的供熱設(shè)備僅有部分采用原有供電，大部分需要增容。增容的供電僅用于供熱系統(tǒng)。由于所有供熱都在夜間低谷電區(qū)間（晚22時(shí)~晨6時(shí)）運(yùn)行，因此不會(huì)對(duì)酒店現(xiàn)有設(shè)備造成影響。如遇電力公司通知的夜間停電，可以采用日間平價(jià)電區(qū)間運(yùn)行大部分設(shè)備。如遇日間的通知停電或臨時(shí)停電，對(duì)供熱系統(tǒng)不會(huì)造成任何影響。

采用波谷電價(jià)儲(chǔ)能，需要考慮在8小時(shí)內(nèi)設(shè)備全功率運(yùn)行的儲(chǔ)能量來(lái)配置水箱。如遇極寒天氣或者突發(fā)用熱增加等特殊情況，可以采用平價(jià)電價(jià)時(shí)段增加供熱總量。

采用本系統(tǒng)的儲(chǔ)能式變頻電供熱系統(tǒng)，一方面是為了節(jié)約酒店日常的運(yùn)營(yíng)用能成本，另一方面給日常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)穩(wěn)定的高效率熱源保障，同時(shí)節(jié)約了人力、檢修及維護(hù)費(fèi)，環(huán)保成本為零。

二.用熱需求

酒店全部建筑面積約20000m2，客房50間，各類熱水池約1000m3，溫泉儲(chǔ)水池300m3，洗衣房以及桑拿房需要使用蒸汽，實(shí)際全部用熱需求如下表所示：

三.加熱方案及設(shè)備選型

1.設(shè)備配置及選型

根據(jù)測(cè)算及所需熱情況，采用210KW或240KW獨(dú)立機(jī)組組合運(yùn)行，單臺(tái)獨(dú)立機(jī)組的核心組成部分為三臺(tái)70KW或80KW電磁加熱器組合運(yùn)行，三臺(tái)電磁加熱器獨(dú)立運(yùn)行互為備用。這種組合方式下，客戶可根據(jù)用水情況靈活調(diào)整每臺(tái)獨(dú)立機(jī)組的開機(jī)功率?；蚩紤]現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)的方便全部采用由電磁加熱器和加熱管在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分體式組裝的方式。這樣可保證系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行，根據(jù)用熱情況靈活使用，最大化的節(jié)省設(shè)備運(yùn)行用電成本。

2.供熱能力

根據(jù)公式Q=P*T=mc△t，可算得除蒸汽發(fā)生器外，熱水及供暖的設(shè)備在8小時(shí)谷電的時(shí)間內(nèi)，可以把水箱內(nèi)的溫泉水和井水升溫約30度?？紤]到實(shí)際運(yùn)行不是都在最高峰，所以實(shí)際基本可以實(shí)現(xiàn)50度的溫泉水直供和80度的熱水一次外供換熱，滿足全部用熱需求。

3.方案及供熱設(shè)計(jì)  

本方案全面替代生物質(zhì)鍋爐加熱水和生物質(zhì)蒸汽爐生產(chǎn)蒸汽， 應(yīng)用變頻電磁加熱直接將智能變頻加熱機(jī)組并聯(lián)接入到原來(lái)的加熱系統(tǒng)中，改造后的供熱工藝設(shè)計(jì)圖如下所示：

加熱原理：將50Hz工頻電轉(zhuǎn)換為20KHz左右的高頻交流電，利用變頻磁感應(yīng)原理，高速變化的電流流過高頻線圈產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，高速變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力線通過線圈內(nèi)部的金屬管道或容器時(shí)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的渦流，渦電流使得金屬管道或容器主動(dòng)發(fā)熱，從而起到加熱管道或容器內(nèi)的水目的，整個(gè)過程是“電—磁—熱”的高效轉(zhuǎn)化過程，相比傳統(tǒng)電加熱節(jié)能效果好，安全性好，穩(wěn)定可靠。

加熱原理圖

電路控制系統(tǒng)，采用獨(dú)立可編程的智能測(cè)溫、控溫和負(fù)載匹配技術(shù)，在設(shè)定水流變動(dòng)范圍內(nèi)，自動(dòng)根據(jù)水溫高低來(lái)控制加熱輸出功率，保證水溫恒定在所需要的溫度。根據(jù)實(shí)際的進(jìn)水溫度、出水溫度、水壓、流量、電壓等條件，在最短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)所需要的溫度，并保持在該設(shè)定溫度，溫度控制范圍在± 3℃。可以根據(jù)環(huán)境溫度的變化動(dòng)態(tài)設(shè)置水溫，節(jié)約供熱/供暖電費(fèi)成本。

四.設(shè)備功能及優(yōu)點(diǎn)

1.采用微電腦智能控制，操作簡(jiǎn)單，工作狀態(tài)在觸摸屏上動(dòng)態(tài)顯示。后續(xù)可以擴(kuò)展通過WIFI或者GPRS無(wú)線通訊進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。

2.加熱升溫時(shí)間短、能量轉(zhuǎn)換效率高，采用的是直接加熱管道內(nèi)水的方式，減少中間熱傳遞過程，提高熱利用效率，降低供熱成本。集中采用低谷電價(jià)儲(chǔ)熱，進(jìn)一步降低用能成本。

3. 安裝方便，只需將設(shè)備接入原供熱管網(wǎng)即可，無(wú)需對(duì)原設(shè)備進(jìn)行大量的改造。

4. 運(yùn)行成本低，無(wú)需長(zhǎng)距離送熱管道、鍋爐、生物質(zhì)燃料堆場(chǎng)、真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

5. 升溫速度快，溫度高低可控，加熱介質(zhì)與電分離，完全的水電分離，安全可靠。徹底杜絕普通發(fā)熱管加熱的漏電安全隱患，大幅度減少維護(hù)人力成本。

6. 軟啟動(dòng)，無(wú)啟動(dòng)沖擊電流，不影響電網(wǎng)其它設(shè)備設(shè)施和電器。

7. 自帶多重保護(hù)，當(dāng)加熱出現(xiàn)異常時(shí)，顯示盒會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)故障代碼并提供檢修措施。

8. 設(shè)備配置自動(dòng)運(yùn)行一鍵啟動(dòng)，并備用手動(dòng)應(yīng)急啟動(dòng)開關(guān)，更方便客戶現(xiàn)場(chǎng)靈活使用。

9. 綠色環(huán)保，零污染，零排放，系統(tǒng)免維護(hù)。

五.使用成本對(duì)比測(cè)算及投資收益分析

供暖季高峰期的能源節(jié)省費(fèi)用比例為47.56%。如果不是供暖期，設(shè)備的用電成本和生物質(zhì)燃料總成本均會(huì)下降，節(jié)約比例不低于40%，全年平均節(jié)約比例取35%計(jì)算，則全年可以節(jié)約直接能源成本200萬(wàn)，節(jié)約鍋爐工工資20萬(wàn)?？紤]到燃料供熱存在的環(huán)保成本及其他人力成本，則每年可以節(jié)約至少250萬(wàn)。

由以上數(shù)據(jù)可看出，相對(duì)生物質(zhì)鍋爐，電磁變頻加熱可以為客戶節(jié)約日常使用成本。

此外，生物質(zhì)鍋爐需要專門的人來(lái)進(jìn)行日常管理、清渣、鍋爐每年還要保養(yǎng)。電磁加熱完全自動(dòng)化控制，無(wú)需人員值守，免維護(hù)。電磁設(shè)備無(wú)需這些發(fā)生這些成本。

再者，生物質(zhì)鍋爐終究有排放，會(huì)一定程度的污染環(huán)境，電磁供熱過程則完全綠色環(huán)保無(wú)污染。如果考慮生物質(zhì)燃料的價(jià)格不穩(wěn)定以及燃料供貨等問題，以及將來(lái)日趨嚴(yán)厲的環(huán)保措施，生物質(zhì)鍋爐很快可能被主動(dòng)和被動(dòng)淘汰。廣東省2018年已經(jīng)禁止使用生物質(zhì)燃料。

因此，采用高效能的電磁供熱，無(wú)論是企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益，都可以大幅度提高。

設(shè)備投資成本合計(jì)：450萬(wàn)（含設(shè)備及增容總成本），投資收益回收期：500/250=1.8年，考慮到設(shè)備分散靈活供熱相比集中供熱可以進(jìn)一步節(jié)約供熱溫度和時(shí)間，投資回收的時(shí)間會(huì)更短。

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