罗 勇,张艳刚

(石家庄铁道大学 机械工程学院，河北 石家庄 050043)

1 研究背景

固体蓄热电锅炉作为“煤改电”政策的推广设备，既可以减少散煤燃烧供暖锅炉带来的环境污染，又可对电力负荷实施“移峰填谷”，因此具有良好的发展前景[1-3]。然而锅炉运行过程中，电加热丝烧坏的现象时有发生，严重影响设备运行的可靠性。因此，分析这一故障的原因并在设计运行中加以避免，对完善蓄热电锅炉的设计具有重要的现实意义。以某实际运行的输入功率为3 MW、输入电压为10 kV的高压固体蓄热电加热锅炉为研究对象，以典型的供热运行工况(边蓄边放8 h,纯放热16 h，输出热功率恒定)为基础，建立了数值计算模型并进行了数值计算。研究结果显示了边蓄边放8 h、纯放热16 h的过程中蓄热单元内部的温度分布，分析了造成这种现象的原因，为同类产品的改进设计提供了有益的参考。

2 计算模型及边界条件

2.1 锅炉概况

锅炉输入功率3 MW，使用电压10 kV。锅炉有3个蓄热体组，输入的三相电分别加热3个蓄热体组。3个蓄热体组规格相同，其长(Y)、宽(X)、高(Z)分别为5.543、1.390、3.300 m，锅炉共设置4台并联运行的同型号汽-水换热器及热风循环风机。每个蓄热体组水平和垂直方向分布着6×16个截面积为110 mm×65 mm的换热通道，通道内布置电加热丝。原有固体蓄热电锅炉结构如图1所示。

图1 原有固体蓄热电锅炉结构图(单位：mm)

2.2 循环风机运行策略

锅炉在低谷电时段的边蓄热边放热阶段，由于蓄热体组温度逐渐升高，为保证恒定的输出热功率，循环风机的转速会随蓄热体温度的升高自动降低；……