太阳能采暖的可行性分析

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随着人类生产及生活水平的提高，世界能源消耗量大幅度增长。根据有关记载，1965年能源消耗量比1900年增长了6倍，而2000年比1965年又增长了4.5倍。过去的能源主要来自矿物燃料，但矿物燃料的储量是有限的，世界石油的储量只能维持几十年，因此人们不得不逐渐把关注的重点转移到新能源的开发和利用上去。太阳能是无穷无尽的、可再生的清洁能源。我国太阳能资源十分丰富，可开发的太阳能资源折合标准煤每年可达1.43亿t，全国有2/3以上的地区，年辐照量大于5020MJ/m2，年日照时数在2000h以上，表1为我国太阳能热能等级表。

图i太阳能供热系统结构示意图采用热管集热器以防冻，集热器水箱中充满软化水以避免发生结垢或腐蚀现象，水箱的外面包聚氨酯以保温。所以，集热器实际上相当于一个蓄热7水箱夏季运行时，阀2开启，阀l关闭，除水泵1外其余部件均停止运行。集热器中的热水通过热交换器加热生活用水。冬季运行时，阀1开启，阀2关闭，热泵每天夜间（晚7：00~早7：0）运行，可以充分利用低谷电，将运行费用降低一半以上。白天，水泵1、水泵2停止运行，热

管集热器吸收太阳能，到傍晚可将水箱中的水加热到20°C左右。在夜间，水泵1、水泵2起动，集热器中的温水经过热泵将另一侧的软化水加热到55C左右。热泵的两侧均采用软化水以避免热泵发生结垢或腐蚀现象。由于集热器中的水温随季节变化较大，所以热泵应采用变频调速技术以保证2侧的出口水温始终保持在55C左右。2侧的蒸馏水经过蓄热器将热量储存起来供采暖设备使用。蓄热材料采用Na2S4°5H2，并加入4%的硼砂作为核生成物，其混合融点大约为46°C采暖水通过蓄热器一般可加热到40C左右，基本可以满足西北、华北地区各种采暖的需求，也可以满足东北地区无人变电站、办公室的采暖需求。水泵3集热器中的水温低于5C时电加热器l投入运行以避免发生冻结。当热泵发生故障时电加热器2投入运行以保障蓄热要求。当天气特殊寒冷时，电加热器3投入运行以保障室内温度的要求。热泵的供热系数至少可以达到3，也就是说耗费1kW电能可以产生3kW热量。再加上热泵是在夜间运行，其运行费用只表平价电的1半左右。所以fa这蓖供热系统的运行费用只是普通电米暖的1/6左右，也远低于燃煤的费用，而且没有环境污染，太阳能来源免费而且充足。所以，这种采暖系统应该具有良好的市场前景。在这套采暖系统中，热管集热器和蓄热器的设计是关键，下面分别进行详细介绍。

3热管集热器的结构设计普通真空玻璃管集热器有三大缺点：第一，抗冻性不好，不适用

于严寒地区；第二，玻璃管强度不好，易碎；第三，管内容易沉积水垢，影响传热。而热管集热器采用碳钢一无水甲醇组成的热管，制作方便，造价低。甲醇的凝固点低，即使在一40C时也不会冻结，运行安全可靠。而且碳钢和无水甲醇完全相容，不会产生污染，寿命在20年以上。白天，热管接受阳光的辐射热，将热量传入水箱加热给水。到了夜间，由于热管逆向不工作，所以水箱中的热量不会散失。水箱内部材料可用不锈钢，外材料为错，保温材料为100mm厚的聚氨酯以确保水箱在夜间不冻结。由于热管由碳钢管制成，所以强度高，彻底解决了因震动、碰撞、下冰雹等原因而导致的集热管破裂问题。

4蓄热器的结构设计砂作为核生成物，其混合融点大约为46C.由于Na2S4°5出0的融解热远高于水的比热（约为水的蓄热器的结构图减小蓄热装置的体积，节省大量的设备投资。来自热泵的高温水（5°C）通过热管1加热蓄热材料使其融化，蓄热材料通过热管2加热采暖水（40共用户使用。采用热管做传导元件与采用盘管相比不但可以减少阻力，提高传热效率，还可以降低造价可谓一举两得。

5和地热利用系统的比较太阳能采暖系统和地热采暖系统相比有许多优点：（）不需要打井，节省大量初投资；（2）不需要复杂的水处理设备，节省投资且运行费用低；（）不会

造成地面下陷现象；6小结综上所述，太阳能采暖系统具有应用范围广、能量来源丰富、无污染、节能、省电、初投资小等多种优点，值得大力推广。

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（上接第40页）出口温度在800°C左右。床下温度只有180~200°C.蒸发量可达到26~28t/h.蒸汽参数能达到设计值，可带动汽轮发电机发电。

燃煤通过炉前皮带机送入。纯烧煤时锅炉蒸发量为22t/h左右。床下温度为960C左右。燃烧室出口温度为400C左右。锅炉蒸汽参数达不到设计值，蒸汽只能用来供热和带动一台低参数的1500kW汽轮发电机发电。

5锅炉运行中尚存在的几个问题锅炉改造总体上取得了成功，达到了设计指标，取得了较好的经济效益。但是目前尚存在两个问题有待解决。

纯烧甘蔗渣时，由于在燃烧室上部进料，燃烧主要在稀相区进行，浓相区温度只有180~200C致使锅炉蒸发量下降。解决此问题的可能办法是采取底饲供甘蔗渣，使甘蔗渣的燃烧在浓相区和稀相区同时进行。

从纯烧煤过渡到煤、甘蔗渣混烧或纯烧甘蔗渣较易。但反过来从纯烧甘蔗渣过渡到煤、甘蔗渣混烧或纯烧煤要启动点火预燃筒重新点火，耗时较长，影响供汽。此问题的解决也有待改变甘蔗渣的给料方式一采用底饲供给甘蔗渣。

6结论采用流化床燃烧技术改造25t/h燃煤粉锅炉成为煤、甘蔗渣混烧，蒸发量达到35t/h的循环流化床锅炉取得了成功。必要时，也可纯烧煤或纯烧甘蔗渣。纯烧煤或甘蔗渣时，蒸发量和锅炉热效率有所下降。

甘蔗渣的供给方式有待进一步研究改进。

(完)

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