替代煤、油、气相关技术

（一）技术概述
    以电代煤、油、气是指用电力替代直接燃用煤炭、石油和燃气，可以大大减轻能源利用对环境的污染。目前，我国的电力消费占终端能源消费的比例仅为11%，实行“电力替代”潜力很大。以电替代煤、油、气，“电”的来源渠道主要有两个：一是尽可能多地将宝贵的煤炭资源用于发电，减少其在终端消费领域的增长。二是扩大可再生能源使用。发展核电、风电、太阳能发电、生物质能发电，既能化解短缺之忧，又具备清洁环保之利，为实行“电力替代”提供了基础。
    实施“电力替代”战略，需要通过技术创新，大力研发高效节能产品。运用先进、成熟、高效的用电设备和技术替代落后、低效的其它消耗一次能源（主要是煤炭、石油和燃气）的设备和技术，增加对高效、清洁的电能利用，优化能源消费结构，提高电能利用效率和保护生态环境。一是在居民中推广民用电锅炉，电炊具，电热水器等，推广建设城市电气化示范小区、农村电气化示范村；二是在机械制造行业中使用电炉替代煤炉或油炉；三是在交通领域推广使用电动汽车等。常见电力替代的产品主要包括：
    1、电热锅炉
    电热锅炉是以电作为能源，加热其他介质，单个系统的用电功率大于50千瓦的电加热设备。
    （1）工作原理
    电锅炉蓄热技术的原理是利用电网低谷电力作为能源来加热蓄热载体（如水、油、固体材料等），以显热或潜热（相变热）的形式蓄存起来，在用电高峰期间将蓄存的热量释放出来以满足采暖及各种生活和工业用热水的需要。
    （2）主要类型
 电热管式电锅炉l
 电磁感应式电锅炉l
 内热式电锅炉l
    以上为常规电锅炉技术，特点为设备用电容量大，电量消耗多，可用于替代大型燃油、燃煤和燃气锅炉。适用于配电容量富裕、升温速度要求较高、对水温有一定要求的宾馆、学校、医院和工厂等单位。提供生活热水、采暖、生活或生产工艺用汽。
 热泵加热技术l
    热泵加热技术为近期出现的新型技术，较常规电加热设备，其设备用电容量小，电量消耗少，可用于替代小型燃油、燃煤和燃气锅炉。热泵蓄热热水设备主要提供洗浴等生活热水，适用于配电容量不足，升温速度要求不高、对水温要求在60摄氏度以下的宾馆、学校、医院、工厂等单位及居民客户。
    （3）主要特性
 对环境保护有利，无公害，无噪音，无污染及无需设置烟囱。l
 占地面积小，不需燃料及废渣堆放地。大大减少基建投资。l
 操作简单方便，负荷启动迅速，停炉快，全部自动化。可实行无人操作。l
 按设定的负荷，可恒定压力操作。特别对蒸汽锅炉来讲尤为重要，可使蒸汽压力无波动。l
 维修简单，全部零件可以单件调换。即使有部分加热元件发生故障，仍可继续正常运行。l
 锅炉发生缺水，超高温等故障，均能报警显示，并能自动切断电源且停炉。l
 根据负荷变化，电热元件技术自动切换，以保证达到设定的热水温度。电热元件级数按“先通先断”原则进行控制，即先接通的加热元件在负荷下将先断开，保证各加热元件的使用寿命均衡。l
利用单一电能满足全年空调，效率几近100％。l
 使用寿命长。l
 立式，卧式齐全，更可按用户的特殊要求定制。l
 加热方式便利，有瞬时，蓄水及蓄热多种方式可供选择。l
    （4）经济优势
    某项目锅炉方案技术经济比较表

内    容		蓄热电锅炉方案	燃气锅炉方案	燃油锅炉方案
系统尖峰冷负荷(万kcal/h)		120
热水机组容量(万kcal/h)		75	120	120
机房设备用电功率kW		900	27.5	27.5
机房变压器容量 kVA		1000	32	32
一次投资	机房设备概算	62.5	50.52	54.24
	机房电力增容费燃气开户费	免	10.9	2.9
	合    计	62.5	61.42	57.14
年运行费		38.55	52.72	63.36

    2、电热技术
    （1）电热的作用
    在食品、医药、木材、纸张、棉毛织品、印染等加热干燥过程中，应用电热可以保证加热的均匀性
    在金属热处理中，应用电热的方法可以保证金属结构件加热极为均匀，加热温度极为准确，从而提高热处理质量。
    在石油化工中，原油输送管线的伴热、罐体加热保温、油漆涂料的干燥、化肥的提炼等方面采用了电热后，使工程投资减少，运行成本降低
    在农业方面，电热被用于育苗、家禽养殖、良种培育等方面。
    在日常生活方面，电热被用于室内取暖保温、厨房用热。
    （2）电加热的优点
 电加热清洁卫生，无烟尘、油污和环境污染。l
 热效率高，其他能源形相比，煤的热效率为12%~20%，液体燃料为20%~40%，气体燃料为50%~60%，蒸汽为45%~60%，而电能为50%~95%。l
 电热方法有可能在极小范围能产生大量热能，可以获得高速度的加热和获得预定的温度。l
 可以方便调节，容易实现自动化控制。l
 热惯性小，温度控制精度高，加热效果好。l
 不需要环境气体条件，不像燃料燃烧时需借助氧气，因此被加热物不易氧化。l
 电热产品电热设备容易做的紧凑，便于维修，改善劳动条件。l
 一次性投资少l
 被加热物品在加热区可方便地实现移动机械化和自动化。l
（3）电热技术的应用
    电热技术可以在陶瓷、耐火材料工业窑炉、玻璃工业窑、水泥工业窑、钢铁工业窑、薄板坯连铸连轧生产用加热炉、炼钢炉、热处理炉中得到应用。
    其中在热处理炉中应用最为广泛。
    （4）常用热处理方法
 正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却。l
 退火：将工件加热至临界点以上，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。l
 固溶热处理：l将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
 时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。l
 淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。l
 回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。l
 钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上又称为氰化，主要目的是提高钢的硬度、耐磨性和疲劳强度。l
 调质处理：淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。l
    3、电炊技术
    （1）电气化厨房加热方式
现代化的电气化厨房是以电磁加热为主，其配套炉具有电磁炒炉、电磁汤炉、电磁蒸柜、电磁暖汁箱、电热毛巾车、万用电热烤炉等。可谓煎炸煮炒蒸烤样样齐全。
    （2）电气化厨房基本特点
 电气化厨房热效率高，可达80-90%以上。l
 加热温度高，而且不需要接触，空气对流及热辐射等附加设备。l
 加热速度快，生产效率高，比燃气快30%以上。l
 高环保作业环境，几乎没有因燃烧所产生的热，噪音，燃烧废气和烟尘。l
 操作安全，绝不会发生灾难性火灾及爆炸的隐伏危机。l
 操作简单，可实现自动控制。l
    （3）电磁炉加热基本原理
    导体之导电主要是自由电子，如在导体加电压，这些自由电子便按照同一方向从一个原子移到另一个原子而形成电流，电子在移动过程会受到阻力（导体的电阻）。因此电流克服阻力通过导体就会引致导体发热。
    感应加热包括三个基本因素，电磁感应，趋肤效应及热传导。用电原理与变压器相似，初级线圈相当于高频交流感应线圈，而当次级线圈只有一匝且短路时，相当于一个高导磁率的金属锅。
如将感应线圈输入超音频的交变电流时，就产生交变磁场，引起趋肤效应，这时导磁金属锅产生感应电动势，因而产生涡流（超音频电流）由于导磁金属锅具有电阻，结果即时发热，因此利用感应涡流的热效应进行加热，这就是电磁感应加热。
    （4）电磁炉的效益
                                                 电磁炉与燃气炉比对实测数据

	φ48.2cm炒锅 电磁炉	φ48.2cm炒锅液化 石油气炉
功率kW/耗气量MJ/hr	18kW	95MJ/hr=0.86M3/hr
注入水量（30℃）	10公升	10公升
加热至100℃需要时间	3分10秒(0.053hr)	8分27秒(0.14hr)
耗能量	18kW × 0.053hr = 0.95kWh	0.86M3/hr×0.14 hr = 0.12 M3
平均单价费用—例子 (深圳)	￥1.00/kWh	￥16.00/ M3
耗能费用	￥0.95元	￥1.92元
速度比对	电磁炉比液化石油炉快38%
耗能费用比对	电磁炉比液化石油炉省51%
热有效率	86%	24%
噪音	约45分贝dB	约80分贝dB