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公司成立能源管理領(lǐng)導(dǎo)小組,加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo),制定并實(shí)施節(jié)能降耗目標(biāo)責(zé)任制度,逐漸在全公司構(gòu)建起一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)關(guān)注、目標(biāo)明確、責(zé)任到人、獎(jiǎng)罰分明、全員參與的能源管理長(zhǎng)效運(yùn)行制度。同時(shí),制定并實(shí)施嚴(yán)格的考核制度。能源管理領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室必須定期考核并對(duì)外公布相關(guān)車間能源使用指標(biāo)實(shí)際情況,表?yè)P(yáng)先進(jìn),鞭策后進(jìn),促進(jìn)工作全面開(kāi)展。同時(shí)把能源使用率同員工績(jī)效獎(jiǎng)勵(lì)掛鉤,對(duì)節(jié)能降耗做出重大貢獻(xiàn)的員工進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。
2廣泛宣傳,增強(qiáng)節(jié)能降耗意識(shí)
“節(jié)約能源,從我做起”、“請(qǐng)你節(jié)約用水”、“人走關(guān)燈、關(guān)閉電器”等溫馨提示;公司對(duì)車間、行政大樓、安裝了不可回收垃圾桶和可回收垃圾桶。組織能源管理小組成員定期巡檢,要求相關(guān)人員關(guān)電、關(guān)水。經(jīng)過(guò)廣泛的宣傳,員工節(jié)約意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)。同時(shí)組織開(kāi)展節(jié)能降耗技能培訓(xùn),增強(qiáng)員工動(dòng)手動(dòng)腦水平。另外,組織開(kāi)展各種形式的節(jié)能競(jìng)賽活動(dòng)。引導(dǎo)員工進(jìn)行合理化建議、小改小革、節(jié)能案例等各種競(jìng)賽活動(dòng),強(qiáng)化節(jié)能降耗工作的實(shí)效性[2]。另外,把節(jié)能降耗成果的一部用來(lái)獎(jiǎng)勵(lì)員工,增強(qiáng)企業(yè)效益,員工受到激勵(lì)。
3突出重點(diǎn),狠抓落實(shí)
公司內(nèi)部存在很多能源耗損戰(zhàn)場(chǎng)。有些車間和班組是能源使用的重點(diǎn)部門(mén),需要想方設(shè)法來(lái)降低能源、材料、資源等耗損,避免產(chǎn)生不必要的浪費(fèi);采購(gòu)部門(mén)是降低成本的關(guān)鍵,必須采取有效措施吸引和選取優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商,并隨時(shí)關(guān)注期貨行情,選取采購(gòu)原材料的最佳時(shí)機(jī);對(duì)大訂單第一時(shí)間進(jìn)行套期保值,采取各種方法來(lái)降低采購(gòu)成本,降低經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn);技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)是節(jié)能降耗的重要力量,需要在新工藝、新技術(shù)、新配方、新材料等方面發(fā)揮聰明才智,做大文章,降低成本;營(yíng)銷部門(mén)是節(jié)能降耗的重要陣地,需要第一時(shí)間收回應(yīng)收賬款,確保企業(yè)資金穩(wěn)定、持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),降低或預(yù)防由死賬、壞賬引起的經(jīng)濟(jì)的損失;行政部門(mén)是企業(yè)的“保姆”,必須有效控制辦公、水電、招待、車輛及維修費(fèi)用為主要工作,減少行政費(fèi)用開(kāi)支,為企業(yè)盈利把好關(guān)。
4采用新技術(shù),降低消耗
進(jìn)一步挖掘企業(yè)節(jié)能耗損的潛力,電線電纜企業(yè)可以經(jīng)過(guò)增強(qiáng)導(dǎo)體的表面質(zhì)量,組織開(kāi)展對(duì)三號(hào)電解銅投放比例實(shí)驗(yàn),科學(xué)配置銅桿質(zhì)量,從而有效降低全面原材料采購(gòu)成本。另外對(duì)連拉連退大拉機(jī)高速拉絲斷線頻繁問(wèn)題進(jìn)行技術(shù)改造,對(duì)不同型號(hào)擠出設(shè)備制定預(yù)熱升溫和工藝溫度控制參數(shù),有效控制產(chǎn)品電耗,并對(duì)行政大樓公共設(shè)施進(jìn)行全面改造,采用噴灌方式進(jìn)行綠化用水,從而減少不必要的澆水,有效降低耗水量。只有在日常生產(chǎn)材料上節(jié)能和推廣應(yīng)用新材料、新工藝和新技術(shù)等方面著手,并明確相關(guān)部門(mén)與責(zé)任人的責(zé)任,精打細(xì)算,降低開(kāi)支,形成全企業(yè)職工人人自覺(jué)參與,人人講節(jié)約、處處體現(xiàn)節(jié)約能源的管理體系[3]。
[關(guān)鍵詞]燃?xì)廨啓C(jī);節(jié)能;降耗
中圖分類號(hào):TM621; TK018 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2014)31-0390-01
隨著能源的日益緊張,燃?xì)廨啓C(jī)的能源開(kāi)始成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。從節(jié)能的角度來(lái)看,燃?xì)廨啓C(jī)具有十分明顯的節(jié)能潛力。因此,為了能夠提高其經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)該把燃?xì)廨啓C(jī)的節(jié)能降耗作為主要的經(jīng)濟(jì)措施。對(duì)于任何發(fā)電廠來(lái)說(shuō),一個(gè)非常重要的節(jié)能降耗舉措就是提升他們的能源轉(zhuǎn)換效率,常見(jiàn)的方式包括降低熱損失、降低用電率、提高能源利用率、保證燃?xì)廨啓C(jī)的最佳運(yùn)行、提高能源燃燒效率等。同時(shí),這些節(jié)能降耗措施又以燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行調(diào)節(jié)效果最為明顯。本文的主要目的是進(jìn)一步了解燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行情況,提出燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行的節(jié)能降耗措施,降低運(yùn)行過(guò)程中潛在的能源浪費(fèi)現(xiàn)象,最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗的目標(biāo)。
1.節(jié)能降耗簡(jiǎn)析
在現(xiàn)有的無(wú)論是鋼鐵企業(yè)自備發(fā)電,還是大型發(fā)電廠的節(jié)能降耗措施中,不僅要依靠全面的管理方式提高他們的能源利用率,更應(yīng)該從技術(shù)角度進(jìn)行分析,加大技術(shù)創(chuàng)新的力度,從源頭上提高他們的能源轉(zhuǎn)換效率,降低能源耗費(fèi)量。調(diào)查研究表明,在現(xiàn)有的經(jīng)營(yíng)管理方面存在比較大的缺陷,所以,想要真正意義的開(kāi)展節(jié)能降耗工作,首先應(yīng)該對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行全面的評(píng)估,找到可以采取節(jié)能降耗措施的環(huán)節(jié)。一般情況下,全面了解燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)之后,可以清楚的發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)的節(jié)能降耗潛力十分明顯,所以,節(jié)能降耗措施應(yīng)該集中于燃機(jī)的運(yùn)行工況的調(diào)節(jié),比如技術(shù)創(chuàng)新或者優(yōu)化控制等。
2.燃機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)分析
運(yùn)行中影響機(jī)組性能的原因:壓氣機(jī)進(jìn)氣口吸入的臟物淤積在葉片上,壓氣機(jī)效率降低;燒原油或渣油燃機(jī)透平高溫燃?xì)獠考姆e灰;余熱鍋爐受熱面積灰導(dǎo)致排煙溫度升高,產(chǎn)汽量下降。為了提高燃機(jī)的性能、降低能耗,可以采取以下節(jié)能降耗的措施。
(1)壓氣機(jī)結(jié)垢處理。壓氣機(jī)結(jié)垢不僅使燃機(jī)的功率和效率降低,還會(huì)使壓氣機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)向喘振邊界靠近,惡化機(jī)組的運(yùn)行可靠性。因此要合理安排水洗保持燃機(jī)高效、安全運(yùn)行。壓氣機(jī)結(jié)垢速度與周圍環(huán)境大氣狀況、空氣過(guò)濾情況、機(jī)組油的密封狀況等有關(guān)。一般可根據(jù)機(jī)組功率下降程度來(lái)安排水洗周期。透平的結(jié)垢速度主要與燃油的釩含量相關(guān),與機(jī)組運(yùn)行方式也有一定關(guān)系。對(duì)燒重油機(jī)組,按照保持95%的出力的要求,一般燒高釩重油,150-200小時(shí)左右水洗一次;燒低釩重油可延長(zhǎng)到500小時(shí)左右。
(2)控制進(jìn)排氣損失。進(jìn)排氣損失對(duì)機(jī)組性能的影響較大,進(jìn)氣損失使壓氣機(jī)進(jìn)口壓力降低,壓氣機(jī)耗功增加,導(dǎo)致機(jī)組出力和效率降低。并且進(jìn)口壓力降低使空氣比容增加,壓氣機(jī)空氣流量減少,出力進(jìn)一步降低。所以對(duì)進(jìn)口空氣過(guò)濾器要進(jìn)行反吹哨來(lái)保持清潔。排氣損失使透平排氣壓力升高,減少了透平中的膨脹比,透平出力降低,導(dǎo)致機(jī)組出力和效率降低。
(3)燃燒技術(shù),提高燃燒效率,減少排放。燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)發(fā)電排氣的主要污染物為燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的NOx,其NOx排放濃度根據(jù)燃料種類、燃燒方式的不同而有所變化。其中干式低NOx燃燒技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù),采用空氣替代蒸汽或水作為稀釋劑,在燃料進(jìn)入燃燒區(qū)域前,與過(guò)量空氣預(yù)先均勻混合,然后進(jìn)入燃燒區(qū)域燃燒,從而達(dá)到控制燃燒溫度的目的燃燒技術(shù)。
(4)利用高溫通道材料,提高燃機(jī)效率。高溫材料是先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的基礎(chǔ)和保證條件,沒(méi)有先進(jìn)的高溫材料就不可能設(shè)計(jì)出先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)。新一代高效燃?xì)廨啓C(jī)為不斷提高性能,要求向高溫、高壓、大功率和小型化方向發(fā)展,這必然要求材料具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高韌性等特性。世界先進(jìn)國(guó)家在制定國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展計(jì)劃時(shí),都把高溫材料發(fā)展計(jì)劃擺在比較重要的位置。高溫通道材料的發(fā)展方向是鎳基高溫合金、粉末高溫合金、高溫涂層、陶瓷集體復(fù)合材料。
3.燃機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用案例分析
現(xiàn)階段市場(chǎng)上的燃機(jī)品牌較多,他們紛紛開(kāi)展節(jié)能降耗技術(shù)革新,燃機(jī)的節(jié)能降耗技術(shù)水平不斷提高。下面主要分析了GE 9G/H型燃機(jī)、三菱燃機(jī)以及ABB GT24/GT26燃機(jī)中所應(yīng)用的節(jié)能降耗技術(shù)。
3.1 GE 9G/H型燃機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)
GE公司在F型取得成功的基礎(chǔ)上,更全面地采用航空技術(shù),開(kāi)發(fā)面向21世紀(jì)的大功率先進(jìn)燃機(jī)9001H/G,這兩種燃?xì)廨啓C(jī)稱為輕、重型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)結(jié)合的典范。(1)采用空氣和蒸汽冷卻:G型的前三級(jí)渦輪葉片為空氣冷卻,H型的第一和第二級(jí)為蒸汽冷卻。蒸汽冷卻比空氣冷卻效果更好,且冷卻后的蒸汽可進(jìn)合循環(huán)的汽輪機(jī)中作功,使功率增加;還能降低NOX 的排放到10ppm以下,聯(lián)合循環(huán)功率增加60MW,效率提高二個(gè)百分點(diǎn),達(dá)60%;(2)NOX排放低:采用DLN―II型干低污染的雙燃料環(huán)管燃燒室,燃天然氣時(shí),NOX排放為25ppm,采用蒸汽冷卻時(shí)為9ppm;(3)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC):H型的設(shè)計(jì)著眼于多種燃料,在需要燃煤時(shí),可在加裝的煤的氣化裝置后成為IGCC電站。大功率、高效率的燃?xì)廨啓C(jī)可降低IGCC電站的建設(shè)費(fèi)用,降低每千瓦造價(jià),功率可達(dá)480MW,效率60%。
3.2 三菱燃機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)
(1)低NOX預(yù)混燃燒室。該燃燒室的構(gòu)造有以下幾個(gè)特點(diǎn):噴嘴組采用了預(yù)混噴嘴和擴(kuò)散噴嘴相結(jié)合的方式,這是降低NOX的關(guān)鍵,采用這種方法燃燒NOX的排放量大約是20ppm;設(shè)立了能用最小的燃燒量穩(wěn)定火焰的值班噴嘴,穩(wěn)定了燃燒,防止了燃料與空氣的比率的失衡;使用了能大幅度減少冷卻空氣的新型冷卻壁;尾筒裝有一個(gè)能將空燃比控制在最佳狀態(tài)的旁路閥。(2)高溫冷卻技術(shù)。F型的燃機(jī)一級(jí)動(dòng)葉內(nèi)部冷卻通道采用的是彎曲型的通道,最新的還有在葉片表面添加涂層的技術(shù),大大加強(qiáng)了葉片的冷卻效果。另外葉片的材料也不斷的發(fā)展,現(xiàn)在F型燃機(jī)的透平一級(jí)靜葉采用的MGA2400(Ni基合金),一級(jí)動(dòng)葉采用的則是MGA1400-DS(Ni基合金)。(3)高溫涂層技術(shù)。在葉片表面涂上一層高效的遮熱涂料,這種材料傳熱效果差,能使溫度傳到葉片表面下降60到80度。這些技術(shù)對(duì)于提高燃機(jī)的性能,進(jìn)而提高節(jié)能降耗水平具有重要意義。
3.3 ABB GT24/GT26燃機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)
ABB GT24/GT26燃?xì)廨啓C(jī)為提高機(jī)組熱效率,不是提高透平進(jìn)氣溫度而是沿用原有的進(jìn)氣溫度,通過(guò)透平第1級(jí)(亦稱高壓透平)作功后,再進(jìn)行第2次燃燒(再熱),燃?xì)膺M(jìn)入第2~5級(jí)(亦稱低壓透平)作功。這樣可不必采用新的高溫材料,或不必增加過(guò)多的冷卻流量,以及可降低NOx。實(shí)踐表明,已取得好的成效。ABB在燃燒、透平以及總體布置上開(kāi)發(fā)的新技術(shù),避免因提高初溫帶來(lái)的材料、結(jié)構(gòu)、冷卻等方面所增加的費(fèi)用,也能達(dá)到同樣的效果。目前情況是兩種風(fēng)格并存,各有特色,并繼續(xù)發(fā)展。
結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)電廠的建設(shè)是隨著燃?xì)廨啓C(jī)制造業(yè)的發(fā)展同步發(fā)展的,經(jīng)歷了從小到大的不同發(fā)展過(guò)程。在未來(lái)的發(fā)展中,應(yīng)該更加注重節(jié)能降耗技術(shù)的研發(fā)和運(yùn)用,進(jìn)而提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1] 宋興剛,梁山偉.余熱鍋爐節(jié)能技術(shù)改造應(yīng)用[J].價(jià)值工程, 2010,29(6).
關(guān)鍵詞:污水處理廠;節(jié)能降耗;措施
中圖分類號(hào):TK01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1.概述
污水處理是一個(gè)世界性的難題,近年來(lái),隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,污水處理廠的規(guī)模越來(lái)越大,因此產(chǎn)生能耗問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計(jì),處理活性污泥的系統(tǒng)中,其運(yùn)行成本但能耗成本就占到總成本的30% ~ 80%。美國(guó)有官方數(shù)據(jù)表明:城鎮(zhèn)的污水處理廠所耗費(fèi)的電能占全國(guó)總用電量的3%。其還有數(shù)據(jù)預(yù)測(cè),由于人口的不斷增長(zhǎng)與污物處理的標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高,在未來(lái)的15~20年內(nèi),污水處理廠的能耗成本將增加20%以上。我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn),全國(guó)大部分的城鎮(zhèn)都增加了污水設(shè)施,在提升了污水處理率的同時(shí),能耗率也隨之上升。在未來(lái)的幾年,為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,同時(shí)也響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召,污水處理的規(guī)模將會(huì)越來(lái)越大,使得全國(guó)范圍內(nèi)的電力資源緊缺日益突出。因此,對(duì)污水處理廠的能耗管理和節(jié)能降耗措施進(jìn)行研究,達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo),這對(duì)我國(guó)的社會(huì)穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)發(fā)展都存在極其重要的意義。
2.污水處理廠的能耗分析
2.1國(guó)外污水處理廠的能耗分析
西方發(fā)達(dá)國(guó)家比較早產(chǎn)生能源危機(jī)意識(shí),這是有其歷史淵源的。從上個(gè)實(shí)際70年代開(kāi)始,西方歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼爆發(fā)了能源危機(jī),這個(gè)局面直接導(dǎo)致歐美等國(guó)發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)末能源價(jià)格開(kāi)始飆升。鑒于此,在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最先由美國(guó)掀起了節(jié)能技術(shù)的研究。此后美國(guó)一直引領(lǐng)工業(yè)節(jié)能技術(shù)的潮流,包括對(duì)污水處理廠的節(jié)能技術(shù)研究。美國(guó)的污水研究人員曾對(duì)全國(guó)的公共污水處理設(shè)備進(jìn)行了關(guān)于單元過(guò)程與單元操作的能耗情況的調(diào)查,并在做了一次詳盡的污水處理設(shè)備能耗分析報(bào)告。當(dāng)時(shí)這次調(diào)查覆蓋了幾乎全部的城鎮(zhèn)污水處理的生物、物理和化學(xué)等方式,甚至對(duì)建筑物附屬的制冷、制暖等設(shè)備也進(jìn)行了調(diào)查。在此基礎(chǔ)上,也詳盡計(jì)算了可回收利用的能量。此后,美國(guó)另外幾位研究人員E.J.Middlebrooks、C.H.Middlebrooks等根據(jù)Wesner的研究結(jié)果,估算了每個(gè)污水處理系統(tǒng)的最小能耗量。最后,在其分析報(bào)告中指出,隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大以及能源價(jià)格的提升,每年用于污水處理的能耗開(kāi)支將大幅度上升,而選擇低流量的污水處理工藝將作為節(jié)能能源開(kāi)支的重要的手段。接著,另外兩名研究人員Roberts與Hagan通過(guò)分析處理100 mgd 較具典型性的活性污泥污所需要的總能量,研究出了污水處理廠能源消耗的結(jié)構(gòu),并且首次提出對(duì)污水處理廠進(jìn)行節(jié)能降耗,需要建立在資源管理與綜合平衡利用的基礎(chǔ)上,而不僅僅依靠節(jié)省能源的技術(shù)。
2.2國(guó)內(nèi)污水處理廠的能耗分析
在上個(gè)世紀(jì)七八十年代經(jīng)濟(jì)剛剛復(fù)蘇的階段,我國(guó)的污水處理規(guī)模尚小,隨著改革開(kāi)放的深入,各類型的工廠如雨后春筍,紛紛屹立在神州大地上,不可避免地產(chǎn)生了污水污染問(wèn)題,隨著能源的消耗越老越多,國(guó)家不能不考慮對(duì)污水處理廠實(shí)施節(jié)能降耗的措施。但是,因?yàn)槲覈?guó)正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的上升階段,一直以來(lái)對(duì)此問(wèn)題的重視程度不夠,相關(guān)的調(diào)查研究也較少。當(dāng)前,我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠處理污水普遍采用生物處理工藝。這種工藝以二級(jí)處理或者三級(jí)處理為主體,處理的內(nèi)容通常包括污水、污染物的預(yù)處理、生化處理及污泥處理三個(gè)部分。而消耗的能源主要是燃料、藥劑和電能。
通過(guò)國(guó)內(nèi)外許多污水處理廠的數(shù)據(jù)指出,污水的提升泵、污泥處理設(shè)備與曝氣系統(tǒng)是主要的耗能設(shè)備。從事排水工程的工程師羊壽生曾設(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn),對(duì)我國(guó)典型一級(jí)、二級(jí)污水處理廠各單元操作過(guò)程作了電能耗費(fèi)估算,污水廠規(guī)模按25000m3Pd,二級(jí)處理廠的電能耗值為0.266kWhPm3,用處理單位體積污水的耗電量(kWhPm3)表示估算的結(jié)果。結(jié)果顯示,我國(guó)城市污水處理廠能耗主要用于污水、污泥的提升,生物處理的供氧,以及污泥處理這幾個(gè)工藝過(guò)程,其中在二級(jí)處理工藝中,污水提升泵的用電量在總用電量的10%~20%之間,污泥加熱設(shè)備的用電量占總用電量的10% ~25%之間,而曝氣系統(tǒng)則占總用電量的50%~70%。三者用電量相加,高達(dá)總用電量的70%以上。所以,對(duì)污水處理廠進(jìn)行節(jié)能降耗,重點(diǎn)在于降低污水提升泵、污泥處理設(shè)備以及曝氣系統(tǒng)的用電率,借此實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。
3.污水處理廠耗能現(xiàn)狀分析
隨著人民生活水平以及經(jīng)濟(jì)水平的提高,國(guó)家不斷提高污水處理廠的水質(zhì),以滿足經(jīng)濟(jì)生活的需求。現(xiàn)行的污水處理耗能標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到0.15~0.28(kW?h)/m3污水,全國(guó)污水處理的成本開(kāi)支平均為0.8元/m3,而且這樣的成本價(jià)格呈現(xiàn)上漲的趨勢(shì)。相關(guān)的部門(mén)面對(duì)如此高的污水處理成本,正想方設(shè)法利用新技術(shù),結(jié)合各個(gè)地區(qū)的特點(diǎn)與各個(gè)處理廠的優(yōu)勢(shì),努力探明單元過(guò)程的能量需求(energy requirements),做出污水處理廠的有效運(yùn)轉(zhuǎn)和管理規(guī)劃,首先在污水處理廠的規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段體現(xiàn)節(jié)能目的,然后通過(guò)選擇污水處理的適合工藝、設(shè)別和途徑進(jìn)行節(jié)能降耗,國(guó)家法律部門(mén)加緊制定相關(guān)節(jié)能減排的規(guī)定,對(duì)不執(zhí)行法律法規(guī)的個(gè)別單位進(jìn)行嚴(yán)懲警告,切實(shí)際落實(shí)好污水處理廠的節(jié)能降耗工作,以維持國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展過(guò)程。
4.污水處理廠節(jié)能途徑與措施
4.1污水處理廠能量利用審核
傳統(tǒng)的污水處理廠進(jìn)行處理活動(dòng)時(shí),缺乏利用能量的具體方案和規(guī)劃,由此造成無(wú)節(jié)制的能源消耗,甚至能源浪費(fèi)。針對(duì)此問(wèn)題,相關(guān)部門(mén)對(duì)能量的使用進(jìn)行審核管理,監(jiān)督污水處理廠開(kāi)始提前制定能量利用規(guī)劃,由管理部門(mén)作出審核結(jié)果。審核管理不但可以提供使污水處理廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù),還能對(duì)污水處理廠的工藝選擇以及處理方案有一定的指導(dǎo)性。使用生命周期分析成本的辦法,對(duì)各單位的組件以及處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,并且優(yōu)化其結(jié)構(gòu),以此滿足降低能耗的要求,節(jié)省成本;構(gòu)建科學(xué)的能源利用審核程序和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),用這套程序和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各廠的污水處理所需能量進(jìn)行審核,同時(shí)要監(jiān)督污水處理廠對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù),對(duì)于老舊、存在隱患的設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代,對(duì)其設(shè)備的升級(jí)和更換提出建議和方案。通常審核能源利用的程序分為兩步:一是研究工程的可行性,包括處理方案的評(píng)估;初步的設(shè)計(jì)方案;項(xiàng)目的工作范圍、成本以及財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)等;二是詳細(xì)的設(shè)計(jì)流程,包含施工、試營(yíng)運(yùn)、職業(yè)培訓(xùn)、運(yùn)正式行和維護(hù)等內(nèi)容,正常營(yíng)運(yùn)一段時(shí)間后,依據(jù)運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)檢驗(yàn)系統(tǒng)的效率和成本開(kāi)支。這個(gè)審核的過(guò)程從工程的預(yù)備階段一直持續(xù)到工程運(yùn)行后的維護(hù)、檢測(cè)階段,這樣可以明確具備節(jié)能降耗的單元。
4.2選擇恰當(dāng)?shù)墓に?/p>
當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)的污水處理廠采用最普遍的工藝是:傳統(tǒng)的活性污泥法(ASP)、SBR法、AB法、A/O、氧化溝A2/O以及BAF等。在具體選擇哪一種工藝時(shí),必須首先對(duì)以上這些工藝的特點(diǎn)進(jìn)行思考,并且結(jié)合工程所在地區(qū)、氣溫、地形、電能價(jià)格、征地開(kāi)支、處理廠的規(guī)模、出水的達(dá)標(biāo)情況、原來(lái)水質(zhì)情況、對(duì)污泥的處置情況等綜合思考,然后制定一套技術(shù)上有優(yōu)勢(shì)、方便管理、成本較低,運(yùn)行效度高,并且近期利益與遠(yuǎn)期利益都能兼顧的工藝方案。這樣的方案可使污水處理的能耗降到最小值。
一般中小規(guī)模的污水處理廠適用SBR法和氧化溝,在節(jié)能降耗方面優(yōu)勢(shì)較明顯;大型的污水處理廠則首選活性污泥法(ASP),與此同時(shí),還可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,嘗試新的節(jié)能降耗工藝,例如綜合式曝氣系統(tǒng)的氧化溝工藝或厭氧處理辦法,處于土地資源豐富的中小城鎮(zhèn)還可考慮采用人工濕地處理方式,不但管理起來(lái)便捷,而且征地費(fèi)用很低,還可以建構(gòu)獨(dú)特的生態(tài)景觀區(qū),從實(shí)際的工程案例來(lái)看,是可以達(dá)到一定的改善生態(tài)環(huán)境的作用。目前,我國(guó)成功建成的用于污水處理的人工濕地系統(tǒng),它的成本投入只需要城市常規(guī)二級(jí)污水處理廠的十分之一,而運(yùn)營(yíng)開(kāi)支為二分之一,甚至更少。例如深圳白泥坑人工濕地處理系統(tǒng)的運(yùn)行開(kāi)支只為傳統(tǒng)活性污泥法的十分之一。
4.3排放物的資源化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出物節(jié)能
一般的污水處理廠其產(chǎn)出物為污泥、處理水、殘?jiān)?,但是殘?jiān)容^少,這方面也比較好處理;而污泥的產(chǎn)出量較大,在處理污泥上則存在一定的問(wèn)題,其處理的過(guò)程和效果對(duì)整個(gè)污水處理的效果產(chǎn)生極大的影響。通常那些設(shè)計(jì)水量超過(guò)20×104m3/d的大型污水處理廠工程,其污泥的產(chǎn)量也是很大的。針對(duì)這種情況,可以采用厭氧消化的辦法對(duì)污泥集中處理;而對(duì)于中小型的污水處理廠,則可采用污泥濃縮脫水一體機(jī)進(jìn)行處理,這樣能夠降低設(shè)備的占地面積,方便管理,有足夠的地方儲(chǔ)存污泥進(jìn)行消化。擁有廣闊土地,也能夠用來(lái)讓污泥堆肥、干化床和種植植物等,以此來(lái)完善低成本的處理系統(tǒng)。浙江某大學(xué)的翁煥新教授提出了一種處理污泥的新技術(shù),就是把排出的污泥制造成一種團(tuán)粒,再依照一定的比例將其與黏土均勻拌合,利用污泥的熱值制作輕質(zhì)節(jié)能磚。為了在厭氧消化的過(guò)程中產(chǎn)生更多的CH4,盡量對(duì)污水中的有機(jī)碳實(shí)行污泥消化,相比于傳統(tǒng)的通過(guò)外部能量將有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為CO2這種方式更節(jié)約能源,同時(shí)減少曝氣環(huán)節(jié)而降低CO2的排放,實(shí)現(xiàn)減排的目標(biāo)。通常BNR的工藝中,會(huì)使用一些反硝化除磷的菌種,這些菌種在進(jìn)行脫氮除磷的過(guò)程中,可抑制消耗化學(xué)需氧量,而多出來(lái)的化學(xué)需氧量將會(huì)與污泥一起進(jìn)行消化,然后轉(zhuǎn)化成CH4;對(duì)于污水處理過(guò)程中的出水,一般不直接排放,按照城鎮(zhèn)的用水需求,將其進(jìn)行無(wú)害化處理,例如重復(fù)利用到農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)洗滌、市政工程、建筑工程等方面,這一方面降低了污水的排放率、節(jié)省了干凈水源;另一方面可以從中產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益,降低污水廠的投資成本,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
4.4采用高效的節(jié)能裝置
前面提到污水處理廠各個(gè)環(huán)節(jié)的能耗費(fèi)用相加高達(dá)70%以上,所以對(duì)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能降耗改良式勢(shì)在必行的。污水處理廠的主要耗能設(shè)備是污水提升泵、污泥加熱設(shè)備和曝氣系統(tǒng)。其中污水提升泵的用電量在總用電量的10%~20%之間,污泥加熱設(shè)備的用電量在總用電量的10%~25%之間,而曝氣系統(tǒng)則占總用電量的50%~70%。三者用電量相加,高達(dá)總用電量的70%以上。所以,對(duì)污水處理廠進(jìn)行節(jié)能降耗,重點(diǎn)在于降低污水提升泵、污泥處理設(shè)備以及曝氣系統(tǒng)的用電率,借此實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。
4.4.1污水提升泵的組成設(shè)施包括首次提升泵、污泥回流泵、剩余污泥泵、內(nèi)回流泵和出水提升泵。目前針對(duì)節(jié)能需求,污水處理廠大多采用從國(guó)外進(jìn)口的高效潛污泵,其工作效率高達(dá)80%以上,而且用電量比較低。水泵的有效功率為Ne=rQH,當(dāng)r、Q一定時(shí),Ne和H成正比,由此看出,降低水泵的揚(yáng)程可以節(jié)能降耗。
具體通過(guò)降低水泵揚(yáng)程進(jìn)行節(jié)能降耗的辦法有:(1)根據(jù)污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模的工程量明確提水泵的類型和數(shù)量,而且質(zhì)量上要選擇流量和揚(yáng)程都要達(dá)到安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的。這種高效的潛污泵相比普通的離心泵,更便于安裝,而且因?yàn)楸绕胀x心泵少了輔助啟動(dòng)的設(shè)備和吸水竹,總耗能也較之低很多。(2)科學(xué)設(shè)置液位控制。由于提水泵的耗電量與其揚(yáng)程是成正比的,也就是說(shuō),揚(yáng)程高,耗電量也大。因此科學(xué)合理地設(shè)置液位,盡可能利用竹網(wǎng)的高水位,就能減揚(yáng)程,實(shí)現(xiàn)泵站節(jié)能。
4.4.2在出水處理的設(shè)備中,曝氣池是廠區(qū)內(nèi)最大的耗能物,要在此環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,關(guān)鍵要選用氧轉(zhuǎn)移率相對(duì)較高的曝氣裝置。進(jìn)口的硅橡膠管膜式微孔曝氣器長(zhǎng)度為750mm,出氣量為8m3/(m.h),氧利用率為23%,輸氧動(dòng)力效率2.5=3.5kg/ (kW.h)。與傳統(tǒng)曝氣器比較,這種新型的曝氣器具備氧利用率高、布?xì)饩鶆?、?dòng)力效率高以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì),能夠極大地降低了能耗。
4.4.3傳統(tǒng)的多級(jí)低速離心鼓風(fēng)機(jī)效率大概在60%,而進(jìn)口的單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)效率大都在80%以上,由此看來(lái),選用進(jìn)口單級(jí)的高速離心鼓風(fēng)機(jī)要比傳統(tǒng)的多級(jí)低速離心鼓風(fēng)機(jī)更節(jié)能。而且進(jìn)口的單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)可以根據(jù)好氧池中混合液溶解氧濃度的變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)日導(dǎo)向葉片角度,從而改變出風(fēng)量的大小,利于節(jié)能。
4.4.4對(duì)曝氣設(shè)備的供氧量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制,由溶解氧探測(cè)儀對(duì)空氣電動(dòng)蝶閥自行調(diào)節(jié),借此控制鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。風(fēng)量得到控制,好氧的出水DO就可控制在2.0mg/的水平。一般認(rèn)為自動(dòng)DO控制是控制曝氣系統(tǒng)運(yùn)行的最好措施,因?yàn)樗芙鉀Q曝氣過(guò)少或者過(guò)度的問(wèn)題,這樣就能對(duì)曝氣設(shè)備的能耗量進(jìn)行控制。通常采用自動(dòng)控制的曝氣設(shè)備可以節(jié)能超過(guò)25%。
4.5無(wú)害高效的藥劑實(shí)現(xiàn)原料節(jié)能
在眾多的水處理藥劑中,例如殺菌劑、凝聚劑、緩蝕劑、消泡劑、阻垢劑、脫色劑、清洗劑以及絮凝劑等,大部分都是化學(xué)方法合成的有機(jī)高分子體。目前我國(guó)生產(chǎn)水處理藥劑的廠家有230家,品種超過(guò)100個(gè),平均年總產(chǎn)量達(dá)20萬(wàn)噸。在選擇藥劑的品種和用量時(shí),要根據(jù)所要處理污水、污染物的濃度、酸堿值、性質(zhì)、溫度以及雜質(zhì)等因素而定,與此同時(shí),還要考慮到藥劑的高效性、經(jīng)濟(jì)成本及其使用時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生二次污染等,力求用最經(jīng)濟(jì)的價(jià)值獲取最高效的效益。比如在使用膠體顆粒處理污水時(shí),混合利用有機(jī)混凝劑和無(wú)機(jī)混凝劑,該藥劑并用模式能夠?qū)⑽勰嗟暮拷档阶畹停€能提升污泥的脫水性能,這樣不但能節(jié)約藥劑用量,還能提高混凝的效果,同時(shí)其投入成本大大降低;調(diào)整污泥性能的過(guò)程中,可考慮加入PAM和氯化物,但是要注意會(huì)不會(huì)產(chǎn)生二次污染現(xiàn)象。因?yàn)镻AM在使用時(shí),會(huì)產(chǎn)生聚合單體丙烯酰胺,這是一種強(qiáng)致癌物。運(yùn)用氯化物去除磷,雖然效率很高可是,需要投入比較高的費(fèi)用,還會(huì)在池子和管道設(shè)備生成硬狀結(jié)垢,給后面的處理工作帶來(lái)不便,增加了人工費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用,與節(jié)能降耗目標(biāo)不相符。雖然當(dāng)前我國(guó)污水處理廠使用的有機(jī)絮凝劑與無(wú)機(jī)凝聚劑都是比較經(jīng)濟(jì)又便捷的材料,但在處理污水的過(guò)程中,存在著耗能高的問(wèn)題。專門(mén)針對(duì)節(jié)能目的研究的生物絮凝劑,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)藥劑的缺陷。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述,我國(guó)污水處理廠的節(jié)能降耗工作取得一定的進(jìn)展,但是在該領(lǐng)域內(nèi),最大程度地節(jié)能降耗目標(biāo)尚未能達(dá)到,還需要相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)一步研究,努力的重點(diǎn)方向如下:化工熱力學(xué)、生物熱力學(xué)、及能源工程學(xué)與污水處理領(lǐng)域基礎(chǔ)學(xué)科,建構(gòu)一個(gè)較完善的研究體系,從根本上解決水處理能量研究滯后于實(shí)踐活動(dòng)的問(wèn)題,獲取科學(xué)的、可靠的處理工藝能耗能效的分析評(píng)價(jià)方法,推動(dòng)各類研究成果的全面應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:節(jié)能降耗 能量?jī)?yōu)化利用 水環(huán)真空泵 水輪機(jī)
一、前言
中海油氣(泰州)石化有限公司,現(xiàn)有150萬(wàn)噸/年瀝青-燃料油裝置一套。公司為塑造綠色能源企業(yè)形象,近年來(lái)積極開(kāi)展節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用調(diào)研。在提高煉油裝置能量利用率、降低全廠能耗方面做了大量技術(shù)嘗試和改進(jìn),下面以公司多年來(lái)開(kāi)展的技改技措項(xiàng)目為案例,淺析其在節(jié)能降耗方面的作用。
二、常減壓裝置技改技措
1.水環(huán)真空泵代替二級(jí)蒸汽抽真空
水環(huán)真空泵由于其具有等溫壓縮、對(duì)灰塵不敏感、吸入氣體可以?shī)A帶液體或大量水蒸氣等優(yōu)點(diǎn),在化工、石油、制藥、造紙等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[1]。水環(huán)真空泵工作時(shí),泵體內(nèi)裝有適量的水作為工作液,當(dāng)葉輪順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí),水被葉輪拋向四周,由于離心力的作用,水形成一個(gè)決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。隨著葉輪穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動(dòng),吸、排氣過(guò)程可連續(xù)不斷的進(jìn)行,因此可以連續(xù)不斷的抽吸氣體。
泰州石化常減壓蒸餾裝置原減壓抽真空系統(tǒng)采用增壓器、一、二級(jí)蒸汽抽真空,蒸汽用量占裝置蒸汽用量的50%左右,占裝置總能耗的17~20%。由于蒸汽噴射器能量損失大、效率低,同時(shí)產(chǎn)生大量酸性水,加重了環(huán)保壓力。改造后采用混合抽真空,利用水環(huán)真空泵代替最后一級(jí)蒸汽噴射器。
水環(huán)真空泵使用后,以電耗代替蒸汽耗,真空度達(dá)到-98.5~99.5Kpa,完全能夠達(dá)到減頂抽空的技術(shù)要求,具體運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表1。
裝置處理量為170t/h時(shí),抽蒸汽用量由改造前的4.08t/h降為1.36t/h,大大降低蒸汽消耗。按常減壓蒸餾裝置年加工原油135萬(wàn)噸、8000小時(shí)/年運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行測(cè)算,每年可節(jié)約1682噸標(biāo)煤,投資回收期為9個(gè)月,能耗測(cè)算見(jiàn)表2。
2.換熱流程優(yōu)化
螺旋折流板管殼式換熱器以螺旋狀的折流板支撐傳熱管束,使得殼程流體沿著折流板做螺旋運(yùn)動(dòng),減少了管板與殼體之間結(jié)垢,從而提高換熱效率[2]。
泰州石化瀝青-燃料油常減壓裝置由于加工原油的多樣性與復(fù)雜性,換熱物流的性質(zhì)和流量與設(shè)計(jì)之初相比發(fā)生了較大的變化,原油三段換熱配比已不能適應(yīng)現(xiàn)有原油加工的需要。針對(duì)工藝裝置綜合用能高以及運(yùn)行過(guò)程中存在的殼體結(jié)垢且阻力降大等問(wèn)題,利用換熱網(wǎng)絡(luò)模擬分析和數(shù)據(jù)核算,最終確定采用螺旋折流板換熱器優(yōu)化裝置運(yùn)行質(zhì)態(tài),降低裝置綜合能耗。
經(jīng)過(guò)強(qiáng)化傳熱減少熱能浪費(fèi),改造后原油流程系統(tǒng)一次換熱溫度的上升,有效的改善電脫鹽系統(tǒng)運(yùn)行工況、提高脫鹽脫水效果;二次溫度的提高加大了閃蒸塔的氣化量,減少加熱爐燃料消耗,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。換熱流程效果對(duì)比見(jiàn)表3。
此次項(xiàng)目改造可降低加熱爐熱負(fù)荷約309×104kcal/h,可節(jié)省燃料油343kg/h,折合裝置能耗約1.96kgEo/t原油,年效益可增加1372萬(wàn)元。
3.水輪機(jī)改造
水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔是一種新型的高效節(jié)能冷卻塔,其核心技術(shù)是以微型雙擊式冷卻塔專用水輪機(jī)取代電機(jī)作為風(fēng)機(jī)動(dòng)力源。水輪機(jī)的工作動(dòng)力來(lái)自循環(huán)水泵的富余揚(yáng)程,工作時(shí)不僅保證水輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù),而且循環(huán)水泵的能耗不變。水輪機(jī)的輸出軸直接與風(fēng)機(jī)相連并帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng),達(dá)到節(jié)能目的 [3]。
裝置公用工程系統(tǒng)配備的1500m3/h循環(huán)水冷卻塔改造前后示意圖參見(jiàn)圖1和圖2。
圖1 改造前 圖2 改造后
改造前后電單耗對(duì)比參見(jiàn)表4。
經(jīng)過(guò)節(jié)能改造,循環(huán)水場(chǎng)電力單耗從平均1.71kwh/t下降至1.4kwh/t,裝置年電力單耗從6.01kwh/t下降至5.14kwh/t,經(jīng)過(guò)夏季循環(huán)水用電高峰期的運(yùn)行,循環(huán)水進(jìn)出口溫差保持在5℃以上,循環(huán)水系統(tǒng)正常運(yùn)行,節(jié)電效果明顯,年總節(jié)能費(fèi)用為45.9萬(wàn)元。
三、結(jié)論
通過(guò)對(duì)公司150×104t/a重交瀝青裝置用能現(xiàn)狀分析和研究,結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備,集成應(yīng)用裝置換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、兩級(jí)蒸汽抽真空改蒸汽-水環(huán)泵復(fù)合抽真空、循環(huán)水風(fēng)機(jī)改高效水輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)三項(xiàng)節(jié)能技術(shù),目前常減壓裝置綜合能耗降為9.20 kgEo/t,實(shí)現(xiàn)了常減壓裝置深度節(jié)能挖潛,降低裝置能耗。為常減壓裝置綜合節(jié)能開(kāi)辟了新的技術(shù)路徑,也為石化行業(yè)同類裝置全面節(jié)能提供新的思路。
參考文獻(xiàn):
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北京新北水水泥有限責(zé)任公司在2010年正式引入EEMS(能效管理系統(tǒng))并投入運(yùn)行,通過(guò)EEMS系統(tǒng)對(duì)企業(yè)用能體系進(jìn)行了全面監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)參數(shù)采集、信息分析處理和歸納評(píng)估等一系列步驟,新北水水泥公司很快找到了自身能源流失的缺口,針對(duì)性的進(jìn)行設(shè)備改良,輔以反復(fù)的測(cè)試和實(shí)驗(yàn),優(yōu)化了水泥生產(chǎn)用能的過(guò)程。并且通過(guò)信息化精細(xì)管理,大大提升了企業(yè)能源效率的管理水平。新北水水泥公司在2010年不僅取得了節(jié)約電費(fèi)成本5%的顯著成效,更實(shí)現(xiàn)了在一年內(nèi)收回建立系統(tǒng)投資成本的目標(biāo),獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
同樣,山西潞安礦業(yè)集團(tuán)也是受益于EEMS(能效管理系統(tǒng))節(jié)能降耗作用的企業(yè)。潞安礦業(yè)集團(tuán)五陽(yáng)煤礦洗煤廠的供電電壓6KV,總負(fù)荷3150VA。EEMS系統(tǒng)根據(jù)該工廠生產(chǎn)運(yùn)行特點(diǎn)和負(fù)荷特性,對(duì)用電負(fù)荷曲線和用電數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面的收集、處理及分析,提出了有效的能源管理解決方案。具體包括,調(diào)整主要用電設(shè)備運(yùn)行方式和工作時(shí)間,合理錯(cuò)峰填谷,降低用電最大需量,輔以分段合理投入電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償措施等,并采取相應(yīng)的管理措施和節(jié)能考核,穩(wěn)步推進(jìn)節(jié)能改造工程。EEMS系統(tǒng)在五陽(yáng)煤礦的應(yīng)用成果十分顯著,精煤生產(chǎn)線的耗電由7.56KWh/噸下降到6.70KWh/噸。
EEMS(能效管理系統(tǒng))是如何做到有效診斷企業(yè)耗能現(xiàn)狀并提供解決對(duì)策,從而達(dá)到幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)降低成本,節(jié)能降耗的目標(biāo)的,這一問(wèn)題引起了行業(yè)內(nèi)廣泛的探討。
行業(yè)需求催生管理手段革新
建材行業(yè)屬于高耗能行業(yè)。因此,近幾年建材企業(yè)非常重視節(jié)能技術(shù)改造,開(kāi)發(fā)應(yīng)用了大量節(jié)能技術(shù)與裝備,但節(jié)能管理技術(shù)仍然相對(duì)落后于其他行業(yè)。針對(duì)上述情況,中國(guó)建材工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究會(huì)建議針對(duì)廣大建材企業(yè)推廣能耗在線監(jiān)測(cè)、管理、控制系統(tǒng),即EEMS(能效管理系統(tǒng)),以幫助企業(yè)提高能源的使用效率,降低生產(chǎn)成本,提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力,實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效。
作為企業(yè)的決策者,既需要掌握生產(chǎn)能效的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),從而準(zhǔn)確判斷,正確決策。又需要在能效數(shù)據(jù)異常時(shí),及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的隱患。還需要加強(qiáng)節(jié)能管理、降低成本,采用可行的精細(xì)化考核辦法,更需要讓具備國(guó)際先進(jìn)裝備水平的企業(yè)達(dá)到同樣先進(jìn)的能效水準(zhǔn)。作為科學(xué)先進(jìn)的管理工具,EEMS(能效管理系統(tǒng))能夠有效的滿足企業(yè)決策者的上述需求。
EEMS(能效管理系統(tǒng))是利用自動(dòng)化、信息化手段對(duì)企業(yè)生產(chǎn)能耗進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,為管理者進(jìn)行科學(xué)判斷和決策提供的全面解決方案。該系統(tǒng)被形象的稱為“建材企業(yè)的能源管家”。
EEMS(能效管理系統(tǒng))具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果呈現(xiàn)三大特點(diǎn)。企業(yè)可以通過(guò)系統(tǒng)采集和監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備、班組、車間及企業(yè)各方面的能耗數(shù)據(jù),進(jìn)而運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析、模型計(jì)算、程序處理及對(duì)比等多種方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的加工處理。最后能效管理系統(tǒng)通過(guò)表格和圖示化等方法直觀的顯示出企業(yè)能源消耗和變化趨勢(shì)。
運(yùn)用EEMS(能效管理系統(tǒng))的企業(yè)實(shí)時(shí)掌握著生產(chǎn)過(guò)程中的能耗動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),這不僅能夠幫助企業(yè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中能源消耗存在的問(wèn)題,更重要的是能夠提醒企業(yè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的隱患,從而及時(shí)的進(jìn)行設(shè)備維修或改進(jìn),做到未雨綢繆,防微杜漸。此外,EEMS(能效管理系統(tǒng))通過(guò)能源利用最優(yōu)化管理降低企業(yè)的用能成本,輔助優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù),實(shí)施精細(xì)化能效考核管理,為企業(yè)節(jié)能降耗持續(xù)發(fā)展提供有力支持。
科學(xué)合理 層層挖掘節(jié)能降耗潛力
Abstract: Due to the unique geological features of China, most of the petroleum products contain a lot of wax and are particularly vulnerable to condense, and have high viscosity. Because of these features, long-distance pipeline transportation of crude oil generally adopts traditional heating pipeline transportation. This traditional heating pipeline transportation method is energy-consuming, mainly in two aspects: heating expense and power expense, both have very complicated parameter settings which needs to dynamically adjust with the ambient temperature varies and the amount of oil. But most often because the operating parameters of the pipeline is too complex, the design is often not ideal, and it may lead to high energy consumption and high cost. Therefore, we must study energy-saving measures for the traditional crude oil heating pipeline transportation to meet the requirements of energy conservation and consumption reduction. This paper mainly analyzes the safety factors and energy consumption of long-distance oil pipeline running with low throughout, and studies the economical and reasonable technologies to reduce energy consumption with case analysis.
關(guān)鍵詞:原油管道;節(jié)能降耗技術(shù);經(jīng)濟(jì)性分析
Key words: crude oil pipeline;energy saving technologies;economic analysis
中圖分類號(hào):TE6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2016)18-0125-03
0 引言
原油的管道運(yùn)輸方式是油氣儲(chǔ)運(yùn)綜合運(yùn)輸體系中的一個(gè)重要組成部分,在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中占有極其重要的地位。原油管道運(yùn)輸有很多優(yōu)點(diǎn),主要表現(xiàn)在:輸送原油具有連貫性輸送能力大、一次建成可以應(yīng)用很多年、維護(hù)成本低、生產(chǎn)效率比較高、原油管道運(yùn)輸消耗的能量相對(duì)較少、管道運(yùn)輸?shù)陌踩员绕渌绞揭涌煽?、管道輸送的原油損失少輸送率高、管道輸送非常容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn),正是因?yàn)楣艿垒斢偷倪@些天然優(yōu)勢(shì)使得原油管道運(yùn)輸業(yè)得到了前所未有的發(fā)展。然而由于我國(guó)特有的地質(zhì)特點(diǎn)所生產(chǎn)的石油產(chǎn)品大部分是含蠟質(zhì)多特別容易凝結(jié)且粘度很高的粘稠狀原油。由于國(guó)產(chǎn)原油的這些特點(diǎn)長(zhǎng)距離管道輸送的時(shí)候一般都采用傳統(tǒng)的管道加熱輸送。這種傳統(tǒng)的管道加熱輸送方式比較耗能,主要的能源消耗為兩方面,一方面是為原油輸送管道加熱的熱力費(fèi)用,另外一方面主要是為原油輸送管道增壓的動(dòng)力費(fèi)用。這兩方面的參數(shù)設(shè)置非常復(fù)雜,要根據(jù)輸油量跟環(huán)境溫度變化動(dòng)態(tài)調(diào)整,但是很多時(shí)候因?yàn)楣艿赖倪\(yùn)行參數(shù)過(guò)于復(fù)雜而設(shè)置不夠理想從而導(dǎo)致原油輸送管道運(yùn)行的能耗偏高、費(fèi)用偏大。因此,必須要對(duì)傳統(tǒng)的原油管道熱輸送技術(shù)節(jié)能降耗運(yùn)行進(jìn)行充分的研究,以達(dá)到節(jié)能減耗的要求。
1 我國(guó)原油管道的運(yùn)行現(xiàn)狀
我國(guó)第一條油氣長(zhǎng)輸管道是1959年1月建成投產(chǎn)的“新疆克拉瑪依-獨(dú)山子”原油管道。經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展特別是近十多年的快速發(fā)展,截至2014年底,我國(guó)境內(nèi)建成油氣長(zhǎng)輸管道(不包括LPG管道)總里程達(dá)到10.53萬(wàn)公里(是2005年的2.36倍),包括原油長(zhǎng)輸管道約2.53萬(wàn)公里,其中中石油、中石化分別為1.81萬(wàn)公里和0.72萬(wàn)公里;成品油長(zhǎng)輸管道約2.12萬(wàn)公里,其中中石油、中石化、中海油分別為1萬(wàn)公里、1.08萬(wàn)公里和300公里;天然氣長(zhǎng)輸管道5.87萬(wàn)公里,其中中石油、中石化、中海油分別為5.08萬(wàn)公里、0.72萬(wàn)公里和700公里。初步形成了“西油東送、北油南運(yùn)、西氣東輸、北氣南下、海氣登陸”的油氣運(yùn)送格局。
我國(guó)天然氣管道建設(shè)發(fā)展總體上起步較晚,第一條真正意義上的長(zhǎng)輸天然氣管道“陜京一線”于1997年建成投產(chǎn)。2004年西氣東輸管道建成投產(chǎn)以來(lái),平均每年新增天然氣長(zhǎng)輸管道里程達(dá)到4000公里以上,我國(guó)天然氣工業(yè)發(fā)展跨入了一個(gè)新時(shí)代。與此同時(shí),我國(guó)的天然氣產(chǎn)量從2004年的415億立方米增長(zhǎng)到2014年的1329億立方米,年均增長(zhǎng)12%。短短十多年的時(shí)間,天然氣長(zhǎng)輸管道總里程已達(dá)近6萬(wàn)公里,初步形成了以西氣東輸(一線、二線全部投產(chǎn),三線部分投產(chǎn))、陜京線(一線、二線、三線)、川氣東送、中貴線、中緬線等天然氣管道主干線為骨架,其他聯(lián)絡(luò)線、省管網(wǎng)為補(bǔ)充的橫跨東西、縱貫?zāi)媳?、連通境外的供氣網(wǎng)絡(luò),干線管網(wǎng)總輸氣能力超過(guò)2000億立方米/年,有力地保障了我國(guó)天然氣工業(yè)的快速發(fā)展,促進(jìn)了能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
2 低輸量運(yùn)行的不穩(wěn)定性
當(dāng)管道在常溫輸送時(shí),油溫及粘度與輸量無(wú)關(guān),管道工作特性曲線是一條近似的拋物線(見(jiàn)圖1),摩阻隨輸量的減小而單調(diào)下降,不存在無(wú)法輸送的困難。對(duì)于加熱輸油管道,原油溫度和摩阻不僅會(huì)隨輸量的減少而降低,而且還會(huì)因其它因素(如粘度、當(dāng)量管徑等)的影響而上升。若其它因素的影響大于輸量的影響,則管道工作特性曲線就會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)(A)(見(jiàn)圖2)。當(dāng)輸量小于臨界安全輸量(QA)后,管道運(yùn)行出現(xiàn)不穩(wěn)定,即隨著輸量的減少,摩阻不僅不降低反而增大,形成輸量越少摩阻越大的惡性循環(huán),并可能導(dǎo)致管道的發(fā)生凝管事故。
4 應(yīng)對(duì)熱油管道低輸狀態(tài)的技術(shù)措施
4.1 添加化學(xué)添加劑輸送
通過(guò)在原油中在添加適量的化學(xué)添加劑,可以提高原油的流動(dòng)性降低原油凝固點(diǎn),減小跟原油跟管壁的流動(dòng)摩擦阻力。針對(duì)我國(guó)不同產(chǎn)區(qū)的原油物性不同必須配置不同性質(zhì)的化學(xué)添加劑以起到上述作用。通過(guò)在原油中添加一定量的水來(lái)輸送的管道添加化學(xué)添加劑主要是為了起到表面活性劑的作用。摻水原油輸送管道里邊添加一定的表面活性劑有利于提高輸油效率、減小摻水量,降低原油運(yùn)輸成本、節(jié)省能耗。在蠟質(zhì)含量較高且容易凝結(jié)的原油中添加一定量的化學(xué)添加劑(也叫降凝劑),可以使原油的凝固點(diǎn)大幅度降低,從而減少輸油管的加熱次數(shù),加大加熱站之間的距離,節(jié)約燃料消耗跟電能消耗,降低輸送成本提高效率。正是由于化學(xué)添加劑有這么多的優(yōu)點(diǎn)且成本較低所以化學(xué)添加劑在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用,化學(xué)添加劑的品種和規(guī)格非常多,使用范圍也非常廣泛,一般應(yīng)用化學(xué)添加劑后的減阻效果可以達(dá)到38%左右,可以使輸油管道的輸油能力提高50%左右。
4.2 油氣序輸
油氣序輸指的是在同一輸油管道內(nèi)按照一定的順序依次將原油跟天然氣輸送的輸送方式。這種輸送方法使管道內(nèi)的原油跟天然氣都是以單相流的形式進(jìn)行輸送的,費(fèi)用適合油田低輸量的情況下同時(shí)輸送原油跟天然氣,節(jié)省管道建設(shè)降低建設(shè)成本節(jié)約能耗。隨著我國(guó)海洋石油的大量開(kāi)采,近海油田得到大量開(kāi)發(fā),當(dāng)油田規(guī)模較小出產(chǎn)油氣較少或者油田開(kāi)發(fā)初期與尾期外輸油氣量變小的低輸量時(shí)期且油氣外輸方向一致的情況下可以采用油氣序輸?shù)姆椒▉?lái)對(duì)外輸送油氣。采用這種輸送方式只需要一條管道同時(shí)輸送原油跟天然氣資源,大幅降低了管道建設(shè)費(fèi)用提高了管道利用率,降低能耗,同時(shí)也解決了油氣輸量不足的問(wèn)題。在原油量不足時(shí)可用天然氣或空氣置換出油,實(shí)現(xiàn)間歇輸送,保證管道輸送的安全性。
4.3 改質(zhì)輸送
原油改質(zhì)輸送指的是油田生產(chǎn)出來(lái)的原油直接進(jìn)行簡(jiǎn)單加工,將原油進(jìn)行脫蠟加工、熱裂化加工、去除瀝青以及原油加氫裂化等方法將原油經(jīng)過(guò)初級(jí)的煉制加工以改變?cè)统跏荚械幕瘜W(xué)成分及物理性質(zhì),大幅提高原油改質(zhì)后的流動(dòng)性。通過(guò)對(duì)原油的初級(jí)煉制可以提高輕餾分油的含量,可以有效的加強(qiáng)長(zhǎng)輸管道輸送原油的操作彈性。原油在經(jīng)過(guò)初級(jí)煉制之后改質(zhì)生產(chǎn)了輕質(zhì)的加工油,這種輕質(zhì)油的成分跟原油有了本質(zhì)的區(qū)別,組分被稀釋的一定程度。同時(shí)輕質(zhì)油因?yàn)榉肿恿孔冃「菀渍舭l(fā),這就使得在管道輸送過(guò)程中由于輕質(zhì)油的蒸發(fā)作用,管內(nèi)壓力增大使得原油輸送更加容易從而增大了輸送量。
4.4 添加輕質(zhì)原油稀釋稠油輸送
通過(guò)在原油中添加一定比例的輕質(zhì)原油來(lái)達(dá)到稀釋稠油降低石油粘稠度提高石油流動(dòng)性的目的。這種稀釋方法的核心技術(shù)是不同原油和輕質(zhì)油的配比系數(shù),只有掌握好合適的配比才能達(dá)到稀釋原油提高原油流動(dòng)性降低摩擦阻力的目的,如果配比不合理不僅不能達(dá)到上述目的反而可能增加管道輸油的危險(xiǎn)性。添加輕質(zhì)原油稀釋稠油輸送的方法可以使我國(guó)大部分三高原油的粘度大幅度下降,進(jìn)而減小跟管壁之間的流動(dòng)摩擦阻力,使原油的流動(dòng)性能大幅增加,從而達(dá)到降低原油粘稠度提高管送流量的目的。當(dāng)三高原油跟輕質(zhì)原油的稀釋比例和混合溫度達(dá)到一定范圍內(nèi)就可以很好了提高管道輸油量,從而節(jié)省大量熱能跟電能達(dá)到節(jié)能降耗的最終目的。如果調(diào)配比例跟溫度到不到合適的范圍就很難降低原油粘度達(dá)不到減阻增輸?shù)男ЧT谠椭刑砑虞p質(zhì)原油稀釋稠油的技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)輸油管道中得到廣泛的應(yīng)用并取得不錯(cuò)的效果,因其原理簡(jiǎn)單可操作性強(qiáng)值得推廣。
5 案例分析
用于輸送濮陽(yáng)油田原油的中洛輸油管道,全長(zhǎng)284km,管徑為426mm,設(shè)計(jì)輸量為500×104t/a,最低輸量為280×104t/a。該管道自投產(chǎn)以來(lái),由于油田產(chǎn)量不足,實(shí)際輸量只有190×104t/a,屬于低輸量運(yùn)行管道。于是中洛輸油管道進(jìn)行了添加GY降凝劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),加劑濃度為200g/t,各站出站溫度為65~70℃,新鄉(xiāng)站和洛陽(yáng)站原油凝點(diǎn)不高于22.5℃,比不加劑原油凝點(diǎn)(32.5℃)下降10℃。用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)出,當(dāng)改性原油溫度不低于26℃時(shí),都處于牛頓流體狀態(tài),明顯地改善了中原油的低溫流動(dòng)特性。期間,溫縣站停爐10h,洛陽(yáng)末站的進(jìn)站溫度沒(méi)有明顯變化。
中洛輸油管道根據(jù)多次加劑處理的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果,制定了全年加劑輸送運(yùn)行方案。與正反輸相比,每年可節(jié)約原油7500t,扣除降凝劑費(fèi)用,每年可獲利477×104元。隨著中絡(luò)線輸量的繼續(xù)下降,期間又進(jìn)行了加劑停輸試驗(yàn)。在16℃低溫條件下,全線停輸30h,出站溫度由65℃降至43.5℃。在地溫23℃條件下,全線停輸44h,出站溫度由65℃降至45℃。當(dāng)年中洛輸油管道共停輸23次,累計(jì)609h,與正反輸相比,減少費(fèi)用113×104元。取得了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。
6 結(jié)束語(yǔ)
油氣是不可再生的能源,我們必須堅(jiān)持不懈的改進(jìn)現(xiàn)有的技術(shù),根據(jù)我國(guó)的石油天然氣的具體情況,采用切實(shí)可行的發(fā)展方式,在滿足石油生產(chǎn)運(yùn)輸企業(yè)安全生產(chǎn)的大前提下,重點(diǎn)加強(qiáng)相關(guān)節(jié)能降耗技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā),大力提高對(duì)能源資源的科學(xué)合理使用,節(jié)約能源能耗,降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本,提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。這樣的節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用這是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,必須堅(jiān)持不懈的努力,對(duì)我國(guó)能源運(yùn)輸安全具有十分重要的意義。
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2015年上半年,化工三大班在公司領(lǐng)導(dǎo)和生產(chǎn)部的正確領(lǐng)導(dǎo)下,緊緊圍繞年初的工作計(jì)劃安排,以安全生產(chǎn)工作為重點(diǎn),積極的做節(jié)能降耗,使企業(yè)能夠扭虧為盈,擺脫困境?,F(xiàn)將有關(guān)情況總結(jié)如下:
1、生產(chǎn)工作方面總的來(lái)說(shuō)比較正常。公司從3月3日開(kāi)始做開(kāi)車準(zhǔn)備工作,3月11日正式開(kāi)車至3月14日晚班產(chǎn)出尿素,整個(gè)開(kāi)車過(guò)程比較順利。截止到7月1日,合成氨尿素連續(xù)生產(chǎn)了138天,未出現(xiàn)工藝、安全環(huán)保事故。并以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,半年間,天、空壓縮機(jī)倒機(jī)3次,合成氣壓縮機(jī)倒試機(jī)4次,二氧化碳?jí)嚎s機(jī)倒機(jī)7次。根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)部的生產(chǎn)安排,共生產(chǎn)了4次多肽尿素和2次車用尿素。
2、增強(qiáng)安全意識(shí),加強(qiáng)安全教育。利用學(xué)習(xí)班時(shí)間集中大班人員進(jìn)行安全培訓(xùn)、學(xué)習(xí)、討論,學(xué)習(xí)安全技術(shù)、安全管理知識(shí)和各類應(yīng)急預(yù)案。及時(shí)傳達(dá)、貫徹公司文件精神及要求。分析討論近期國(guó)內(nèi)外各類事故案例,舉一反三,結(jié)合公司實(shí)際情況查找問(wèn)題并制定防范措施。加強(qiáng)日常巡檢,使各類安全隱患能夠盡早發(fā)現(xiàn)并及時(shí)得到解決。
3、狠抓節(jié)能降耗,降低生產(chǎn)成本。嚴(yán)格工藝紀(jì)律,嚴(yán)抓工藝指標(biāo)控制,帶領(lǐng)班組成員加強(qiáng)工藝學(xué)習(xí)。在增產(chǎn)量,保質(zhì)量,降消耗等方面多下功夫,通過(guò)開(kāi)車的檢修,對(duì)多項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行了檢修和維護(hù),增強(qiáng)了工藝性能,提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,降低了消耗和排放,在一定程度上提高了生產(chǎn)效率,減輕了環(huán)保壓力。在今后的工作中要多學(xué)習(xí),多思考,為‘安全生產(chǎn)、環(huán)保生產(chǎn)’獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。
4、以身作則,從我做起。嚴(yán)抓勞動(dòng)紀(jì)律,嚴(yán)格的勞動(dòng)紀(jì)律是一切工作的前提和保障,沒(méi)有良好的勞動(dòng)紀(jì)律一切都無(wú)從談起,作為生產(chǎn)調(diào)度,要從自身抓起,以身作則,不能再有“老好人”主義,從嚴(yán)管理,一視同仁,增強(qiáng)班組成員的紀(jì)律意識(shí),時(shí)刻牢記勞動(dòng)紀(jì)律,在以后的工作中一定多下功夫,努力做的更好。
存在問(wèn)題:
1、現(xiàn)在氣溫升高,整個(gè)生產(chǎn)負(fù)荷提升不起來(lái),表現(xiàn)在氨壓機(jī)負(fù)荷高,合成系統(tǒng)壓力高等等。
2、天、空壓縮機(jī)空四出閃燃也是一大隱患。在我們班5月30日晚班也出現(xiàn)過(guò)一次,當(dāng)時(shí)處理及時(shí),未發(fā)生安全環(huán)保事故。建議車間檢修工定期對(duì)空四出管線及分離器檢查清理。
3、班組大部分人員思想渙散,主要表現(xiàn)在:上班工作積極性不高,做事不落實(shí),享樂(lè)思想嚴(yán)重。
4、班組集體榮譽(yù)感差,主要表現(xiàn)為:工藝操作上馬虎,對(duì)班組消耗不夠重視,對(duì)工藝優(yōu)化不去探索,得過(guò)且過(guò)。
5、安全防護(hù)意識(shí)還比較淡薄,主要表現(xiàn)在:上班少部分人不正常穿戴防護(hù)用品。
該項(xiàng)研究在圣地亞哥大學(xué)Burnham-Moores房地產(chǎn)中心學(xué)術(shù)主任兼教授諾姆?米勒(NormMiller)博士的督導(dǎo)下,由世邦魏理仕可持續(xù)性發(fā)展部董事大衛(wèi)?波格(David Pogue)先生和美國(guó)區(qū)研究部董事Ray Wong先生協(xié)作展開(kāi)。該報(bào)告的初步研究發(fā)現(xiàn)已于2009年11月13日在美國(guó)鳳凰城召開(kāi)的綠色建筑年度大會(huì)上公布,全文將于2010年2月中旬后發(fā)表。
這項(xiàng)調(diào)研走訪了全美10個(gè)市場(chǎng)中由世邦魏理仕管理的154個(gè)建筑樓宇,總面積達(dá)5,160萬(wàn)平方英尺,租戶達(dá)3,000人。該調(diào)研把綠色建筑定義為獲得各級(jí)能源與環(huán)境建筑認(rèn)證(LEED)的建筑或帶有美國(guó)環(huán)保署(EPA)“能源之星”標(biāo)志的建筑。調(diào)研分組中所有帶“能源之星”標(biāo)志的建筑均為2008年以后獲得的此項(xiàng)標(biāo)志。調(diào)研中的大多數(shù)建筑還采用了其他可持續(xù)性發(fā)展措施,比如回收再利用、綠色清潔和節(jié)約用水。
研究發(fā)現(xiàn),在綠色建筑中工作的租戶生產(chǎn)力更高,此結(jié)果依據(jù)兩個(gè)衡量指標(biāo),即租戶的平均病假天數(shù)和自行上報(bào)的生產(chǎn)力變化率。受訪者報(bào)告稱,與以前的非綠色辦公室相比,在綠色辦公室里工作,一年的病假天數(shù)平均減少了2.88天,而且大約55%的受訪者指出其生產(chǎn)力比以前有所提高?;诰G色辦公室用戶的平均工資、人均占用辦公空間250平方英尺(約合23,26平方米)以及一年工作250天這三項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算,減少的病假天數(shù)可折合成約每平方英尺5美元(約合每平方米367.1元人民幣),生產(chǎn)力的提高可折合成每平方英尺20美元(約合每平方米1,468.39元人民幣)。
該項(xiàng)調(diào)研還發(fā)現(xiàn),與市場(chǎng)上其他建筑相比,綠色建筑的空置率降低了3.5%,租金則提高了13%。18%的租戶愿意為綠色辦公空間支付更多的租金,同時(shí)租戶相信健康的室內(nèi)環(huán)境能夠產(chǎn)生積極影響,可提高員工保留率(61%)和客戶印象(70%)。此外,71%的受訪者認(rèn)為,綠色租賃條款正變得越來(lái)越重要。據(jù)調(diào)研顯示,“能源之星”級(jí)別每提升1點(diǎn),其用電率將減少0.8―1.0%,采用獨(dú)立溫控裝置也將實(shí)現(xiàn)21%的節(jié)能降耗。這些發(fā)現(xiàn)與其他有關(guān)課題的調(diào)研不謀而合,由此可以斷言,帶有“能源之星”標(biāo)志、獲得LEED認(rèn)證及通過(guò)其他可持續(xù)性發(fā)展項(xiàng)目認(rèn)證的建筑將具有更好的發(fā)展前景。
【關(guān)鍵詞】節(jié)能設(shè)計(jì);配電系統(tǒng);照明系統(tǒng);電氣設(shè)備
一、工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的意義及內(nèi)容
想要減輕能源供需不足的矛盾、解決能源短缺對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的壓力、實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)低成本的可持續(xù)發(fā)展就必須采取有效的節(jié)能減排技術(shù)措施,改變工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)有的能源消耗模式,減少日常生產(chǎn)中對(duì)資源的浪費(fèi),有效提高有限能源資源的利用率,充分發(fā)揮能源的應(yīng)用價(jià)值。石化企業(yè)作為我國(guó)典型的能耗大戶,如何在工業(yè)生產(chǎn)中推廣節(jié)能減排設(shè)計(jì)已成為工業(yè)廠房電氣設(shè)計(jì)師研究的重要課題。在工業(yè)廠房的電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中,合理規(guī)劃設(shè)計(jì)和采取有效節(jié)能減排設(shè)計(jì)方案可以在確保工業(yè)生產(chǎn)線上所有電氣設(shè)備發(fā)揮較高性能的基礎(chǔ)上減少工業(yè)廠房生產(chǎn)過(guò)程中的用電量,降低單位產(chǎn)品的綜合能耗,有效推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)發(fā)展的節(jié)能減排效果,為企業(yè)又好又快發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。
工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)主要內(nèi)容:1配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì),包括詳細(xì)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算、無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償策略和諧波綜合治理方案設(shè)計(jì)、以及變配電設(shè)備優(yōu)化節(jié)能選型設(shè)計(jì)等;2照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì),包括照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、照明燈具匹配節(jié)能設(shè)計(jì)、照明控制系統(tǒng)系統(tǒng)、以及照明聯(lián)動(dòng)節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等;3電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì),包括電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、升級(jí)電梯等電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì);4新能源綜合利用節(jié)能設(shè)計(jì),包括太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、水源熱泵、熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)等節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
二、基于節(jié)能角度下的工業(yè)廠房電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)
①配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)
據(jù)統(tǒng)計(jì),2011年我國(guó)總用電量約46900億千瓦時(shí),其中照明耗能占到電力總能耗的1/6。面對(duì)這個(gè)龐大的數(shù)字,適時(shí)開(kāi)展照明節(jié)能工作顯得尤為重要。作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程,工業(yè)建筑照明能效的提高不僅能較大幅度地降低能源消耗,有效緩解電力供應(yīng)緊張局面,而且還會(huì)在一定程度上降低企業(yè)的用電支出成本。一般工業(yè)廠房具有大柱網(wǎng)、大跨度、內(nèi)含無(wú)自然采光空間等特點(diǎn),基于工業(yè)廠房的特殊性,選擇合適的照明方式,做到建筑電氣照明設(shè)計(jì)的合理優(yōu)化對(duì)工業(yè)廠房照明節(jié)能而言至關(guān)重要。
為衡量建筑各功能分區(qū)照明節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo),《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034-2004)引入了照明功率密度指標(biāo),即LPD,并將其規(guī)定為強(qiáng)制性條文。工業(yè)廠房的照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)首先要滿足廠房高度、色溫和顯色指數(shù)的要求,然后從以下幾個(gè)方面綜合考慮:
其一,優(yōu)選高效節(jié)能型變壓器,實(shí)現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。工業(yè)廠房配電系統(tǒng)中,配電變壓器是重要的電能轉(zhuǎn)換和分配設(shè)備,但其自身又是一個(gè)能源消耗設(shè)備,不僅為配電系統(tǒng)提供電能,而且變壓器自身也存在空載損耗和負(fù)載損耗,在配電變壓器在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中會(huì)吸收一部分能耗。因此,合理選擇變壓器的容量和型號(hào)是提高配電變壓器電能轉(zhuǎn)換率、降低運(yùn)行能耗的重要措施。對(duì)于高效節(jié)能型變壓器而言,其空載損耗和負(fù)載損耗也相對(duì)較小,SCB10-630KVA/10KV變壓器的鐵損和銅損比S7-1250KVA/10KV變壓器分別低8%和25%。而變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指變壓器負(fù)載最大時(shí),變壓器的有功損耗降到最低,此時(shí)負(fù)載率成為經(jīng)濟(jì)負(fù)載率(一般≤85%),變壓器工作最為經(jīng)濟(jì)節(jié)能,效率最高。
其二,合理選擇無(wú)功補(bǔ)償策略。工業(yè)廠房電氣設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)配電系統(tǒng)選擇合理無(wú)功補(bǔ)償策略可以有效提高配電系統(tǒng)功率因數(shù),降低系統(tǒng)線損,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。隨著化工企業(yè)生產(chǎn)速度和規(guī)模水平的進(jìn)一步擴(kuò)大,大功率高壓電氣設(shè)備、照明燈具在工業(yè)廠房中得到廣泛采用,配電系統(tǒng)三相不平衡度大大增大。由于單相分補(bǔ)的投資較大,通常要比三相共補(bǔ)增加投資約20%~30%。因此,工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中,要根據(jù)廠房三相用電實(shí)際情況,并從技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行綜合考慮,合理設(shè)計(jì)單相分補(bǔ)或單相、三相相互結(jié)合共補(bǔ)的無(wú)功補(bǔ)償方式。目前,單相、三相相互結(jié)合共補(bǔ)與諧波治理一體化無(wú)功補(bǔ)償裝置,在石化企業(yè)中應(yīng)用節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益較為優(yōu)越,是節(jié)能設(shè)計(jì)中廣泛推廣使用的一種無(wú)功補(bǔ)償模式。
其三,合理選擇電纜經(jīng)濟(jì)截面。在《建筑節(jié)能設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)措施(電氣)》一書(shū)中明確指出供配電線路在滿足電壓損失和短路熱穩(wěn)定的前提下,如果其年最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間Tmax
②照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)
進(jìn)行照明設(shè)計(jì)要充分考慮對(duì)自然光的合理利用。在滿足建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的同時(shí),加大建筑外窗和單層廠房屋面安裝采光板就很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。對(duì)于一些高大的工業(yè)廠房可以采用一般照明加局部照明的設(shè)計(jì)方案,既滿足了建筑對(duì)一般照明的基本要求,又能照顧到局部加工作業(yè)隊(duì)照明的需求。在工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)優(yōu)選高效節(jié)能的照明光源,如T5顯色性能好的新式節(jié)能熒光燈和緊湊型熒光燈,并配裝電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。近些年,LED照明技術(shù)發(fā)展迅速,其沒(méi)有頻閃、顯色性高,同樣亮度下LED耗能僅為普通白熾燈的1/10,熒光燈管的1/2。從已投產(chǎn)的工程案例來(lái)看,這種新型的照明設(shè)施已取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。常規(guī)電感鎮(zhèn)流器其耗電量大約在燈具功率的20%以上,且其功率因數(shù)僅為0.4~0.5。新型節(jié)能型電子鎮(zhèn)流器不僅其自身運(yùn)行能耗較低,而且其功率因數(shù)高達(dá)0.9以上,大大降低了照明燈具線損,同時(shí)燈具在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)功損耗較小,配電系統(tǒng)供電質(zhì)量得到有效提高。另外,照明控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)也是工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的研究重點(diǎn),采取智能節(jié)能照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)廠房實(shí)際用電需求,靈活控制照明燈具組合方案,按照時(shí)控、光控、自控、手控等多種組合方案,達(dá)到燈具的合理調(diào)節(jié)控制,達(dá)到降壓限壓幅度,節(jié)能效果十分明顯。
③電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)
電機(jī)耗電大約占整個(gè)工業(yè)廠房耗電的90%以上,而且大多數(shù)電機(jī)其電能利用效率較低,存在很大的節(jié)能降耗潛力。對(duì)于200kW以下從經(jīng)濟(jì)角度應(yīng)優(yōu)選低壓電機(jī),對(duì)于355kW以上只有高壓電機(jī);而對(duì)于200kW~355kW范圍的電機(jī)應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行能耗等多個(gè)角度進(jìn)行綜合評(píng)估,以選取合適的電機(jī)功率。另外,隨著電力電子元器件價(jià)格不斷降低以及變頻調(diào)速控制技術(shù)日趨完善,應(yīng)結(jié)合工業(yè)廠房電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際情況采用變頻調(diào)速、軟啟動(dòng)等先進(jìn)控制措施對(duì)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能降耗技術(shù)升級(jí)改造,以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
參考文獻(xiàn):
[1]鄒苗:《工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)探析》[J]科技資訊,2011(36)