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工業企業節能技術措施與節能效果概述

作者:王施平  來源:安全管理網 
評論: 更新日期:2020年04月01日

本文主要介紹了工業企業中余熱利用、電機節能、無功補償、連續正常生產節能、供 配電系統節能、電網諧波治理、工藝冷卻水回用、空調和照明節能、建筑節能等節能 技術措施,并給出部分節能技術相應的節能效果指標供參考。接著引出合同能源管理 市場化節能機制,以節能效益節能服務公司與客戶共享的方式來完成節能改造項目。 摘 要:

關鍵詞:工業企業;節能技術;節能效果

1引言

工業能源消費量約占全社 會能源消費量的 70%左右,其 中規模以上工業企業能源消費 量占全部工業能源消費量的 70%以上,占全社會能源消費總量 的 50%左右。

根據 《寧波市節能 “十二五” 專項規劃》,預計“十二五” 末 全 市 年 能 源 消 費 量 將 達 到 5000萬 噸 標 準 煤, 全 市 2015年末萬元 GDP 等價能耗比 2010年 同 比 下 降 18.5%, 預 計 5年 內 形 成 500萬 噸 標 準 煤 的 節 能 量 [1], 并 確 定 了 寧 波 市 “十二五”末萬元 GDP 等價能 耗控制目標為 0.56噸標準煤 (2010價。以工業企業節能 量占全部節能量的 70%計,即 到 2015年全市工業企業節能 量達 350萬噸標準煤左右(以 2010年數據為基準。

因此,做好工業企業,尤 其是規模以上工業企業的節能 技術改造工作,對實現寧波市 “十二五”節能降耗目標具有 十分重要的意義。

2 工業企業節能潛力評估 方法一般地,企業節能技術改造潛力評估可通過建立能源計量網絡體系、行業能效對標體系、 節能降耗考核體系來進行;

再分別從工藝、設備、管理制度三個方面具體進行節能潛力分析,得出節能改造方案的可行性;最后方案的實施與驗收。

2.1能源計量網絡體系能源消耗計量作為企業能耗監測體系,在節能潛力分析及考核體系中具有舉足輕重的

作用,是節能降耗的一項重要技術基礎工作。完善的計量網絡體系,能為生產、生活的各個環節提供可靠的能源及水資源等耗能工質的消耗數據,對生產中的能源使用狀況進行準確的分析,并制定有效的控制措施。

2.2行業能效對標體系

建議引入“行業對標”原則,引導企業以同行業先進企業的指標為標桿,通過持續改進逐步達到標桿企業的先進水平。此外,目前寧波市經濟和信息化委員會、寧波市統計局、寧波市發展和改革委員會每年9月定期出版上一年的《寧波市工業產業能效》,為企業建 立自身行業能效對標體系提供 數據參考。

2.3節能降耗考核體系 近年來,能源問題成為全 社會關注的焦點,節能降耗指 標已具體量化,并納入我國社 會經濟發展的宏觀監測體系。 工業企業可通過建立員工績效 獎金與節能降耗效益掛鉤的鼓 勵性質考核體系,以充分發動 企業員工進行節能積極性。

3常用節能措施及效果評 價

3.1余熱利用

在 節 能 領 域 中, 各 行 業 的余熱總資源占其燃料消耗總 量 的 17-67%, 而 可 回 收 利 用 的余熱資源約為余熱總資源的 60%,它包括高溫廢氣、冷卻 介質、廢氣廢水、高溫產品和 爐渣、化學反應、可燃廢氣廢 液和廢料等余熱 [2]。

一 般 來 說 最 好 的 余 熱 回 收方式是將余熱資源進行綜合 利用。根據余熱的品質,即按 照余熱資源溫度高低進行梯級 利 用。 高 溫 余 熱(溫 度 高 于 500℃的余熱資源用于生產

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工藝或余熱發電 ; 中溫余熱 (溫 度在 200-500℃的余熱資源 可以采用氨水吸收制冷設備來 制取 -30℃ -5℃的冷量,用于 空調或工業;低溫余熱(溫度 低于 200℃的煙氣及低于 100℃ 的液體用來制熱或利用吸收 式熱泵來提高熱量的數量或溫 度供生產和生活使用。其中, 溴化鋰吸收式熱泵余熱回收技 術以其高效節能和顯著的經濟 效益尤為引人注目。典型余熱 回收節能案例:熱電廠循環冷 卻水余熱回收項目。

空 壓 機 余 熱 回 收 節 能 技 術:在大多數生產型企業中, 壓縮空氣的能源消耗占全部電 力消耗的 10-35%。根據空氣壓 縮原理,螺桿空壓機的 70-85%電能轉化為廢熱而未被充分利 用。據有關調查研究資料顯示, 空壓機功率越大,可回收的余 熱 資 源 就 越 多, 回 報 率 越 可 觀。余熱回收熱水(熱能應 用領域有:生活熱水、生產工 藝用熱水、室內供暖、室內制 冷等 [2]。某余熱回收機型Ⅰ:水溫由 20℃升到 60℃,空壓 機功率 22kW 到 257kW,產熱水 量 0.44-5.20t/h;機型Ⅱ:水 溫由 50℃升到 60℃,空壓機 功率 22kW 到 257kW,產熱水量 1.32-15.6t/h。

3.2電機節能

目 前 寧 波 全 市 電 機 年 耗 電 量 約 占 全 社 會 用 電 總 量 的 60%,且使用的電機大部分是 普通電機,能效標準在 3級或 3級以下,能效水平平均比高 效電機低 3-5%。據測算,如果 將全市普通電機全部更換為高

效電機,每年可節電 10億千瓦時。“十二五”期間,應大力推廣高效電機,應用變頻調速技術、伺服電機等,加快低

效風機、水泵、空壓機節能改造。

(1高效電機:是指通用標準型電動機具有高效率的電機,高效電機從設計、材料和工藝上采取措施,例如采用

合理的定、轉子槽數、風扇參數和正弦繞組等措施,降低損耗,效率可提高 2-8%,平均提高 4%。

(2變頻調速節能:通過改變電源頻率調整電動機轉速的連續平滑調速方法,主要用于同步電動機和鼠籠型異步電動機。主要功能部件為變頻器,通常有多功能通用型變頻器、多功能專用型變頻器等。

變頻控制器通過比對測量信號與設定信號,調節電機到相應轉速,使其始終處于平穩負載狀態,并減少額外不必要的能量浪費和損失。因此,對于經常變載荷工作狀態的風機、水泵、空壓機等,采用變頻調速節能效果尤為顯著。

(3伺服電機節能:以

海天注塑機的伺服節能系統為代表,將傳統注塑機采用的定量泵改為變量泵,通過配置旋轉編碼器和壓力傳感器,時刻對流量和壓力進行反饋,及時通過改變伺服電機的轉速和扭矩對流量壓力做出相應調整。

節能率與傳統液壓型注塑機相比,可達 20-80%,并在節水、精密、靈敏性和穩定性等方面 也有明顯的提升 [2]。

3.3無功補償技術

無 功 補 償 是 指 借 助 于 無 功補償設備提供必要的無功功 率,以提高企業用電系統的功 率因數,降低能耗,改善電網 電壓質量。兩種補償方式及補 償效益如下 [3]:

(1中低壓電網無功補 償:為了有效地降低線損,必 須做到無功功率在哪里發生, 就應在哪里補償,所以中低壓 配電網應以“分散補償”為主。 而“集中補償”主要是補償主 變壓器本身的無功損耗,以及 減少變電所以上輸電線路的無 功電力,從而降低供電網絡的 無功損耗。

(2異步電動機無功補 償:異步電動機所耗用的無功 功率是由其空載時的無功功率 和一定負載下無功功率增加值 兩部分所組成。因此,要改善 異步電動機的功率因數就要防 止電動機的空載運行并盡可能 提高負載率。異步電動機無功 補償以提高功率因數為目的, 主 要 采 取 單 負 荷 就 地 補 償 方 式。功率因數從 0.70-0.85提 高到 0.95時,有 功 損耗 將 降 低 20-45%。

(3無功補償效益:具 有節省企業電費開支、提高設 備利用率、降低用電系統有功 損耗、改善電壓質量、提高變 壓器理論容量等優點。

3.4連續正常生產節能 對于采用熔煉爐或加熱爐 的,如鑄造、銅材(銅棒、銅37線等、鋼材(圓鋼、鋼管等 等的生產企業,保持相當一段 時間內的連續穩定生產,能大 幅度減少由于爐子多次重啟、 生產中斷調整等造成的多余能 源損耗。

合理優化的工藝路線是保 證企業連續正常生產的前提。 此外, 連續正常生產還表現為:前道工序的完成與后道工序的 銜接性,合理的工藝能保證前 道工序節拍在前的基礎上,盡 量縮短前后道工序之間的等待 時間,這樣一方面能提高生產 效率,另一方面有時還能利用 前道工序產生的廢熱等,如某 鋼管廠圓鋼熱穿孔后馬上“做 頭”,實現液壓打頭機節電。 3.5合理供配電節能 (1合理選擇變壓器:變壓器節能的實質是降低其有 功功率損耗,提高其運行效率。 應根據 GB20052-2006《三相配 電變壓器能效限定值及節能評 價值》標準中的節能評價值選 取節能型低損耗的變壓器。目 前節能型變壓器已有 S11-M、 S13、非晶合金等干式或油浸 式變壓器。

(2科學設計供配電系 統及線路:首先,根據負荷容 量及分布、供電距離、用電設 備特點等因素,合理設計供配 電系統和選擇供電電壓,可達 到節能目的。供配電系統應盡 量簡單可靠,同一電壓供電系 統變配電級數不宜多于兩級。 其次,按經濟電流密度合理選 擇導線截面,一般按年綜合運 行費用最小原則確定單位面積 經濟電流密度。最后,選用電導率較小的材質做導線,在負荷較大的一類、二類建筑中采用銅導線,在三類或負荷量較

小的建筑中可采用鋁芯導線;

減小導線長度;增大線纜截面。

從而減少供電線路上的損耗。

此外,配電房應設置在企業最大負荷設備或車間附近,減少線損帶來的電能浪費;項目的供配電系統進行合理的三相電源負載的平均分配,盡量使三相用電功率接近平衡,避免三相不平衡帶來的使中性線上產生過電流,使導線溫度升高,造成絕緣損壞。

(3提高功率因數:一

是減少供用電設備無功消耗,提高自然功率因數。限制電動機和電焊機的空載運轉;條件允許時采用功率因數較高的等容量同步電動機代替異步電動機,也可采用異步電機同步化運行;熒光燈選用高次諧波系數低于 15%的電子鎮流器,可使自然功率因數提高。二是用靜電電容器進行無功補償,原則為高、低壓電容器補償相結合。

3.6諧波治理節能

項目電子設備較多,如變頻器、設備自動控制器、計算機、照明燈具的電子鎮流器等,使用時都將產生諧波,有降低系統功率因數、引起無功補償電容器過載或系統諧振、引起繼電保護設施的誤動作和電能測量儀表誤差等危害。諧波的治理主要有無源濾波和有源濾波兩種。使用 LC 無源電力濾波器進行諧波補償是目前治理 諧波的主要方法,但治理效果 不理想,并可能導致系統震蕩 和諧波放大等新問題。使用有 源電力濾波器新技術進行諧波 補償, 治理效果好, 節能、 節材, 是諧波治理技術的最新發展方 向,有著廣闊的發展前景。 中 頻 爐 電 源 和 高 頻 感 應 爐電源是數量最大的諧波源之 一。其中 6脈沖的中頻爐,其 電 流 波 形 含 有 5、7、11、13等 6k±1次 奇 次 諧 波;12脈 沖換流中頻爐,主要特征諧波 11、13、23、25次 等(12k±1次奇次諧波。可采取加裝靜 止無功補償裝置、增加換流裝 置的相數或脈沖數、裝設諧振 濾波器、整流變壓器設低檔電 壓抽頭等方法,同時結合自身 生產的特點合理選擇防范措施 和辦法,將諧波對電網產生的 影響降到最低程度。

3.7工藝冷卻水回用 我國是嚴重缺水的國家, 人 均水資源擁有量只有 2200m 3, 僅為世界平均水平的 1/4。化 工、石油、冶金、電力等行業 是工業用水大戶,在這些行業 的生產用水中冷卻水的用量占 90%以上,其循環冷卻水系統 的補充水量又占整個工程項目 一次用水(新鮮水量的 60-70%,因此循環冷卻水系統節 水、節能的潛力很大。

我們應杜絕直流式冷卻水 系統,并積極采用敞開式或密 閉式循環冷卻水系統。通過一 定的計算分析,當從直流式冷 卻改為循環式冷卻后,在大幅地節約用水(如 N=1.5時節 水率達 94.8%任務完成后, 隨著濃縮倍數 N 的進一步提高 如 從 N=1.5提 高 到 N=2.0, 以 至 N=5,還會有一個較為可觀 的節水效果(能達到 97.8%的 節水率 [4]。

目 前 節 水 節 能 措 施 主 要 有:提高循環水系統濃縮倍數 (按照規范應 N ≥ 5、采用在 線監測全自動加藥系統、循環 水旁濾采用節水型過濾器等 [3]。 此外文章中還提到:提高生產 工藝換熱設備冷卻水的供回水 溫差,因為對于生產裝置一定 的熱負荷,提高循環冷卻水的 溫差可以減少循環冷卻水的用 量;冷卻塔設計采用的節能措 施,在保證設計冷卻水出水溫 度的條件下,用出水溫度調節 和控制冷卻塔風機的運行以實 現節能目的;補水系統的節能 措施,采用單獨的低壓給水系 統,降低補水的能耗;系統廢 水的回收等節水節能措施 [5]。 3.8空調和照明節能 (1車間空調和辦公空 調節能:車間空調通常是某些 生產工藝有無塵度、溫度、濕 度要求,而集中配置的空氣凈 化處理空調機組。根據車間面 積及高度,按照工藝溫濕度及 無塵等級要求,選用所需熱量 或 冷 量 及 風 量 匹 配 的 空 調 機 組,對于機組節能具有重要意 義。

此外還有,①減少空調冷 熱負荷如改善保溫隔熱性能; ② 利 用 自 然 冷 源 如 冷 卻 塔 供 冷、低溫室外空氣供冷、利用 全熱交換器回收冷熱量如全熱交換新風換氣機,同時具有換新風、過濾空氣、能量回收、

空氣能利用的功能;③提高冷熱源效率,如降低冷卻水溫度、提高冷凍水溫度、定期檢修冷機和更新為高效冷機等;④減少空調輸配系統能耗,如減少水泵電耗(包括水泵揚程選取、冷卻水系統形式、減少閥門過濾器阻力、冷凍水系統設計、水泵變頻改造等、減少風機電耗(正常啟停、定期清洗過濾器、風機變頻改造、定期檢修等。

辦公空調(家用空調應優先采用能效等級(EER為一級的節能型空調,如空氣能熱泵調、地源熱泵空調等。

同樣,“冷熱量供需平衡”也是房間空調器節能的關鍵,此外房間的保溫隔熱性能也是節能重點,隔熱保溫措施將在建筑節能章節作具體闡述。

(2照明節能:在條件

允許下應優先選用 LED 等節能效果顯著的燈具。目前適用于廠房或車間的綠色節能燈具主要產品為高壓鈉燈、無極燈、金屬鹵化物燈等;辦公室節能燈具主要有 LED 節能燈、節能日光燈(T5、普通節能燈(U型或螺旋型、柵格燈盤等。

此外,除一些特殊場合用于警示或其他需要采用白熾燈具外,一律禁止選用白熾燈作為照明燈具。

3.9建筑節能

目前,我國建筑能耗約占全社會總能耗的 27%。到 2020年, 全 國 將 新 增 建 筑 面 積 約 200億平方米,建筑能耗占全 社會總能耗的比例將更高。由 此可見,建筑節能已成為時代 的呼喚。

建筑節能,具體指在建筑 物的規劃、設計、新建(改建、 擴建、改造和使用過程中, 執行節能標準,采用節能型的 技術、工藝、設備、材料和產 品,提高保溫隔熱性能和采暖 供熱、空調制冷制熱系統效率, 加強建筑物用能系統的運行管 理,利用可再生能源,在保證 室內熱環境質量的前提下,減 少供熱、空調制冷制熱、照明、 熱水供應的能耗。舉例 [6]: (1遮陽節能窗簾:采 用玻璃纖維為骨架,包覆改性 PVC,表面輔以真空鍍鋁層, 阻隔太陽輻射熱達 83%,有效 降低室內溫度達 10℃。

(2Low-E 中 空 隔 熱 低 輻射玻璃:由兩層或多層平板 Low-E 玻璃通過灌注了干燥劑 的鋁框用丁基和聚硫膠粘結而 成, 隔熱性能好 (導熱系數小 , 比普通單層玻璃節能 60-75%。 (3新型節能型墻體材 料:蒸壓加汽混凝土切塊產品, 以優質的江(河砂為硅質材 料,以石灰、水泥為鈣質材料。 具有輕質、 高強、 無毒、 無污染、 保溫隔音等優點。

(4大金 4F 隔熱防腐涂 料:應用高耐候性的 4F 型氟 碳樹脂和高反射率的特殊顏料 來抵御太陽光對涂料的破壞和 熱能侵入。與普通涂料相比, 屋頂外表面溫差最大可達 15-20℃,另具有超長耐候性(使 用壽命 15-20年、良好的耐 沾污性、美觀裝飾性等。

4合同能源管理機制 合同能源管理機制是國家 大力支持的一種新型市場化節 能機制。其實質就是以減少的 能源費用來支付節能項目全部 成本的節能方式。

由專業的節能服務公司來 負責企業用戶節能項目的能源 診斷、評估、方案設計、設備 采購、投資融資、安裝調試、 運 行 管 理 的 一 條 龍 綜 合 性 服 務,企業零投資即可實現用未 來的節能效益進行設備升級, 從而降低生產運行成本的節能 模式。同時,節能服務公司通 過與用戶按照合同約定比例分 享節能效益,維持公司的正常 運作。用戶企業實現資金技術 零風險,合同服務期滿后節能 效 益 和 項 目 所 有 權 歸 用 戶 所 有,雙方均可獲得政府節能獎 勵。

5結語

本 文 主 要 介 紹 了 在 工 業 企業中常見的幾類節能技術措 施,并對部分節能效果進行了 評價。最后,引出“合同能源” 這一國家大力扶持的新型市場 化節能機制,鼓勵企業積極進 行節能改造,降低生產成本, 提高企業效益。

節水、節能是我國社會經 濟持續發展的基本國策,而目 前節水和節能最關鍵的不是技 術,而是人們的意識。如果我 們能夠注重設計細節,每做一 步設計都能從節水、節能的角 度考慮,必會達到理想的效果。

參考文獻

[1] 《 寧 波 市 節 能 “十二五”專項規劃》(2011年發布

[2] 中國(寧波能博會 節能材料匯編(2012年

[3] 賈沛建等 . 無功補償 技術對低壓電網功率因數的影 響 [J].節能環保技術, 2005(12期

[4] 國家發改委節能信息 傳播中心 . 工業企業節能技術 指南匯編 [M]. 中國環境科學 出版社

[5] 胡愛英 . 工業循環 冷卻水系統節水節能措施分析 [J]. 工業用水與廢水

[6] 寧波市經委、寧波市 節能監察中心 . 寧波市節能技 術(產品導向目錄

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