本文主要介绍了工业企业中余热利用、电机节能、无功补偿、连续正常生产节能、供 配电系统节能、电网谐波治理、工艺冷却水回用、空调和照明节能、建筑节能等节能 技术措施,并给出部分节能技术相应的节能效果指标供参考。接着引出合同能源管理 市场化节能机制,以节能效益节能服务公司与客户共享的方式来完成节能改造项目。 摘 要:

关键词:工业企业;节能技术;节能效果

1引言

工业能源消费量约占全社 会能源消费量的 70%左右,其 中规模以上工业企业能源消费 量占全部工业能源消费量的 70%以上,占全社会能源消费总量 的 50%左右。

根据 《宁波市节能 “十二五” 专项规划》,预计“十二五” 末 全 市 年 能 源 消 费 量 将 达 到 5000万 吨 标 准 煤, 全 市 2015年末万元 GDP 等价能耗比 2010年 同 比 下 降 18.5%, 预 计 5年 内 形 成 500万 吨 标 准 煤 的 节 能 量 [1], 并 确 定 了 宁 波 市 “十二五”末万元 GDP 等价能 耗控制目标为 0.56吨标准煤 (2010价。以工业企业节能 量占全部节能量的 70%计,即 到 2015年全市工业企业节能 量达 350万吨标准煤左右(以 2010年数据为基准。

因此,做好工业企业,尤 其是规模以上工业企业的节能 技术改造工作,对实现宁波市 “十二五”节能降耗目标具有 十分重要的意义。

2 工业企业节能潜力评估 方法一般地,企业节能技术改造潜力评估可通过建立能源计量网络体系、行业能效对标体系、 节能降耗考核体系来进行;

再分别从工艺、设备、管理制度三个方面具体进行节能潜力分析,得出节能改造方案的可行性;最后方案的实施与验收。

2.1能源计量网络体系能源消耗计量作为企业能耗监测体系,在节能潜力分析及考核体系中具有举足轻重的

作用,是节能降耗的一项重要技术基础工作。完善的计量网络体系,能为生产、生活的各个环节提供可靠的能源及水资源等耗能工质的消耗数据,对生产中的能源使用状况进行准确的分析,并制定有效的控制措施。

2.2行业能效对标体系

建议引入“行业对标”原则,引导企业以同行业先进企业的指标为标杆,通过持续改进逐步达到标杆企业的先进水平。此外,目前宁波市经济和信息化委员会、宁波市统计局、宁波市发展和改革委员会每年9月定期出版上一年的《宁波市工业产业能效》,为企业建 立自身行业能效对标体系提供 数据参考。

2.3节能降耗考核体系 近年来,能源问题成为全 社会关注的焦点,节能降耗指 标已具体量化,并纳入我国社 会经济发展的宏观监测体系。 工业企业可通过建立员工绩效 奖金与节能降耗效益挂钩的鼓 励性质考核体系,以充分发动 企业员工进行节能积极性。

3常用节能措施及效果评 价

3.1余热利用

在 节 能 领 域 中, 各 行 业 的余热总资源占其燃料消耗总 量 的 17-67%, 而 可 回 收 利 用 的余热资源约为余热总资源的 60%,它包括高温废气、冷却 介质、废气废水、高温产品和 炉渣、化学反应、可燃废气废 液和废料等余热 [2]。

一 般 来 说 最 好 的 余 热 回 收方式是将余热资源进行综合 利用。根据余热的品质,即按 照余热资源温度高低进行梯级 利 用。 高 温 余 热(温 度 高 于 500℃的余热资源用于生产

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工艺或余热发电 ; 中温余热 (温 度在 200-500℃的余热资源 可以采用氨水吸收制冷设备来 制取 -30℃ -5℃的冷量,用于 空调或工业;低温余热(温度 低于 200℃的烟气及低于 100℃ 的液体用来制热或利用吸收 式热泵来提高热量的数量或温 度供生产和生活使用。其中, 溴化锂吸收式热泵余热回收技 术以其高效节能和显著的经济 效益尤为引人注目。典型余热 回收节能案例:热电厂循环冷 却水余热回收项目。

空 压 机 余 热 回 收 节 能 技 术:在大多数生产型企业中, 压缩空气的能源消耗占全部电 力消耗的 10-35%。根据空气压 缩原理,螺杆空压机的 70-85%电能转化为废热而未被充分利 用。据有关调查研究资料显示, 空压机功率越大,可回收的余 热 资 源 就 越 多, 回 报 率 越 可 观。余热回收热水(热能应 用领域有:生活热水、生产工 艺用热水、室内供暖、室内制 冷等 [2]。某余热回收机型Ⅰ:水温由 20℃升到 60℃,空压 机功率 22kW 到 257kW,产热水 量 0.44-5.20t/h;机型Ⅱ:水 温由 50℃升到 60℃,空压机 功率 22kW 到 257kW,产热水量 1.32-15.6t/h。

3.2电机节能

目 前 宁 波 全 市 电 机 年 耗 电 量 约 占 全 社 会 用 电 总 量 的 60%,且使用的电机大部分是 普通电机,能效标准在 3级或 3级以下,能效水平平均比高 效电机低 3-5%。据测算,如果 将全市普通电机全部更换为高

效电机,每年可节电 10亿千瓦时。“十二五”期间,应大力推广高效电机,应用变频调速技术、伺服电机等,加快低

效风机、水泵、空压机节能改造。

(1高效电机:是指通用标准型电动机具有高效率的电机,高效电机从设计、材料和工艺上采取措施,例如采用

合理的定、转子槽数、风扇参数和正弦绕组等措施,降低损耗,效率可提高 2-8%,平均提高 4%。

(2变频调速节能:通过改变电源频率调整电动机转速的连续平滑调速方法,主要用于同步电动机和鼠笼型异步电动机。主要功能部件为变频器,通常有多功能通用型变频器、多功能专用型变频器等。

变频控制器通过比对测量信号与设定信号,调节电机到相应转速,使其始终处于平稳负载状态,并减少额外不必要的能量浪费和损失。因此,对于经常变载荷工作状态的风机、水泵、空压机等,采用变频调速节能效果尤为显著。

(3伺服电机节能:以

海天注塑机的伺服节能系统为代表,将传统注塑机采用的定量泵改为变量泵,通过配置旋转编码器和压力传感器,时刻对流量和压力进行反馈,及时通过改变伺服电机的转速和扭矩对流量压力做出相应调整。

节能率与传统液压型注塑机相比,可达 20-80%,并在节水、精密、灵敏性和稳定性等方面 也有明显的提升 [2]。

3.3无功补偿技术

无 功 补 偿 是 指 借 助 于 无 功补偿设备提供必要的无功功 率,以提高企业用电系统的功 率因数,降低能耗,改善电网 电压质量。两种补偿方式及补 偿效益如下 [3]:

(1中低压电网无功补 偿:为了有效地降低线损,必 须做到无功功率在哪里发生, 就应在哪里补偿,所以中低压 配电网应以“分散补偿”为主。 而“集中补偿”主要是补偿主 变压器本身的无功损耗,以及 减少变电所以上输电线路的无 功电力,从而降低供电网络的 无功损耗。

(2异步电动机无功补 偿:异步电动机所耗用的无功 功率是由其空载时的无功功率 和一定负载下无功功率增加值 两部分所组成。因此,要改善 异步电动机的功率因数就要防 止电动机的空载运行并尽可能 提高负载率。异步电动机无功 补偿以提高功率因数为目的, 主 要 采 取 单 负 荷 就 地 补 偿 方 式。功率因数从 0.70-0.85提 高到 0.95时,有 功 损耗 将 降 低 20-45%。

(3无功补偿效益:具 有节省企业电费开支、提高设 备利用率、降低用电系统有功 损耗、改善电压质量、提高变 压器理论容量等优点。

3.4连续正常生产节能 对于采用熔炼炉或加热炉 的,如铸造、铜材(铜棒、铜37线等、钢材(圆钢、钢管等 等的生产企业,保持相当一段 时间内的连续稳定生产,能大 幅度减少由于炉子多次重启、 生产中断调整等造成的多余能 源损耗。

合理优化的工艺路线是保 证企业连续正常生产的前提。 此外, 连续正常生产还表现为:前道工序的完成与后道工序的 衔接性,合理的工艺能保证前 道工序节拍在前的基础上,尽 量缩短前后道工序之间的等待 时间,这样一方面能提高生产 效率,另一方面有时还能利用 前道工序产生的废热等,如某 钢管厂圆钢热穿孔后马上“做 头”,实现液压打头机节电。 3.5合理供配电节能 (1合理选择变压器:变压器节能的实质是降低其有 功功率损耗,提高其运行效率。 应根据 GB20052-2006《三相配 电变压器能效限定值及节能评 价值》标准中的节能评价值选 取节能型低损耗的变压器。目 前节能型变压器已有 S11-M、 S13、非晶合金等干式或油浸 式变压器。

(2科学设计供配电系 统及线路:首先,根据负荷容 量及分布、供电距离、用电设 备特点等因素,合理设计供配 电系统和选择供电电压,可达 到节能目的。供配电系统应尽 量简单可靠,同一电压供电系 统变配电级数不宜多于两级。 其次,按经济电流密度合理选 择导线截面,一般按年综合运 行费用最小原则确定单位面积 经济电流密度。最后,选用电导率较小的材质做导线,在负荷较大的一类、二类建筑中采用铜导线,在三类或负荷量较

小的建筑中可采用铝芯导线;

减小导线长度;增大线缆截面。

从而减少供电线路上的损耗。

此外,配电房应设置在企业最大负荷设备或车间附近,减少线损带来的电能浪费;项目的供配电系统进行合理的三相电源负载的平均分配,尽量使三相用电功率接近平衡,避免三相不平衡带来的使中性线上产生过电流,使导线温度升高,造成绝缘损坏。

(3提高功率因数:一

是减少供用电设备无功消耗,提高自然功率因数。限制电动机和电焊机的空载运转;条件允许时采用功率因数较高的等容量同步电动机代替异步电动机,也可采用异步电机同步化运行;荧光灯选用高次谐波系数低于 15%的电子镇流器,可使自然功率因数提高。二是用静电电容器进行无功补偿,原则为高、低压电容器补偿相结合。

3.6谐波治理节能

项目电子设备较多,如变频器、设备自动控制器、计算机、照明灯具的电子镇流器等,使用时都将产生谐波,有降低系统功率因数、引起无功补偿电容器过载或系统谐振、引起继电保护设施的误动作和电能测量仪表误差等危害。谐波的治理主要有无源滤波和有源滤波两种。使用 LC 无源电力滤波器进行谐波补偿是目前治理 谐波的主要方法,但治理效果 不理想,并可能导致系统震荡 和谐波放大等新问题。使用有 源电力滤波器新技术进行谐波 补偿, 治理效果好, 节能、 节材, 是谐波治理技术的最新发展方 向,有着广阔的发展前景。 中 频 炉 电 源 和 高 频 感 应 炉电源是数量最大的谐波源之 一。其中 6脉冲的中频炉,其 电 流 波 形 含 有 5、7、11、13等 6k±1次 奇 次 谐 波;12脉 冲换流中频炉,主要特征谐波 11、13、23、25次 等(12k±1次奇次谐波。可采取加装静 止无功补偿装置、增加换流装 置的相数或脉冲数、装设谐振 滤波器、整流变压器设低档电 压抽头等方法,同时结合自身 生产的特点合理选择防范措施 和办法,将谐波对电网产生的 影响降到最低程度。

3.7工艺冷却水回用 我国是严重缺水的国家, 人 均水资源拥有量只有 2200m ³, 仅为世界平均水平的 1/4。化 工、石油、冶金、电力等行业 是工业用水大户,在这些行业 的生产用水中冷却水的用量占 90%以上,其循环冷却水系统 的补充水量又占整个工程项目 一次用水(新鲜水量的 60-70%,因此循环冷却水系统节 水、节能的潜力很大。

我们应杜绝直流式冷却水 系统,并积极采用敞开式或密 闭式循环冷却水系统。通过一 定的计算分析,当从直流式冷 却改为循环式冷却后,在大幅地节约用水(如 N=1.5时节 水率达 94.8%任务完成后, 随着浓缩倍数 N 的进一步提高 如 从 N=1.5提 高 到 N=2.0, 以 至 N=5,还会有一个较为可观 的节水效果(能达到 97.8%的 节水率 [4]。

目 前 节 水 节 能 措 施 主 要 有:提高循环水系统浓缩倍数 (按照规范应 N ≥ 5、采用在 线监测全自动加药系统、循环 水旁滤采用节水型过滤器等 [3]。 此外文章中还提到:提高生产 工艺换热设备冷却水的供回水 温差,因为对于生产装置一定 的热负荷,提高循环冷却水的 温差可以减少循环冷却水的用 量;冷却塔设计采用的节能措 施,在保证设计冷却水出水温 度的条件下,用出水温度调节 和控制冷却塔风机的运行以实 现节能目的;补水系统的节能 措施,采用单独的低压给水系 统,降低补水的能耗;系统废 水的回收等节水节能措施 [5]。 3.8空调和照明节能 (1车间空调和办公空 调节能:车间空调通常是某些 生产工艺有无尘度、温度、湿 度要求,而集中配置的空气净 化处理空调机组。根据车间面 积及高度,按照工艺温湿度及 无尘等级要求,选用所需热量 或 冷 量 及 风 量 匹 配 的 空 调 机 组,对于机组节能具有重要意 义。

此外还有,①减少空调冷 热负荷如改善保温隔热性能; ② 利 用 自 然 冷 源 如 冷 却 塔 供 冷、低温室外空气供冷、利用 全热交换器回收冷热量如全热交换新风换气机,同时具有换新风、过滤空气、能量回收、

空气能利用的功能;③提高冷热源效率,如降低冷却水温度、提高冷冻水温度、定期检修冷机和更新为高效冷机等;④减少空调输配系统能耗,如减少水泵电耗(包括水泵扬程选取、冷却水系统形式、减少阀门过滤器阻力、冷冻水系统设计、水泵变频改造等、减少风机电耗(正常启停、定期清洗过滤器、风机变频改造、定期检修等。

办公空调(家用空调应优先采用能效等级(EER为一级的节能型空调,如空气能热泵调、地源热泵空调等。

同样,“冷热量供需平衡”也是房间空调器节能的关键,此外房间的保温隔热性能也是节能重点,隔热保温措施将在建筑节能章节作具体阐述。

(2照明节能:在条件

允许下应优先选用 LED 等节能效果显著的灯具。目前适用于厂房或车间的绿色节能灯具主要产品为高压钠灯、无极灯、金属卤化物灯等;办公室节能灯具主要有 LED 节能灯、节能日光灯(T5、普通节能灯(U型或螺旋型、栅格灯盘等。

此外,除一些特殊场合用于警示或其他需要采用白炽灯具外,一律禁止选用白炽灯作为照明灯具。

3.9建筑节能

目前,我国建筑能耗约占全社会总能耗的 27%。到 2020年, 全 国 将 新 增 建 筑 面 积 约 200亿平方米,建筑能耗占全 社会总能耗的比例将更高。由 此可见,建筑节能已成为时代 的呼唤。

建筑节能,具体指在建筑 物的规划、设计、新建(改建、 扩建、改造和使用过程中, 执行节能标准,采用节能型的 技术、工艺、设备、材料和产 品,提高保温隔热性能和采暖 供热、空调制冷制热系统效率, 加强建筑物用能系统的运行管 理,利用可再生能源,在保证 室内热环境质量的前提下,减 少供热、空调制冷制热、照明、 热水供应的能耗。举例 [6]: (1遮阳节能窗帘:采 用玻璃纤维为骨架,包覆改性 PVC,表面辅以真空镀铝层, 阻隔太阳辐射热达 83%,有效 降低室内温度达 10℃。

(2Low-E 中 空 隔 热 低 辐射玻璃:由两层或多层平板 Low-E 玻璃通过灌注了干燥剂 的铝框用丁基和聚硫胶粘结而 成, 隔热性能好 (导热系数小 , 比普通单层玻璃节能 60-75%。 (3新型节能型墙体材 料:蒸压加汽混凝土切块产品, 以优质的江(河砂为硅质材 料,以石灰、水泥为钙质材料。 具有轻质、 高强、 无毒、 无污染、 保温隔音等优点。

(4大金 4F 隔热防腐涂 料:应用高耐候性的 4F 型氟 碳树脂和高反射率的特殊颜料 来抵御太阳光对涂料的破坏和 热能侵入。与普通涂料相比, 屋顶外表面温差最大可达 15-20℃,另具有超长耐候性(使 用寿命 15-20年、良好的耐 沾污性、美观装饰性等。

4合同能源管理机制 合同能源管理机制是国家 大力支持的一种新型市场化节 能机制。其实质就是以减少的 能源费用来支付节能项目全部 成本的节能方式。

由专业的节能服务公司来 负责企业用户节能项目的能源 诊断、评估、方案设计、设备 采购、投资融资、安装调试、 运 行 管 理 的 一 条 龙 综 合 性 服 务,企业零投资即可实现用未 来的节能效益进行设备升级, 从而降低生产运行成本的节能 模式。同时,节能服务公司通 过与用户按照合同约定比例分 享节能效益,维持公司的正常 运作。用户企业实现资金技术 零风险,合同服务期满后节能 效 益 和 项 目 所 有 权 归 用 户 所 有,双方均可获得政府节能奖 励。

5结语

本 文 主 要 介 绍 了 在 工 业 企业中常见的几类节能技术措 施,并对部分节能效果进行了 评价。最后,引出“合同能源” 这一国家大力扶持的新型市场 化节能机制,鼓励企业积极进 行节能改造,降低生产成本, 提高企业效益。

节水、节能是我国社会经 济持续发展的基本国策,而目 前节水和节能最关键的不是技 术,而是人们的意识。如果我 们能够注重设计细节,每做一 步设计都能从节水、节能的角 度考虑,必会达到理想的效果。

参考文献

[1] 《 宁 波 市 节 能 “十二五”专项规划》(2011年发布

[2] 中国(宁波能博会 节能材料汇编(2012年

[3] 贾沛建等 . 无功补偿 技术对低压电网功率因数的影 响 [J].节能环保技术, 2005(12期

[4] 国家发改委节能信息 传播中心 . 工业企业节能技术 指南汇编 [M]. 中国环境科学 出版社

[5] 胡爱英 . 工业循环 冷却水系统节水节能措施分析 [J]. 工业用水与废水

[6] 宁波市经委、宁波市 节能监察中心 . 宁波市节能技 术(产品导向目录