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1.1重視水力平衡、提高水力穩定性
當管路阻力不平衡時,往往近處用戶室溫過高,需開窗散熱,浪費能源。遠處用戶則室溫過低。如果增強供熱后雖然提高了遠處用戶室溫,但近處用戶室溫更高,總之供熱效果不好、又浪費能源。設計時應盡量使各并聯管路阻力平衡,但管路長度相差懸殊,設計無法達到阻力平衡時,采用技術手段,如閥門調節、設減壓孔板、設自動平衡閥等。這一過程應在設計及安裝調試階段完成。水力平衡的調節手段是在各建筑入口處設調節裝置。對于一般作啟閉用的閥門(如閘閥截止閥和球閥),因其開啟度)流量曲線非線性,不宜作為調節閥使用。
1.2加強保溫、提高管網輸送熱效率
一般來說室外管網輸送熱效率應大于90%,這就需要對熱網的設施和選用優質的材料進行保溫節能,加強維護管理,防止水浸,破壞等。
1.2.1對室外管網要進行合理敷設與布置被地下水淹沒的熱網主、支干線小室實施堵漏。采用膨脹橡膠作為密封填料,將小室主要漏水點管道穿墻套管密封,防止地下水通過穿墻套管進入小室內浸泡管道。對熱網中所有的補償器芯管進行保溫。
1.2.2供熱管網保溫層厚度的確定盡量將管道散熱損失降到最小供熱管道保溫層厚度應按國標《設備及管道保溫設計導則》中的經濟厚度計算公式確定。
2供暖節能的管理策略
2.1供熱企業經營機制的轉換,形成多元化投融資渠道
供熱事業長期以來一直以國有企業為投資主體,投融資相對單一,資金投入嚴重不足。隨著我國經濟體制改革的不斷深入,這種投融資模式己經制約了供熱事業的發展,必需打破這種傳統計劃經濟下的投融資管理模式,逐步形成投資主體多元化,資金來源多渠道,投資方式多樣化,項目建設市場化的新格局。在理順供熱價格的前提下,通過注入資本金、貸款貼息、稅收優惠等措施,鼓勵和引導社會資本以獨資、合資、合作、聯營、項目融資等方式,參與供熱項目的建設。
2.2制定正確的熱價管理政策
城市集中供熱價格,是供熱企業通過一定的供熱設施,向用戶供熱,以保持恒定的室內溫度,所形成的供熱商品價值的貨幣反映。因供熱系統是由熱源、熱網、熱用戶室內采暖系統)組成的龐大、封閉、復雜的循環系統,采暖供熱具有自然壟斷性,熱價不能通過市場自由競爭形成,只能由城市政府模擬市場機制而對熱價形成進行管理。熱價管理,包括熱價構成、制定、調整和執行管理。熱價構成管理是熱價的靜態管理,熱價制定、調整和執行管理是熱價的動態管理。熱價管理理論研究,目的是探索熱價管理工作中的客觀規律,為熱價管理辦法的制定和熱價管理支持系統的開發提供科學依據。熱價構成管理,是正確核算和規定熱價的成本費用,科學計算熱價的稅金利潤,使熱價能正確反映供熱商品的價值。正確制定熱價管理及定價政策是中國推行熱計量的關鍵環節。實行供暖費的明補改革,制定熱計量的獎懲政策,制定熱價管理政策,制定熱計量投融資政策,設立供暖保障金,實行供熱體制改革是推行熱計量必須解決的問題。而熱價管理政策的正確制定是其中關鍵的一環。熱價與供熱體制,供熱技術和供熱投融資機制互關聯、相互促進。
2.3改善企業經營機制
改善企業經營機制由粗放型向效益型、科技型、節約型轉變,建立起一套以考核經濟效益為中心的技術經濟指標體系。長期以來,由于對城市集中供熱的商品意識比較薄弱,國家對供熱企業的考核,主要講求速度和服務質量,而不注重經濟效果,使之長期處于不求經濟效益的落后狀況。但隨著我國經濟體制改革的深入發展,使人們對商品經濟和市場競爭的認識逐步加強,對一種商品在市場上是否有魅力及企業的管理水平,主要觀其投入和產出之比。具體的說,也就是產品在形成價值的過程中,能夠為社會創造的價值(即企業盈利)與產品實際消耗的物化勞動和活勞動(即產品成本)的比較。在一定的價格下,成本降低,企業盈利就可以增加,反之,則減少。因此,企業為了增加盈利,就必須在降低成本上下功夫。為了使產品在形成價值的過程中,能夠及時發現問題,找出降低成本的途徑就必須加強對各項費用的核算工作,并建立起一套能夠科學、合理的反映投入產出對比關系和綜合經濟效益的指標體系。供熱企業現有的指標體系存在不少問題。從宏觀上看,主要是反映速度型的增長模式。例如供熱發展面積、供熱量、銷售量、產值、產量、利潤總額等等。但卻反映不出投入與產出的關系;從微觀上看,企業內部指揮過多,重點不突出,主次不分明,綜合在一起,很難做出比較肯定的判斷。
3結束語
目前,工業企業使用的能源流量計量裝置應用最廣泛的為孔板節流式計量流量計(占70%以上)。孔板節流式流量計的測量原理是流體通過節流裝置時,由于通過節流裝置的流體有限,流體將在節流孔板處收縮成束狀,流速加快,靜壓力降低,致使節流孔板前后產生壓力差,這種壓力差和流體流量成正比。另外,孔板節流式計量裝置長期在工業企業使用,對流體適應性廣泛,具有完整的使用體系,技術成熟,但仍存在不足之處,主要問題如下:
1)裝置結構較為笨重。孔板節流裝置的質量平均在100kg左右,對于裝置中的管道需要進行整體安裝,需用吊裝機械和其他機械設備配合使用,安裝要求較高、施工量較大、維護檢修難度較大。
2)流體通過節流裝置后產生了較大的永久壓損,相關的實驗數據顯示,永久壓損ppl=(0.5~0.6)ΔP,約為20~50kPa(節能型節流裝置永久壓損ppl=0.3ΔP)。在檢測流量計量過程中,被測流體通過孔板節流裝置時會產生漩渦,在行進的過程中流體和裝置不斷摩擦,流體自身存在的機械能轉換為熱能,在流體中以水蒸氣的形式消失,所以,節流后流體的靜壓力不等于節流前的靜壓力。
2流量計中節能技術的應用
為解決傳統流量計存在的不足,研發人員開發了節能高效的流量計量系統,以下2種流量計被廣泛應用。
2.1畢托巴流量計
畢托巴流量計具有測量介質范圍廣(風、煙、水、汽、氣、油)、耐高溫高壓、防堵、耐磨、耐腐蝕、壓力損失小、安裝簡便、無需維護、節能環保等優質性能,前景非常廣闊。
2.1.1畢托巴流量計的特點
1)畢托巴流量計的設計采用高精度探頭在風洞或水洞上全量程標定,探針直徑選擇為20mm的不銹鋼材料,在截面積很小的管道中壓力的損失也可降到最小甚至為零。
2)流量測量具有高準確度、高強度和大量程比等性能。
3)該裝置構造簡單、可靠性高。通過測量,該裝置內部導壓管中無介質流動,阻斷了雜物和內部管道的接觸,使測試具有高精度。
4)安裝方便。無論是直管段或是彎管段都能安裝,由傳統的直管段改進為多種彎管段以及多倍管徑。
5)該裝置可以在線安裝和檢修,同時可直接顯示和流量相關的數據,憑借其智能特性可進行遠程集中管理,節省成本,準確度高。
2.2V型錐流量計
V型錐流量計和傳統差壓式流量計的組成部分基本相同,都是由三閥組、引壓管、變壓變送器組成質量流量測試系統。V型錐流量計是在管道的中心位置安裝一個椎體來控制節流,由于椎體前后差壓不同形成氣壓差,通過不同的氣壓測量流量。
2.2.1V型錐流量計的特點
1)V型錐流量計不僅可測量各種液體,而且對部分氣體、蒸汽和氣液兩相介質也能較為準確地測量。
2)V型錐流量計準確度較高、量程寬、永久壓損小、無直管段要求等,是新一代節流裝置中的典型代表。
3)V型錐流量計對于氣體和蒸汽等介質不僅能壓縮,而且還能實現溫度、壓力補償,組成質量流量測試系統。由于椎體在管線中心位置懸掛,同流體的高速沖擊區域直接接觸,使高速區的流體和近管壁低速區的流體強制性相混合從而使流速中和,達到均勻化。
2.2.2與傳統孔板流量計的應用對比
管道內徑702.4mm,工作壓力12kPa,溫度70℃,當地大氣壓力98.39kPa,工作密度1.0326kg/m3,孔板類型采用流量為25000m3/h,β為0.6955。在相同的條件下通過同等流量時,孔板的壓力損失為1.894kPa;V錐型流量計的壓力損失為0.479kPa,得出V型流量計比孔板型流量計能耗少12.283kWh。按照工業電費0.7元/kWh,每年按300天計算,V型流量計比孔板型流量計節約2579.43元。由此得出,V錐型流量計在節能方面具有較大的潛力。
目前古藺縣內存在大量的山區鄉鎮/農村居民用戶,由于山區鄉鎮低壓和農村低壓在負荷分布、負荷類型等多方面存在差異,因此反映出的問題也不盡相同,現分別描述如下。
1.1中壓部分
由于特殊的地理環境,目前古藺縣超過50km公用投運線路共有6條,分別是古德一線、龍金線、走象線、大石線、香黃線和雙屯線,線路多為主供山區負荷。其中大石線和香黃線線徑較細,且改造難度大,線路過長為造成線路電壓低,損耗較大的主要原因。
1.2農村低壓
由于山區農村負荷相對較小且極度分散,配電變壓器容量一般以50kVA居多,居民家庭電器較少,用電無功損耗不大,造成線路損耗大的原因為電源點不足、線徑過細和線路過長。同時山區農村用氣取暖不便,因此電能成為居民取暖的主要手段,隨著年底外出務工人員的大量返鄉,山區氣溫降低,取暖用電激增,負荷將出現短時高峰,變壓器燒毀現象普遍。本次選擇大石線和香黃線的30個具有代表性“低電壓”問題的農村臺區進行綜合治理。
2解決思路
針對上文分析,分別對中壓部分、農村低壓和鄉鎮低壓分別提出針對性的解決思路。
3項目實施內容
由于資金的限制,在這個項目中僅對兩條線路進行。把實施工作分為對配電臺區和中壓線路兩部分開展。
3.1配電臺區及低壓線路
配電臺區及低壓線路分兩種情況考慮,一種是在鄉鎮的情況,這類臺區低壓線路供電半徑基本符合要求,單臺配電變壓器容量在200kVA左右,這些區域影響因素一方面是配電變壓器的損耗,另一方面是功率因數較低導致損耗。而另一種情況,是鄉村較邊遠的區域,低壓線路較長,個別線路超過2000m,不僅僅末端電壓較低,而且線路損耗非常大。對于配電變壓器,主要針對現有老舊的S7和S9變壓器更換為高過載變壓器和有載調容變壓器,按照超過200kVA(含200kVA,主要集中分別在鄉鎮)以上容量更換有載調容變壓器,低于200kVA更換為高過載變壓器的方式。本項目一共更換35臺50kVA的高過載變壓器和10臺200kVA有載調容變壓器。對部分農村線路,加裝低壓線路調壓器60臺,單臺功率20kW。對更換為調容變壓器的十個臺區,都加裝低壓側無功補償,單臺容量60kvar。
3.2中壓線路
選擇古德一線和走象線加裝中壓線路調節器,由于這兩條10kV線路長度均超過80km,而且線路的配電變壓器總容量也較大,均在17MVA以上。10kV線路調壓器主要由自耦調壓器、斷路器、隔離開關等組成,是將有載調壓的自耦變壓器串接至10kV線路中,通過自動有載調壓來保證電壓的穩定,解決“低電壓”的問題。根據古藺縣實際情況,配置戶外10kV電壓互感器,該電壓互感器具有兩個繞組,一個繞組額定輸出100V,精度0.5級,用于自耦變壓器一次側電壓采樣;另一繞組額定輸出220V,精度3級,容量800VA,用于做供電電源。為自耦變壓器配置內部電壓互感器,用于自耦變壓器二次側電壓的取樣;對于雙電源供電的線路,斷路器內部保護電流互感器用于電流取樣,以便控制器判斷當前送電方向,實現雙向調壓。
4結束語
1)濕度的相關性。在空調系統的控制中,通常主要是對空調所在房間內溫、濕度進行控制,而溫、濕度往往屬于相同的調節對象,這兩個量同時被調節,在調節過程中有相互產生影響。要是由于一些原因,室內溫度升高,導致空氣里水蒸氣的飽和分壓力產生變改變,在含濕量不變的的基礎之上,就會導致室內相對濕度的改變,溫度上升相對濕度就會下降,溫度下降相對濕度就會上升,在調節操作過程中,調節某一參數時,會引起另一參數的改變。
2)多種運行方式的轉換控制。工況即運行方式。在全天或全年的運行中,空調系統在進行室內外的調節工作時,是中通過多種運行方式的轉換與控制來實現的。也就是說,空調系統的運行方式要隨室內外條件的明顯改變進行轉換調節,即隨環境改變而進行工況轉換。
2)整體控制性。空調的自動控制系統通常是圍繞空調房的室內相對濕度和空氣溫度的控制,經過工況轉換和空氣處理的每個環節密切聯系的統一性控制系統。在空調系統中,對空氣處理設備進行啟用和停止要按照相關的工作準則,除此之外,聯鎖控制和各個參數調節與室內溫、濕度是密切相關的。不可單獨調節。
2中央空調節能控制方法
1)改良圍護結構的保溫性能。建筑物在夏季的冷負荷以及在冬季的熱負荷多少都存在建筑物護結構的原因,改良建筑物護結構對增加建筑物夏季熱負荷和冬季冷負荷有很好的效果。對于建筑體形,面積相同的建筑物,表面積越小越能夠達到節能的效果。在實施建筑物的節能時,最重要的就是要改善圍護結構保溫性能。根據相關數據顯示,由于室外氣溫高時,較好的保溫性能能對空調冷量進行節省,但在非最熱、氣溫最低時,不僅不利于建筑散熱,反而使冷負荷有所增加。當然,較好的圍護結構保溫性會使空調的設計冷負荷也變小。
2)降低輸送系統能耗。在中央空調系統中,輸送冷量載體的過程中所產生的能量損耗來自于輸送過程的流動阻力損失以及過程中各部分傳熱的冷量損失。如果能夠使輸送能耗與用戶冷熱消耗完全處在同比例的變化,就做到了輸送能耗的最優化。
3)電能控制程序。耗電量和需求系數決定了電能消耗的計費,峰、谷電價不同,所以,合理對能耗較高的空調設備進行啟停,可以讓電量保持在平穩值,或者在用電的高峰時段,讓設備的用電量少、運行時間短,相反在用電低谷期,使設備的用電量多、運行時間長,可以達到總的電費相對較低的效果。
4)空調機組節能。空調機組是所有耗能設備中耗能最多的設備之一,其運行方式各不相同,可以根據以下幾點來對空調機組的進行節能控制:a.全年運行的多種運行方式自動轉換。按照室外氣候條件、空調不同上午系統結構及其不同的工藝要求實施工況轉換,轉換判斷條件通常是焙值,經過調節空調的運行參數來實施。b.選擇控制器參數。對每個回路的PID參數進行合理的選擇,要有較好的響應性能,或者選擇不同的先進的控制算法,使控制系統的性能指標得到提高。對于控制回路長期處于不停調節,響應過程慢等不利現象要進行排除,否則不僅增高能耗,還對執行器的使用壽命有較大影響。c.多級控制配合。有些系統中有中央空調機組,加上房間內再加熱盤管實現單獨調節,此時,應該對控制方法及配合關系進行合理的選擇來控制送風溫度,避免中央空調的送風的溫度低,而房間進行再加熱時能量發生的浪費現象,需要對整體系統的節能效果進行考慮。d.溫度傳感器的選擇。室內空氣在空調的調節中,每相差1攝氏度,調節都需要耗費較多能量,傳感器的精度高,收獲的的節能效益比傳感器的價格要大得多。e.適當控制溫度設定值。對于舒適性空調系統來說,隨著夏季室外溫度的上升,適當提高溫度的設定值,使室內、外的溫差減小,不僅能達到人們對舒適度的要求,又能實現節能。在冬季也同樣適用。
5)冷水機組。利用計算機對內外環境的溫、濕度進行及時測量以及及時對對樓宇熱慣性進行預測預測,測定最優化的設備啟、停時間。這樣一來,主機、冷卻塔風機、水泵平均每天的運行時間都會相對原來有所減少。按照樓宇冷負荷改變情況,利用變頻裝置對冷卻水的流量、風機類設備的風量進行調節,也能讓主機負荷降低,從而達到控制機組運行臺數的目的。
6)定期檢查。除了上述的節能控制技術以外,定期對空調系統進行定期檢查和清洗也可達到節約能耗、縮減運行費用的目的。在對中央空調系統進行管理的過程中,要多對蒸發器、冷凝器的工作狀況進行檢查,在結污狀態下會影響其工作,增加能耗,要定期對過濾器進行清洗,避免主機的耗電量加大。要做好空調系統的定期管理工作,就要對空調操作人員的培訓工作嚴肅謹慎,要執行各種空調節能措施,高素質高能力的操作人員是必不可少的。
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加熱爐和輸油泵是輸油管道系統兩種主要的耗能設備,在輸油技術中把降低設備的能量損失與燃料消耗作為重點,從輸油泵和加熱爐兩方面優化了輸油工藝條件,以達到降低能耗的目的。
1.加熱爐
加熱爐在石油、化工、冶金中運用普遍,并成為熱輸原油管道的主要耗能設備,直接式加熱爐在蘇聯,美國曾大量運用,但美國還使用間接式加熱爐。熱媒爐系統自動控制與調節系統的實際使用效果好,同時采用余熱回收辦法,節能效果明顯。我國在20世紀80年代后期開始普遍采用間接式加熱爐,達到了一定的節能效果,隨著近年來,國家不斷的大力投入研究燃燒節能新技術、新設備,以及新型高效燃燒器和余熱回收裝置技術的投入研究,很好的提高了加熱爐的效率。根據多年工作經驗,在加熱爐方面認為可從以下幾方面入手提高耗能設備利用率:①加強爐管清灰和燃料計量儀表的檢驗;②強化技術人員和操作人員對加熱爐風配比的技術培訓,試驗推廣使用可增強爐膛輻射換熱的涂料;③在加熱爐大修時注意加強爐前和防爆門斷面的爐體保溫,在燃油改燃氣時,注意燃燒器對天然氣的氣壓使用范圍。
2.輸油泵
輸油泵作為液壓傳動系統,保證柴油在低壓油路環境內循環,也成為熱輸原油管道的主要耗能設備。在國外大型輸油泵通常采用電機調速控制,這種方式的節電率可達40%。而在我國國內輸油泵運行效率遠遠低于國外的技術水平,節能大概約10-20%,通常的做法采用閥門節流,這種方式看上去很有效,但是很浪費能源。同時還有相當數量的輸油泵處于部分負荷下工作,工作流量小于額定流量,而工作壓力有大于額定壓力。當前,經過多年的研究采用變頻調速技術,并在新舊管線上推廣應用,取得了很好節能效果。此外在輸油泵的日常運行方面,還應注意以下幾點:①加裝無功補償裝置提高功率因數,節約電能,且在大流量生產運行時應選擇兩臺工頻輸油泵機組并聯運行;②對于節流損失較大的輸油泵,應進行拆級改造或更換形同輸量低揚程輸油泵;③建議定期進行振動故障診斷測試,避免被動停車。
二、運用節能新技術,降低能耗
我國生產的原油大部分為含蠟量高、凝點高、粘度高的“三高”原油,原油加熱輸送已成為管道輸油的重要途徑,但是加熱會造成大量的燃料浪費。針對“三高”原油提出的原油改性處理技術可有效降低燃料的浪費。
1.針對高凝原油,除了加熱(物理降凝法)外,還可向原油中加入降凝劑(化學降凝法),可大大改善原油的流變性。
降凝劑主要有兩類,一類是以石油磺酸鹽、聚氧乙烯烷基胺和六聚三乙醇胺油酸酯為代表的表面活性劑型原油降凝劑,可通過在蠟晶表面吸附的機理,使蠟不易形成遍及整個體系的網絡結構而起降凝作用;另一類是以聚丙烯酸酯為代表的聚合物型原油降凝劑,在主鏈或支鏈上有與蠟分子共同結晶的非極性部分,也有使蠟晶晶型產生扭曲的極性部分,從而起到降凝作用。
2.針對高含蠟原油的運輸,需采取防蠟工作。
蠟是C15-C70的直鏈烷烴,常溫下為固體,在管道運輸工程中,蠟易溶解在原油中,隨著壓力和溫度的降低,易引起結蠟。針對高含蠟原油,除了加熱外,還可向原油中加入防蠟劑,抑制原油中的蠟晶析出、長大和在管道表面的沉積。防蠟劑主要有三類,一類是稠油芳香烴型防蠟劑,該類防蠟劑主要是通過參與組成晶核,使晶核扭曲,不利于蠟晶的繼續生長;第二類是聚合物型防蠟劑,作用機理同聚合物型降凝劑;第三類是表面活性劑型防蠟劑,又分為油溶性和水溶性兩種,油溶性的作用機理同表面活性劑型降凝劑,水溶性的主要是通過吸附在輸油管道表面,改變管道表面的性質,使其變成極性表面并有一層水膜,不利于蠟的沉積。
3.針對高粘油的運輸,除了加熱和加入降粘劑外,還可通過改進輸油泵,實現節能控制。
相對低粘度流體而言,高粘原油輸送時較高的粘度會抑制葉輪出流和蝸殼內低速流動的紊流摻混,造成流體角動量不守恒,國內輸油泵通常是采取減小閥門開度來降低泵流量,這種情況下還會造成較大的節流損失,從而進一步降低泵效,使能耗加大;粘油輸送時粘性增大使得流道內摩阻升高,產生較大的水力摩擦損失。針對以上高粘造成耗能上升的現象,可從以下幾方面展開改進措施,以降低能耗。①對過流部件進行拋光、打磨并涂抹貝爾左鈉高分子涂料,提高泵整體效率;②改變管路特性和離心泵性能曲線,調整泵運行工況,管路特性一般無法改變,但是可通過對輸油泵進行葉輪切削處理和增設變頻裝置,提高泵效和經濟效益;③合理確定泵的型號,做到梯級匹配,實現泵機組合理啟運搭配,實現節能降耗;④優化工藝,精心調度,合理控制高粘油的輸送溫度,在滿足工藝的情況下實現高效配送。
三、加強管理,科學合理用能,提高能源利用率
科學合理用能是節能的根本途徑,科學合理用能除了以上優化輸油工藝以及運用節能新技術以外,加強科學管理也可提高能源的利用率。
1.加強節能教育和宣傳,明確要求,完善管理體制。
管道輸油企業應當從實際情況出發,有計劃地開展專題節能培訓,樹立全民的節能意識和“節約能源,人人有責”的責任感。節能管理體系應當進一步完善,要做到“人不散、線不斷、網不破”。將節能工作與降低輸油能耗、增加企業經濟效益掛鉤,加強節能的科學化、現代化管理。
2.堅持科學用能監督和監測。
在當前市場經濟條件下,充分利用現有的《節約能源法》、《重點用能單位節能管理辦法》、《電力法》的法律法規,監督和約束用能企業的用能和耗能狀況,取締非法用能戶,堅持按標準收費,避免能源流失。通過節能監測,對輸油設備存在的能源浪費現象查找原因,搞清重點耗能設備的耗能狀況及能源利用率,有的放矢的對耗能設備進行維修、檢修或節能技術改造,充分提高企業能源的利用率。
四、結語