字体大小

小字标准大字

背景色

白天夜间护眼


第四章 生产环节的节能减排(2)

冷凝水做低温热源

当企业利用热电厂供汽,由于回收管网太长等原因无法直接回收到锅炉房时,或当冷凝水水质受到二次污染,不能作锅炉补水时,可作为低温加热热源使用、其方式如下:

企业用于取暖热源:利用冷凝水的余热,根据供热负荷确定是否需要补充部分软水(或生水)作采暖循环用水,根据余热量确定供暖面积,可节省集中供热费用。

用于直接热水用户:对于印染、纺织、橡胶、轮胎等企业,需要大量自用高温软化热水,利用冷凝水,污染介质并不影响同行业加热的目的。

间接换热热源:当冷凝水受到污染无法直接利用时,可考虑间接换热方式。如加热工艺用水,采暖循环水等非饮用水场合。

总之,凝结式回收的原则是:通过凝结水回收系统中能量的综合利用,达到最经济的能量回收利用,保持整个蒸汽热力系统利用率最高,经济性最好。凝结水回收中的能量回收实际上有交错在一起的三种方式:凝结水所含热能的回收、闪蒸汽的有效利用、软化水的回收。

对于高、中压回收系统,在系统中设专门的闪蒸装置,闪蒸汽供低压用汽设备使用。同时也减少了其余凝结水的回收难度。如果没有下一级低压蒸汽用户,可以设置热交换器,加热其他用途的工艺介质,做到能量的有效利用。在凝结水回收管网中可以设多级闪蒸装置,使蒸汽按梯级方式利用。

凝结水回收装置中最终的凝结水一般送回锅炉重新使用,这样不仅节约了热能,也节约了软化水,从而也节省了水处理的费用。

有时,凝结水被污染,作为软化水回收已经没有意义,但是其中的热能还是应该尽量回收,可以作为低温加热热源使用,如用于取暖,间接加热热水或其他工质。

当企业采用热电厂供汽时,把凝结水回收到锅炉管网太长,或者需要回收的凝结水数量太少,不值得设回收管网,也应该把用汽点的凝结水收集起来,就地利用。

33.供暖系统的热源节能

整个供热采暖系统由热源、热网和热用户三大部分组成。节能工作也应从这三个方面入手。

热源主要采用燃煤、燃气、燃油锅炉或电锅炉,也可用地热、水源、地源热泵等。我国北方地区现在仍以集中燃煤锅炉供热为主。由于环保要求的提高,北京等地正在逐步改变以燃煤为主的局面,用燃气、电等清洁能源取代,地热、热泵技术等也正在逐步发展。

锅炉房热源的节能主要是提高能源转换的效率,包括提高锅炉和换热站内换热器的效率,降低输送系统的能耗,包括风机和水泵的能耗,以及降低辅助系统包括输煤、排灰和排污系统的能耗。

在建筑室内采暖设计中,存在着许多不规范的人为附加,热负荷的计算值比实际需要往往高出很多,采暖系统运行参数偏离设计参数较多就是最直接的表现,常见的人为附加如下:

(1)围护结构传热系数偏大。按《民用建筑热工设计规范》计算得出的围护结构传热系数就应该直接作为建筑热负荷计算的基础,但由于担心施工问题影响保温效果,又在此基础上附加了20%~30%。

(2)管径选取偏大。在管径选取时,不进行水力计算,只参照比摩阻选取管径,而且每段管径都是取大放小,有时还有意放大一号。

(3)散热器面积偏大。在散热器面积或片数选取时,把计算负荷附加30%~50%。

(4)锅炉选择偏大。设计时不进行水力计算,甚至不进行热负荷计算,而按面积指标估算,使锅炉富余量约大一倍。

在企业中,大锅炉、大水泵、粗管道和大散热器的情况十分普遍,锅炉容量选用过大,使锅炉经常停炉或低负荷运行,影响锅炉的热效率。管径选取偏大,使单体内部阻力过小,不利于整个热网的水力平衡,会导致整个供热区域内冷热不均。散热面积过大会造成建筑内采暖系统竖向温度失调,高层过热,底层偏冷,达不到舒适要求,同时造成能源浪费。管径和散热面积偏大还为采暖系统“大流量、小温差”的不合理运行创造了条件,增大循环水泵的电耗,使系统运行费用增加。这些附加还掩盖了建筑围护结构施工、设备安装中存在的问题,严重阻碍了采暖设计水平的提高,加大了工程投资,浪费了能源。

为了改善旧的供暖系统,应对锅炉、换热器、循环水泵等设备进行全面校核,分析所有设备匹配的合理性,然后结合实际情况,制订在严寒期与初寒期最佳的允许方案,力求提高一次水水温,减少锅炉、换热器和水泵的运行台数,以节约能源;对新建的供暖系统,要切实以节能设计标准为依据,确定热负荷,选择设备,并采用变频调速技术,在运行中则尽量提高一次水水温,避免能源浪费。

锅炉改造实施方法

工业锅炉技术改造工作是一个系统工程,它需兼顾节能、安全和环境保护等多方面的规程和要求,而且锅炉机组是动力设备,机组的可靠性要求高,如改造不当造成的影响和损失远远超出机组本身的范围和价值,因此必须遵循一定的工作程序。

(1)改造前热工测试(论断性测试)。通过测试全面了解锅炉实际状况,得到热效率和各项热损失的数据。

(2)分析存在的主要问题。根据测试数据并辅以对锅炉和辅机的现场检查及听取运行操作人员、检修人员的意见或建议后进行全面的分析研究,找出锅炉效率低下或可靠性差、可用率低的主要问题和关键部位。

(3)制订改造方案提出可行性研究报告。根据找到的主要问题,分析节能潜力,按照技术上可靠的原则选择现实可行的改造方案,并为确认经济上是否可行,将制订的初步方案作详细的技术经济分析,提出可行性研究报告。

可研报告至少应包括以下内容:

锅炉机组现状,包括热负荷状况、煤耗、热效率、存在问题等;

改造的必要性;

改造方案选择(包括方案比较);

推荐方案的投资估算;

资金来源;

节能效益;

环境效益;

经济效益分析;

敏感性分析;

结论。

(4)项目融资。根据可研报告提出投资估算,确定自筹、贷款式申请补助的额度,并进行融资。

(5)选择实施者。方案选择后,从技术拥有者中选择信誉好、有业绩、价格合理的单位作为实施方。

(6)办理锅炉改造报批手续。改造工作一般应向以下单位报批:上级主管部门、节能和环保主管部门、劳动安全主管部门。

(7)完成施工设计和组织施工。施工过程应由特种设备检测中心负责质量监督。

(8)验证性热平衡测试。锅炉改造完成后,应在调试正常条件下进行热平衡测试,一般情况下,正、反平衡测试均应进行,对于大型工业锅炉无条件进行正平衡测试时,也可只做反平衡测试,以验证改造效果。

改造效果验证不仅要看热效率的提高量,还应重点比较锅炉诊断测试时出现的主要问题中的数据变化,从而判断出所采取的改造技术措施哪些是有效的,哪些是无效的,以便为今后制订改造方案提供宝贵的实践经验。

除了城市热电联产集中供热以及各种集中或分设的采用不同燃料的锅炉房供热的热源以外,燃气壁挂炉供热和直接用电采暖近来都有一定的发展。燃气壁挂采暖炉具有使用调节方便、能效高、便于计量收费、节省热网投资、不需锅炉房占地等优点,但存在燃气安全、消防及排放废气污染环境问题,而且用户使用费用高,设备折旧年限短。直接用电采暖可采用低温辐射电热膜、地板内埋设电缆、电暖气等,其特点是无外部设施建设,投资较少,当地无污染,便于计量收费,管理方便,但能源利用率过低,运行费用较高,只能在难以使用其他供热方式的条件下适用此种方法。

34.供暖系统的热网节能

从供热热源向用户输送热能的热网,也应力求减少能量损失。为此,必须做好管道保温,满足保温标准的要求;要做好管网的平衡调节,避免由于热用户距离热源远近不同造成的热损失;还要防止管网跑、冒、滴、漏,特别是大量丢水问题的发生。

35.供暖系统的热用户节能

热用户的节能也十分重要。为此,要避免用户私自取用供暖系统中的热水。供暖系统中的热水是经过软化和加热的水,丢水后必须补水。丢水会造成能源的损失和供暖成本的增加。室内采暖系统要便于调节,热量能够计量,以便在按热量收取供暖费用的条件下,调动居民节能的积极性,避免产生“过热就开窗,冷了就投诉”的问题。

在房屋装修中,暖气加罩十分普遍,有的甚至将暖气散热器全部用罩子完全封闭,其结果本来会通过暖气片散发的热量又重新回到热网,或加热了外墙后向室外散失,不仅造成能源的浪费,房间也不热了。因此,应该尽量避免安设暖气罩,实在有必要安设时,也应该在罩面留出足够的孔洞,使辐射热和对流热得以通过。

随着我国经济体制改革的进展和市场经济体制的逐步建立,原有供给制的城镇供热体制已不能适应新形势的要求,妨碍了城镇集中供热效率的提高,必须进行改革。改革的基本思路是:停止福利供热,实行用热商品化、货币化,建立符合我国国情和市场经济体制要求的城镇供热新体制;逐步推行按用热量分户计量收费办法,确立热能消费意识,提高节能积极性,形成节能机制;采取扶持政策,加快城镇已有住宅节能改造和供热采暖设施改造,提高热能利用效率和环保水平。

36.热电集中供热的节能

我国北方各大中型城市现在均有一个或几个以热电厂为热源的热网,它是利用燃料中的高品位热能发电后,将其低品位热能供热的综合利用能源技术。就供热效率而言约为中小型锅炉房的2倍。而且热电厂还采用先进的脱硫装置和消烟除尘设备,对空气的污染也小于中小型锅炉房。

因此在条件允许时,应优先发展热电联产供暖方式。当前热电联产存在的问题是:

(1)长距离输送,管网初投资高,输送水泵电耗为所输送热量的2%~4%。

(2)由于末端缺乏计量方式和调节手段,导致30%~40%的热量浪费。

37.区域供热的节能

长期以来,煤在我国能源的生产和消费中比例中占70%以上。全世界只有4个国家(朝鲜、南非、波兰和中国)达到如此比例。以煤炭为主的能源和热源造成我国严重的大气污染。由小型燃煤锅炉向集中区域性大中型燃煤锅炉集中供热的转变,对减少污染和节约能源有促进作用,是20世纪80年代大力提倡的供暖方式,这种供暖方式在当时所起的作用是不可低估的。能源结构的调整,逐步实现从煤向油、气等洁净燃料的转变,在我国将是一个漫长的过程,我国以燃煤为主的格局近期不会有根本的改变,区域燃煤锅炉房集中供热在相当长的历史时期仍然是供热采暖的主流设备。所以,采用优质煤以及怎样提高燃煤效率、降低烟尘污染实现洁净燃烧是当前最重要的课题。

燃气锅炉房区域供热是指一个或几个小区的多个建筑共用一个燃气锅炉房采暖,采用二次热网,设有中间换热站,外热网规模较大。采暖面积可达数百万平方米,烟气高空排放。这种供热方式与传统的燃煤锅炉房区域供热除燃料不同外,没有本质的区别。

燃气锅炉房区域供热的优点是可实现集中管理,方便维修,对污染物可实现高空排放。对煤改气项目,可直接利用原有的供热管网系统和锅炉房附属设备,节省初投资,但也有如下缺点:

(1)锅炉热效率相对较低,外网和换热站热损失和热媒输送动力消耗大,污染物排放总量大。

(2)系统调节不灵活,外网投资大,不能直接解决热计量问题。

(3)在建设初期系统利用率低。

(4)集中供热系统末端无计量和调节手段,统一按照供热面积收费。

(5)水力失调严重,因水力失调造成部分用户采暖温度过高和部分用户受冻。温度过高用户一般采用开窗散热法调节室温,造成8%~15%的热损失。

特别是不同使用性质的建筑混在一起,按同一水平供热,由于无调节手段,办公楼、学校等夜间和假期照常供热,宾馆有人无人照常供热,浪费能源。

由于外网的热损失大于分散燃气锅炉采暖,平均的采暖温度也高于家用燃气锅炉单户采暖,北京地区采暖的耗气指标达10~14立方米/平方米。耗气量高的原因主要在于外网和换热站的热损过大,不同使用性质的建筑混在一起供热。

在污染物落地浓度要求较严格,分散采暖排放污染物落地浓度超标时,可采用燃气锅炉房区域集中供热,但对烟囱高度有要求,须经过计算确定。在欧美很少采用燃气锅炉区域集中供热,一般都是热电或冷电联供。前苏联也逐步地把燃气的过度集中供热改为分散供热,以节约能源。

38.小区域燃气锅炉集中供热的节能

在我国大中城市,提高能源利用率,逐步改燃煤为燃气等清洁燃料是必由之路。国际上天然气已经继煤炭、石油之后,成为第三大商品能源。北京市近年来大规模调整能源结构,进行煤改气工程,正是这种大趋势的体现。

小区域燃气锅炉集中供热是一种分散式燃气采暖,分为模块化采暖和分散集中采暖。一个建筑单元、一个建筑使用一个燃气锅炉房采暖称为模块采暖(也称为单元式燃气采暖);多个相邻且使用性质相同的建筑使用一个燃气锅炉房采暖称为分散式集中采暖,其特点是一次热网直供。

小区域燃气锅炉集中供热的优点是:建设灵活,燃气锅炉集中管理,方便维修。每个系统供热面积小,便于调节和控制。对于使用性质相同的建筑,特别是学校、办公楼等公用建筑,使用这种采暖方式可以根据建筑的使用特点,来调节控制采暖温度和采暖时间,特别是不需防冻或防冻时间短的地区,根据作息时间控制采暖时间非常有效。在节假日或无人的夜间可降低采暖温度或停止采暖,节约燃气和运行费用。小区域集中供暖外网规模小,无中间换热站,热损失或动力消耗小,易克服水力失调,节约能源,综合采暖效率一般在80%~90%间。这种供暖方式属于分散采暖,烟气可集中排放,在欧美是一种广为流行的采暖方式。

缺点是:占用单独的锅炉房,锅炉及锅炉房散热损失不能利用。对住宅楼不能直接实现分户计量,末端无调节装置,当室内过热时,用户开窗散热而不是关小暖气,有部分热量损失,一般为8%~15%,低于区域燃气锅炉采暖,供热效率低于单户采暖,高于区域锅炉房采暖。这种采暖方式锅炉数量多,管理分散,一氧化碳的排放总量高于家用燃气锅炉采暖。

由于有外网的热损失,平均的采暖温度也高于家用燃气锅炉单户采暖,目前一般不设末端控制装置,产生一定的热量损失。根据抽样调查北京市分散采暖的耗气指标为9~12立方米/平方米。建筑耗气指标的主要影响因素有室内温度、围护结构的保温性能和密封性、建筑的外墙面积大小、外网的热损失、采暖系统运行调节方式以及锅炉的热效率等。

这种采暖方式对公共建筑、商用建筑采暖和集中住宅区非常适合。在运行过程中,根据建筑的使用情况控制采暖温度和采暖时间,节约燃气,减少污染排放量,降低运行费用。

在燃气锅炉中,铸铁组合式模块锅炉小区域集中供热具有很强优势。模块低压燃气锅炉集中供热,有着保护环境、持续有效供热、运行安全可靠、经济适用等优点,具体表现为:

(1)简洁轻便。模块锅炉体积小质量小296千克/台可安装在地下室或屋顶上,节省占地面积。

(2)价格低廉。模块锅炉设备安装费用(含锅炉房内模块锅炉、水泵、热交换器、阀门管道等全部费用和小区域室外管线费用)偏低,约为45元/平方米。通过有关专家详细测算,比城市热网集中供热减少约15元/平方米。

(3)保护环境。锅炉燃烧充分,燃烧率达到99.95%,经北京环保部门测定,一氧化碳排放量低,符合北京现行烟气排放标准。该锅炉采用预混式燃烧器进行大气式燃烧,运行时无震动,噪声极小。

(4)安全可靠。该炉设有气、水、电三路控制,全自动、连锁。每一模块都配有高温控制和防爆控制器、高质量安全阀,是消防、劳动部门认可的安全型锅炉。

(5)节约能源。模块锅炉热效率超过90%,模块锅炉分段启动,根据供暖系统中热负荷的变化自动启闭每一台锅炉。运行中当一台锅炉达到满负荷时才启动下一台,调节方便,从而降低燃气消耗。小区域供热大约2~3万平方米建筑设置一个锅炉房,减少室外供热管线,降低管网热损失。

(6)使用寿命长。该炉体采用耐高温特殊掺铝铸铁,热膨胀系数小,耐高温、抗酸碱、耐腐蚀,寿命可达50年。

(7)设备模块化、零配件标准化,所以安装维修简便,自动化程度高,可实现无人固定值守,派人巡视即可。

(8)运行费用合理。根据实际测算,北京地区供暖季22元/平方米,处于其他热源与设备的中挡位置。

39.单户供热的节能

任何事物的存在和发展,都有其相对的合理性。近年来在北京地区已有不少小区建筑采用单户壁挂或落地式燃气炉采暖。单户供热就是以每个住户为单位,采用家用燃气锅炉采暖。家用燃气锅炉可用于取暖、洗澡和生活用水,属于多功能型燃气用具。

这种供暖方式最大特点在于彻底解决了分户热计量问题,用户根据需要可自由选择供暖时间和控制室内温度。同时,没有室外管网及楼内共用立管的热损失,节能显著,一炉多用。

单户供热的优点是:家用燃气锅炉效率高、功能多;一家一户自成系统,同时解决采暖和热水供应问题;单户燃气热水采暖具有很大的调节灵活性,使用完全独立,采暖温度和时间可以自行控制,各个房间温度可自如地控制,无锅炉房和外热网热损失,节省外网建设投资;符合按热量收费的原则,可准确计量耗气量,用气量可由用户自主控制,加上这种供热系统的效率高(一般在90%以上),避免了集中供热按面积收费造成的能源过度浪费,因而能促进节约燃气,为推广使用优质洁净燃料创造了条件,同时采暖循环的动力消耗低,节省电能,提高燃气管线的利用率和使用经济效益。

家用燃气锅炉单户采暖效率高,无热浪费现象。根据对北京、天津的抽样调查统计,单户采暖的耗气指标为7~8立方米/平方米。建筑耗气指标的主要影响因素有室内温度、围护结构的保温性能和密封性、建筑的外墙面积大小、采暖系统运行调节方式以及锅炉的热效率等,耗气量低于前两种燃气采暖方式。

这种采暖方式对住宅区非常适合。在运行过程中,用户根据自己的要求控制采暖温度和运行时间,能进行分户计量,节约燃气,同时可提供卫生热水,减少污染物排放量,降低运行费用。按实际的燃烧效率,全年供暖季的天然气费用和小水泵电费可控制在15元/平方米左右,加上炉子10年寿命折旧费,总计每个采暖季约为23元/平方米。但是应重点注意以下问题,并采取有效措施加以解决。

(1)每户一个外烟筒排放,其燃烧产物如二氧化碳、一氧化碳等污染物,对区域空气环境质量的影响不可低估。经北京环保部门测定,在无风区和凹槽高区上部氮氧化物超标。最好采用集合烟筒高空排放。

(2)防火与安全保障问题。壁挂或落地燃气炉一般设置于厨房和阳台上,紧邻居室。由于多种原因,近几年燃气户式炉爆炸事故已发生多起,这属于初期试用中的问题,但要引起足够重视。应尽快制定有关技术标准加以规范,选择有安全保证的产品,引进国外成熟技术,安全问题便会得到较容易的解决。

(3)产品规格不能按照户型大小变化随意选择炉型,出现“大马拉小车”的多余耗能现象。

(4)防冻保护非常重要。人员外出、家中无人时,停炉时间稍长就存在冻坏设备和管道的危险,实际出现受冻住户并不少见,应当引起注意。

(5)家用燃气炉在推广使用中,质量标准不统一,售后服务不完善,影响用户的正常使用;烟气一般是无组织排放,产生局部污染;部分燃气炉的运行噪音大;人们还对其安全性有担心。

40.电力供热的节能

我国近年随着电力工业的发展,有些地区电力供应并不算紧缺,尤其低谷电有待充分利用。电热供暖方式下的室温调节和控制、环境保护和安全、能量计量和收费的简便,是其他方式无法比拟的。北京某些小区已推行电热供暖。北京地区建筑热量指标显示,供暖期总耗热量为61.8度/平方米,如全部电能供暖,电价0.393元/度,电费为24.29元/平方米,略高于集中燃煤锅炉的18元/平方米和城市集中供热的20元/平方米的热价,低于集中燃气锅炉房28元/平方米的热价。对于节能的住宅,电热供暖的运行费用是可以接受的。但是一方面我国用来发电的一次能源中煤炭仍占最大比例(77.7%),因此,在我国电力不能算是清洁能源;另一方面使用高品位电能直接转换为热也是一种能源浪费。因此,电采暖在电力紧缺的今天只能作为供暖方式的一种补充,可在一些天然气管道达不到的市中心或特定地区使用,不宜大面积推广。

电力供热主要方式如下:

(1)电热膜或发热电缆供暖。电热膜可敷设在房间顶棚或墙壁上,单位建筑面积造价(含装饰材料和安装费)约可控制在100元/平方米以下。发热电缆一般只作地板辐射采暖。

(2)空气源热泵供暖。充分利用大自然空气热能,且具有电热转换效率高的显著优点。其原理是:空气热泵使空气侧温度降低,将其热量转换到另一侧的空气或水中,使其温度升至供暖所需的温度。此时,用电来实现热量从低温向高温的转移,效率相当高,相当于水的3.5倍。但其缺陷是热泵性能会随室外温度降低而降低。一般采用空气热泵空调机或空气热泵性冷热水机组解决供暖。但是在严寒和寒冷地区低温条件下,会降低供暖效率和能力,且周期性的自然融霜会使供热中断,因此配以电热辅助热源是必要的。

(3)水源和土壤源热泵供暖。解决空气热泵外温低时性能下降的最好方案是采用深井回灌方式的水源热泵。冬季将地下水从深井中抽出,经换热器降温后,再回灌到另一口深井中(最新技术有同井抽灌),换热器得到的热量经热泵提升温度后成为供暖热源。相反,夏季将地下水从深井中取出经换热器升温后,再回灌到另一口深井中(或同井抽灌),换热器另一侧则为空调冷却水。这种方式实际上是夏天将建筑物中产生的热量存入地下,供冬季采暖用,冬季将建筑物产生的冷量存入地下,供夏季空调用。由于热泵效率高,水源热泵运行费用低,符合国家环保和节能政策。因此,北京地区今年正在逐步发展与推广此项供冷供热技术。但是,此项技术涉及多方面包括水文地质、调节控制等复杂因素,实施难度较大。土壤热泵则仅适用于分散的别墅类住宅。

引起传统采暖供热方式设计理念改变的根本原因,一是环保意识的加强,二是天然气管道已通到千家万户,使燃料结构得到根本改变,三是高科技燃气设备的引进和生产。

41.供热锅炉房的节能

(1)供热锅炉房的节能潜力。正常技术条件下,对于一般住宅建筑,一台0.7兆瓦的锅炉可供1万平方米暖;对于工业锅炉,每小时2~40吨容量的蒸汽锅炉或1.4~28兆瓦的热水锅炉,热效率一般为72%~80%;小于等于4吨/小时容量的锅炉的热效率为低限值,6吨/小时容量以上的锅炉,其热效率都在75%以上。锅炉运行实践证明,在正常技术条件下,一些锅炉可长期稳定在75%以上的热效率工况下运行,锅炉设备利用率较全国平均水平可提高40%,热效率提高13%。它们所产生的综合效益是,不但节约燃料、电能、运输、人力等,还减轻了对环境的污染,节约了初投资(包括设备投资、建筑投资、土地面积等)。锅炉房节能除上述指标外,还有锅炉辅机节电、降低锅炉设备和辅机的储备系数、合理利用投资等。可见,在锅炉房设计中锅炉容量配置合理的情况下,供热锅炉房节能潜力巨大。

所谓“1蒸吨供若干建筑面积采暖”是目前采暖技术中的通俗说法。严格地讲,锅炉容量的1蒸吨(热水锅炉为0.7兆瓦)供应若干建筑面积采暖有两种情况:一是该建筑群的热网和采暖系统的保温、系统泄漏率。热力和水力工况等基本正常,作为衡量锅炉房机组运行工况的一种尺度。二是锅炉机组以及上述技术参数在不正常状态下对热网和采暖系统的综合影响。后一种情况,如保温层严重破坏、泄漏率过大或热力和水力工况严重失调等,易于暴露,用户一般比较重视,并设法解决。

(2)供热锅炉房的重要地位。全国目前平均每蒸吨仅供6000平方米,这主要由于实际工程中存在诸多不合理因素,问题的关键是供热系统的热源--锅炉机组未达到正常技术水平。

锅炉房作为供热热源工程,是由锅炉及其辅机的产品设计和制造质量、锅炉房工艺设计、安装施工和锅炉房的管理运行四个主要环节组成的系统工程,其中的某一环节出现问题,就会影响全局,造成锅炉设备运行状态恶化。

42.锅炉房节能技术

锅炉房运行节能与锅炉的选型、锅炉辅机的选型、锅炉房的合理设计、锅炉的安装质量、锅炉房的运行管理及司炉的实际操作等多种条件有关。

锅炉的最大特点就是一种类型的锅炉对应一个煤种。选择锅炉炉型时,不仅根据所需热负荷量、热负荷延续图、工作介质,选择锅炉的结构形式、容量和台数,更重要的是针对用户本地供应燃料的品种选择燃烧设备,这是锅炉节能的前提。其次是按投资金额、施工进程、土地使用面积等因素选择组装锅炉或是散装锅炉。所以选择炉型时,要对该锅炉运行实例进行认真考察,并要对本地燃料特性充分掌握,选用的锅炉型号才能成为优选,否则不但浪费资金而且浪费燃料。

就供热锅炉房的锅炉辅机选型而言,我国尚未制定出明确的辅机容量指标。调查表明,对于相同容量的锅炉房,鼓风机、引风机等锅炉辅机的电功率最大相差可达一倍以上。建议按计算选型,计算公式可查阅各种锅炉房设计手册及有关著作。锅炉设备的辅机选型对节能的效果影响很大,设备选型合理,才会取得最好的经济效益。

锅炉的安装施工质量不仅关系到锅炉能否安全可靠地运行,而且关系到锅炉的长期运行工况和节能效果,尤其对散装锅炉更为重要。锅炉安装是锅炉制造工序的继续,炉排运行状态,烟、风道的密封性,炉排下风室间的密封性能,炉墙砌筑质量等,对锅炉能否满负荷运行及节能降耗影响很大。以下着重谈锅炉房的运行管理。

锅炉运行管理是对热力公司或管理部门而言的。一般单机容量等于或大于10蒸吨的锅炉房,大都设置较全的热工监测仪表,甚至设有微机循环检测和显示,并配置较全的技术管理部门,使管理水平有很大提高,但尚存在着如下问题,值得重视:

(1)配备专职司炉。司炉工种是一种技术性很强的工作,对锅炉运行的经济性有直接影响,对热力公司而言,是第一线技工。但是,目前临时司炉工居多,这是锅炉达不到在经济状态下满负荷运行的重要原因。因为锅炉运行要针对各种煤的特性采取不同的运行手段,即使同类品种的煤,当其收到基水分变化时,煤层厚度、煤层推进速度都要相应改变,随着室外温度变化,也需要调节锅炉燃烧负荷,这些都不是用制度硬性规定能做到的。

(2)健全检测制度。某些地方对节煤下达的指标是炉渣含碳量,这就忽视了排烟热损失。由于司炉为了达到合格炉渣含碳量,运行中过于增加煤在炉内的停留时间,增长炉渣区,结果使过量空气系数增加。炉膛内过量空气系数过大,锅炉炉膛平均温度降低,排烟过量空气系数大,除尘器阻力上升,降低了燃烧的所需空气量,使锅炉热效率大大降低。排烟热损失不是视觉所能观察到的,因而最易被忽视。

(3)建立合理的运行制度。锅炉房运行制度不合理,是造成锅炉热效率低的又一重要原因。如某热力公司2台20吨/小时链条热水锅炉房的运行记录中的运行时间为:

1:00~8:00(运行7小时)

9:35~12:30(运行2小时55分钟)

12:00~17:50(运行5小时50分钟)

18:30~22:30(运行4小时)

全天运行近20小时,分4次运行,根据锅炉从压火状态启运到基本稳定热工况至少需2小时,见下表。上述运行制度,低效率下的不稳定工况占总运行时间的42%,若是将上述运行时间改为每天两次运行,每次9.5小时,使不稳定工况占总运行时间的21%,锅炉负荷和热效率将有很大提高。

(4)防止“大马拉小车”的运行方式。锅炉在“大马拉小车”下运行,即低负荷率下运行是锅炉浪费能源的又一重要原因。锅炉只有在70%~110%额定负荷下运行才处于经济工作状态。从下表中可看出,稳定工况下负荷率为76%时,锅炉效率最高为76.6%,连续低负荷下运行锅炉的效率为66.09%,反而高于长期停运;负荷率为81%不稳定工况时锅炉运行效率为63.08%。

注(1)间歇运行37.563.0881见注(2)稳定工况负荷率下运行.6776.676见注(3)注:(1)3月18日2时开始启动,连续低负荷率下运行至3月21日8时为止。

(2)锅炉采取停12小时,供12小时间歇运行,3月21日8时至3月24日6时停止。

(3)锅炉在上述间歇运行时的某一段稳定工况的7.67小时,即3月22日18时至23日6时止。

总之,锅炉房系统工程中的四个主要环节互相影响,紧密相关,如某一环节中的某一主要因素失控,就会影响锅炉的经济运行,使得每蒸吨容量供暖面积下降。

43.供热泵的节能

热泵是一种将低温物体中的热能传递至高温物体的一种装置。热泵的基本原理早在19世纪即已提出,20世纪20年代末付诸实用,40年代开始用于空调,但直至70年代以后,由于能源和环境污染问题日趋严重,才进一步受到重视,并认为是回收低温余热的主要技术之一。

在自然界中,水总由高处流向低处,热量也总是从高温传向低温,但人们可以通过电能用水泵把水从低位提升到高位使用,同样可以通过电能利用热泵技术把热量从低温传递到高温,实现将低温热源提升到高温热源来使用。所以热泵实质上是一种热量提升装置,热泵的作用是从周围环境中吸取热量,并把它传递给被加热的对象(温度较高的工质),其工作原理与制冷机相同,都是按照逆卡诺循环工作的,所不同的只是工作温度范围不一样。

热泵技术的第一个特点在于它能长期地、大规模地利用江河湖海、城市污水、工业污水、土壤或空气中的低温热能。众所周知,从用透镜聚光取火到太阳能热水器,都是将低温热能提升为高温热能的方法,但是它们在地面上无法全天候运行。热泵技术突破了这种局限,可以把我们生产和生活中以及自然界通常弃之不用的低温热能提升为高温热能利用起来。显然,有了高温热源,如一台锅炉,就可以实现供热、制冷或其他工业用途,所以热泵的应用遍及各个行业和领域。

热泵技术的第二个特点在于它是世界上最节省一次能源(即煤、石油、天然气等)的供热系统。它能用少量不可再生的能源(如电能)将大量的低温热能升为高温热能。例如,电热采暖消耗1千瓦时的电,最多只能提供1千瓦时的热,而一般设计施工好的热泵系统,消耗1千瓦时的电,就可提供4千瓦时的热。例如,同样提供10千瓦时的热,采用电阻式采暖,需消耗34千瓦时的一次能源(其中包括24千瓦时千瓦时的发电与输配电损失);采用高效率的燃油、燃气锅炉采暖,如不计算管道的热损耗,还需消耗29.1千瓦时的一次能源;而采用电热泵采暖只需消耗2.7千瓦时的电能,再加上发电与输配电损失的3.3千瓦时,总计只消耗6千瓦时的一次能源。热泵技术所消耗的一次能源仅是前两种供热方式的1/5或近1/6。

热泵技术的第三个特点在于它在一定条件下可以逆向使用,既可供热,也可用于制冷,而不必搞两套设备的投资。上海某纸业有限公司是生产高级涂布白纸板的专业企业,固定资产4亿元,1999年完成销售收入2.68亿元。公司生产的白纸板质量可替代进口产品。

该公司生产所用蒸汽由热电厂提供。纸机烘缸原采用三段通汽方式,在实际运行中存在以下问题:一是烘缸蒸汽传热效率低,造成吨纸汽耗较大;二是纸机提速困难,产量难以提高;三是纸板生产品种变化时设备故障频繁,断纸现象比较严重;四是操作和控制复杂。1997年年底该公司采用了美国一家公司的喷射热泵控制系统对原系统进行改造。项目建设期为1个月,新系统使蒸汽的热能得到了充分利用,吨纸汽耗明显下降,纸机提速20%左右,设备的维修量也大大降低。1999年纸板产量比1998年上升了70.7%,经济效益非常显著。安装热泵控制系统之后,不仅使操作和控制简单化,而且能满足生产品种的频繁变化。

改造前,汽耗为9.0109焦耳/吨纸,改造后,汽耗降低到7.5109焦耳/吨纸以下,降低了16.7%,平均每吨纸节约1.5109焦耳。1998年1月至1999年8月累计节约蒸汽143932109焦耳,年平均节约蒸汽86359109焦耳,年平均节能效益345.4万元,年减排二氧化碳达7677吨。

该项目总投资364.5万元,项目投资回收期为1.1年。

国内的造纸厂在纸机干燥部都可以安装使用这种热泵控制系统,替代现在普遍使用的多段通汽方式,不仅蒸汽热能得到充分利用,而且纸机烘缸冷凝水排出通畅,纸机运行安全可靠,这种热泵控制系统能成为企业节约能源、提高效益的得力手段。

该公司原采用三段通汽方式,这是一种串联的逆向供热系统,即蒸汽流动方向和纸页运动方向相反,每段产生的冷凝水经汽水分离器产生二次蒸汽供下一段使用,从形式上讲蒸汽得到充分利用。但在实际运行中该系统存在一个缺点,由于是串联系统,各段烘缸压差较小,所以在暖缸、纸机提速、调整车速和断纸等工况时易导致烘缸虹吸管排水不畅,使烘缸水位升高,影响传热效率,妨碍生产;另三段温度过高导致压榨后的纸面在烘缸干燥时易产生纸毛、卷曲等纸病和末级背压过高。因此原系统不仅存在蒸汽浪费现象,而且影响纸品质量和产量。

为了解决上述问题,该公司采用喷射热泵控制系统,热泵以少量高压蒸汽作为动力,高压蒸汽高速通过热泵喷嘴时产生的抽吸力(文丘利原理)将汽水分离器的二次蒸汽吸入热泵内,通过混合后获得高品位的蒸汽,重新回用于烘缸中。热泵系统的控制采用流速控制方法,并应用计算机根据纸机的生产品种,对每组烘缸的热平衡参数进行模拟计算,得到最佳的二次蒸汽流速控制参数。系统应用计算机通过调节热泵高压蒸汽阀门来控制二次蒸汽管道上的孔板,前后压差不变,从而实现二次蒸汽流量恒定,保证烘缸水位最佳,使烘缸传热效率最高,达到节约蒸汽、提高产品质量和产量的目的。

新系统具有以下特点:

(1)由于热泵的抽吸作用,能保持较高烘缸压差(可达70千帕左右),保证虹吸管冷凝水排水畅通,达到最佳传热效率。

(2)由于控制系统可靠,烘缸表面温度可维持在控制范围之内,便于暖缸、纸机提速、调整车速和断纸等工况调节。

(3)烘缸蒸汽中不凝性气体可连续排出,可防止不凝性气体在缸内积聚造成蒸汽传热效率降低。

(4)保证湿端烘缸表面温度60℃~70℃,防止了纸病产生。同时使末端背压降低至0.11兆帕(改造前0.20兆帕),减少排放损失。

(5)用1.25千克的蒸汽即可干燥1千克的水分。

喷射热泵控制系统能够降低蒸汽消耗,提高产量和质量,投资回收期短,节能效益十分显著。该系统采用电脑控制,自动化程度很高,操作简单,可替代目前造纸行业普遍采用的多段通汽方式,是未来纸机干燥部通汽的理想系统装置。

44.供热管的节能

在众多的传热元件中,热管是人们所知的最有效的传热元件之一,它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量,具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可控制温度等一系列优点,将大量的热量通过很小的截面积远距离、高效地传输而无需外加动力。

由于热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点,已广泛应用于石油、化工、动力、交通、冶金、建材、轻工、纺织和机械等领域的高效传热设备,以及电子装置芯片冷却、笔记本电脑CPU冷却及电路控制板等的冷却。微型热管已批量化、大规模生产,工业领域余热回收用的热管换热器属非标产品,将根据各种设备规模、大小、使用情况和工艺条件的不同进行设计和制造。

45.工业燃煤锅炉的节能

工业锅炉是重要的热能动力设备,一般指容量小于或等于65蒸吨/时,压力小于或等于3.82兆帕,温度小于或等于450℃的各种容量和参数的锅炉,它广泛应用于工厂动力、采暖通风、热电联产和生活热水供应,需求量很大。1998年末,全国在用工业锅炉总数50.12万台,合125.69万蒸吨,年耗燃煤约3亿吨。由于机组容量小,生产厂家混杂,产品质量参差不齐,加上燃煤供应以未经洗选加工的原煤为主,细颗粒煤比例过大,燃烧设备与燃料特性不适应,辅机不匹配和运行操作水平低等原因,锅炉效率普遍较低。

由于产品技术水平和运行水平不高,锅炉效率较低,加上量大面广,全国工业锅炉年排放温室气体二氧化碳约1.6亿吨碳,烟尘380万吨,二氧化碳530万吨和大量的一氧化氮,是大气环境污染的主要排放源之一。

因此用节能技术对工业锅炉机组进行必要的改造,以消除锅炉缺陷及改进燃烧设备和辅机系统,使其与燃料特性和工作条件匹配,使锅炉性能和效率达到设计值或国际先进水平,从而实现大量节约能源和达到环境保护指标。例如,北京鲁谷供热厂投资20万元,用分层燃烧技术对2台40吨/小时热水锅炉进行改造,改造后锅炉效率达到83%,锅炉出力增加,供暖能力由80万平方米提高到131万平方米,而且排尘量下降,整个投资在一个采暖期便全部回收。如果以单机容量10吨/小时为计算基数,锅炉效率由62%提高到80%,以年运行5000小时计,则年节省原煤218吨,折合标煤156煤当量,节能率22.5%,减排二氧化碳109吨。如果全国工业锅炉有30%进行节能改造,按效率提高15个百分点计,全国可年节省标煤1290万煤当量,减排二氧化碳903万吨。因此市场潜力巨大,经济效益和社会效益均好。

46.双人字形节能炉拱

我国运行中的工业锅炉大多数是35吨/小时以下的链条炉,炉拱只适应于典型设计煤种。在实际运行中,由于我国煤种复杂,质量参差不齐,因此常造成锅炉燃烧不良、效率不高。上海交通大学的节能炉拱技术有效地解决了锅炉的常见病。

上海沪东造船厂是中国船舶工业总公司的大型骨干企业,该厂动力中心锅炉房有两台10吨/小时链条燃煤蒸汽锅炉,向全厂供应生产、生活用蒸汽。当煤品质差及雨淋后煤含水量大时,锅炉燃烧差,造成出力不足,影响生产。后该厂采用上海交通大学能源工程系的“双人字形宽煤种节能炉拱技术”,先后对两台锅炉进行改造,取得了锅炉煤种适应性好、出力大、炉渣含碳量低的良好效果,有力地保障了生产运行。

(1)双人字形宽煤种节能炉拱技术

锅炉在实际运行中经常遇到劣质煤或雨淋湿煤着火困难、难以燃尽的问题,因而导致锅炉热效率降低,蒸发量达不到额定值,且烟囱时常冒黑烟,造成环境污染。这与炉拱的结构设计有很大关系,因为炉拱通常按选定煤种设计,对不同煤种适应性差。以抛物面前拱和水平后拱的快装锅炉为例,这样的炉拱结构往往在后拱区温度偏低,着火难的劣质煤或雨淋湿煤因火焰燃程短而难以燃净,因而导致锅炉燃烧不良、效率不高、出力不足等现象。

解决上述问题的关键在于改进炉拱,以提高炉温,延长燃程。“双人字形宽煤种节能炉拱技术”是根据空气动力学的原理,运用前拱辐射传热理论,创造性地把前后拱设计成有利于引导炉内高温烟气流向的人字形,从而解决一般锅炉煤种适应性差的常见病。

人字形前拱保证了火焰顺利向上流出拱区,并把热量有效地辐射到新煤上,提高煤的烘干和着火能力。压低的前拱底部,又可以避免火焰灼烧煤闸门和煤斗的情况出现。比原来长,且具有一定反倾度的人字形后拱,可以保持后拱区足够的炉温,让火焰燃程延长,便于煤炭残渣燃净,同时又能引导后部高温烟气流向前拱区,提高前拱区温度,有利于劣质煤和雨淋湿煤的着火燃烧。

(2)技术经济分析

通过对沪东造船厂中心锅炉房1994年9月到2000年5月蒸汽产量、耗煤量、耗电量等按月进行统计,结合上海节能检测中心对10吨/小时锅炉进行现场测试。得出如下结论:

炉膛温度提高了80℃~100℃,炉渣含碳量由改造前的15%~19%降至7%~9%,锅炉热效率由原来的69.29%提高到现在77.64%;节煤2914.5吨,折标煤2081.83吨,节电20万度,节约资金94.19万元,减排二氧化碳5639吨。

项目总投资10.76万元,项目投资回收期6个月。

复合燃烧技术

齐齐哈尔啤酒厂是年生产能力达7万吨,集制麦、酿造、包装为一体的现代化啤酒生产企业。该厂啤酒生产工艺中的加热、杀菌等所需蒸汽由动力车间提供。动力车间锅炉房内原有1台10吨/小时和2台6.5吨/小时链条锅炉,3台锅炉总出力仅有12吨/小时,热效率为50%~65%,其中10吨/小时锅炉的出力仅为6吨/小时,热效率为65%,运行状况差,已不能满足生产的要求。因此,该厂采用复合燃烧技术对10吨/小时链条锅炉进行了改造。改造后,仅这一台锅炉的出力就能达到14~15吨/小时,热效率达75%,并停运了两台6.5吨/小时锅炉,不仅满足企业用汽量的需求,而且可根据生产需求迅速调节负荷,并能适应不同的煤种,大大降低了生产成本。

该项目改造总投资为45.2万元。投入使用后,节约原煤1758吨/年,节电约15万度/年,年综合效益达39.1万元,年减排二氧化碳3416吨,投资回收期1.2年(煤价按180元/吨,电价按0.5元/度计)。对于使用链条锅炉、抛煤机链条炉、快装锅炉、往复推动炉排锅炉的企业,若锅炉实际出力不足或需要增容,进行项目技术改造,均有意义。

复合燃烧技术链条锅炉是一种常用的燃烧设备,在我国工业中广泛使用,75吨/小时以下蒸汽锅炉及29兆瓦以下热水锅炉多采用此种燃烧方式。链条锅炉虽然是一种较好的燃烧设备,但在使用中存在一定缺点,主要是当煤种多变、煤质不好时,造成出力不足,热效率偏低,运行较好时实际出力一般为额定出力的60%~70%,少数运行不好的仅在50%左右,实际热效率仅在60%左右。

链条锅炉加煤粉复合燃烧技术的主要目的是为了强化炉内燃烧过程,提高锅炉燃烧效率及煤种适应性。从锅炉燃烧理论可知,保持炉膛足够高的温度是保证锅炉良好燃烧的首要条件,炉温高则煤在炉内干燥、干馏顺利,达到着火温度的时间短,着火容易。炉温越高,对煤的燃烧越有利,煤种适应性也就越好。在现有燃煤锅炉的燃烧方式中,煤粉炉的炉温最高,煤种适应性最好,而且燃烧得比较完全,热效率高。链条锅炉加煤粉复合燃烧方式的机理是将链条炉排和煤粉这两种不同的燃烧方式有机结合,共用在一台炉上,互为辅助,互为利用,扬长避短。在燃烧过程中,煤粉靠炉排火床点燃,煤粉燃烧形成的高温火焰提高了炉膛温度,为链条炉排上的煤层着火提供了丰富的热源,改变了过去链条炉单纯依靠炉拱热辐射引燃的状况,大大改善了链条炉排上新煤的着火条件;同时,稳定燃烧的火床又是煤粉气流着火的可靠热源,可以保证煤粉及时稳定地着火。

复合燃烧方式不仅保留了链条炉负荷适应性好、负荷调节方便的优点,而且还具有煤粉炉煤种适应性好、燃烧效率高的优点,从而使锅炉在负荷多变,特别是改烧一般劣质煤情况下均能达到稳定高效燃烧。

47.空调系统的节能

中央空调耗能一般包括三部分:空调冷热源,空调机组及末端设备,水或空气输送系统。这三部分能耗中,冷热源能耗约占总能耗的一半,是空调节能的主要内容。

提高设备能效比

空调系统设备的能源利用效率通常用能效比表示。能效比为空调提供的冷(热)量与空调提供冷(热)量时所消耗的能量之比。因而,能效比越高的设备或系统,在满足相同的冷(热)量需求时,所需消耗的电能就越少。节约空调系统能耗的关键在于提高空调系统的能效比。要提高空调系统的能效比,就要选用能量利用效率高的设备和系统形式,并避免设备容量配备过大,同时在只有部分负荷时,该系统能够高效率地工作。

采用分区形式布置

采用多分区空调对大型建筑的节能有利。由于同一建筑物平面和竖向各处空调负荷差别很大,各个房间要求的室内空气参数不同,为做到节能与经济运行,应将系统分区。例如,体型很大的建筑的周边区受室外气温变化和太阳辐射的影响较大,不同朝向房间的四季空调负荷随室外气象条件变化,而内区的空调负荷则较为稳定。除了按朝向分区外,还可按建筑物不同用途、不同的使用时间进行分区,以满足不同的使用要求。

合理配备制冷机

空调制冷机是空调系统的心脏,其能耗在整个空调系统中所占比重很大。一般情况下,夏季制冷以电动冷水机组一次能效比最高,其中又以离心机组能效比最高,但不同形式的机组单机制冷量范围不同。由于制冷机组大部分时间在部分负荷下工作,此时其效率小于在满负荷运行时,因而宜选择部分负荷性能较好的产品。采用变频调速技术的设备,具有良好的能量调节特性。合理配置机组的台数及容量大小,以便在运行中根据负荷的变化进行机组的合理调配,使设备尽可能满负荷高效率运转。

空调水系统的节能

一般空调水系统的输配用电,在冬季供暖期间约占整个建筑动力用电的20%~25%;夏季供冷期间约占12%~24%,因此水系统节能也具有重要意义。

不过,空调水系统也还存在着一些问题,如选择水泵是按设计值查找水泵样本的参数,而不是按水泵的特性曲线选定;不是对每个水环路都进行水力平衡计算等。按照实际需要选用空气处理设备和水泵,采用变风量系统和变流量水系统,组织良好的气流,注意水系统分支环路的水力平衡,都有利于降低空调风机、水泵的能耗。

企业在设计中要注意选用质量轻,单位风机功率供冷(热)量大的机组。空调机组应该选用机组、风机、风量、风压匹配合理,漏风量少,空气输送系数大的机组。

蓄冷空调的应用

由于电网峰谷差值日益增大,蓄冷空调正在发展。即在电网低谷负荷时,用蓄冷空调设备制冷,将冷量以冷冻水、冰或凝固的方式储存起来,而在空调高峰时段,即电网高峰时段,利用储存的冷量向空调系统供冷,从而减少空调制冷设备容量、降低系统运行费用。

采用蓄冷系统时,有两种负荷管理策略可考虑。当电费价格在不同时间里有差别时,可以将全部负荷转移到廉价电费的时间里运行。可选用一台能储存足够能量的传统冷水机组,将整个负荷转移到高峰以外的时间去,这称为“全部蓄能系统”。这种方式常常用于改建工程中利用原有的冷水机组,只需加设蓄冷设备和有关的辅助装置,但需注意原有冷水机组是否适用于冰蓄冷系统。这种方式也适用于特殊建筑物,需要瞬时大量释冷的场合,如体育馆建筑物。在新建的建筑中,部分蓄能系统是最实用的,也是一直投资有效的负荷管理策略。在这种负荷均衡的方法中,冷水机组连续运行,它在夜间用来制冷蓄存,在白天利用储存的制冷量为建筑物提供制冷。将运行时数从14小时扩展到24小时,可以得到最低的平均负荷,需电量大大减少,而冷水机组的制冷能力也可以减少50%~60%或者更多一些。蓄冷空调从该系统本身的运行角度上看并不节能,也不经济;但从全社会的角度上看,由于利用了电网低谷负荷,是一种效益良好的空调节能技术。

土壤热源热泵的应用

热泵也具有良好的节能效果。热泵有空气源热泵、水源热泵和地源热泵等,各有其适用条件。我国空调系统主要用空气源热泵作为冷热源,由于其“室外机”受环境空气季节性温度变化规律的制约,夏季供冷负荷越大时对应的冷凝温度越高;众所周知,制冷系统冷却水进水温度的高低对主机耗电量有重要影响;一般推算,在水量一定的情况下,进水温度提高1℃,压缩机主机电耗约增加2%,溴化锂主机能耗提高约6%。以土壤取代或部分取代的空气热源,无疑将有广泛的应用前景和明显的节能效果。与地面上环境空气相比,地面5米以下全年土壤温度稳定且约等于年平均温度,可以分别在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度,即分别将地热能作为夏冬两季的低温热源和高温热源。从原理上讲,土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。

已有的研究表明,土壤热源热泵的主要优点有:节能效果明显,可比空气源热泵系统节能约20%;埋地换热器不需要除霜,减少了冬季除霜的能耗;由于土壤具有较好的蓄热性能,可与太阳能联用改善冬季运行条件;埋地换热器在地下静态的吸放热,减小了空调系统对地面空气的热及噪声的污染。地源热泵空调系统将热泵的高能量利用效率与对土壤的可再生蓄热能利用结合起来,能效比很高。通过输入少量高品位能源(电能),可实现低温热源向高温热源的热量转移。在冬季将地热“取”出用于采暖或热水供应;在夏季将室内热量提取后释放至地层内。所以若能用土壤热源热泵部分取代空气源热泵,必然节约能源并可形成新的空调产品系列。

变风量系统的应用

中央空调系统设计的基本要求是要向空调房间输送足够数量的、经过一定处理了的空气,用以吸收室内的余热和余湿,从而维持室内所需要的温度和湿度。当室内余热发生变化而又需要使室内温度保持不变时,可将送风量固定,而改变送风温度,也可将送风温度不固定,而改变进风量,那种固定送风量而改变送风温度的空调系统,一般便称其为定风量系统。对于服务于多个房间(或区域)的定风量空调系统来说,由于经过空调设备处理过的空气送风温度一定,为了适应某个房间(或区域)的负荷变化,往往需要设立再热装置,才能维持所要求的温度、湿度范围,否则会产生过冷现象,使经过冷却去湿处理过的空气又进行再热处理,这显然是一种能量的浪费。

对于多数舒适性空调要求来说,并不需要十分严格的温度和湿度控制。变风量系统则可以克服上述缺点,它可以通过改变送到房间(或区域)里去的风量,来满足这些地方负荷变化的需要。因此,变风量系统在运行中是一种节能的空调系统。在一幢大型民用建筑中,各个朝向的房间一天中最大负荷并不出现在同一时刻。对于定风量系统,总风量是固定的,因而只能按各房间的最大负荷来设计送风量。而变风量系统则可以适应一天中同一时间各朝向房间的负荷,并不都出于最大值的需要,空调系统输送的风量(实际上输送的是能量)可以在建筑物各个朝向的房间之间进行转移,从而系统的总设计风量可以减少,空调设备的容量也可以减小,既可节省设备费的投资,也进一步降低了系统的运行能耗。

设备的合理布局

合理布置空调器,才有利于其效率的发挥。如分体式空调器室内机应安装在送出的冷气或热风可以到达房间内大部分地方的位置,并使送出的风不受阻挡,以使室温均匀;其室外机应安装在通风良好处,侧边及上部留有足够空间,以利于抽风,提高换热效果,并设遮篷,避免日晒雨淋。还要注意清除换热器上的积灰,以提高实际运行的能效比。

中央空调废热回收典型案例

一家以四星级标准设计的现代化旅游度假酒店,建筑面积为1.7万平方米。该酒店的热水供应系统是利用四台175千瓦的热水炉向客房24小时供应热水,按改造前12个月的统计,共消耗柴油55.86吨。而酒店的制冷系统则由一台6115千瓦的活塞式冷水机组制备冷冻水。

为了节能降低成本,酒店使用“中央空调废热回收技术”制备热水,并对酒店的活塞式冷水机组中的3个机头进行改造,使其与现有的热水系统有机结合,新旧系统可自动切换,既保证热水供应的可靠性,又最大限度地利用了空调废热。该项目总投资18万元。年节约柴油42.9吨折标准煤61.27吨。柴油价格按2800元/吨计,共节约燃料费12.01万元,减排二氧化碳约159.6吨。项目投资回收期为1.5年。

进行了空调废热回收改造后,在空调运行时间较长的季节(每年4~10月)可完全停用热水炉,所需热水全部由废热回收系统提供,在空调机组间断运行的季节(每年3月和11月)新旧热水系统同时提供热水,热水炉仅在废热回收系统提供热水不足时才启动。

上一章
离线
目录
下一章
点击中间区域
呼出菜单