工业企业节能技术措施与节能效果概述(精)

工业企业节能技术措施与节能效果概述王施平
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
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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
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度地节约用水(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
热泵空调、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-
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40
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
(作者单位:宁波华研节能环保安全设计研究有限公司
有成效的合理化建议,给予一
定的奖励。

上述的一系列举措调动了员工的主观能动性,使企业得到了快速平稳的发展。

从 2000年成立之初的年销售收入仅 1000多万元的小型企业, 发展到去年销售收入达 2.93亿元, 利润达 1350多万元的中型企业。

这与他们坚持以人为本、关爱员工、注重调动广 (上接35页
大员工的创造性、主动性是分不开的。

当前, 国际金融危机还在蔓延,经济形势的发展更复杂,不确定因素更多。

中小石化工业企业要走出困境,仍面临着许多困难与挑战。

但我们坚信,只要始终坚持以科学发展观为统领,始终坚持科技创新,始终坚持转型升级,宁波
市中小石化工业企业一定能取得快速、平稳的发展,为宁波市的工业经济做出新的更大的贡献。

(作者单位:中国贸促会
宁波市化工行业支会(商会。