文 _ 朱志宏 中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的不斷完善，國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)面臨全球化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，尤其是大型工業(yè)企業(yè)面臨著利潤(rùn)下滑的處境。因此，企業(yè)只有加強(qiáng)市場(chǎng)開(kāi)拓和強(qiáng)化成本控制這兩方面工作，才能立足于不敗之地。而在工業(yè)企業(yè)的各項(xiàng)成本中，能源費(fèi)用即水、電、汽費(fèi)用成為緊隨原材料成本、人工成本之后的最大的成本，特別是在北方的一些高耗能企業(yè)中，電費(fèi)、生產(chǎn)和采暖用蒸汽費(fèi)用是最主要的成本。對(duì)大多數(shù)工業(yè)企業(yè)而言，電費(fèi)和蒸汽費(fèi)也是未被企業(yè)控制的最后兩項(xiàng)成本，許多企業(yè)由于管理、工藝、技術(shù)等各方面原因，用能效率普遍偏低，因此節(jié)能潛力巨大。通過(guò)采取必要的技術(shù)手段來(lái)降低能源費(fèi)用支出，降低單位產(chǎn)值的成本，提高利潤(rùn)空間勢(shì)在必行?，F(xiàn)以某大型工業(yè)企業(yè)的供熱系統(tǒng)節(jié)能改造為例，對(duì)企業(yè)改造中采用的節(jié)能技術(shù)和效果進(jìn)行分析。

1 企業(yè)用能現(xiàn)狀

某企業(yè)為大型重工業(yè)企業(yè)，以生產(chǎn)大型設(shè)備為主。因此，廠區(qū)內(nèi)作業(yè)廠房均為高大型廠房，由于地處北方，每年采暖季為4個(gè)月，每個(gè)供暖季耗蒸汽量約23萬(wàn)t（飽和蒸汽），除了部分辦公建筑采用汽水換熱后采用熱水供熱，絕大部分廠房均采用蒸汽直接供熱模式。采暖用蒸汽主要為從市政熱源廠采購(gòu)，蒸汽進(jìn)入廠區(qū)后，計(jì)量按總蒸汽表統(tǒng)計(jì)結(jié)算。

2 供熱存在的問(wèn)題

目前所有作業(yè)廠房都是采用傳統(tǒng)的蒸汽直接供熱，負(fù)荷調(diào)節(jié)是人工根據(jù)天氣情況在一段時(shí)間內(nèi)做一次調(diào)整。由于人工調(diào)節(jié)是間斷性，且沒(méi)有采取其它的有效調(diào)節(jié)措施，使得廠房不同區(qū)域容易出現(xiàn)冷熱不均現(xiàn)象，從而造成供暖品質(zhì)的不均衡。為保障工廠生產(chǎn)的正常運(yùn)行，實(shí)際供熱時(shí)大部分時(shí)間處于最大負(fù)荷供汽狀態(tài)，這也造成了一定的能源浪費(fèi)。同時(shí)，各個(gè)分廠使用的蒸汽量也沒(méi)有做任何計(jì)量，造成企業(yè)內(nèi)部能源使用量無(wú)法量化統(tǒng)計(jì)，在管理和運(yùn)行中造成以下問(wèn)題。

2.1 管理制度

該企業(yè)在日常的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，涉及的部門(mén)多、事務(wù)多，為保證安全生產(chǎn)，容易出現(xiàn)一些固定模式的管理流程，以制度為重點(diǎn)建立嚴(yán)格的運(yùn)行管理體系，通常是以人管人、以人管事的方法，尤其是供熱系統(tǒng)，普通的調(diào)節(jié)閥門(mén)是非線性閥門(mén)，人工執(zhí)行管理人員下達(dá)的調(diào)節(jié)指令難以實(shí)現(xiàn)。

2.2 運(yùn)行模式

2.2.1 調(diào)節(jié)方式

目前的供熱系統(tǒng)都是采用人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，即上傳下達(dá)的運(yùn)行指令，人工在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)手動(dòng)閥門(mén)。但由于既有的閥門(mén)為非線性調(diào)節(jié)閥，人工調(diào)節(jié)很難掌握開(kāi)度大小，容易出現(xiàn)汽水沖擊問(wèn)題，因此各個(gè)廠房在正常供暖期間在一段時(shí)間內(nèi)實(shí)際上對(duì)供汽量不作過(guò)多調(diào)整。

2.2.2 供暖時(shí)段控制

所有廠房正常情況下都是采用早九晚五的工作制度，但由于人工調(diào)節(jié)蒸汽量難以控制，因此實(shí)際所有廠房都是采用24h連續(xù)正常供暖。

2.2.3 廠房溫度檢測(cè)

廠房?jī)?nèi)的實(shí)際溫度沒(méi)有檢測(cè)，導(dǎo)致供熱管理人員難以掌握現(xiàn)場(chǎng)溫度情況，無(wú)法下達(dá)科學(xué)的調(diào)控命令。

2.2.4 能耗分析

各個(gè)廠房的用熱量沒(méi)有做任何統(tǒng)計(jì)，因此對(duì)各個(gè)廠房的能源考核都是按照均攤法核算，實(shí)際各個(gè)廠房因?yàn)楣に嚭褪褂眯再|(zhì)的不同，用能需求并不一致，無(wú)法做出科學(xué)的能耗分析。

3 解決方案

通過(guò)對(duì)廠區(qū)實(shí)際供熱管網(wǎng)的充分調(diào)研，以及對(duì)廠區(qū)所有用能情況和存在的問(wèn)題認(rèn)真分析和總結(jié)，并對(duì)目前市場(chǎng)上先進(jìn)的節(jié)能控制技術(shù)做充分調(diào)研和實(shí)地考察，針對(duì)該企業(yè)的實(shí)際情況做出有針對(duì)性的節(jié)能改造，以實(shí)現(xiàn)降低企業(yè)用能成本，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

3.1 廠房節(jié)能控制改造

該企業(yè)廠房的供熱特性是：①?gòu)S房高大，每棟廠房地面建筑面積不小于20000m2，廠房高大都在8～10m；②廠房?jī)?nèi)供熱蒸汽管道分支多，單支管線長(zhǎng)度都超過(guò)200m以上；③絕大部分廠房都是正常8h上班制度，夜間和節(jié)假日均沒(méi)有工人上班；④廠房?jī)?nèi)的蒸汽用量沒(méi)有做任何統(tǒng)計(jì)。

針對(duì)企業(yè)廠房的供熱特性，我們選擇采用北京阿克姆熱能科技開(kāi)發(fā)有限公司的蒸汽節(jié)能控制產(chǎn)品，對(duì)廠房?jī)?nèi)的蒸汽管線做節(jié)能改造。改造以保證供熱品質(zhì)和按需用熱為原則，采用分區(qū)域采溫、分區(qū)域控制，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)廠房?jī)?nèi)的均衡供熱。改造方案見(jiàn)圖1。具體技術(shù)是：①將廠房各個(gè)區(qū)域的分支管線列為獨(dú)立的供熱區(qū)域，采集中間和末端室內(nèi)溫度，在支蒸汽管線上安裝蒸汽用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，配合蒸汽節(jié)能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)可以按溫度、按時(shí)段、分區(qū)、分時(shí)分溫自動(dòng)控制；②將廠房所有分支管線的蒸汽節(jié)能控制系統(tǒng)全部集中到一個(gè)數(shù)據(jù)集中器，統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和對(duì)外通訊；③在各個(gè)廠房的入戶主蒸汽管上安裝蒸汽流量計(jì)，并將信號(hào)上傳至數(shù)據(jù)集中器，實(shí)現(xiàn)各個(gè)廠房的獨(dú)立計(jì)量，便于后期能耗分析和考核。

圖1

所有廠房通過(guò)改造均達(dá)到以下效果：①實(shí)現(xiàn)了各個(gè)區(qū)域的供熱均衡，避免了原來(lái)在供暖前期和末期容易出現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)溫度過(guò)熱問(wèn)題；②可根據(jù)各個(gè)廠房設(shè)定的室內(nèi)溫度穩(wěn)定恒溫供熱；③實(shí)現(xiàn)了各個(gè)廠房根據(jù)不同的上下班時(shí)間，自動(dòng)進(jìn)行白天穩(wěn)定供熱，夜間和節(jié)假日低溫運(yùn)行控制；④需要恒溫控制的特殊廠房恒溫效果明顯好于人工調(diào)節(jié)，保證室內(nèi)溫差在±1℃左右，確保特殊廠房?jī)?nèi)特殊設(shè)備的正常工作溫度要；⑤通過(guò)采用PID調(diào)節(jié)技術(shù)和模糊算法控制，在自動(dòng)控制上設(shè)定不同的參數(shù)值，使控制過(guò)程更加平穩(wěn)，避免的原來(lái)容易出現(xiàn)的汽水沖擊問(wèn)題；⑥實(shí)現(xiàn)各個(gè)廠房的蒸汽單獨(dú)計(jì)量。

3.2 數(shù)字化熱網(wǎng)管控平臺(tái)

由于各個(gè)廠房?jī)?nèi)都增加了蒸汽節(jié)能控制系統(tǒng)，如何提高管理效率成為當(dāng)務(wù)之急，在研究了所有節(jié)能設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通訊后，確立在借助數(shù)據(jù)庫(kù)、可視化界面編程、數(shù)據(jù)分析計(jì)算的基礎(chǔ)上建立一套數(shù)字化熱網(wǎng)管控平臺(tái)（圖2）。

該平臺(tái)建立后實(shí)現(xiàn)了如下功能：①所有供熱參數(shù)進(jìn)入統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)；②建立熱網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(GIS)；③實(shí)現(xiàn)對(duì)所有節(jié)能控制設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視、報(bào)警和遠(yuǎn)程控制；④實(shí)現(xiàn)對(duì)所有廠房供熱狀況、蒸汽消耗量的智能統(tǒng)計(jì)、分析和報(bào)表自動(dòng)生成，可自由選擇進(jìn)行各種橫向、縱向的能耗分析。

4 效益分析

通過(guò)上述改造后，不僅提高了供熱管理水平，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，更獲得的很好的節(jié)能效果。

4.1 管理方面

圖2

通過(guò)建立一套數(shù)字化供熱管控平臺(tái)，完全改變了原來(lái)只能通過(guò)人工統(tǒng)計(jì)、匯報(bào)制度，不僅工作量大，而且信息嚴(yán)重滯后。改造后，所有供熱數(shù)據(jù)都以數(shù)字化呈現(xiàn)，圖形并茂，可以實(shí)時(shí)查看，實(shí)時(shí)分析，能耗分析自動(dòng)列出，讓管理人員能隨時(shí)方便的獲取各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并可準(zhǔn)確下達(dá)供熱指令，為供熱安全、高效運(yùn)行提供了有力的保證，極大的提供的管理水平。

4.2 節(jié)能效果

企業(yè)經(jīng)過(guò)節(jié)能技術(shù)改造，經(jīng)過(guò)一個(gè)供暖季的運(yùn)行，供暖用蒸汽量由原來(lái)的23萬(wàn)t下降到21.1萬(wàn)t，節(jié)省蒸汽1.9萬(wàn)t，節(jié)能率為8.3%，合計(jì)節(jié)約能源費(fèi)513萬(wàn)元。折合節(jié)省標(biāo)煤1710t，減排二氧化碳4480t，二氧化硫14.54t，氮氧化物12.65t，因此取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的過(guò)程中，社會(huì)群眾生活水平得到顯著提高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式也逐漸向現(xiàn)代化建設(shè)方向轉(zhuǎn)變，大型企業(yè)不僅要重視產(chǎn)品、重產(chǎn)值，更要重視企業(yè)自身的節(jié)能減排工作，善于采用最新節(jié)能技術(shù)，不斷提供自身的管理水平，做行業(yè)節(jié)能先鋒，做社會(huì)節(jié)能典范，為保護(hù)大氣環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

[1]吳修所.阿克姆供暖節(jié)能控制技術(shù)工程應(yīng)用[J].建設(shè)科技,2008,23.

[2]史登峰,李琳,韓義紅.中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑熱能動(dòng)力分會(huì)第十六屆學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文集[C].2009.

[3]宋瑞祥.淺析工業(yè)廠房的暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2011,17.