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悟道节能丨姜广帅:我对节能工作的感悟与思索 (技术节能篇)

发布者:正向国际

时间:2022-04-01

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原创作者丨注册能源管理师 姜广帅



作为第三期注册能源管理师培训学员,通过参加培训学习,我系统掌握了能源管理基础知识,节能工作机制方法,节能标准化,以及节能相关法律法规、标准、政策等知识。结合近年来企业节能工作具体实践,在此分享一些在节能工作方面的感悟与思索。
节能有四种途径,前面已经和大家分享了管理节能、设计节能、结构节能,本篇主要介绍第四种节能方式——技术节能的相关内容,希望对大家开展工作有所帮助。



技术节能是指在生产或耗能设备使用过程中,运用各种技术手段进行节能,从而实现降低能源消耗,提高能源利用效率的目的,是企业开展节能工作的重要方式之一。
本文将从提高能量转换效率减少能量损失两个维度进行论述。

PART

1

提高能量转换效率



能量转换效率=输出有效能量/输入能量
通过以上公式可以知道,提高能量转换效率就是使输入能量尽可能多的转换为有效能量。通常能量转换过程越直接,转换效率就越高,过程简单、路径简洁、无介质的能源转换效率相对会比较高。
下面,结合实际案例,从提高燃烧效率提高换热效率提高电机效率三个方面,介绍常见几种有效提高能量转换效率的节能技术。

(一)提高燃烧效率


1.富氧燃烧技术

                                             

富氧燃烧是一种高效节能燃烧技术,采用比空气中氧含量(20.947%)更高的空气(或纯氧)来助燃,包括微富氧燃烧、氧气喷枪、纯氧燃烧、空-氧燃烧4大类。
富氧燃烧的原理是:使用氧含量高空气(或纯氧),可使燃料燃烧更加充分、燃料分子在富氧状态下会更加活跃,燃料分子与氧气分子结合的更加完全,从而释放更多的热量。
在不增加燃料的前提下,富氧30%比正常空气条件下理论燃烧温度提高超过500℃,炉膛算术平均温度提高约250℃。相应的炉内传热也有明显变化。在假定燃料量、热风温度等不变的情况下,炉膛吸热量增加大约26%,这是由于炉内平均温度升高,炉内辐射传热量增加造成的。
该技术通过实现强化燃烧,显著提高了燃烧效率和火焰温度,加快了燃烧速度,降低了过量空气系数,减少了燃烧后的烟气排放量,使燃料在富氧燃烧中更加高效的转换成热能。同时,可有效降低包含SOx、NOx等污染物的排放总量,使燃烧废气中的CO、CO2、SOx、NOx浓度增加,使CO2捕捉、排烟脱硝等废气处理更有效率,还能有效延长窑炉、锅炉的使用寿命。

2.蓄热式燃烧技术

蓄热式燃烧技术是一种在高温低氧空气状况下燃烧的技术,又称高温空气燃烧技术。
该技术通过蓄热室回收废气的余热来助燃空气或预热煤气,将烟气中绝大部分热量回收,并返回至炉膛内,降低设备能耗,显著减少氮氧化物排放。
该技术强化了炉内炉气循环,均匀炉子的温度场,提高了加热质量,通常高温空气温度大于1000℃,从根本上提高了加热炉能源利用效率,特别是对低热值燃料(如高炉煤气)的合理利用,既减少了污染物(高炉煤气)的排放,又节约了能源,成为满足当前资源和环境要求的先进技术。

(二)提高换热效率


1.直接接触式换热技术

直接接触式换热是指对某些传热过程,例如水蒸汽冷凝,被冷凝的蒸汽与冷却水在换热器内逆流流动,上升蒸汽与自上部喷淋下来的冷却水相接触而冷凝,冷凝液与冷却水沿换热器壁向下流动,使热、冷流体直接混合进行热交换。
这种换热方式的优点是传热效果好,设备结构简单,避免了传统换热器传热间壁及其两侧的污垢热阻。一般仅对于工艺上允许两流体互相混合的情况,才能采用这种换热方式。

2.热管技术

热管是一种传热效率很高的新型高效传热元件,具有结构简单、传热效率高、无运转部件、工作可靠、使用寿命长等优点。
热管技术充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递特点,透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外,其导热能力超过任何已知金属的导热能力。
一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部被抽成负压状态,充入适当的液体,这种液体沸点低,容易挥发。管壁有吸液芯,其由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端,另外一端为冷凝端,当热管一端受热时,毛细管中的液体迅速蒸发为蒸气,蒸气在微小的压力差下流向另外一端,并且释放出热量,重新凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发端,如此循环不止。这种循环是快速进行的,热量可以被源源不断地由热管一端传至另外一端。

(三)提高电机效率


1.电动机软启动

电动机软启动是通过采用降压、补偿或变频等技术手段,根据负载特性调节启动过程的各种参数,使启动电流从零线性上升至设定值,实现恒流启动,无冲击电流,保证电动机处于最佳启动状态。
同时,降低了电动机在空载或轻载时的输入电压,提高了功率因数,减少了电动机的损耗和线路损耗,具有过载、过流、缺相、过热等保护功能,提高设备可靠性。

2.变频技术

变频技术是一种把直流电逆变成不同频率交流电的转换技术,它可把交流电变成直流电后再逆变成不同频率的交流电,或是把直流电变成交流电后再把交流电变成直流电。
其核心部件是变频器,即应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。该技术根据负载变化,对供电频率的转换来实现电动机转速的自动调节,从而调节负载,起到降低功耗,减小损耗,延长设备使用寿命等作用。

PART

2

减少能量损失



在采用有效措施提高用能设备能量转换效率的同时,还应当合理利用蓄能回收利用等节能技术将输出的无效能量收集起来加以利用,或利用绝热技术来降低能量损耗。

(一)蓄热蓄冷技术


蓄热蓄冷技术是指把冷量或热量通过一定的方式储存起来,在需要的时候再释放出来加以利用。
蓄热(冷)类型有显热蓄热(冷)、潜热蓄热(冷)。显热蓄热(冷)指利用物质具有比热容,其内能随着温度降低(升高)从而储存热(冷)量,当前主要的储存介质有水、岩石、陶瓷等蓄热(冷)介质。潜热蓄热(冷)主要是利用物质发生相变时内能的变化而储存热(冷)量。
常见的蓄热方式有:蒸汽蓄热、常压水蓄热、高温体/水蓄热等;常见的蓄冷方式有:水蓄冷、冰蓄冷。

   (二)回收利用技术


1.余热余压回收利用

余热余压是指生产过程中释放出来多余的副产热能、压差能,这些副产热能、压差能在一定的经济技术条件下可以回收利用。余热余压回收利用主要来自高温气体、液体、固体的热能和化学反应产生的热能,应用于锅炉废气热量回收、锅炉连排水热量回收、空压机余热回收、二次蒸汽利用等领域。
常见的余热余压回收利用技术包括:高效预热技术(利用锅炉尾部烟道中排出的烟气中携带的热量,对进入锅炉的空气及软化水进行预热)、空压机热能回收技术(利用回收空压机冷却润滑油中的余热,对冷水加热)、蒸汽机械再压缩技术(将低温位的蒸汽经压缩机压缩,热焓增加,然后进入换热器冷凝,以充分利用蒸汽的潜热)。

2.水回收利用

根据水质不同分为冷凝水、中水、浓水,分别采用不同的技术方法进行回收利用。
冷凝水回收再利用技术,冷凝水是高温蒸汽在用汽设备中释放汽化潜热后形成的,具有一定热量,同时已经过软化处理,可回收后直接作为锅炉给水使用,降低蒸汽生产成本,提高锅炉效率。
中水利用技术,污水经处理后的中水,收集回用于绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、坐便器冲洗等,从而达到节约用水。
浓水利用技术,反渗透制备纯水的过程中,分离出的大量具有一定压力的浓水,利用这个压力把浓水引入到浓水回收设备中,经处理后,产出水再回至原水箱,达到节约用水。

(三)绝热技术


绝热是指一个物体的边界没有任何形式的传热方式。实际上,“绝热”并不是完全热隔绝,只是尽可能减少热量传递。在工业生产中设备的良好绝热性可以大大减少能量的损耗,提高能源效率。
绝热技术一般包括保温和保冷两个方面,常用绝热材料有岩棉、膨胀珍珠岩、复合硅酸盐、泡沫玻璃等。
目前,随着科学技术的不断发展,节能新产品、新技术可谓日新月异,企业能源管理人员应当通过各种有效方式,密切关注并及时追踪国内外最新动态。在实施节能技改项目(或措施)时,企业应当选用技术上可行、经济上合理、施工上便捷、效果上可测、环境和社会可承受的节能方案。
在项目策划阶段,应当全面搜集识别国家及地方出台的与技术节能相关的政策文件,如工业和信息化部每年公布的《国家工业节能技术应用指南与案例》,为企业实施技术节能提供了可借鉴的实践范例。
众所周知,技术节能是企业推动节能工作的强大引擎和不竭动力,希望广大企业能够真正用好这一“利器”,与管理节能结构节能协同推进,逐步构建起“节能技术进步机制”,创造出显著的节能效益,从而确保能源绩效目标的顺利实现以及生产成本的不断降低,实现绿色低碳可持续发展。

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-作者简介-

姜广帅   注册能源管理师

华润三九(枣庄)药业有限公司




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