上海造幣廠太陽能工藝熱水系統

1上海市節能服務中心 2上海造幣廠

俞增盛1宋丹丹1毛時為2 石麗俊2

1 案例概述

1.1 案例研究目的

研究太陽能熱水系統在工藝生產上應用的可行性，同時作為節能技改項目，充分考慮該系統所帶來的整體效益。合理地、科學地應用太陽能這一綠色能源，達到企業經濟效益與社會效益的雙贏。

1.2 案例介紹

上海造幣廠是隸屬于中國印鈔造幣總公司的國家造幣廠，年綜合能耗在萬噸標煤以上，屬重點耗能企業。

近年來，隨著公司生產規模的逐漸擴大，生產工藝熱水用量增加，鍋爐燃油總量不斷上升，由于燃油價格的上漲，使供熱成本不斷提高。怎樣減少工藝能耗、降低生產成本提上了管理部門的議程。通過市場調研，得知太陽能集熱器是一種清潔而有效的節能產品，可以嘗試，于是綠色能源太陽能熱水系統作為代替燃油鍋爐供熱的一種選擇。根據公司必須嚴格完成生產計劃的實際情況，遵循“先試點后推廣、先后勤后主業”的原則，對項目進行分階段實施。

工藝熱水太陽能集熱系統在保證24小時提供生產熱水的同時，能最大限度地利用太陽能達到節能降耗。在使用過程中，太陽能循環加熱的熱水在滿足使用要求時(60°C，可設定)，原有蒸汽加熱系統不啟動；當太陽能加熱的熱水溫度不能滿足使用要求時，即當太陽能水箱中加熱的水溫度達不到使用要求時，優先由太陽能水箱中已加熱的水向原有系統熱水槽補水，再啟動原有蒸汽加熱系統，將太陽能加熱過的水再次加熱升溫到使用溫度。

太陽能熱水系統能夠采用全自動控制，安裝調試投用后不需要人值守操作，能夠自動運行提供所需水溫要求的熱水。該系統可以手動/自動操作切換，具有水位水溫顯示和設置、泵監控以及自動上水、溫差加熱、設備防凍、漏電保護、故障報警等多重功能。系統中集熱器采用優質材料和先進工藝制成，能夠達到瞬時集熱。集熱器真空管密封性良好，保證高吸熱低散熱達到高效集熱。主輔材料均具有耐高溫、抗寒、耐老化等性能。系統主要設備使用壽命在15年以上。圖1為屋面安裝的太陽能熱水器，圖2為太陽能熱水系統示意圖。

1.3 案例實施情況

整個項目分三期實施。

第一期:小型淋浴熱水太陽能系統。用太陽能集熱器制備熱水替代蒸汽制備小型淋浴系統熱水，補熱采用電加熱，改造目的是斷開該路蒸汽供應，停止鍋爐房夜間運行。2007年1月正式投入運行。

第二期:三號生產線工藝熱水太陽能系統。集熱面積512平方米。

第三期:二號生產線工藝熱水太陽能系統。集熱面積672平方米。

太陽能熱水系統串接在原工藝熱水的進水前端，使太陽能系統保持優先使用，且不影響原生產系統的工藝控制方式；系統管道采用不銹鋼管道，以符合工藝水質的要求；2期、3期分期實施，合并使用。于2008年6月13日全部完成，正式投入使用。

2 項目投資與節能分析

設備主體投資，不含其它付諸。太陽能項目總投資額3,534,848元.其中一期項目投資327,484元；二期項目投資1,431,430元;三期項目投資1,775,924元。

項目的分步組成及節約效果見表1。

表1 項目分步組成及節約效果

3 項目投資回收期

項目投資回收期約3年。

4 案例中采用的節能技術（或產品）介紹

本案例采用的是翅片膜真空金屬超導熱管集熱器。它是一個內部具有高真空、密閉的吸熱、傳熱元件，由全玻璃外殼、熱管、吸熱涂層三部分組成。玻璃外殼內保持高真空，保證所得的熱量不會散失。金屬翅片涂層選擇性吸收太陽能轉化為熱能，并傳遞給位于真空管中間的熱管，熱管中工質受熱蒸發向上運動，在連接水管處放熱，冷凝下來的工質受重力回流到熱管底部，吸熱后再蒸發，如此不斷循環把太陽能轉化的熱能傳給聯箱中的水。

熱管真空管與其它熱管比較，具有如下優點：

○可靠：管內不走水，確保了高溫上水不炸管，嚴冬氣候不凍管，安裝簡單、運行可靠。避免了平板集熱器及全玻璃真空管因結水垢而引起水道堵塞不能運行的問題。單管損壞不會影響整機運行。

○高效：高性能集熱層和雙真空保溫，熱效比普通管提高了20%以上。能在低溫條件下正常運行，熱容小、啟動快，在陽光下能快速輸出能量。

○使用方便：集熱板高真空密封，長期使用不會腐蝕，無需清理維護。

○系統承壓范圍大：連接成的大面積集熱系統可承受泵循環的壓力，在公用熱水系統推廣中獨具優勢。

熱管真空管結構見圖3。熱管真空管（金屬翅片）主要技術指標見表2。

表2 金屬翅片熱管真空管主要技術指標

5 節能技術或產品提供單位

北京市太陽能研究所有限公司。

6 項目實施單位

北京市太陽能研究所有限公司成立于1979年，是我國最早、最大、最專業的太陽能研發機構，是中國太陽能產業化發展的先驅，一直走在世界太陽能利用技術領域的前沿，也是我國新能源工程技術研究中心、北京太陽能光電技術研究中心、中國太陽能學會的依托單位，在中國3000多家科技院所綜合評比中排第一名。

北京市太陽能研究所有限公司研制并由其下屬企業北京桑達太陽能技術有限公司生產的熱管式真空管太陽能專利產品，在世界上是首屈一指、獨一無二的，代表著世界太陽能應用技術發展的最高水平。它已通過了中國ISO9001體系認證、國家電器安全3C強制認證、歐洲TUV檢測認證德國國家工業標準認證、德國藍天環保檢測認證、美國SRCC檢測認證、瑞士全球太陽能權威機構認證，保證桑普產品在國際國內銷售暢行無阻，已獲“國家級重點新產品”稱號。

7 適用對象

上海地區的地理、氣象條件和全年平均天氣條件，可計算得太陽輻照強度為656W/m2。在當前能源價格攀升、能源供應緊張、國家節能減排放壓力趨緊的背景下，上海地區實施太陽能集熱系統的條件較佳，太陽能這一綠色能源的可持續性、環保性已經被廣泛接受。能源價格的高位運行更提升了太陽能系統的相對優勢，因此，無論是企業還是個人都可以積極采用太陽能系統采暖供生活、生產使用，值得大力推廣。

8 項目推廣和復制潛力

太陽能推廣利用中存在“靠天吃飯”的特點，而且初投資較大，所以太陽能熱水系統的推廣有其明顯的局限性。工業用太陽能系統都必須設置正常的補充熱源以保證陰雨天等情況下系統能正常使用，存在設備系統的雙份投資。為了能體現項目的投資可行性和投資回報率，一定要考慮大系統整體優化的節約效應，選擇配置或利用合適的補充熱源，以降低初期投資、減少大系統能耗，使節約效果最大化。