供暖節(jié)能技術(shù)在廠房蒸汽采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用

文 _ 朱志宏 中車青島四方機車車輛股份有限公司

隨著我國市場經(jīng)濟體制的不斷完善，國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)面臨全球化的市場競爭日益加劇，尤其是大型工業(yè)企業(yè)面臨著利潤下滑的處境。因此，企業(yè)只有加強市場開拓和強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)的各項成本中，能源費用即水、電、汽費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、生產(chǎn)和采暖用蒸汽費用是最主要的成本。對大多數(shù)工業(yè)企業(yè)而言，電費和蒸汽費也是未被企業(yè)控制的最后兩項成本，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。通過采取必要的技術(shù)手段來降低能源費用支出，降低單位產(chǎn)值的成本，提高利潤空間勢在必行。現(xiàn)以某大型工業(yè)企業(yè)的供熱系統(tǒng)節(jié)能改造為例，對企業(yè)改造中采用的節(jié)能技術(shù)和效果進行分析。

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個月，每個供暖季耗蒸汽量約23萬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，蒸汽進入廠區(qū)后，計量按總蒸汽表統(tǒng)計結(jié)算。

2 供熱存在的問題

目前所有作業(yè)廠房都是采用傳統(tǒng)的蒸汽直接供熱，負荷調(diào)節(jié)是人工根據(jù)天氣情況在一段時間內(nèi)做一次調(diào)整。由于人工調(diào)節(jié)是間斷性，且沒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)的正常運行，實際供熱時大部分時間處于最大負荷供汽狀態(tài)，這也造成了一定的能源浪費。同時，各個分廠使用的蒸汽量也沒有做任何計量，造成企業(yè)內(nèi)部能源使用量無法量化統(tǒng)計，在管理和運行中造成以下問題。

2.1 管理制度

該企業(yè)在日常的生產(chǎn)運行過程中，涉及的部門多、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，以制度為重點建立嚴格的運行管理體系，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)閥門是非線性閥門，人工執(zhí)行管理人員下達的調(diào)節(jié)指令難以實現(xiàn)。

2.2 運行模式

2.2.1 調(diào)節(jié)方式

目前的供熱系統(tǒng)都是采用人工手動調(diào)節(jié)，即上傳下達的運行指令，人工在現(xiàn)場調(diào)節(jié)手動閥門。但由于既有的閥門為非線性調(diào)節(jié)閥，人工調(diào)節(jié)很難掌握開度大小，容易出現(xiàn)汽水沖擊問題，因此各個廠房在正常供暖期間在一段時間內(nèi)實際上對供汽量不作過多調(diào)整。

2.2.2 供暖時段控制

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

廠房內(nèi)的實際溫度沒有檢測，導致供熱管理人員難以掌握現(xiàn)場溫度情況，無法下達科學的調(diào)控命令。

2.2.4 能耗分析

各個廠房的用熱量沒有做任何統(tǒng)計，因此對各個廠房的能源考核都是按照均攤法核算，實際各個廠房因為工藝和使用性質(zhì)的不同，用能需求并不一致，無法做出科學的能耗分析。

3 解決方案

通過對廠區(qū)實際供熱管網(wǎng)的充分調(diào)研，以及對廠區(qū)所有用能情況和存在的問題認真分析和總結(jié)，并對目前市場上先進的節(jié)能控制技術(shù)做充分調(diào)研和實地考察，針對該企業(yè)的實際情況做出有針對性的節(jié)能改造，以實現(xiàn)降低企業(yè)用能成本，達到節(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廠房高大，每棟廠房地面建筑面積不小于20000m2，廠房高大都在8～10m；②廠房內(nèi)供熱蒸汽管道分支多，單支管線長度都超過200m以上；③絕大部分廠房都是正常8h上班制度，夜間和節(jié)假日均沒有工人上班；④廠房內(nèi)的蒸汽用量沒有做任何統(tǒng)計。

針對企業(yè)廠房的供熱特性，我們選擇采用北京阿克姆熱能科技開發(fā)有限公司的蒸汽節(jié)能控制產(chǎn)品，對廠房內(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，從而實現(xiàn)整個廠房內(nèi)的均衡供熱。改造方案見圖1。具體技術(shù)是：①將廠房各個區(qū)域的分支管線列為獨立的供熱區(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調(diào)節(jié)閥，配合蒸汽節(jié)能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)可以按溫度、按時段、分區(qū)、分時分溫自動控制；②將廠房所有分支管線的蒸汽節(jié)能控制系統(tǒng)全部集中到一個數(shù)據(jù)集中器，統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)存儲和對外通訊；③在各個廠房的入戶主蒸汽管上安裝蒸汽流量計，并將信號上傳至數(shù)據(jù)集中器，實現(xiàn)各個廠房的獨立計量，便于后期能耗分析和考核。

圖1

所有廠房通過改造均達到以下效果：①實現(xiàn)了各個區(qū)域的供熱均衡，避免了原來在供暖前期和末期容易出現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)溫度過熱問題；②可根據(jù)各個廠房設(shè)定的室內(nèi)溫度穩(wěn)定恒溫供熱；③實現(xiàn)了各個廠房根據(jù)不同的上下班時間，自動進行白天穩(wěn)定供熱，夜間和節(jié)假日低溫運行控制；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，確保特殊廠房內(nèi)特殊設(shè)備的正常工作溫度要；⑤通過采用PID調(diào)節(jié)技術(shù)和模糊算法控制，在自動控制上設(shè)定不同的參數(shù)值，使控制過程更加平穩(wěn)，避免的原來容易出現(xiàn)的汽水沖擊問題；⑥實現(xiàn)各個廠房的蒸汽單獨計量。

3.2 數(shù)字化熱網(wǎng)管控平臺

由于各個廠房內(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、可視化界面編程、數(shù)據(jù)分析計算的基礎(chǔ)上建立一套數(shù)字化熱網(wǎng)管控平臺（圖2）。

該平臺建立后實現(xiàn)了如下功能：①所有供熱參數(shù)進入統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺；②建立熱網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(GIS)；③實現(xiàn)對所有節(jié)能控制設(shè)備的遠程監(jiān)視、報警和遠程控制；④實現(xiàn)對所有廠房供熱狀況、蒸汽消耗量的智能統(tǒng)計、分析和報表自動生成，可自由選擇進行各種橫向、縱向的能耗分析。

4 效益分析

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

4.1 管理方面

圖2

通過建立一套數(shù)字化供熱管控平臺，完全改變了原來只能通過人工統(tǒng)計、匯報制度，不僅工作量大，而且信息嚴重滯后。改造后，所有供熱數(shù)據(jù)都以數(shù)字化呈現(xiàn)，圖形并茂，可以實時查看，實時分析，能耗分析自動列出，讓管理人員能隨時方便的獲取各種實時數(shù)據(jù)并可準確下達供熱指令，為供熱安全、高效運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)過節(jié)能技術(shù)改造，經(jīng)過一個供暖季的運行，供暖用蒸汽量由原來的23萬t下降到21.1萬t，節(jié)省蒸汽1.9萬t，節(jié)能率為8.3%，合計節(jié)約能源費513萬元。折合節(jié)省標煤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)濟效益和社會效益。

5 結(jié)語

在國民經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的過程中，社會群眾生活水平得到顯著提高，經(jīng)濟發(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，做社會節(jié)能典范，為保護大氣環(huán)境做出貢獻。

[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.中國建筑學會建筑熱能動力分會第十六屆學術(shù)交流大會論文集[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[J].科技創(chuàng)新導報,2011,17.