向家虎

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工業(yè)企業(yè)能效評估方法研究

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文章通過工業(yè)鍋爐蒸汽系統(tǒng)效率計算模型改進(jìn)算法研究，電機(jī)系統(tǒng)能效評估建模，高效照明系統(tǒng)能效評估建模，暖通空調(diào)系統(tǒng)能效評估建模四方面來研究。

工業(yè)企業(yè)；節(jié)能； 能效評估

在工業(yè)企業(yè)中，中小型企業(yè)數(shù)量大，覆蓋的行業(yè)廣，并且由于規(guī)模相對較小，所以技術(shù)水平和能耗水平參差不齊，更加需要節(jié)能降耗，提高能源的利用效率，以提高企業(yè)自身的競爭力。企業(yè)通過能效評估， 可以全面了解生產(chǎn)的整體用能狀況，主要能耗問題及節(jié)能潛力， 最終達(dá)到降低能耗， 提高經(jīng)濟(jì)效益。

一、工業(yè)鍋爐蒸汽系統(tǒng)效率計算模型改進(jìn)算法研究

一般燃煤鍋爐反平衡效率計算都需要進(jìn)行燃料的元素分析， 因為燃料元素的組成直接影響著理論空氣量和理論煙氣量的數(shù)值， 所以在得到燃料元素接收基百分比后， 再測出煙氣出口過量空氣系數(shù)、排煙溫度和冷空氣溫度以及接收基低位發(fā)熱量， 就可以算出排煙熱損失q2。但是， 在進(jìn)行鍋爐現(xiàn)場測試能效評估時， 一般不對燃料做元素分析， 因此， 我們提出了一種燃煤鍋爐反平衡效率計算的改進(jìn)算法，即根據(jù)燃料接收基低位發(fā)熱量推算出該燃料的理論空氣量和理論煙氣量， 從而計算出燃煤鍋爐的q2損失。

二、電機(jī)系統(tǒng)能效評估建模

1、 根據(jù)負(fù)載優(yōu)化電機(jī)功率節(jié)能計算方法

功率大小不同的電機(jī)在其額定負(fù)載下運(yùn)行時其效率也不相同。大多數(shù)電機(jī)的效率峰值在額定負(fù)載75%左右取得， 當(dāng)外界負(fù)載低于額定負(fù)載的40%時，其效率將明顯下降。因此， 應(yīng)該根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的大小來確定電機(jī)的功率， 使電機(jī)運(yùn)行在其額定負(fù)載的75%左右。采用更小、更高效的電機(jī)可以減少能量的浪費(fèi)， 但卻沒有固定的法則去判斷哪些電機(jī)需要更換。一般來說， 那些總工作在40%額定負(fù)荷以下的電機(jī)是非常有必要進(jìn)行置換的， 如果負(fù)荷處于額定負(fù)荷的50%～100%之間， 則要進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際情況來判斷是否需要更換電機(jī)， 因為大功率的高效電機(jī)在50% 額定負(fù)荷以上時， 其效率曲線隨外界負(fù)荷的變化非常平緩。在確定是否要降低電機(jī)功率的時候一定要充分考慮到電機(jī)的長期運(yùn)行負(fù)荷以及最大負(fù)荷。一般來說， 大的電機(jī)效率要比小的電機(jī)高一點(diǎn)。在優(yōu)化電機(jī)功率節(jié)能計算模型中， 輸入某種類型電機(jī)的數(shù)量、目前電機(jī)的功率及平均負(fù)載系數(shù)、年運(yùn)行總小時數(shù)、電機(jī)帶有負(fù)載的時間占運(yùn)行總時間的比重、優(yōu)化后電機(jī)的功率及其負(fù)載系數(shù)， 模型將自動計算出目前電機(jī)效率和優(yōu)化后電機(jī)效率， 再根據(jù)效率的提高計算出年節(jié)約用電量。

2、 交流變頻調(diào)速改造與節(jié)能

變頻調(diào)速技術(shù)具有使普通異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速、啟動電流小、啟動平滑、減少機(jī)械的沖擊力保護(hù)機(jī)械設(shè)備、節(jié)電效果顯著等優(yōu)點(diǎn)， 是一種較為成熟的電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)， 也是國家“十一五”十大重點(diǎn)節(jié)能工程之一。水泵、風(fēng)機(jī)和暖通空調(diào)中的電機(jī)， 其在大部分工作時間內(nèi)的效率為50～80%， 采用變頻技術(shù)可以對電機(jī)實(shí)行無級調(diào)速， 從而降低功耗， 使用電單耗平均下降6～7%。與標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動的電動機(jī)能量消耗的相比， 經(jīng)過變頻調(diào)速改造的設(shè)備( 安裝變頻率驅(qū)動器)其耗能情況并不完全遵守相似性原理。

3、空氣壓縮機(jī)的節(jié)能方法及其計算

在需要使用壓力較低的壓縮空氣時， 采用小型螺桿式壓縮機(jī)不僅能更好的滿足外界對氣體品質(zhì)的要求， 還可以節(jié)省能源和費(fèi)用。如果目前正在使用的螺桿式壓縮機(jī)的功率對當(dāng)前狀況來說太大了， 即運(yùn)行時出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象， 為滿足外界對氣體品質(zhì)的要求， 就要通過關(guān)小進(jìn)氣閥或者使部分排氣閥始終保持全開等辦法來實(shí)現(xiàn)， 此時， 消耗的功率是滿載時的40%～85%， 且其中的大部分功率是用于克服節(jié)流損失或加熱壓縮空氣。如果采用小功率的壓縮機(jī)， 使其在絕大多數(shù)的時間里處于滿載狀態(tài)， 就能夠節(jié)省大量的電能。

三、高效照明系統(tǒng)能效評估建模

照明用電是工廠企業(yè)最為基本的電力需求， 照明質(zhì)量的好壞對生產(chǎn)安全、勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和勞動衛(wèi)生都有直接關(guān)系。目前， 照明用電占全國用電量的12%左右。采用高效節(jié)能燈替代普通白熾燈可節(jié)電60～80%， 節(jié)電潛力巨大， 常用的高效節(jié)能燈包括熒光燈、緊湊型熒光燈、LED( 半導(dǎo)體) 燈、鹵素?zé)?、高壓鹵素?zé)?、鈉燈等。這些高效節(jié)能燈與普通白熾燈和日光燈、汞燈相比， 具有高發(fā)光效率、高壽命、高顯色性等優(yōu)點(diǎn)， 但是其昂貴的價格也是影響高效照明設(shè)備推廣應(yīng)用的主要障礙， 在高效照明系統(tǒng)的節(jié)能效果計算模型中我們結(jié)合了高效照明系統(tǒng)的價格因素， 只要輸入經(jīng)過改造前后的照明設(shè)備的功率、數(shù)目、年運(yùn)行時間、照明設(shè)備的總用電量等參數(shù)就可以直接計算出了經(jīng)過改造后每年的節(jié)省的能源開支， 能源開支的節(jié)省由運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)省， 變壓器容量費(fèi)用的節(jié)省和用電量的節(jié)省三個部分組。

四、暖通空調(diào)系統(tǒng)能效評估建模

目前， 暖通空調(diào)的能耗占總能耗的20% 左右。暖通空調(diào)系統(tǒng)(HVAC) 的主要作用就是增加或者移除環(huán)境的熱量、控制環(huán)境濕度、同時除去空氣雜質(zhì)，給在區(qū)域內(nèi)工作和生活的人員提供一個舒適的環(huán)境。在不影響工作人員舒適性的前提下， 如果條件許可， 通過程序控制等方法優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)可以使其能耗大幅減少。空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行可以通過在區(qū)域內(nèi)有人員負(fù)荷時運(yùn)行程序控制的溫控器、定時器或者通過手動調(diào)節(jié)控制器中溫度設(shè)定值以及合二為一的方法使空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到最優(yōu)，這些程序控制器可以在供暖季節(jié)無人員負(fù)荷時段可調(diào)低供熱溫度， 同時在夏季無人員負(fù)荷時段關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)。一般來說， 程序控制器在早上都會用兩個小時的對整個工作區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱/ 預(yù)冷， 其節(jié)能效果的具體計算模型， 只要輸入少量的必須參數(shù)就能直接計算出其節(jié)省的電能。

通過能效評估， 可以幫助企業(yè)和政府更好的了解整體用能狀況、主要能耗問題以及節(jié)能潛力， 為今后持續(xù)開展節(jié)能降耗工作積累了大量寶貴的經(jīng)驗和方法。企業(yè)也可以根據(jù)能效評估的結(jié)果， 結(jié)合實(shí)際情況， 為以后有序地開展和推進(jìn)節(jié)能降耗工作奠定基礎(chǔ)， 以被評估的企業(yè)為點(diǎn)， 以企業(yè)所在的行業(yè)為線， 以點(diǎn)線帶面推進(jìn)工業(yè)企業(yè)的節(jié)能降耗工作， 并通過宣傳對全社會節(jié)能起到積極的推動作用。

[1]王維新.鋼鐵工業(yè)能耗現(xiàn)狀和節(jié)能潛力分析[J].中國鋼鐵業(yè)，2011(4)：19-22.

[2]范從振.鍋爐原理，中國電力出版社， 2004.