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———— 順昌公司節能技術方案介紹

作者:合肥順昌企業集團日期:2013-03-28來源:www.cnjsc.com

 

近年來,高等教育與國家經濟社會同步得到了快速發展,教學條件不斷改善,辦學規模逐年擴大,帶來能源需求大幅度上升,能耗支出成倍增長。當前高校節能往往注重宣傳教育和行為管理,而新能源、新技術的應用較為欠缺,導致能耗居高不下,存在著巨大的節能空間。順昌公司通過技術創新、系統優化、自動化管理等手段,為高校提供洗浴熱水、飲用開水、食堂炊事、冬季采暖等方面的節能方案,降低了能耗,創造了良好的經濟和社會效益。下面介紹順昌公司在高校節能方面的一些行之有效的技術方案。

一、太陽能集中熱水供應系統

太陽能資源取之不盡用之不竭,使用太陽能集中熱水供應系統提供洗浴熱水、飲用開水、冬季采暖、食堂炊事用熱水是節能減排的有效途經。太陽能集熱系統在我國經過多年的發展,得到了廣泛的推廣利用、積累了大量的經驗,國家也出臺了相關的鼓勵政策和措施來促進太陽能工程的發展。順昌公司在充分吸收借鑒國內外先進技術基礎上,經過大量的試驗,推出了“集中熱水/熱能一體化解決方案”,方案以太陽能為主要熱源,以燃氣為補充能源,在最大化利用太陽能的前提下,全自動智能化運行,用以提供洗浴熱水、飲用開水、食堂炊事用熱水以及建筑采暖,一套系統解決三大問

 
   
 

 

 

集中熱水/熱能一體化解決方案

題。而許多高校的食堂、浴室和開水房往往集中在一棟建筑內,為實施“集中熱水/熱能一體化解決方案”提供了有利條件,降低了系統造價,提高了系統效率。

1、洗浴熱水供應

天氣較好時,集熱水箱水通過循環泵在安裝于屋頂的太陽能集熱系統中進行循環加熱,當集熱水箱水溫達到設定的洗浴溫度要求時,轉入恒溫水箱儲存,同時通過液位傳感器設定的液位高度向集熱水箱自動補充自來水,為最大限度利用太陽能,集熱水箱液位高度的設置從每天早晨到傍晚逐步降低;當集熱水箱水溫超過設定的洗浴溫度,熱水向恒溫水箱轉移時,混合部分冷水,使進入恒溫水箱的熱水溫度保持恒定。

遇到陰雨雪天,太陽能集熱系統無法滿足需求時,經過太陽能集熱系統初步升溫的自來水,進入燃氣熱水機組進行加熱,提升到洗浴要求的溫度后再送入恒溫水箱儲存備用,洗浴開放時間段,恒壓變頻泵向浴室供應洗浴熱水。

燃氣熱水機組選用順昌公司自主研發的熱效率超過100%的煙氣冷凝加熱設備,采用PLC控制,恒溫出水,在設定工作時間段內,通過預先設定的不同時間段恒溫水箱液位高度自動啟停,實現無人值守。

如出現特殊情況,恒溫水箱中熱水不能滿足洗浴用量,燃氣機組可自動檢測恒溫水箱處于低液位并立即啟動燃氣機組直接加熱自來水補充恒溫水箱熱水,保障洗浴熱水的連續供應。

在洗浴初期及洗浴過程中,一旦檢測到浴室末端管道水溫偏低,可自動打開回流閥,將水回流到集熱水箱內,避免水和熱量的雙重浪費。

太陽能集熱系統大幅度降低了洗浴的能源成本,最低只需0.3/人次。

2、飲用開水供應

在集熱水箱中內置不銹鋼盤管換熱器,自來水通過不銹鋼盤管換熱器與集熱水箱內熱水進行熱交換,將自來水溫度提高2040℃,再進入燃氣沸水機組進一步升溫至95℃以上后,通過自來水壓力送入置于高位的開水箱存儲供使用,開水開放時間段,只需要打開開水房龍頭即能放出開水。由于采取了提高初始水溫的方法,使開水供應的燃料消耗減少了2550%

為確保飲用水質安全,燃氣沸水機組采用優質食品級不銹鋼制造,引入煙氣冷凝技術,排煙溫度不到70℃,機組熱效率超過94%

通過上述手段,開水生產成本得到控制,每瓶最低只有0.03元。

3、建筑采暖

在冬季采暖期,太陽能集熱系統同樣可以作為采暖熱源加以利用。

晴天時,當太陽能集熱系統水溫超過采暖系統的回水溫度時,采暖水箱水通過太陽能循環泵向集熱系統頂水,置換高溫熱水至采暖水箱,在采暖水箱內,直接被采暖循環泵抽送入外部采暖系統管道,釋放熱量后回到采暖水箱;或者,太陽能熱水與外部采暖系統水進行間接換熱,采暖水箱水經過太陽能集熱系統提升溫度后,再由采暖熱水循環泵抽入PID燃氣熱水機組二次升溫到采暖需要的溫度后送到外部管網。

當夜間或陰雨雪天氣,太陽能水溫低于采暖回水溫度時,太陽能集熱系統水回流到安裝于低位的采暖水箱,以減少散熱損失,同時防止集熱系統凍結產生危害,直至次日日出后,重新將采暖水箱水頂入集熱系統。

采暖輔助加熱所選用的PID燃氣熱水機組,是順昌公司自主研發的高效熱能設備,全自動運行,機組選用進口名牌燃氣燃燒器和安全閥組、采用PLC控制、能夠根據室外環境溫度自動調整采暖供熱溫度,自動比例調節熱負荷,確保出水溫度穩定在設定值,保證冬季采暖系統的可靠。PID燃氣熱水機組設置有獨立的煙氣冷凝裝置,充分利用了燃氣燃燒煙氣中水蒸汽的潛熱,使排煙溫度低于采暖溫度,運行熱效率最低達97%、最高106%

用于采暖的太陽能集熱器優先選用平板式集熱器,傳熱工質選用防凍液,間接閉式承壓系統,雖然在初始造價較高,但系統可靠、維護成本低、水質不會污染、系統壽命長,可以提供更多的熱能,能較方便解決非采暖季節的系統過熱問題。由于用太陽能替代部分燃料消耗,并且采暖選用的PID熱水機組具有極高的效率,因此,本方案比常規的采暖能耗降低至少35%以上(取決于太陽能的保證率)。

順昌公司太陽能集中熱水供應系統已經在幾十家大中學校得到推廣應用,產生了良好的經濟和社會效益。以某所大學為例,該大學在校學生15000人,太陽能集熱系統安裝面積1950平方米,學生年在校天數275天,日均洗浴人數約5000人,平均洗浴用水45/人次(42℃熱水),日洗浴用水量225噸;日供應開水約40噸,人均2.5/天。太陽能集熱系統平均每天提供42℃洗浴熱水125噸,太陽能保證率為40%,不足部分用天然氣輔助加熱。太陽能集熱系統日均節省燃氣約450立方米,當地天然氣價格為2.4/立方米,日節省燃氣費用1080元,年節省燃料費29.7萬元;系統運行日均耗電160kWh,當地電價0.56/kWh,年支付電費2.5萬元,太陽能集熱系統年凈收益27.2萬元。太陽能集熱系統造價160萬元,投資回收期不到6年,如果考慮該項目可再生能源的政策性補貼90萬元,系統實際投入70萬元,投資回收期僅為2.5年。

二 洗浴廢熱回收

洗浴廢熱回收在以往高校節能中,是容易被忽視的一環,再加上缺少有效的再利用方法,一般直接排入下水道,造成水資源和熱能的雙重浪費。順昌公司通過研發,建設蓄熱水池,在蓄熱水池安裝換熱盤管,將洗浴廢水溫度從約32-33℃下降到20℃以內,自來水初始溫度由10-12℃提高到22℃以上,再進入太陽能集熱水箱或進入機組進一步升溫,水池內水經過過濾、沉淀、凈化、中和等手段作為中水儲存供次日使用,用于洗車、綠化用水、道路沖洗等。通過上述手段,水資源和廢熱得到充分利用,收效顯著。

太陽能集熱系統、洗浴廢水余熱回收、廚房鍋灶余熱回收集成系統原理圖

 

以上面所介紹的大學為例,通過洗浴廢水余熱回收,日回收廢水225噸、回收熱能11.3GJ;浴池年開放275天,年總回收廢水61875噸、回收熱能3100GJ;年節約燃氣近10萬立方米,節省燃氣費用24萬元,當地水價格1.2/噸,節省水費用7萬多元,合計年節省費用30多萬多元,整個回收系統造價扣除政策性補貼之外,不到40萬元,投資回收期只有1年多,投資少、見效快。

三、食堂鍋灶余熱回收

高校食堂鍋灶的節能以往并沒有引起人們足夠的關注。事實上,一方面,食堂飯菜原料及餐具清洗需要熱水供應,可能不得不消耗蒸汽或電,另一方面,炊事鍋灶只利用了燃料中不到一半的熱能,其余熱量被排到室外,造成嚴重的能源浪費。

我公司研發的余熱回收裝置使用優質耐熱鋼做成翅片換熱器,直接安裝于傳統大鍋灶的后煙道。在換熱器底部設有進水口和進水電控閥門,在頂部設有出水口和溫度探頭以及控制器,利用大鍋灶排煙溫度在500600℃左右所攜帶的熱能,通過換熱器來加熱水。當溫度探頭檢測到水溫達到設定值時,自動打開進水電控閥開始頂水至儲存水箱備用。當溫度探頭檢測到水溫低于設定值時,自動關閉進水電控閥。每臺大灶獨立運行,不相互影響。水箱儲備的熱水可自用,也可以供給其他場合使用。

余熱回收裝置隨爐灶一同自動啟動運行,不需人工操作,除了獲取余熱外,有效降低排煙溫度,消除了火災隱患。

食堂鍋灶余熱回收原理圖

 

按照一般的配置,高校食堂鍋灶配備為每500名學生一口鍋灶,日均使用時間約4小時/口,鍋灶的功率為約45kW,燃料消耗為4.5m3天然氣/小時,鍋灶有效吸收的熱量不到50%,其余的熱能白白排放,鍋灶的排煙溫度在500℃~600℃甚至更高。通過加裝余熱回收裝置,排煙溫度下降到約140℃,每口鍋灶每小時可回收利用55.3MJ的熱能,如將水從15℃加熱至50℃再提供食堂使用,可產生380公斤的熱水,按照每口鍋灶每天使用4小時,年使用275天,可產生418噸熱水,年節省燃氣2027m3

像一所15000名學生的高校,配備的鍋灶約30口,如果對全部鍋灶煙氣余熱進行回收,年可節省燃氣60810m3,生產熱水12540噸,可滿足食堂自身大部分熱水需要。按照本地天然氣價格2.4/m3,年節約燃氣費用近14.6萬元。而全部改造費用約1218萬元,只需一年即可收回全部投資。因此,食堂鍋灶余熱回收利用是高校節能減排的又一可行途徑。

四、PID分布式燃氣熱水采暖系統節能方案

一般的民用建筑采暖需要24小時室內恒溫,而高校的許多建筑并不是24小時投入使用,大部分建筑都是白天使用,如果采用民用建筑供暖方法,由于夜間氣溫低,又沒有光照的溫室效應,其采暖所消耗的能耗大大超過白天的消耗,特別是長達數月的寒假,絕大部分建筑都處于無人使用狀態。事實上,在無人時間段,完全可以采取低溫抗凍供熱模式以節約能源。傳統的集中供熱系統復雜,冷熱不均,管理粗放,調節手段有限,運行自動化程度不高;外管網熱損大;設備效率低、能耗高;需要采暖的時間段室內溫度達不到,不需要采暖時間段又造成能源浪費,溫度不達標和熱能浪費現象并存;運行成本取決于管理及操作人員水平和職業素養,管理不善時可能導致燃料費超出預期;設備維修頻繁,穩定性不夠、供暖事故時有發生。

PID分布式燃氣熱水采暖系統不同于傳統的集中供熱,它是根據整個采暖區域的建筑布局、分散程度、用熱時間差異、溫度差異等不同要求,在科學評估造價及運行成本并結合現有建筑與規劃基礎之上,化整為零,分區分片設置燃氣熱水機組供熱站,達到造價低、運行成本少、室內溫度有保證、管理簡便的目標。系統建立在燃氣機組緊湊的結構、高度自動化、高熱效率以及對環境的友好性基礎上,對每棟建筑采暖設定合理的24小時供熱室內溫度運行曲線的精細化管理,通過網絡傳輸實現中央控制與管理,達到最大化節能與舒適的采暖溫度間的統一。

 

 

PID分布式燃氣熱水采暖系統原理圖

PID分布式燃氣熱水采暖系統核心特征,是取消集中供熱站,依據整個采暖區域建筑規劃,按建設工程進度、功能區布局,在對造價、運行成本、系統控制等各種參數進行優化和綜合比對基礎上,確定供熱站數量及位置,分散設立數個供熱站,就近供熱;基于分布式設立供熱站,有效縮小外管網管徑、縮短管線長度,降低整體造價、減少管網熱能損耗;PID分布式燃氣熱水采暖系統的核心熱能設備,采用了順昌公司自主研發的技術先進成熟可靠高效率的SCAPID常壓燃氣熱水機組,機組運行效率達到97103%;設備安全、緊湊、模塊化組合,占地少,無須單獨建站,可直接安裝在建筑物內;燃氣熱水機組自帶比例調節系統,控制系統能自動跟蹤系統負荷,并根據系統負荷自動調整機組工作臺數或出力大小,力求最經濟能耗和最佳的運行狀況;采暖系統以單棟建筑為控制單元,設置不同建筑的24小時采暖室內溫度曲線,通過室內溫度自動控制各種建筑采暖負荷,達到采暖效果和節能降耗的雙重目標;以監控中心、通訊網絡、現場監控設備、輔助監控設備組成的采暖監控系統,通過PSTN電話網、局域網、InternetGPRS無線網進行遠程操作和控制;采暖軟件控制系統為自主研發,采用以本地供熱站為子系統的分布式計算機或PLC控制系統結構,中央與本地分工協作,實時顯示各控制節點的各種運行參數、遠程操作設備或修改運行工藝參數、在線故障報警及提示、自動保存運行信息、自動生成各類財務報表,在確保可靠的前提下,實現自動化、智能化運行。

 

PID分布式燃氣熱水采暖系統與傳統集中集熱的比較

比較項目

PID分布式燃氣熱水采暖系統

傳統集中集熱

造價

前期投資

根據工程實際規模分期分批次按需投入供熱設備,機房土建規模小、設備一次性投入低

需一次性建設集中鍋爐房、購入大型鍋爐設備,機房土建規模大,設備投入高

室外管道

造價

管徑小,管網距離短,造價只有集中供熱的一半

管徑大,管網距離長,造價高

設備造價

分布式供熱主設備數量增加,設備投資較高,但無需建換熱站

主設備數量少,造價較低,但需購置換熱站設備

土建

盡管鍋爐房分散設置,但由于設備緊湊,總體占地減少,且建筑高度低,另外室外管道的開挖和回填量小,整體造價低

鍋爐房需寬大高,除了建設集中鍋爐房外,室外管道量多,管徑大,開挖回填量大,還需要建設換熱站,整體造價高

設計開辦審批監檢費

常壓運行,只需簡單申報、不需安檢,費用低

承壓鍋爐,需要設計、報審、監檢、發證和操作工持證上崗,費用較高

整體造價

低,只有集中供熱造價的70%左右

造價高,主要是室外管網造價

運行

費用

能耗

低,機組熱效率高,輸送距離小,輸送管道管徑小,熱網散熱少,按照不同建筑的室內溫度曲線供熱,避免熱能的浪費,比集中供熱節能30%以上

鍋爐熱效率較低,輸送距離長,輸送管徑大,統一供暖時間段,非使用時間段能源浪費大,燃料消耗大

維護費用

較低,智能化運行,自動故障報警提示,設備質量可靠、性能穩定。

較高,帶壓鍋爐,需要定期檢修,對配置元件的要求高,易產生故障。

年檢費用

無須年檢

需要年檢

人員要求

低,智能化運行中央遠程監控,人員數量少,勞動強度低

高,操作人員需專業培訓合格后上崗

運行成本

低,比傳統供熱方式節能30%以上

高,熱網損失大、浪費嚴重

總體比較

初投資小,整體造價低、運行費用少

初投資大,總體造價高,運行費用高

從上述對比表中不難發現,PID分布式燃氣熱水采暖,無論是從前期投入、整體造價,還是運行費用上,都有著傳統集中供熱或者市政供熱難以比擬的優勢,特別是在國家大力推廣使用天然氣作為替代能源的今天,前景一片光明。

五、結語

作為公共建筑的高校,用能環節多、使用方式多樣,其節能降耗具有特殊性。受到傳統觀念、管理方式、設備的技術水平、自動化控制程度等多方面的影響,高校節能工作任重道遠、節能潛力廣闊,除了高校自身意識創新、管理創新和技術創新外,也需要社會的積極參與。近年來,順昌公司為高校的節能工作提供了一定的服務,產生了良好的經濟社會效益,我們將進一步總結過去成功的經驗,不斷地優化已有的節能措施,并從各大高校的實際情況出發,與各高校共同努力,開創高校節

能的新局面。

 

合肥順昌企業聯系電話:0551-63846307

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