节能技术改造对环保降成本的价值

节能技术改造对环保降成本的价值

摘要:随着近年来节能和环保领域的技术突破,一大批新材料、新技术、新产品相继诞生。本文针对燃油热水锅炉的使用弊端,对现场及成功案例中使用的正温度电磁感应加热设备,进行成本比对分析,阐述节能技术改造对环境保护、降低成本支出的实际价值,以及指明未来节能减排投资方向、实现降低消耗的现实意义。

关键词:节能技术;节能环保;技术改造;降低成本

随着京津冀一体化的快速发展,在生产力变革的同时也带来了能源消耗、环境污染等影响,十八大以来,以同志为核心的党中央,高度重视生态环境的保护,生态环境保护已经提升到一个新的层面。当前对节能减排的标准要求之高、要求之严,前所未有。党的报告指出,建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计,必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,坚持节约资源和环境保护的基本国策,像对待生命一样对待生态环境。因此,注重环境保护、坚持节能减排、努力降低支出,是企业未来发展的根本指导原则。

1节能环保投资情况

近年来,根据生产生活实际情况,结合地方政府及集团公司对节能环保的总体要求,不断对节能环保方面进行资金投入,2015年以来,分别利用集团公司技术改造资金493.5万元;利用生产成本资金315万元,总计投入资金808.5万元。先后完成了机车喷漆设施环保改造、管内燃煤取暖改电采暖改造、生产生活照明节能改造、内燃机车整备场、危废储备场地面环保改造、燃油锅炉加装SCR脱硝系统改造,首次在丰台折返区域,尝试使用电磁感应加热系统为职工洗浴供热等项目。通过投入,目前已初步实现管内无燃煤使用、所有照明设备采用节能灯或LED照明、污染物排放全部达标的目标。在节能减排,节支降耗方面取得一定成效,仅管内燃煤取暖改电采暖改造一项,就实现年燃煤成本较改造前节支80万元;2019年还拟利用技术改造资金,消除燃油热水锅炉使用,实现“环保零排放,成本再降低”的新目标。上述改造中,以2018年丰台折返职工浴室,尝试使用的电磁感应加热改造项目,在环境保护及降低运营成本方面效果显著。

2既有供热模式的弊端

目前丰西区域南北职工浴池供热水一直沿用传统的“气热交换”模式,即利用燃油锅炉产生的热蒸汽加热浴池储水罐,作为浴池热水的主要供热来源;丰台折返区域部分生产生活房屋,冬季供暖还采用燃油锅炉供热,这些燃油热水锅炉在使用,不仅成本支出较大,而且还存在以下问题。

2.1环保检测管理压力非常之大

由于燃油锅炉燃气中排放的氮氧化物,为北京市重点监控的污染物之一,根据《北京锅炉大气污染物排放标-DB115012017》规定,在用燃油锅炉氮氧化物严格执行80mg/m³的标准,使用的燃油锅炉,为丰台区企业单位里唯一排放氮氧化物80mg/m³的设备,受到地方环保局重点监测和检查,环保压力很大。

2.2设备陈旧待报废且无法更新

随着燃油锅炉逐步已达报废年限,根据北京市环保的要求,此类设备一旦报废,将不在报批安装,曾经也考虑过接引天然气,使用燃气锅炉方案,但由于受地缘限制,投资又相对较大,现在基本放弃此解决方案。

2.3环保改造不能解决根本问题

2015年12月,为满足北京市环保局最严格的氮排放要求(80mg/m³),对在用的所有燃油热水锅炉整体进行技术改造,即在锅炉排烟管道上加装1套SCR脱硝设备,目前已满足北京市环保排放新标准。由于环保脱硝设备不属于锅炉本体设备,其原理为通过向排烟管道喷洒雾状氨水降低氮氧化物排放数值,但由于脱硝设备所有氨水管道属于暗管,同时喷头口极小,易发生堵塞,无法确定氨水喷洒的实时状态,一旦脱硝设备故障,锅炉污染物将形成超标排放,遇到地方环保局监测时,存在较大环保隐患。

2.4生产成本支出压力较大

根据节能部门及财务部门综合统计,目前在用的燃油锅炉年消耗生产用燃油约300吨左右,按照0号与-10市场评价综合单价8000元/吨计算(2019年5月中石油油价:0号柴油6.65元/升、-10号柴油7.05元/升,密度均取0.85计算),支出成本达240万元之多,这些费用还不包括环保监测费、设备维护费、环保税等费用,成本支出压力较大。

3电磁感应加热设备的引入

随着丰台枢纽生产力布局的整体改造,于2018年分解搬迁至丰西区域和丰台折返区域,为解决搬迁后丰台折返职工的洗浴问题,将丰台折返一处厕所改建成浴室,在供热方案选定时,节能环保部门再充分考虑燃油锅炉的种种弊端,决定改变当前传统供热模式,积极寻找合理高效解决方案,通过市场调研及实际计算比对,最终选定正温度电磁感应加热设备,作为燃油锅炉热能交换的替代产品,并于同年5月利用技术改造资金,首次尝试安装使用正温度电磁感应加热设备用于浴室供热源,经过近9个月的使用,通过综合比对计算,确认其具有良好的经济效益。

4电磁感应加热简介

正温度电磁感应加热设备,采用三位一体的加热方式,即:W(涡流加热)、S(短路加热)、M(漏磁加热),是一种新型的加热技术,利用磁力线导通特殊的材料做电加热外壳产生热能,从而实现电磁热的转换。其工作原理为:将交流电转换为特定频率电流产生交变磁场,当磁场内的磁力线作用在特殊的加热外壳时磁力线被切割,产生大量的小涡流使特殊的加热外壳迅速发生,达到加热容器内水的目的。电磁感应加热设备有以下优点。

4.1热效能比很高

三位一体的加热方式不仅利用电流中的有功率,还充分利用感应电路的铜损、铁损、杂散损耗及短路漏磁等无功功率转化为加热水的热能,现阶段国家规定的电加热能效比等于产生热量/有功功率的前提下,经过国家权威检测机构检测,运行功率因数>0.98,产品效能和系统效能比可分别达99%和93%,详见图1。

4.2安全环保性高

电磁储能设备为常压设备,不存在高压隐患,同时,设备采用水电分离的制造工艺,运行时设备外壳呈零电位,不存在漏洞隐患,运行十分安全;电磁储能系统结构简单,方便简洁,无危废气体排放,符合国家节能减排及环保政策。

4.3故障低不积垢

电磁储能设备的主机副边外壳上的线圈与外壳之间形成磁化通道,水流通过此通道在加热的同时水质也被磁化,磁化后的水质不易在电磁储能加热设备腔体内结垢,首先设备发热效率不会衰减,其次不会因为过热损坏设备,可保障设备长期保持稳定运行。

4.4使用寿命较长

电磁感应加热设备本身参照变压器国标(GB标准)使用寿命标准设计,设计使用寿命为20年,在众多成功案例中,有着结构简单、运行平稳、易维修、无故障的特点。

4.5节支效果较好

对比其他能耗对,以1m3自来水由18℃加热至58℃的成本消耗(详见表1),电磁感应加热设备不仅在产品效能,系统能效比有着较高的优势,在成本支出方面也有着明显优势,详见图2。

5现场应用情况分析

目前丰台折返区域浴室安装设备为,一台40Kw的正温度电磁感应加热设备,对8m3储水罐进行循环加热,已满足每天100余人的洗浴需求,设备自安装运行9个月以来,未发生任何设备故障,总体运行平稳而且热效率较高,即使在冬季仍能高效运行,较传统的空气源热泵系统有着明显的优势,9个月中总计消耗电能3.9万Kwh。根据实际消耗情况,按照该浴室日均需水量6吨计算,采用电磁感应加热设备年消耗电量不超过5万Kwh,按照集团公司公布电价标准0.85元计算,成本支出不超过4.3万元;如采用燃油锅炉供热,按每吨水需要消耗燃油6公斤计算,年消耗燃油13.1吨,仅燃油成本支出10.5万元;如采用电热管加热的电锅炉供热,按每吨水需要消耗耗电53Kwh计算,年消耗电能11.6万Kwh,成本支出9.9万元。详见图3。综上计算,电磁感应加热设备成本支出,较燃油锅炉、电热管锅炉可分别减少6.2万元和5.6万元,同比减少达59.1%和56.6%,由此可见电磁加热设备的节支效果非常显著。

6成功案例简介

6.1北京局集团公司北京通信段

2017年冬季北京局集团公司北京通信段,入冬之前通过集团公司煤改电技术改造项目,在该段管内30余处安装了正温度电磁加热设备,用于供热、取暖使用。经过一个采暖期的运行,未发生任何故障,按照供暖面积与实际用电计算,各处所一个采暖期每平方米的耗电量一般在30-70Kwh/m2,与供应商给出的标准不大于100Kwh/m2相符合。

6.2张家口市张北地区煤改电项目

2017年河北张家口市张北农村地区煤改电项目,政府公开招标采购电采暖设备,国内共有8个厂商应标,其中包括正温度电磁感应加热设备。张北县政府环保局,采用标准房屋现场接表计量的验证的方式进行测试,并且提出了每日每平方米耗电不得超过0.8Kwh/m2的苛刻标准,通过测试,此次应标的电热转换设备、高压电极储能砖产品,都应能耗每平方米耗电高达1.5-2Kwh,被县政府拒付设备款并由厂家自己拆除设备,仅正温度电磁加热设备以低于张家口市张北县政府规定的,每日每平方米耗电不得超过0.8Kwh/m2苛刻标准,在众多产品中脱颖而出,一举成为张北县政府采购产品。

7成功案例能耗数据对比

我们从北京通信段(数据由北京通信段提供,详见表2)与北京西车务段(数据由北京西车务段提供,详见表3)分别采集电磁感应设备、空气源热泵及电热锅炉,在上述单位沿线部分工作场所一个采暖季(2017-2018年采暖季)的电能消耗情况,进行数据对此。通过数据对比得出,电磁感应加热设备较空气源热泵及电锅炉,具有明显优势,确实具备高效节能的特点。

8未来投资方向展望

目前丰西区域还有2台燃油锅炉,为南北两职工浴池供热使用;丰台折返有1台燃油锅炉用于部分房屋的冬季供热使用,结合成功案例,通过综合考虑,2019年已向集团公司递交可行性研究报告申请,拟利用技术改造资金,将现有燃油热水锅炉,全部替换为正温度电磁加热设备,彻底结束燃油锅炉的使用,消除氮氧化物的排放设备。改造后,不仅完全决燃油锅炉所存在的环保隐患,实现供热设备0排放的绿色目标,而且可减少年生产用燃油支出,降低成本支出。根据节能部门保守数据统计,替换电磁加热设备后,全段用于上述供热的年总体电能消耗,预计不超过170万Kwh,按照集团公司公布电价标准0.85元计算,用电成本支出不超过144.5万元,相对使用燃油锅炉年支出300吨,成本支出240万元而言,可实现减少生产用燃油300吨,最终可降低成本节支95.5万元,同时设备维护成本也大幅下降,环保监测费用、排污费、排污税也随之大幅下降。总之,正温度电磁加热设备,通过成功案例及丰台折返区域近一年的使用情况,设备不仅运行平稳、无故障,而且有着完全消除环保排放隐患和节支效果明显的特点,是秉承绿色发展原则的首选。当前国家高度重视环境保护与生存发展,我们将注重环境保护、坚持节能减排、努力降低支出,为京津冀协同发展,建设美丽和谐的社会主义国家贡献力量。

参考文献:

[1]杨晚秋.实施优化生产确保节能降耗[C].中国化工学会2010年石油化工学术年会论文集,2010.

[2]陈荣璋,宋彦伟.依靠科学管理与技术进步实现全面节能降耗[C].2010中国钢铁年会论文集(上),2010

[3]刘珍祥,马龙宝.节能减排科学发展[C].重点行业COD减排实用技术研讨会论文集,2011.

[4]谷志红.促进节能和可再生能源电力发展的绿色电价研究[D].华北电力大学(北京),2010.

[5]张芹,林昱涛.推行节能减排建设生态文明社会[C].中国环境科学学会2010年学术年会论文集(第一卷),2010.

作者:孔为国 单位:北京洁利安时代能源科技中心