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———— 顺昌公司节能技术方案介绍

作者:合肥顺昌企业集团日期:2013-03-28来源:www.cnjsc.com

 

近年来,高等教育与国家经济社会同步得到了快速发展,教学条件不断改善,办学规模逐年扩大,带来能源需求大幅度上升,能耗支出成倍增长。当前高校节能往往注重宣传教育和行为管理,而新能源、新技术的应用较为欠缺,导致能耗居高不下,存在着巨大的节能空间。顺昌公司通过技术创新、系统优化、自动化管理等手段,为高校提供洗浴热水、饮用开水、食堂炊事、冬季采暖等方面的节能方案,降低了能耗,创造了良好的经济和社会效益。下面介绍顺昌公司在高校节能方面的一些行之有效的技术方案。

一、太阳能集中热水供应系统

太阳能资源取之不尽用之不竭,使用太阳能集中热水供应系统提供洗浴热水、饮用开水、冬季采暖、食堂炊事用热水是节能减排的有效途经。太阳能集热系统在我国经过多年的发展,得到了广泛的推广利用、积累了大量的经验,国家也出台了相关的鼓励政策和措施来促进太阳能工程的发展。顺昌公司在充分吸收借鉴国内外先进技术基础上,经过大量的试验,推出了“集中热水/热能一体化解决方案”,方案以太阳能为主要热源,以燃气为补充能源,在最大化利用太阳能的前提下,全自动智能化运行,用以提供洗浴热水、饮用开水、食堂炊事用热水以及建筑采暖,一套系统解决三大问

 
   
 

 

 

集中热水/热能一体化解决方案

题。而许多高校的食堂、浴室和开水房往往集中在一栋建筑内,为实施“集中热水/热能一体化解决方案”提供了有利条件,降低了系统造价,提高了系统效率。

1、洗浴热水供应

天气较好时,集热水箱水通过循环泵在安装于屋顶的太阳能集热系统中进行循环加热,当集热水箱水温达到设定的洗浴温度要求时,转入恒温水箱储存,同时通过液位传感器设定的液位高度向集热水箱自动补充自来水,为最大限度利用太阳能,集热水箱液位高度的设置从每天早晨到傍晚逐步降低;当集热水箱水温超过设定的洗浴温度,热水向恒温水箱转移时,混合部分冷水,使进入恒温水箱的热水温度保持恒定。

遇到阴雨雪天,太阳能集热系统无法满足需求时,经过太阳能集热系统初步升温的自来水,进入燃气热水机组进行加热,提升到洗浴要求的温度后再送入恒温水箱储存备用,洗浴开放时间段,恒压变频泵向浴室供应洗浴热水。

燃气热水机组选用顺昌公司自主研发的热效率超过100%的烟气冷凝加热设备,采用PLC控制,恒温出水,在设定工作时间段内,通过预先设定的不同时间段恒温水箱液位高度自动启停,实现无人值守。

如出现特殊情况,恒温水箱中热水不能满足洗浴用量,燃气机组可自动检测恒温水箱处于低液位并立即启动燃气机组直接加热自来水补充恒温水箱热水,保障洗浴热水的连续供应。

在洗浴初期及洗浴过程中,一旦检测到浴室末端管道水温偏低,可自动打开回流阀,将水回流到集热水箱内,避免水和热量的双重浪费。

太阳能集热系统大幅度降低了洗浴的能源成本,最低只需0.3/人次。

2、饮用开水供应

在集热水箱中内置不锈钢盘管换热器,自来水通过不锈钢盘管换热器与集热水箱内热水进行热交换,将自来水温度提高2040℃,再进入燃气沸水机组进一步升温至95℃以上后,通过自来水压力送入置于高位的开水箱存储供使用,开水开放时间段,只需要打开开水房龙头即能放出开水。由于采取了提高初始水温的方法,使开水供应的燃料消耗减少了2550%

为确保饮用水质安全,燃气沸水机组采用优质食品级不锈钢制造,引入烟气冷凝技术,排烟温度不到70℃,机组热效率超过94%

通过上述手段,开水生产成本得到控制,每瓶最低只有0.03元。

3、建筑采暖

在冬季采暖期,太阳能集热系统同样可以作为采暖热源加以利用。

晴天时,当太阳能集热系统水温超过采暖系统的回水温度时,采暖水箱水通过太阳能循环泵向集热系统顶水,置换高温热水至采暖水箱,在采暖水箱内,直接被采暖循环泵抽送入外部采暖系统管道,释放热量后回到采暖水箱;或者,太阳能热水与外部采暖系统水进行间接换热,采暖水箱水经过太阳能集热系统提升温度后,再由采暖热水循环泵抽入PID燃气热水机组二次升温到采暖需要的温度后送到外部管网。

当夜间或阴雨雪天气,太阳能水温低于采暖回水温度时,太阳能集热系统水回流到安装于低位的采暖水箱,以减少散热损失,同时防止集热系统冻结产生危害,直至次日日出后,重新将采暖水箱水顶入集热系统。

采暖辅助加热所选用的PID燃气热水机组,是顺昌公司自主研发的高效热能设备,全自动运行,机组选用进口名牌燃气燃烧器和安全阀组、采用PLC控制、能够根据室外环境温度自动调整采暖供热温度,自动比例调节热负荷,确保出水温度稳定在设定值,保证冬季采暖系统的可靠。PID燃气热水机组设置有独立的烟气冷凝装置,充分利用了燃气燃烧烟气中水蒸汽的潜热,使排烟温度低于采暖温度,运行热效率最低达97%、最高106%

用于采暖的太阳能集热器优先选用平板式集热器,传热工质选用防冻液,间接闭式承压系统,虽然在初始造价较高,但系统可靠、维护成本低、水质不会污染、系统寿命长,可以提供更多的热能,能较方便解决非采暖季节的系统过热问题。由于用太阳能替代部分燃料消耗,并且采暖选用的PID热水机组具有极高的效率,因此,本方案比常规的采暖能耗降低至少35%以上(取决于太阳能的保证率)。

顺昌公司太阳能集中热水供应系统已经在几十家大中学校得到推广应用,产生了良好的经济和社会效益。以某所大学为例,该大学在校学生15000人,太阳能集热系统安装面积1950平方米,学生年在校天数275天,日均洗浴人数约5000人,平均洗浴用水45/人次(42℃热水),日洗浴用水量225吨;日供应开水约40吨,人均2.5/天。太阳能集热系统平均每天提供42℃洗浴热水125吨,太阳能保证率为40%,不足部分用天然气辅助加热。太阳能集热系统日均节省燃气约450立方米,当地天然气价格为2.4/立方米,日节省燃气费用1080元,年节省燃料费29.7万元;系统运行日均耗电160kWh,当地电价0.56/kWh,年支付电费2.5万元,太阳能集热系统年净收益27.2万元。太阳能集热系统造价160万元,投资回收期不到6年,如果考虑该项目可再生能源的政策性补贴90万元,系统实际投入70万元,投资回收期仅为2.5年。

二 洗浴废热回收

洗浴废热回收在以往高校节能中,是容易被忽视的一环,再加上缺少有效的再利用方法,一般直接排入下水道,造成水资源和热能的双重浪费。顺昌公司通过研发,建设蓄热水池,在蓄热水池安装换热盘管,将洗浴废水温度从约32-33℃下降到20℃以内,自来水初始温度由10-12℃提高到22℃以上,再进入太阳能集热水箱或进入机组进一步升温,水池内水经过过滤、沉淀、净化、中和等手段作为中水储存供次日使用,用于洗车、绿化用水、道路冲洗等。通过上述手段,水资源和废热得到充分利用,收效显著。

太阳能集热系统、洗浴废水余热回收、厨房锅灶余热回收集成系统原理图

 

以上面所介绍的大学为例,通过洗浴废水余热回收,日回收废水225吨、回收热能11.3GJ;浴池年开放275天,年总回收废水61875吨、回收热能3100GJ;年节约燃气近10万立方米,节省燃气费用24万元,当地水价格1.2/吨,节省水费用7万多元,合计年节省费用30多万多元,整个回收系统造价扣除政策性补贴之外,不到40万元,投资回收期只有1年多,投资少、见效快。

三、食堂锅灶余热回收

新澳门葡萄京食堂锅灶的节能以往并没有引起人们足够的关注。事实上,一方面,食堂饭菜原料及餐具清洗需要热水供应,可能不得不消耗蒸汽或电,另一方面,炊事锅灶只利用了燃料中不到一半的热能,其余热量被排到室外,造成严重的能源浪费。

我公司研发的余热回收装置使用优质耐热钢做成翅片换热器,直接安装于传统大锅灶的后烟道。在换热器底部设有进水口和进水电控阀门,在顶部设有出水口和温度探头以及控制器,利用大锅灶排烟温度在500600℃左右所携带的热能,通过换热器来加热水。当温度探头检测到水温达到设定值时,自动打开进水电控阀开始顶水至储存水箱备用。当温度探头检测到水温低于设定值时,自动关闭进水电控阀。每台大灶独立运行,不相互影响。水箱储备的热水可自用,也可以供给其他场合使用。

余热回收装置随炉灶一同自动启动运行,不需人工操作,除了获取余热外,有效降低排烟温度,消除了火灾隐患。

食堂锅灶余热回收原理图

 

按照一般的配置,高校食堂锅灶配备为每500名学生一口锅灶,日均使用时间约4小时/口,锅灶的功率为约45kW,燃料消耗为4.5m3天然气/小时,锅灶有效吸收的热量不到50%,其余的热能白白排放,锅灶的排烟温度在500℃~600℃甚至更高。通过加装余热回收装置,排烟温度下降到约140℃,每口锅灶每小时可回收利用55.3MJ的热能,如将水从15℃加热至50℃再提供食堂使用,可产生380公斤的热水,按照每口锅灶每天使用4小时,年使用275天,可产生418吨热水,年节省燃气2027m3

像一所15000名学生的高校,配备的锅灶约30口,如果对全部锅灶烟气余热进行回收,年可节省燃气60810m3,生产热水12540吨,可满足食堂自身大部分热水需要。按照本地天然气价格2.4/m3,年节约燃气费用近14.6万元。而全部改造费用约1218万元,只需一年即可收回全部投资。因此,食堂锅灶余热回收利用是高校节能减排的又一可行途径。

四、PID分布式燃气热水采暖系统节能方案

一般的民用建筑采暖需要24小时室内恒温,而高校的许多建筑并不是24小时投入使用,大部分建筑都是白天使用,如果采用民用建筑供暖方法,由于夜间气温低,又没有光照的温室效应,其采暖所消耗的能耗大大超过白天的消耗,特别是长达数月的寒假,绝大部分建筑都处于无人使用状态。事实上,在无人时间段,完全可以采取低温抗冻供热模式以节约能源。传统的集中供热系统复杂,冷热不均,管理粗放,调节手段有限,运行自动化程度不高;外管网热损大;设备效率低、能耗高;需要采暖的时间段室内温度达不到,不需要采暖时间段又造成能源浪费,温度不达标和热能浪费现象并存;运行成本取决于管理及操作人员水平和职业素养,管理不善时可能导致燃料费超出预期;设备维修频繁,稳定性不够、供暖事故时有发生。

PID分布式燃气热水采暖系统不同于传统的集中供热,它是根据整个采暖区域的建筑布局、分散程度、用热时间差异、温度差异等不同要求,在科学评估造价及运行成本并结合现有建筑与规划基础之上,化整为零,分区分片设置燃气热水机组供热站,达到造价低、运行成本少、室内温度有保证、管理简便的目标。系统建立在燃气机组紧凑的结构、高度自动化、高热效率以及对环境的友好性基础上,对每栋建筑采暖设定合理的24小时供热室内温度运行曲线的精细化管理,通过网络传输实现中央控制与管理,达到最大化节能与舒适的采暖温度间的统一。

 

 

PID分布式燃气热水采暖系统原理图

PID分布式燃气热水采暖系统核心特征,是取消集中供热站,依据整个采暖区域建筑规划,按建设工程进度、功能区布局,在对造价、运行成本、系统控制等各种参数进行优化和综合比对基础上,确定供热站数量及位置,分散设立数个供热站,就近供热;基于分布式设立供热站,有效缩小外管网管径、缩短管线长度,降低整体造价、减少管网热能损耗;PID分布式燃气热水采暖系统的核心热能设备,采用了顺昌公司自主研发的技术先进成熟可靠高效率的SCAPID常压燃气热水机组,机组运行效率达到97103%;设备安全、紧凑、模块化组合,占地少,无须单独建站,可直接安装在建筑物内;燃气热水机组自带比例调节系统,控制系统能自动跟踪系统负荷,并根据系统负荷自动调整机组工作台数或出力大小,力求最经济能耗和最佳的运行状况;采暖系统以单栋建筑为控制单元,设置不同建筑的24小时采暖室内温度曲线,通过室内温度自动控制各种建筑采暖负荷,达到采暖效果和节能降耗的双重目标;以监控中心、通讯网络、现场监控设备、辅助监控设备组成的采暖监控系统,通过PSTN电话网、局域网、InternetGPRS无线网进行远程操作和控制;采暖软件控制系统为自主研发,采用以本地供热站为子系统的分布式计算机或PLC控制系统结构,中央与本地分工协作,实时显示各控制节点的各种运行参数、远程操作设备或修改运行工艺参数、在线故障报警及提示、自动保存运行信息、自动生成各类财务报表,在确保可靠的前提下,实现自动化、智能化运行。

 

PID分布式燃气热水采暖系统与传统集中集热的比较

比较项目

PID分布式燃气热水采暖系统

传统集中集热

造价

前期投资

根据工程实际规模分期分批次按需投入供热设备,机房土建规模小、设备一次性投入低

需一次性建设集中锅炉房、购入大型锅炉设备,机房土建规模大,设备投入高

室外管道

造价

管径小,管网距离短,造价只有集中供热的一半

管径大,管网距离长,造价高

设备造价

分布式供热主设备数量增加,设备投资较高,但无需建换热站

主设备数量少,造价较低,但需购置换热站设备

土建

尽管锅炉房分散设置,但由于设备紧凑,总体占地减少,且建筑高度低,另外室外管道的开挖和回填量小,整体造价低

锅炉房需宽大高,除了建设集中锅炉房外,室外管道量多,管径大,开挖回填量大,还需要建设换热站,整体造价高

设计开办审批监检费

常压运行,只需简单申报、不需安检,费用低

承压锅炉,需要设计、报审、监检、发证和操作工持证上岗,费用较高

整体造价

低,只有集中供热造价的70%左右

造价高,主要是室外管网造价

运行

费用

能耗

低,机组热效率高,输送距离小,输送管道管径小,热网散热少,按照不同建筑的室内温度曲线供热,避免热能的浪费,比集中供热节能30%以上

锅炉热效率较低,输送距离长,输送管径大,统一供暖时间段,非使用时间段能源浪费大,燃料消耗大

维护费用

较低,智能化运行,自动故障报警提示,设备质量可靠、性能稳定。

较高,带压锅炉,需要定期检修,对配置元件的要求高,易产生故障。

年检费用

无须年检

需要年检

人员要求

低,智能化运行中央远程监控,人员数量少,劳动强度低

高,操作人员需专业培训合格后上岗

运行成本

低,比传统供热方式节能30%以上

高,热网损失大、浪费严重

总体比较

初投资小,整体造价低、运行费用少

初投资大,总体造价高,运行费用高

从上述对比表中不难发现,PID分布式燃气热水采暖,无论是从前期投入、整体造价,还是运行费用上,都有着传统集中供热或者市政供热难以比拟的优势,特别是在国家大力推广使用天然气作为替代能源的今天,前景一片光明。

五、结语

作为公共建筑的高校,用能环节多、使用方式多样,其节能降耗具有特殊性。受到传统观念、管理方式、设备的技术水平、自动化控制程度等多方面的影响,高校节能工作任重道远、节能潜力广阔,除了高校自身意识创新、管理创新和技术创新外,也需要社会的积极参与。近年来,顺昌公司为高校的节能工作提供了一定的服务,产生了良好的经济社会效益,我们将进一步总结过去成功的经验,不断地优化已有的节能措施,并从各大高校的实际情况出发,与各高校共同努力,开创高校节

能的新局面。

 

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