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中国工业建筑电气节能技术设计的要点地 ISSN:1006-2122

环保设备 2020-12-16 04:30 124 自由采购网

1 变配电系统的节能设计要点

(1)变配电室应尽可能设置在电气负荷中心,其电力变压器宜设置在靠近电气负荷,电力变压器的供电半径不宜超过民用电气设计规范的要求。

(2)采用S系列节能变压器,有条件下,宜采用SBH15型非晶合金变压器。

(3)变压器要确保可以调节次级输出电压,要根据负载的实际波动情况,确保比较高负载时,供电系统的末端不低于AC220-5%即可,以避免低负荷运行工况时,用电设备供电电压过高而造成能耗过高。

(4)应严格控制变压器的带载率,应确保变压器的三相电流平衡。

2 供配电系统节能设计要点

(1)配电系统的电缆或封闭母线选型应充分考虑压降,其电压降不得超过5%,对于节能示范项目推荐采用2%的标准。

(2)对于高层建筑宜采用封闭母线作为竖向主供电的配电系统。

(3)供配电系统宜设置电力监测系统。

3 动力设施节能设计要点

(1)所有的动力设施均要充分考虑建筑项目非工作时间电气负荷低的特点,所有设施尽可能采用变频供电方式,以解决低负荷运行时能耗过高的问题。

(2)对于给水系统应将高低区分开供水,尽可能利用市政供水压力,给低区系统供水。

(3)对于压力给水系统,尽可能采用无负压给水设施,以利用市政供水的压头,以降低供水系统的能耗。

(4)对于压力给水系统,宜设置一定容积的压力罐,以解决建筑项目低用水量运行工况时,其变频水泵低效运行的问题。

(5)风机、水泵宜设置变频器,以解决设计选型工况与实际运行工况差异所造成的风机、水泵无效运行,如设备运行工况峰谷工况差异较大时,应采用闭环自动控制。

(6)对于有加班需求的项目,应设置加班空调系统,其加班空调系统应能满足空调低负荷而系统高效运行的技术要求。

(7)对于VAV空调系统,其层楼VAV空调机组的风机应为变频风机,其风机电机应能满足15~50Hz宽频调节的技术要求。

(8)对于自动扶梯应设置变频控制装置,以解决无人时的变速运行要求。

(9)对于运行速度大于或等于4m/s其载重量大于或等于1250kg的载客电梯,宜设置制动能量回收系统。

4 照明系统节能设计要点

(1)对于照明灯具应采用节能灯具,其公共照明灯具的功率因数要达到0.9以上,应该严格限制电子整流器的谐波,其总谐波畸变率不得超过相关规范的要求。

(2)照明设计应采用专业的照明设计方法,应使用专业照明设计软件进行灯具的选型和设计,严格控制照度水平,确保照度和照明功率密度在相关设计规范内。

(3)对于公共区域的照明控制系统,应采用智能照明控制系统,对于办公区域宜采用智能照明控制系统,有条件下,对于可利用室外自然照明的区域可采用调光方式,并与遮阳百叶联动控制。

(4)智能照明控制系统应采用模式控制方式,其灯具的分组设置应符合模式控制方案,其控制模式至少应包括工作模式、午休模式、保洁模式、非工作模式、深夜模式等。

(5)对于建筑物内应急疏散楼梯间和疏散通道的照明控制,宜采用灯具末端设置声光控自动控制方式,应采用带消防强制点亮功能的声光控开关,考虑到其灯具均为带有电子镇流器的节能灯具,其声光控开关还必须采用可控制电感性负载的类型产品。

5 智能化控制系统

(1)应设置建筑设备监控系统,其建筑设备监控系统的监控范围应包括中央空调系统(包括冷热源系统、空调末端设备等)。

(2)B级以上的计算机(数据)机房应设置环控系统,环控控制系统所监控的范围至少应包括机房的专用空调系统、新风系统等。

(3)智能化控制系统应采用集散控制系统,采用分级分层控制。

(4)所有设备的智能化自动控制应符合设备专业工艺控制要求。

(5)对于风机盘管+新风空调系统,如项目设置有加班空调运行模式,应设置联网型温控器,对于其他项目则宜采用联网型温控器。

(6)如中央空调系统采用如VRV空调系统,则应采用设备自带的控制系统。

(7)大型公共建筑宜采用系统集成技术,其系统集成的目的是为了各个控制子系统的运行数据共享,以达到整个机电设施系统比较好运行工况的要求。

6 其他

(1)通过负荷计算,合理确定各配电所的位置,尽量做到高压供电线路深入负荷中心。

(2)合理选择变压器容量及型号:变压器容量一般按变压器负荷率在75%~85%选择较为经济合理;选用高效节能型变压器,提高电能转换率,降低变压器本身的运行能耗。

(3)合理选择配电线路路径及电线电缆经济截面,在满足电压损失和短路热稳定的前提下,根据年大负荷运行时间(Tmax)来确定导线截面选择标准。当Tmax<4000h时,按导线载流量选择导线截面;当4000h≤Tmax<7000h时,宜按电缆经济电流密度选择导线截面;当Tmax≥7000h时,应严格按电缆经济电流密度选择导线截面。对长期处于工况运行状态的导线,其导线截面建议放大一级。

(4)正确采用无功功率补偿措施,采用变配电所集中补偿与车间分散补偿相结合的方式,根据工厂负荷设备容量及性质分散设置就地补偿电容。

(5)对谐波含量较大且谐波分量较集中于某一波次的工程项目,应采取相应的措施,谐波,减少谐波电流损耗。

(6)合理选择电动机型号,对200KW以下电动机优选低压电机,对于355KW以上电动机优选高压电机,对于200KW~355KW的电动机,需要对其进行综合评估以选择合适的电压和功率。

(7)对负载变化频繁、大功率的风机、水泵等电力设备,采用变频调速控制、软启动等控制措施,降低电动机起动电流,减少对电网的冲击。

(8)工厂照明设计应严格满足《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)所对应的照度、显色指数、光效、照明均匀度、统一眩光值、照明功率密度值等相关标准值的综合要求。

(9)照明设计根据工业建筑特点,根据工艺设备布置和操作人员工作面的不同要求,采用一般照明与局部照明相结合的方式。

(10)工厂照明应根据工厂结构特点选择合适的节能光源、高效灯具及节能型电感或电子镇流器。高压钠灯、金属卤化物灯应配用节能型电感镇流器;气体放电光源应采用单灯电容补偿的方式,将功率提高至0.9以上。

(11)根据工业建筑物厂房实际用电需求,按照时控、光控、自动/手动控制等多种组合方式,合理进行照明灯具的控制,条件允许宜采用智能照明控制系统。

(12)应根据大型工业厂房、物流园区的物业管理要求、各相关专业的监控要求、以及项目投资等实际要求,确定建筑设备监控系统的内容、范围和标准。

(13)合理设置分项计量及能源监测系统装置,掌握建筑物能耗数据。

(14)合理利用太阳能光伏发电、风力发电、风光互补发电等可再生能源。

注汽锅炉烟气余热回收节能技术的研究应用

注汽锅炉已低应用于油田稠油热采中,即向油层中注入高温高压蒸汽,既可以提高油层温度、降低稠油粘度,又可以使油层压力升高、增加驱油能力。

一、引言

注汽锅炉已低应用于油田稠油热采中,即向油层中注入高温高压蒸汽,既可以提高油层温度、降低稠油粘度,又可以使油层压力升高、增加驱油能力。目前,各油田运行的注汽锅炉多为高压直流锅炉,蒸汽发生量一般在9-23t/h 之间,压力在8-17MPa 之间,设计热效率≥85%,火用效率37%左右。在实际运行过程中,热效率仅在80%左右,而效率只有30%左右分别比实际值低5 个百分点和7 个百分点。造成热效率低的主要因素是排烟温度过高和过剩空气系数不适。

为此,余热回收技术被应用于注汽锅炉中,取得了良好的节能效果。这里对烟气余热回收技术进行分析研究。火用是一种评价能量价值、衡量做功能力的参数,火用效率作为能量转换系数既考虑了能的数量,又考虑了能的质量,因此火用效率的提高更能反映余热回收技术的可行性。

二、注汽锅炉烟气余热回收分析

1. 注汽锅炉余热利用分析

通过研究表明,注汽锅炉热效率及火用效率随α 的变化而变化,当排烟温度不变时,α 越大,注汽锅炉热效率及火用效率越低;当α 不变时,排烟温度越高,注汽锅炉热效率及火用效率越低。分析表明,当排烟温度160℃,过量空气系数1.0 的时候热效率比较高,但是在实际测量中,不可能达到这样的数据,研究表明,排烟温度200℃左右,过量空气系数1.05-1.15 时,热效率能提高到87%左右,而火用效率也有很大提析表明,降低注汽锅炉排烟温度对提高锅炉的效率起决定性作用,如果能通过实施烟气余热回收技术降低锅炉排烟温度,并合理控制过剩空气系数,能有效降低锅炉排烟热损失和火用损,提高锅炉的热效率和火用效率。

2. 注汽锅炉烟气余热回收方式

注汽锅炉烟气余热回收利用主要有三种方式:①烟气余热预热空气;②烟气余热预热燃油;③烟气余热预热给水。经技术调研发现,这三种余热回收方式对锅炉本体热效率的影响是不同的。以下对这三种预热方式对锅炉本体热效率的影响进行比较:

(1)烟气余热预热空气对热效率的影响

在采用烟气余热预热空气后,将改善燃料雾化条件,改进炉膛燃烧状况,提高炉膛温度,降低过剩空气系数。可见,预热空气将对排烟损失、化学未完全燃烧损失及机械未完全燃烧损失带来影响,而对表面散热损失不会产生较大影响。

(2)烟气余热预热燃油对热效率的影响

燃油温度的高低,会影响燃油的粘度,进而影响燃油燃烧时的雾化质量,特别是渣油,粘度高会引起油结焦。燃油粘度随温度升高而降低。这将改善燃油入炉后的雾化质量,降低机械未完全燃烧损失及化学未完全燃烧损失。

另外,锅炉绝热燃烧温度亦随燃油温度的升高而升高,由公式Q=FK△t 可知,绝热温度的提高增大了炉内辐射换热系数,提高了传热温差△t 和锅炉总换热系数。因此,烟气余热预热燃油有利于降低排烟温度、机械未完全燃烧损失及化学未完全燃烧损失,从而提高了锅炉热效率。

(3)烟气余热预热给水对热效率的影响烟气余热预热给水相当于提高锅炉入口介质的温度,减小传热温差△t,但只要控制得当,锅炉入口介质的量足够的大,传热温差△t 下降的不太明显,锅炉烟气余热就能够被再利用。烟气余热预热给水可以直接降低排烟温度,再配合以合理的过剩空气系数,锅炉的热效率将得以显着提高。

上述研究表明,烟气余热预热空气、烟气余热预热燃油都不会削弱传热温差△t,在理论上是较为理想的烟气余热方式。但上述两种方式的实现工艺过于复杂、初期投资较大、系统操控方便,而烟气余热预热给水的实现工艺简单、投资少见效快,只要系统参数控制得当,完全能满足降低锅炉排烟热损失,提高锅炉热效率的要求。

三、烟气余热给水工艺的研究

1. 余热回收装置

烟气余热利用装置是一种高效气―水换热器,利用装置中传热元件实现锅炉尾气和循环水的热量交换,达到烟气余热回收利用的目的,在现场运行中可将回收的热量用于储油罐加热、站内采暖及锅炉给水的预热等。目前油田用烟气余热利用装置有两类:一类为导热油余热利用装置,一类为热元件余热利用装置。其中,导热油余热利用装置特点是不易结垢,但热量回收率低。热元件余热利用装置不易腐蚀,对水质也有一定的要求。

烟气余热利用装置由上、下联箱、壳体、销钉管穿热管组及外部流程管线组成。该装置中传热管采用横向冲刷错列形式,管内走水,管外走烟气。其结构特点为:①结构紧凑,相同换热面积的销钉管余热回收装置和换热设备与普通光管的设备相比,其体积和占地面积数倍地减少;②维修方便,销钉管是采用整根无缝钢管制造完成的,各销钉管之间用弯头连接;③受压元件热应力小,每一件受压元件在整体组装时,无任何强制组装现象,因而不会产生组装应力,同时设备在运行过程中,热应力小;④可高效连续的运行,销钉管技术具有较强的防垢、防灰和自除垢、除灰能力,因而其设备可以长时间的保持高效运行,这是普通光管换热设备所不能比拟的。

针形管换热器是烟气余热预热给水装置,将该换热器安装在注汽锅炉对流段烟道上,并用调节阀调节进入换热器的水量,测试证明,该工艺施工简单,运行控制方便,特别适用于注汽锅炉系统,以达到节能优化的作用。

2. 余热回收在注汽锅炉实例中应用的效果

将该技术应用于油田采油厂,该注汽锅炉运行参数为:给水压力17Mpa,给水温度24℃,给水流量7t/h,出口蒸汽压力16.8Mpa,蒸汽温度358.5℃,蒸汽干度70%,排烟温度为220℃,燃油进口流量430kg/h,燃油进口温度93℃,雾化蒸汽压力0.6Mpa,根据锅炉原理里的公式可以计算得,烟气量为4437Nm3/h,烟气带走热量2155599.58kJ/h。如果利用余热回收技术把排烟温度降至200℃,给水温度由24℃升至40℃,蒸发量为7t/h,烟气带走热量为1930387.68 kJ/h,前后二者之差225211.9 kJ/h 即为余热资源量。根据能量平衡分析法和火用分析法对该锅炉进行计算并分析,注汽锅炉注汽锅炉在改造前后的能量平衡衡算结果结论清楚表明其节能效果。

四、结论

本文提出了利用回收注汽锅炉烟气余热预热给水提高注汽锅炉热效率和火用效率的技术,分析了造成注汽锅炉热效率和火用效率过低的原因和注汽锅炉可利用的烟气余热,选取回收余热预热给水的方式,并针对实例分析了烟气余热预热给水所取得的效果。

(1)当前油田注汽锅炉热效率和火用效率普遍低于设计值,主要原因是排烟温度过高,过剩空气系数控制不当,烟气中携带大量的热量,这部分热量应该充分利用。

(2)降低排烟温度和控制过量空气系数来减少排烟损失,分析表明,当排烟温度降低到200℃,过量空气系数控制在1.05-1.15 之间时,热效率和火用效率可以达到一个比较理想的值。

(3)通过烟气余热回收技术预热给水,充分利用烟气余热,将给水温度从24℃升高到40℃,实例衡算表明,热效率提高了6 个百分点,火用效率也提高了3 个百分点。

(4)在运行中应注汽注汽锅炉对流受热面清垢的工作,以有效地把排烟温度控制在200℃左右。

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