能耗计量（共4篇）
能耗计量 篇1
1 能耗分项计量管理系统
在创建节能型社会的大环境下, 各种节能减排理论如雨后春笋般层出不穷, 同时各种关于绿色建筑、智能建筑的论坛也此起彼伏地进行着。但实际上大多数项目都还停留在传统的技术和工艺上, 节能减排技术应用并没有想象得那么顺利, 大多是雷声大雨点小, 很少能得到大范围的有效应用, 这个问题在耗能大户——城市大型商业建筑里面尤为突出。因为工作性质的关系, 笔者对绿色、节能等相关技术接触较多, 在这里向大家介绍一个相对简单的、易学易用的能耗分项计量管理系统。
能耗分项计量管理系统通过自动化测量和传输技术, 将各种能源 (资源) 的消耗情况分类计量实时上传到管理平台, 再由管理平台进行记录、统计、分析、管理, 本文将重点介绍能耗分项计量的应用情况。以笔者所在单位为例, 笔者的单位在国内各地有多个商业管理的项目, 在每个项目内均设置了能耗分项计量管理平台, 对项目内各用电系统的耗电情况进行实时记录, 同时集团的中心管理平台对各地项目的管理平台进行统一管理。
2 能耗分项计量管理系统在日常工作中的作用
2.1 管理人员日常工作的辅助功能
(1) 设备管理
按照能耗分项计量管理平台的设计和建造要求, 可以将建筑内能耗设备进行逐层分项, 以便管理人员能更加清晰、全面地了解建筑内各个系统的能耗情况。同时, 可以监测各个设备的耗电量和用电安全情况并多种模式统计各个时段内的能耗数据, 并将统计结果进行横向和纵向的比较。
(2) 商户管理
按照企业经营要求, 笔者负责的项目针对步行街商户、主力店和业主三大公共能耗用户, 能耗分项计量管理平台可对所有能耗和用电安全进行实时监测, 详细了解每个用户的能耗使用情况, 如单位面积能耗、用电功率峰值、实时统计电费、各分项能耗统计等。还可以从不同角度对用户进行综合排名和对比, 同时系统还支持租户和公共区的电耗查询。当用户安装了预付费通信的计量表时, 该系统可以对需要充值的商户进行报警提示。
(3) 管理诊断
系统具备自动管理诊断功能, 系统可以通过数据分析为管理者自动提供设备运行故障报警, 对每日用能进行对比分析、判断日能耗是否有异常现象发生, 还可以提供异常用电、能耗突增、三相不平衡等多种节能诊断结果, 提高管理人员的工作效率。
(4) 配电监控
将用电支路信息图清晰地展示于建筑节能监测系统平台中, 可监测建筑每一条用电支路的耗电量、功率、电表读数等实时参数, 并及时对发生故障或者出现用电安全问题的支路进行报警。
(5) 能耗数据报表
管理平台包含了日常使用的多种报表模式, 可根据需求打印出上百种常规报表, 因为此系统的建设是以用户定制为主的, 管理人员还可以根据自己特殊的管理需求定制报表模版, 满足个性化的管理需求。
2.2 集团能耗分项计量管理平台的管理功能
(1) 指标体系监测
根据集团的统一要求, 所有项目的能耗计量均需要按照统一标准设置管理体系, 包括总用电、公共用电、暖通空调 (主机房、末端设备) 、步行街商户用电、步行街公共区照明、停车场照明、动力用电等。根据这些计量指标可以对各地项目的能耗情况进行分析考评。
(2) 集团对各地项目能耗的监测
通过集团管理人员对各地项目重点设备能耗情况的统计和对比, 可以定期向相关人员发送能耗周报、月报, 从而引起各地管理人员对能耗管理的重视, 提高节能意识和环保积极性。
(3) 集团制定对各地项目能耗的考评指标
经过对各地项目能耗的长期监测和统计, 得出科学的数据分析后, 下达合理的能耗指标。该指标要求可以细化到某一个系统或者是某一台设备, 比如空调系统或者动力系统, 增强节能管理的针对性。
(4) 各地项目管理人员每月向集团提交能耗报告
要求各地使用该系统筛选数据, 按照统一格式上报月 (年) 能耗报告, 统计所管辖项目的能耗情况, 包括各用能系统占总能耗的比例, 相对前周期的能耗变化趋势, 问题分析等内容, 提高能耗管理质量。
2.3 节能诊断和节能评估
(1) 日常运行管理诊断
日常运行管理诊断服务通过程序化处理由能耗管理平台采集的能源消耗实时数据, 分析识别数据特征, 找出其中的数据异常或已知问题的数据表象, 形成管理诊断报告供管理者决策。
该项服务可发现并处理的问题有找出能耗突增、异常用电、非工作时段异常用电、配电支路三项不平衡、功率因数过低等。如果配合相应的采集措施, 还可以提供用电设备温度、供配电系统谐波等相关数据的实时监测。日常运行管理诊断服务通过用户交互界面为管理人员提供日常能耗管理问题报警处理分析等功能。
(2) 月度节能诊断报告
月度节能诊断报告以多个常用的分项设备子系统为诊断分析单元, 对其能耗数据进行分析诊断处理, 跟踪其能耗问题, 提供改进建议。
该项服务可以实现的具体功能包括:
(1) 找到因物业使用者节能意识低和管理水平不高而造成的能耗漏洞 (如夜间空调箱风机长期不关, 消防风机不正常开启等) 。通过观测相关用能系统在不同时段的动态指标, 可以找到相应的能耗漏洞, 加强管理后可获得节能效益。
(2) 发现系统中某些重点用能设备的故障。大楼中的某些大型设备发生故障时 (如冷冻机、新风机、水泵故障、阀门堵塞、传感器故障) , 可能并不是无法操作运行, 或产生某些异常的噪音, 而仅仅是其使用能耗急剧增加或与其关联的某些设备的使用能耗急剧增加。出现此类问题时通过分析实时能耗数据, 系统可以很轻易地找到这些故障设备能耗的异变, 进而发现其故障, 进行检修, 避免了因设备故障而造成能耗增加的现象。
(3) 辅助管理人员优化系统运行策略。建筑物中的各用能子系统, 特别是空调系统中的各设备之间存在一定的关联。因其系统不协调、匹配 (如制冷主机、冷冻泵、末端空气处理机运行策略, 冷却塔和冷却泵运行策略, 新风系统的新风量调节策略等) 不当而产生的用能浪费往往是管理人员不易发现且较难解决的。通过挖掘各用能设备不同时间段的能效指标, 专业人员可以较容易地发现运行策略的问题, 为管理人员提供合理的运行策略建议, 进而达到降低能耗的目地。
(3) 年度综合节能诊断
年度综合节能诊断由两部分组成, 一是统计、计算、分析年内集团全部项目主要用电系统和用电设备的能耗数据, 然后做出总结分析不合理的能耗问题;二是通过现场节能调研和测试, 总结出科学可行的管理措施, 形成年度综合节能诊断报告推广到各地项目并最大限度地发挥管理平台作用。
诊断报告内容通常包括, 建筑基本信息调研, 建筑分项能耗审计, 空调系统能耗指标分析, 冷冻站、新风机、排风机、冷冻 (冷却) 水循环系统、组合式空气处理机等专项研究, 建筑环境及服务品质专题研究, 变配电系统的安全及用电设备的运行分析等。
浅谈供热计量改造能耗测评方法 篇2
中国已将节能减排纳入基本国策,其中建筑节能有极大的比重。对既有建筑实施围护结构改造并进行供热计量改造,是提升建筑节能水准的重要途径。依照相关规定,对既有居住建筑节能与热量改造项目实施节能效果的测评极为关键。供热计量是指以集中供热或局部供热为基础,以满足居民热舒适需要、强化居民对节能的认识力度、确保供热与用热两方的权益,通过既定的供热调控工艺、计量模式及收费策略,按户计量并收取费用。也就是说,供热量计量是以热量消耗的程度来计取采暖费的。当前,中国供热计量模式包含热分配计量、户用热量表法等[1]。
1 既有居住建筑基本情况及能耗情况
当前,建筑能耗在全国终端能耗的比率达到27.5%。到2011年终,中国城镇节能建筑在建筑总面积中的比例是23%,建筑节能强制性标准水准还有待提升。而举例说明,笔者所在公司的采暖能耗为30 W/m2,新老建筑热舒适度过低。
2 供热计量改造能耗测评的方法
2.1 纵向比较测评法
对改造建筑在改造前的供热季实施采暖能耗测试,利用装设热表或其它计量模式计量采暖期或选用计量时间计量,并且需要全方位测定改造建筑室内温度、室外温度、测试周期。改造完成以后,对相同建筑实施采暖能耗测试,计量采暖期或选择计量时间计量,而且需要全方位测定改造建筑室内温度、室外温度和测试周期。从相关算式中就能够推算出节能率[2]。
2.2 横向比较测评法
因为大部分供热企业资金短缺或改造建筑明确时间过晚,所以明确后的改造建筑改造前缺乏计量热表或其它计量方法,改造前采暖能耗缺乏具体测试参数,致使节能率运算起来过于繁琐。因此,可利用横向对比法,即选择与改造建筑改造以前围护结构类似或一样的建筑实施采暖能耗测试,以建筑的当量能耗为标准对改造建筑改造以前的当量能耗实施运算。在实施能耗测评阶段应关注以下几点:
a)假如在既定的时间段内对其能耗实施测评,测评周期应尽可能选择室外温度起伏微小的时间段来进行,这是因为室外温度不可控,且在测评阶段要进行长周期测评工作、较长周期抽样的数据样本采集工作,以免因为建筑响应延迟时间及温度变更等非稳态元素作用于建筑[3];
b)对室内、室外温度的采集与相应的采暖能耗样本数据始终应保持统一测评步调,特别是室内温度多测点测评阶段更应留意,必要时应在测评阶段实施同步校准;
c)在测评前期应安抚好居民,规避居民长期打开窗户等原因导致室内温度、采暖能耗等数据形成异常误差。
2.3 测评指标体系
2.3.1 经济运行测评指标的换算
测评指标体系主要用在节能检测,也能够用在节能评估方面。因为建筑种类繁多,气候条件变化频繁,供热系统种类多元化,单位面积的供热能耗与单位面积耗热量没有形成标准;然而,上文述及的指标均是反映供热系统经济运转水准的关键数据。通过若干年探索,笔者在统计数据的前提下对相异种类的热力站实施横向比对,同时让运转管理人员自查,与以往的历史运转状况实施纵向比对。
2.3.2 单位面积供热能耗
对电、水、燃气、燃煤等输入建筑供热系统的能源,能够根据下面的公式进行计算,并依照能源种类的类别选择相异单位得出结论[4]:单位面积供热能耗=单位面积燃料消耗量+单位面积电能消耗量×折算系数+单位面积耗水量×折算系数。
2.4 A市供热系统经济运转目标
a)冬季供暖平均热量消耗指标25 W/m2~45 W/m2;
b)供热一次管网平均热损管控在5%左右,二次管网平均热损失管控在10%左右。
2.5 A市供热计量能耗测评模式举例
以A市集中供热住宅为实例进行分析,到2012年年终A市住宅供热计量面积4 821.43×104m2。当中,计量收费面积为2 094.34 m2,依照参考资料,A市进行计量供热收费的住宅业主,可以使用温控阀等调节设备进行调节的业主比率高达55.19%。依照本文模拟建筑在温控阀调节形式下的节能率来测评,1 000×104m2计量供热收费的高层建筑在一个供暖季能够节约的煤消耗量较为理想。
在基础室温稳定的前提下,无人时室温预设值越小,节省的能源就越多。模拟计算说明:无人时室温预设值是14℃,基础室温是18℃、20℃、22℃,其能耗指标为9.87 W/m2、10.55 W/m2、11.23 W/m2。因此,要适当调低基础室温及无人室温,通过温度的调节来降低能耗,测评阶段也能够作为参考。
3 供热计量改造项目的评价
对既有居住建筑进行围护结构改造的项目,因为其建筑保温结构改变,致使采暖设计热指标大大减少,在确保同样室内舒适度的同时,其消耗的能源一定会降低;而对纯粹实施供热计量改造的项目,因为其采暖设计热数据没有形成改变,所以,其节能仅能寄希望于行为节能———就是说依赖热价杠杆的影响,对居民进行管控。这与居民收入水准、热价情况、居民素养及本地收费策略有直接关系[5]。
在考核纯粹的供热计量改革项目阶段,不能仅权衡到节能率,应着重考核其热计量改造的普及程度、是否依照热量计费标准计量、是否依照计量收取采暖费等。
3.1 经典案例解析
H省中心机械厂商家属院总共有居住建筑45幢,每一幢是6层楼,建筑面积19×104m2。该家属院建筑建造时间大约超过了15 a,系统陈旧,无法实现分户计量及分室调温,有供热不均衡的难题。对该项目进行改造,应注意以下方面。
3.1.1 热源和供热管网热平衡改造
将传统供热系统上供下回的串联类采暖模式改造成并联式采暖模式,并安装流量控制阀,让阻力更为均衡,确保各建筑的流量与热量,这样不仅让供热管网的水力更为均衡,提升供热效率,也节省了热能资源,实现分户控制与分户计量。
3.1.2 室内供热系统计量与温控调控改造
为居民楼里的散热器安装控制阀、热分配表,达成分室温度控制的目标;给每一栋居民楼安装热计量表,在管井中入户供水管上安装过滤球器、热量表及黄铜闭球阀,入户回水管中安装流量控制阀及内置温度传感器套管的球阀,形成按户计量。
3.1.3 换装供热水管安装保温材料
家属院分户计量管道使用钢管。钢管管径是DN70以下、使用焊接钢管,管井DN70以上、使用无缝钢管。暖沟与室外明装的采暖水管必须保温,保温材料使用铝箔超细玻璃棉保温管壳,DN小于等于40 mm的水管保温层厚达30 mm;DN大于等于50 mm的水管保温材料厚达到40 mm。
3.2 改造效果
改造阶段是2008年8月—2010年3月,依照改造后的调试,利用热平衡阀与热量表后,供热效率大幅度提升,用户用热消费比以往节省约10%~20%;该改造阶段既对供热计量进行了改造,节省了能源,是节能改造的典范。
4 结语
既有居住建筑供热计量和节能改造是建筑节能的核心构成元素,是提升居民生活舒适度、构建节约型社会的必要工作,是惠民利民的系统工程。中国城市陆续提出节能改造项目计划,表明中国既有居住建筑供热计量及节能改造作业已经进入快速发展阶段,并为未来的居住建筑供热计量及节能改造作业做好铺垫。另外,因为居民对热产品的认知程度还存在差异,因此大部分居民都偏爱于以热计量缴费,中国政府应加大宣传力度,完善计量改造体制。
参考文献
[1]仇保兴.防治大气污染深入推进供热计量改革——在2013年北方采暖地区供热计量改革工作会议上的讲话[J].建设科技,2013(22):12-14.
[2]郑绍逢.以节能降耗为出发点剖析乌鲁木齐市实施既有居住建筑供热计量及供热系统节能改造工程的实际经验[J].城市建设理论研究(电子版),2015(1):3110.
[3]张宇晨.建筑节能及供热计量改革:大势所趋、民心所向——经济学的办法推动供热计量事业的发展[J].中国外资(下半月),2013(12):161.
[4]梁林新.供热计量热量表市场的思考——机械式、超声波式、电磁式3种热量表性能比对分析[J].中国计量,2013(3):67-70.
能耗计量 篇3
关键词：节能减排,能耗监测,分项计量
一个完整的能耗监测系统具体包括了能耗监测平台、现场检测子系统以及远程传输网络三部分。
1能耗监测平台
对于楼宇上传的能耗数据的接收工作主要由能耗监测平台来完成, 同时该平台也负责着对所接收数据的诊断和分析;该平台的主要硬件配置有大屏幕显示器、Web服务器、数据库服务器以及网络交换机等;除必备的硬件配置之外, 该能耗监测系统还需要配备专门的能耗分析人员、系统管理人员以及数据维护人员。能耗监测平台, 主要就是对其所辖区域内的各类标记信息进行收集、处理和储存, 并通过相关的远程信道实现数据的公示和上报等功能。
2现场监测子系统
能耗监测工作的完成关键一环节就是现场监测子系统, 一些重要的操作如方案的设计、分项计量技术以及安装施工等都是在这一环节来完成。在实际的工程案例中通常会遇到这样一种情况:对于一些大型的公共建筑, 其内部配电系统都极为的复杂, 而且在配电系统的实际使用过程中也总是会混入一些其他的用电设备, 所以为更好地保证分项计量数据的准确性, 也就需要对计量支路进行合理的选择。因此, 像一些大型公共建筑的现场监测子系统在具体的实施过程中务必要有一明确的流程。
3远程传输网络
在能耗监测系统中的远程传输网络部分, 其主要也包括了以下两部分内容;其一就是存在于数据采集器和数据中心之间的数据传输;其二就是计量装置和数据采集器之间的数据传输, 这一数数据传输是在现场监测子系统中实现;这里我们说的远程传输网络主要指的是数据采集器和数据中心之间的传输。为更好的保证数据传输的可靠性和稳定性特点, 前提也就需要对所传输的数据进行加密、认证、授权以及解析、报警等多项处理过程。
4软件实现与系统功能
上位机软件为Acrel-5000能耗监测系统组态软件, 该软件是对现场能耗数据进行采集与监测的专用软件, 最大的特点是能以灵活多样的“组态形式”而不是编程方式来进行系统集成, 它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法, 只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”, 便可以非常容易地实现和完成对现场数据的采集与监测功能。Acrel-5000能耗监测系统具有友好的人机交互界面, 可实时和定时采集现场设备各参量及开关量状态, 并将采集到的数据上传给数据中心存储。系统还提供了实时曲线和历史趋势曲线分析, 符合用户设计需要的报表、事件记录和故障报警等功能。整个系统可以实现所有回路能耗的采集和统计, 实现了远程自动抄表、能耗监测功能。
4.1运行状态监测
通讯异常报警提示。
4.2用户管理
不同用户权限具备不同操作功能, 各级权限的口令修改操作功能, 具有权限防误功能。
4.3能耗报表、棒图
实现了所有能耗报表的按时间查询, 分为日、月、年报表等, 任意分类、分项实时能耗棒图显示。
4.4打印及导出
所有报表及界面可打印, 或以EXCEL、WORD格式进行导出。
5应用案例分析
XX图书馆是一个高能耗大型公共建筑, 总建筑面积60885平方米, 消耗的能源主要为电、水, 还有少量的燃气、柴油等, 柴油发电机是作为应急电源之用。该项目能耗监测系统采用三层网络结构, 各楼层对用电进行分类、分项计量, 各楼层及总供水管道、燃气、柴油管道都安装有测量仪表, 以实现对能耗的实时采集与监控。所有的智能测量仪表均通过现场总线进行组网, 在监控室对现场各回路能耗状况实现集中监控与管理。
该项目中采用研祥工业计算机作为监控主机, 并附带液晶显示器、打印机等设备, 山特UPS电源在整个系统发生供电问题时, 可在一定时间内保证站控管理层设备的正常运行。数据采集终端采用高可靠性、带有现场总线连接的智能测量仪表。对于图书馆供配电系统, 低压进线回路和重要回路安装ACR系列多功能电力仪表, 普通馈线回路及照明配电箱中安装ADL系列导轨式电能表。
ACR系列多功能电力仪表具有全面的三相交流电量测量、复费率电能计量、四象限电能计量、2~31次谐波分析、电网质量分析、遥信输入、遥控输出及网络通讯功能, 主要用于对电网供电质量的综合监控及电能管理, 广泛应用于低压联络柜、出线柜、动力柜等场合。而ADL系列导轨式安装电能表除能采集基本电能参量外还具有体积小巧、安装方便等优点, ADL100单相电能表结构尺寸为4模数, 与微型断路器一起安装于照明配电箱中, ADL300三相电能表为7模数结构, 主要应用于动力柜中, 极大的方便了用电自动化管理。
6结语
目前, 能耗监测及计量工作的发展时间尚短, 而且现在也只是处在一个初级发展及阶段, 应用范围也不是很广泛。在应用实践中, 虽然取得了一定的成绩, 但同时还有许多环节需要去完善。相信随着国家重视程度的不断提高以及科学技术的不断发展, 能耗监测系统以及分项计量技术必将会更加成熟, 在不久的将来也必定会得到一更为广泛的应用和普及。
参考文献
能耗计量 篇4
1 工艺及设备参数
该5 000t/d生产线设计熟料热耗指标为3 032kJ/kg, 烧成燃煤煤质波动较大, 其热值在19 011～28 304kJ/kg之间, 工艺设计值为23 000kJ/kg。另外, 业主要求煤粉制备采用窑尾废气烘干, 由于地形影响, 总图布置中煤粉制备车间与窑头车间距离较远, 煤粉仓至窑头燃烧器输送距离为:水平170m, 高度16m, 弯头10个;煤粉仓至窑尾燃烧器输送距离:水平70m, 高度35m, 弯头6个。据此计算煤粉计量秤的主要选型参数见表1。
2 方案比较
2.1 煤粉输送稳定性
虽然对于5 000t/d生产线, 窑头用煤量很少用到16t/h, 但设计考虑了最差煤质工况状态及某些自身的情况。对于窑头煤粉秤, 如果输送距离不超过150m, 转子秤厂家承诺可满足工艺要求, 对应工艺方案如图1所示。
喂煤稳定性决定着回转窑和分解炉的运行及熟料质量, 当喂料量波动过大时, 会造成分解炉堵塞, 窑内结圈, 跑生料的现象, 严重影响生产的正常运行。因此, 本生产线工艺布置中, 当窑头煤粉输送能力超过16t/h时, 转子秤会发生输送不稳定的现象, 此时需在窑头车间增加煤粉仓, 将用于窑头的煤粉秤移到此仓下, 并需增加螺旋泵将煤粉从煤磨车间送至此仓, 这样方可保证稳定的喂煤, 工艺方案如图2所示。
图2这种方案的变化以及设备的增加, 意味着设计的变更及工程成本的增加, 这是在总包项目中最难以接受的。而如果使用科里奥利秤就不存在此问题, 科里奥利秤不需要工艺方案做任何改变即可满足煤粉输送的稳定要求, 其工艺方案如图3所示。
2.2 输送煤粉至窑头用罗茨风机
根据两个厂家提供的输送煤粉至窑头的送煤风量及风压, 罗茨风机选型结果见表2。按照窑系统年运转率90%计算, 采用科里奥利秤每年可节省用电82.78万kWh。
注:罗茨风机风量为煤粉秤厂家考虑其设备的运行情况而提供的风量参数;表3同。
2.3 输送煤粉至窑尾用罗茨风机
根据两个公司提供的输送煤粉至窑尾的送煤风量及风压, 罗茨风机选型结果见表3。按照窑系统年运转率90%计算, 采用科里奥利秤每年可节省用电50.46万kWh。
2.4 窑头燃烧器用一次风机
按天津院《煤粉燃烧器系统设计规程》, 窑头一次空气量按窑头燃烧空气量的10%计算, 其中窑头燃烧器送煤风与净风比例可定为3.75∶6.25。窑头净风由罗茨风机提供, 压力取25 kPa, 其选型结果见表4。按照窑系统年运转率90%计算, 采用科里奥利秤一年可节省用电49.98万kWh。
2.5 压缩空气
本项目设计窑头与窑尾共用一个煤粉仓。转子秤配置大致如下:煤粉仓锥体配有一个搅拌器, 每台秤带有一个Pre-hopper (校验小仓) , 每个检验小仓配置一个搅拌器。搅拌器需压缩空气辅助搅拌, 使煤粉均匀并稳定地卸料, 每个搅拌器消耗压缩空气100m3/h;最后每台转子秤喷吹转子中的煤粉需要12m3/h。如果不计入气动闸板阀的耗气量, 转子秤共需压缩空气324m3/h (标态) 。科里奥利秤采用压缩空气来保证轴承周围的微正压, 防止水、煤粉进入轴承而影响计量精度以及轴承寿命, 如果不计入气动闸板阀的耗气量, 共需压缩空气65m3/h (标态) 。根据经验, 0.7MPa的压缩空气1m3 (标态) 消耗功率0.086 7kW, 得出压缩空气相关参数见表5。按照窑系统年运转率90%计算, 采用科里奥利秤时, 每年节约用电17.70万kWh。
2.6 熟料烧成热耗
1) 在用煤量不变的情况下, 无论一次风量如何变化, 烧成系统所需总风量是不变的。一次风量的增加必然造成二次、三次风量的减少, 烧成系统从冷却机回收热量减少, 而这部分减少的热量需要由一次燃料 (煤) 来补充, 即单位熟料烧成热耗必然增大。
窑头选用转子秤时一次风量VY1K为16 853m3/h (标态, 下同) , 选科里奥利秤时一次风量VY1K为10 043m3/h, 转子秤多出6 810m3/h, 即入回转窑二次风量VY2K减少6 810m3/h。使用不同秤时, 熟料烧成热耗的变化计算如下 (忽略飞灰的显热差值) :
回转窑一次风显热:QY1K=ΔVY1K·tY1K·CY1K式中:
ΔVY1K———两种秤的一次风差量, 6 810m3/h;
tY1K———入窑一次风温度, 30℃;
CY1K———30℃时空气的平均比热值, 1.298kJ (m3·℃) 。
回转窑二次风显热:QY2K=ΔVY1K·tY2K·CY2K式中:
tY2K———入窑二次风温度, 980℃;
CY2K———980℃空气的平均恒压比热值, 1.411kJ (m3·℃) 。
因此窑头使用转子秤比使用科里奥利秤热耗增加QY2K-QY1K=9.15×106kJ/h, 即单位熟料热耗增加43.90kJ/kg。
2) 按《煤粉燃烧器系统设计规程》, 窑尾燃烧器送煤风与净风比例可定为3.5∶4.5。窑尾选用转子秤时入分解炉一次风量VF1K为10 844m3/h, 选科里奥利秤时入分解炉一次风量VF1K为8 073m3/h, 转子秤多出2 771m3/h, 即入分解炉三次风量VF3K减少2 771m3/h。当三次风温度为950℃时, 空气的平均恒压比热值为1.407kJ/ (m3·℃) , 计算得:
分解炉一次风显热QF1K=0.11×106kJ/h
分解炉三次风显热QF3K=3.70×106kJ/h
热耗增加QF3K-QF1K=3.56×106k J/h, 即17.25kJ/kg。
相关计算结果见表6。
按照窑系统年运转率90%、煤热值23 000kJ/kg计算, 选用转子秤时, 烧成系统每年多耗煤4 254t, 烧成系统热耗增加61.15kJ/kg。
2.7 燃烧器对送煤风的要求
本项目设计采用燃烧器相关参数见表7。
m3/h
从表7可看出, 转子秤窑头煤粉秤的送煤风量远大于燃烧器的要求。为保证获得强有力的窄火焰, 转子秤公司需加大燃烧器的管道直径, 加大后的燃烧器对烧成系统将有一定的影响, 火焰较难控制, 对窑操作人员的要求很高, 不利于熟料的质量控制, 同时也增加了燃烧器的成本。
3 方案选择及结论
综上所述, 对于本工程这样一个典型的5 000t/d生产线, 煤粉计量控制环节使用转子秤与科里奥利秤的能耗比较见表8。
故科里奥利秤在节能降耗方面具有很大的优势, 有利于保证项目的热耗和电耗指标, 对于投资方来说可更好地保证熟料质量, 降低后期的生产成本。
由于转子秤采用其特有的前馈控制技术, 具有计量精度高、喂料稳定的特点而被广泛应用, 目前国内已有300余家新型干法水泥生产线采用了该产品。科里奥利秤研发问世后, 因其在节能降耗方面的优势而被诸多设计院认可, 目前被国内2 500～6 000t/d、12 000t/d等约200家水泥生产线所采用。
鉴于上述分析, 我们推荐采用科里奥利秤, 然而业主却坚持采用转子秤作为本项目的煤粉计量设备。为了不增加工程的投资成本, 又能保证转子秤的正常使用, 总包方只有修改煤粉输送管道的布置, 改变以往煤粉输送管道利用窑中构筑物布置的方式, 用最少的弯头数量、最短的输送距离将煤粉送至窑头, 并在热耗及电耗指标上向业主提出了浮动的要求。
另外, 对于燃烧器的设计也应考虑煤粉浓度:按3～6kg/m3 (标态) , 实际考虑4.0kg/m3;实际使用时考虑煤质变化的波动, 最小煤粉浓度应>3.5kg/m3;如果设备厂家没有提供此参数, 可以用煤粉的输送能力和所用风量相除计算此值, 或对其提供的参数予以验算。
在选择煤粉计量设备时, 一定要综合考虑各方面的影响因素, 如果业主坚持按其偏好选择设备, 而煤粉输送浓度不能满足上述要求时, 我们应以书面形式明确告之:系统运行后的热耗指标将会提高, 或设计方案需按图2变更才能保证热耗指标。
转子秤和科里奥利秤都具有先进的系统设计、流畅的仓卸料系统以及优异的喂料设备。但是由于测量原理的差异, 使得科里奥利秤做的精巧细致, 转子秤则显得厚重稳定。正是由于精巧细致, 科里奥利秤的秤体轴承需严禁水和煤粉的进入, 否则会很快磨损而难以继续工作, 测量精度难以保证, 这时需停窑维修, 给水泥厂造成较大的经济损失, 因此科里奥利秤在操作管理上对操作人员具有很高的要求。转子秤在操作管理上则没这么严格。总之, 转子秤和科里奥利秤互有利弊, 而从节能减排方面考虑, 宜选择科里奥利秤作为煤粉计量及输送设备。
参考文献
[1]王君伟, 李祖尚.水泥生产工艺计算手册[M].北京:中国建材工业出版社, 2001.