時間:2023-03-22 17:44:34
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(1)冷卻效果不好,出冷卻機熟料溫度高達200~260℃,熟料和余風帶走的熱量高,熱耗上升;(2)由于熟料溫度長期過高,受窯偏析的影響細料側縱梁出現受熱變形,加之托輪、導向輪的磨損,導致篦床出現跑偏現象;(3)篦板與盲板間隙大,運行時漏料嚴重,帶來設備安全運行隱患;(4)因熟料溫度過高,導致破碎機錘頭、熟料輸送皮帶等的使用壽命縮短,同時影響后續水泥粉磨系統的產量;(5)細料側常有“紅河”現象出現,側邊的篦板和盲板磨損嚴重,使用壽命短。
2原因分析
(1)產量提高后,篦床面積小,總風量偏少;(2)高溫區的風量少,導致急冷效果差;(3)篦板間的縫隙以及篦板與盲板的間隙過大,造成嚴重漏料和氣流短路;(4)風室間隔墻板密封失效,竄風嚴重。
3技術改造
針對冷卻機存在的問題,廠方決定對篦冷機進行技術改造,提高熱回收效率,改善冷卻效果,消除設備故障隱患。降低熟料溫度主要從三個方面著手解決,一是適當增加風量,優化風的分配;二是從結構上改變冷卻方式;三是增加篦床面積提高篦冷機的能力。高溫區溫差大,熱交換效果好,此處增加風量能提高急冷效果,增強熱回收,但要注意冷風不能摻入過多,否則會造成二、三次風溫降低,甚至影響窯系統煅燒。改變冷卻方式是指在高溫區將風室供風變為充氣梁供風,從而達到強制冷卻的效果。但充氣梁不宜增加過多,否則會導致電耗升高,同時還要注意充氣梁與風室間風壓的匹配。增加篦床面積對提高設備性能是最為直接有效的。本著投資小、效果好的原則,結合冷卻機實際運行情況,最終確定的技改方案如下:(1)將一段篦床從2.7m加寬至3.3m,面積增加5.6m2;將第室的矮墻減薄,面積增加1.8m2,使其總面積增加7.4m2。更換相關的篦板梁和篦板,現場修改上、下殼體和頂板,更換新的風管系統。(2)下料口固定篦床改為TCH型高效急冷模塊,該模塊采用多單元供風模式。每個單元配置獨立風管和調節閥門,根據各區域料層厚度和熟料顆粒的不同調節風機閥門開度,使熟料在下料口得到最佳的驟冷效果。(3)高溫區固定梁改為充氣梁,同時更換相應的篦板,并配套加裝獨立的充氣梁供風系統,加速熟料在該區域的冷卻。(4)高溫區細料側設置通風側吹盲板,保護邊上的篦板,減輕紅河帶來的影響。(5)修復活動框架,更換已變形的縱梁,篦床重新找正。(6)更換阻力偏大的進風管道,降低壓損。(7)優化風機配置,以適應提產的需求。(8)檢修漏料鎖風系統,減少風室漏風。(9)換上新型的活動框架縱梁穿過隔室的密封裝置,避免風室間的竄風現象。
4調試過程
此次調試過程中,對冷卻機的控制進行了調整。(1)由于篦床面積增加,一段傳動轉速降低了3~5轉,確保二室壓力在4.3~4.6kPa;(2)由于產量增加,二段轉速增加2~3轉,確保五室壓力在1.7~1.9kPa;(3)此次技改后,額定風量增加79300m3/h,但實際用風量經計算只增加20000~35000m3/h。調試時對風機風門進行了合理調整,調整原則是:確保窯運行穩定,高溫段風門大,低溫段風門小,風量必須合理,風量過小則冷卻效果差,窯內燃燒不充分,風量過大則火焰不穩定,即通常講的壞“火頭”。通過實踐目前已確保風機風門控制合理。(4)此次冷卻機技改增加風機4臺,調整3臺位置,額定風量增加79300m3/h,風機功率增加365kW。改造前,窯運行過程中,冷卻機10臺風機的風門都是全開98%,由于頭排和高溫風機功率并沒有提高,加上窯系統用風量要非常合理,改造后,為確保穩定煅燒,投料量在175t/h時,新增加的4臺風機如此配置:側吹盲板風機G3門為15%,固定充氣梁風機G12風門為70%,二室和三室兩臺串聯在一起作充氣梁風機,即G36和G37風門都為70%;原風機風量配置如下:一室風機、二室風機、充氣梁G8和充氣梁G9控制在80%,三室風機風門70%,四室風機風門60%,五室風機風門40%,六室風機風門30%。當產量提高到180t/h時,所有風機風門依次增加5%;當產量提高到185t/h時,所有風機風門再提高3%;當產量提高到188t/h時,所有風機風門再增加2%,側吹盲板風機G34不調整。改造后的風機配置可以滿足3000t/d產量,提產空間十分富余。
5效益分析
(1)提高熟料產量2.5~3.0t/h;(2)風機功率增加365kW,熟料電耗=(62.5×2750+365)/2810=61.3kWh/t,相比改造前下降1.2kWh/t,年運轉率按300d,每年節約電費60.7萬元;(3)耐熱皮帶技改前每年需要700m,改造后只需200m左右,節約15萬元;(4)由于熟料冷卻效果好,易磨性提高,水泥磨提產5~10t/h;(5)技改后冷卻機地坑幾乎不漏料,每年減少勞務費5萬元左右;(6)熟料實物煤耗下降3~5kg/t,原煤按800元/噸計算,每年節約原煤費用269.8萬元。
6結語
為了適應新的國際形勢變化,我國的油氣儲運方面也要跟上時展的潮流,向著國際化儲運技術的方向發展,但是我國目前油氣儲運技術的現狀與世界發達國家相比,還存在著一定的差距,這就需要我們一方面去借鑒和吸收國外的一些先進技術,另一方面要加強自身的油氣儲運措施,找到適合我國油氣儲運系統中的節能技術,保障油氣儲運的安全性、經濟性、可靠性。
關鍵詞:
油氣;儲運系統;節能
1油氣儲運系統節能技術的必要性
社會科技的發展已經進入了日新月異的時代,我國油氣儲運系統的更新已經跟不上石油化工業的發展速度,無論是在管材開發及應用上,還是對管材斷裂等缺陷的控制上,都存在著許多急需解決的問題,而油氣的高壓運輸更是我國石油業所面臨的一個重大考驗,因為油氣的儲運,連接著石油化工業整個生產運營活動中的每一個環節,起著傳送紐帶的作用,所以降低儲運過程中的油氣消耗,保證儲運過程中的安全可靠性,是刻不容緩的,這就要求我們在不斷的實踐研究中去探尋油氣儲運技術的更高境界,摸清油氣儲運的發展規律,促進我國油氣儲運節能技術的更快發展。
2油氣儲運系統節能技術的研究與分析
(1)油氣混輸技術的分析前些年,我國石油與天然氣的儲運都是獨立分開的,它是把油、氣經過嚴格采集處理后,再進行分離,這就要經過三相分離器、天然氣壓縮機、原油外輸泵等等設施來完成,不僅工藝復雜,而且運輸起來也要分成不同的輸送泵來進行獨立輸送,無形中造成了企業經濟成本的增加,而經過革新后的油氣混輸技術,就是利用輸送泵,把油、氣、水混合在一起進行儲運,它所需的設備只要一臺混輸泵和一條混輸管道就可以進行了,這種儲運工藝在我國的石油化工業中已經得到十分普遍的應用,因為這種儲運技術不僅能保證各個輸送管道獨立完成輸送任務,而且為石油化工企業降低了運輸成本,增加了經濟效益。
(2)輸油泵變頻調速技術的分析輸油泵的變頻調速顧名思義也就是說在油氣的儲運過程中對它的運輸流量進行控制,這個過程是利用輸油泵中離心泵的工作原理來實現的,我們控制油氣儲運過程中的流量大小一般都是采用安裝在輸油泵出口處的閥門的開關程度來進行調節的,這種方法雖然簡單、易操作,但卻很容易造成能源的浪費,而采用設置離心泵變頻轉速的方法,不僅能在油氣儲運過程中自由控制它的輸送流量,更能達到節能的目的。
(3)控制蒸汽能耗技術的分析據統計,在整個油氣儲運的過程中,蒸汽的能源消耗能達到85%以上,這其中最大的原因就是油氣儲運過程中的溫度沒有得到保證,所以我們要想減少能源的消耗,首先,要從油氣的存儲溫度下功夫,結合蒸汽消耗的狀況對其溫度進行合理的控制;其次,要加強對儲油罐的保溫工作,保證油質的溫度與油罐溫度的一致性。另外,對油氣存儲罐的清潔衛生狀況也要加以檢查和控制,因為油罐內的殘留物在不同程度上也會影響油罐的傳熱效率,造成能源的浪費。
(4)常溫輸送技術的分析常溫輸送技術在我國石油化工業中的運用比較廣泛,大多的石油化工業都在采用這種輸送法來對油氣進行儲運,因為它不僅節能,而且對加熱保溫裝置的技術要求也不是十分的嚴格,從不同程度上減輕了石油化工企業的一些額外的資金開支。
3加強油氣儲運系統節能技術的有效措施
(1)結合實際,因地制宜因為各石油化工企業所處的環境不同,具體的情況也不一樣,所以對儲備系統的建設方法也不盡相同,因而要對油氣儲備的采購、銷售以及運營等進行科學的研究,制定出符合實際的管理方案及儲運措施。
(2)加強實時監測因為油氣的儲運過程都是看不見、摸不到的,所以加強實時監測是十分有必要的,它可以隨時觀察到輸送管道的所有的狀況,對儲運管道發生的泄漏等現象,可以在最短的時間內進行補救,為企業降低消耗,節約能源,同時還能保證油氣儲運過程的安全可靠性。
(3)加強技術更新從我國的總體水平來看,石油的產能不小,位于世界的前列,但儲運技術卻沒有達到世界的先進水平,在油氣的存儲溫度上、輸油泵的變頻調速上以及混合儲運等等技術上都還有待加強和提高,所以為了盡快使我國的油氣儲運節能技術與國際化水平接軌,就必須加強油氣儲運過程的管理,找出油氣儲運過程中的關鍵環節,進行改進和革新。
4結語
總而言之,石油天然氣的存儲運輸環節是整個石油化工企業的所有生產經營活動中的重中之重,只有把油氣儲運系統的節能技術落到實處,管理措施落到實處,才能保證油氣儲運過程的整體質量,才能在油氣儲運過程中減少不必要的能源消耗,促進油氣儲運系統向高效、節能、安全、環保、低碳的方向發展,使我國石油業在國際化的競爭中立于不敗之地,為我國的國民經濟建設增加可觀的經濟效益奠定基礎。
作者:黃永志 單位:中國石油遼陽石化分公司
參考文獻:
[1]曹巖輝.關于油氣儲運系統節能技術的研究[J].科技風,2012,17:79.
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一幢節能建筑與一幢普通建筑相比,從理論上講可以節約用電50%以上,在建筑中應用節能型技術,是建設資源節約型、環保友好型社會的要求。近幾年來,人們對節能建筑的關注度越來越高,要實現建筑節能的預期效果,關鍵在于建筑設計和施工。這就要求我們不斷更新思維,適應社會的發展,采用先進的設計理念和節能施工技術去建造我們的綠色家園。
2節能技術的應用
2.1建筑墻體的保溫節能墻體的類型一般分為單一材料墻體自保溫和復合墻體兩大類。1)單一材料墻體包括粉煤灰砌塊墻、輕骨料混凝土墻、燒結多孔磚墻、加氣混凝土砌塊墻,這些材料都具有保溫性能好、施工效率高、輕質、隔熱、隔聲等優點。砌筑時一般從頂層開始逐層施工,防止因結構變形量向下傳遞而造成下層先砌墻體開裂。如因各種原因必須從下往上砌筑時,墻體連接處待全部墻體砌筑完成后再行施工。砌筑前必須進行排磚設計,不夠整磚時用實心磚補砌。砌筑砂漿應飽滿,含水率宜控制在10%~15%之間。在墻面上鑿槽埋設線管時,應使用專用工具,不得亂砍亂刨,管道表面應低于墻面5cm,與墻體固定后用砌筑砂漿補平。墻體砌筑完成后,要注意成品保護。2)復合墻體主要包括外墻外保溫和外墻內保溫兩種類型。a.外墻外保溫常用材料有EPS板(阻燃型模塑聚苯乙烯泡沫塑料板)、擠塑聚苯板、聚氨酯發泡板、膨脹珍珠巖板等各種板采用粘結的方法施工;硅酸鹽保溫材料、陶瓷保溫材料、泡沫玻璃、礦物噴涂棉等采用噴涂的方法施工;膠粉聚苯顆粒保溫砂漿、各類輕骨料預拌干料保溫砂漿等采用抹灰的方法施工。采用粘結方法施工最常用且保溫效果最好的是EPS板施工工藝,它可準確無誤的控制隔熱保溫層的厚度和導熱系數,使用水泥基聚合物砂漿作為粘結層和抹面層,具有較高的強度和韌性,能吸收多種交變負荷,粘結力強、施工中無需錨固。還有很好的抗裂、防水、防潮、抗沖擊、耐老化性能,能有效的在建筑物上形成堅固可靠的保溫隔熱系統。所采用的聚合物砂漿具有很好的和易性、鏝涂性和較長的凝固時間。易于施工,耐久性好,砂漿硬化期間嚴禁撞擊和震動。施工環境溫度不應低于5℃。用于外側時嚴禁在雨中施工,遇雨或雨期施工應有可靠保證措施,避免陽光暴曬和5級以上大風天氣施工。EPS板外墻保溫經濟效益明顯,值得推廣。采用噴涂的方法施工的材料常用膠粉聚苯顆粒保溫漿料,保溫漿料的防護層為嵌埋有耐堿玻璃纖維網格布增強的聚合物抗裂砂漿,屬薄型抹灰面層。施工時要做到配合比準確,同種材料同配比沖筋。采用水樹脂和水溶性高分子添加劑,解決一次性抹灰太厚的通病,不墜落、不干裂、不起泡。基層墻體表面應清理干凈平整,無結塊和孔洞,并涂刷界面處理劑。對于保溫有特殊要求的建筑和高層建筑還應掛鍍鋅鋼絲網與基層墻體拉結牢固。b.外墻內保溫材料不受室外氣候溫度因素的影響,無須采用特殊的防護,施工較為簡單,能用于外墻的保溫材料在內墻大多都適用。常用的材料有玻化微珠保溫砂漿、擠塑聚苯板、陶瓷保溫板、巖棉板等。
2.2屋面節能1)保溫屋面的保溫層可采用松散材料、板塊類材料或整體保溫層。保溫材料應具有吸水率低、表觀密度和導熱系數小,且有一定強度的特性。松散材料常用爐渣、水渣、水泥焦渣等。板塊類材料常用飾面聚苯板、硬質聚氨酯泡沫塑料板、泡沫玻璃保溫板、酚醛樹脂保溫板等。整體保溫層常采用現澆膨脹珍珠巖和現澆水泥蛭石等。2)屋面節能施工中,應及時對屋面基層、保溫層敷設方式、厚度、板材縫隙填充質量、屋面熱橋部位、隔汽層等進行檢查。采用噴、澆、抹等工藝施工的保溫層,配合比應計量準確,攪拌均勻,分層連續施工,表面平整,坡向正確。3)采光屋面的傳熱系數、遮陽系數、可見光透射比、氣密性應符合設計要求。安裝應牢固,坡度正確,封閉嚴密,嵌縫處不得滲漏。4)架空隔熱屋面適用于通風較好的平屋面建筑,架空板的鋪設應牢固,平整,縫隙處采用水泥混合砂漿填充,出風口應當設在負壓區,進風口宜設置在當地炎熱季節最大頻率風向的正壓區。5)金屬板保溫夾芯屋面應鋪裝平整、錨固牢固、坡向正確、接縫嚴密,夾芯層的容重和阻燃性必須符合設計要求。6)采用倒置式屋面,可采用干鋪法。其防水層要平整,不能有積水現象,保溫層采用憎水性膠結材料,機械攪拌均勻,對于檐口抹灰等必須在找平層前完成。
2.3門窗節能外門窗是建筑物能耗散失最多的部位,根據其性價比目前最常用的是單框雙玻中空門窗,窗墻比也是相當重要的一個方面,窗墻比越低隔熱效果也就越好。門窗節能措施應注意以下幾點:1)嚴格按照設計要求選擇門窗,對門窗的抗風壓性、空氣滲透性、雨水滲透性等指標進行測評。2)門窗框、副框和扇的安裝必須牢固,拼樘料內襯增加型鋼的厚度和尺寸必須符合設計要求。兩端須與洞口固定牢固,密封條不能脫槽,旋轉間隙均勻,開啟靈活。3)門窗框四周與墻或柱、梁、窗臺等間隙大的交接處,須用彈性材料填充間隙,例如閉孔泡沫塑料、發泡聚苯乙烯等。其具備較好的粘結、固定、隔聲、隔熱、密封防潮、填補結構空缺等作用。4)密封條與玻璃和玻璃槽口的接觸應緊密,用橡膠墊鑲嵌玻璃時應與裁口、玻璃及壓條緊貼,鑲嵌平整。5)推拉門窗在搭接量確定時應注意所用塑鋼型材框凸筋、扇槽深的尺寸變化以及所選用的滑輪、密封塊的尺寸的配套性,以保證保溫效果。
3結語
目前,在我國各大油田當中,抽油機井在所有的采油井當中所占的比例是最大的,而抽油機本身也是石油生產當中的一種最為重要的抽油設備,它運行的效率直接影響著石油生產的總量。然而,當油田開始生產的時候,抽油機井卻在對抽油機進行電能傳輸的過程當中,損耗掉了大量的電能,比如:在大慶油田的石油生產過程當中,由抽油機井自身所消耗掉的總電能就達到了采油生產總耗電能的82.4%。由此可見,要想降低油田采油過程當中的耗電總量,就必須要對抽油機井系統的設備進行合理的改善。而目前最能夠有效改善抽油機井這一現狀的,就是將抽油機井節能技術廣泛的應用在油田生產的過程當中。
2抽油機井各部分電能損耗情況
2.1各個節點對電能損耗的情況
抽油機井是一個集成式抽油系統,它主要由地上和井下兩個部分組成,它同時具有八個相對來說非常重要的節點,比如:電機、抽油管道、皮帶、井筒以及減速箱等。雖然,這八個節點都是抽油機井的重要組成部分,但是它們的實際運轉效率卻是大不相同的,比如:電機能夠達到的最大運轉效率是86%,皮帶能夠達到的最大運轉效率是67%。
2.2“黏滯”引起的電能損耗
所謂“黏滯”引起的電能損耗,指的就是:抽油機井在進行采油的過程當中,被抽油機提升到地面上的部分溶液會跟抽油機井的抽油管道進行摩擦,從而讓抽油機井損失了一部分的實際功率,最終導致抽油機井電能的進一步損耗。其中,引起電能損耗的主要因素有:抽油機井的沖次、溶液的稠度、沖程的大小以及油管的直徑。其中,能夠對溶液的稠度產生影響的因素又有很多,如:溶液自身的含水量、溶液的溫度以及抽油管道的溫度等等。
2.3系統運轉時的參數引起的電能損耗
能夠對抽油機井的井下功率造成影響的因素有很多,如:抽油機井運行時的參數、泵運轉的實際情況以及井下抽油桿和抽油管道的組合方式等。而在這些因素當中,最為重要的就是抽油機井運行時的參數。因此,只要掌控好了抽油機井運行時的參數,就能夠從很大程度上降低抽油機井井下部分的電能損耗。
3抽油機井節能技術在油田中的應用
為了能夠有效改善抽油機井的現狀,并讓它為油田企業帶來更大的經濟效益,就必須要將抽油機井節能技術更為廣泛地應用在油田生產的過程當中。傳統的抽油機井節能技術主要是通過對抽油機井地面上的一些機械設備進行改進,來讓抽油機井達到節能的目的。但是,這種傳統的節能方法從一定程度上提高了油田企業的總投資量,且它在抽油機井實際運轉參數的選擇上,也受到了一定的限制,這就使得傳統的節能技術,并不能夠讓抽油機井從本質上實現節能的目的。因此,對抽油機井進行合理地改造,是非常有必要的。就目前的情勢來看,我國抽油機井節能技術有很多,如:具備兩個轉速的電機、直流的變頻器以及直徑口比較小的皮帶輪等。現針對這些抽油機井節能技術,對它們在油田生產過程當中的應用進行全面的分析和探究:
3.1引入“雙速”電機
所謂的“雙速”電機指的就是:該電機本身就具備兩個轉速,其中一個轉速為低檔轉速,而這個低檔轉速也恰恰是抽油機井目前最需要的。因為這種低檔轉速不僅能夠提高抽油機井的工作效率,還能夠大大降低抽油機井運行時對電能的損耗總量。因此,把這種具備兩個轉速的電機合理地應用到油田生產當中來是非常重要的。
3.2對抽油桿柱進行優化
抽油桿柱的優化可以從兩個方面去進行考慮:
(1)對抽油機井的載荷進行合理的計算,計算出抽油機井的最大載荷和最小載荷,這樣技術人員在對泵實施檢查工作的時候,就可以把這個計算結果作為依據,然后有針對性地去對抽油機井桿柱的載荷進行合理的調整,從而使抽油機井達到節能的目的。
(2)計算出抽油機井的扭矩,再結合扭矩的實際情況來對抽油機井的桿柱進行合理的調整。值得提出來的是,抽油機井扭矩計算的最佳時機,應當是抽油機井的功率達到最大的時候。
3.3使用“過渡輪”對抽油機井的參數進行調整
目前,在抽油機井節能技術當中,“過渡輪”的使用是最能夠有效改善抽油機井參數的一個辦法。因此,將“過渡輪”應用到抽油機井當中,就可以對抽油機井的參數進行適當的調整。這樣一來,就能夠從很大程度上減少抽油機井運行時的電能損耗總量。
4試析抽油機井節能技術的應用給油田企業帶來的影響
現針對抽油機井節能技術,對其在油田當中的應用給油田企業造成的影響進行仔細的分析和探究,并總結出以下幾點:
(1)抽油機井節能技術在油田當中的應用,促進了油田企業的進一步發展。
(2)提高了油田企業的生產總量。
(3)大大降低了抽油機井在進行運轉的過程當中,因各種因素損耗的電能總量。
(4)抽油機井節能技術的應用,從很大程度上延長了油田企業對抽油機井實施檢泵工作的周期。
(5)從很大程度上提高了油田企業的總體經濟效益。
5結束語
本文將針對兩種間歇采油技術進行介紹。
(1)活動式螺桿泵間歇采油技術。在該種技術的運用過程中,所使用的設備時最為常規化的螺旋桿設備,其地面上的主要采油動力源是拖拉機,連接時運用的是螺桿泵井口的驅動頭以及變速用的萬向連軸節,如此一來,可以使拖拉機的動力向井下的螺桿泵進行有效傳遞,此刻,井下液體則會舉升至地面位置。已經抽出來的油液需送入到油罐車中,再送至中轉站實施加工并處理,旨在實現工藝簡化以及成本節約的相關目標。該項系統技術關鍵內容在于起抽時候的扁動扭矩,井的間歇時間主要是由扭矩以及油井的實際恢復程度所決定的。唯有將每口井的具體間歇周期合理把握好,方能利用螺桿泵間歇來實施采油行為,達到降低能耗的目的。
(2)提撈采油工藝技術。機器采油成本主要由電費、藥劑費以及作業費所構成,在此之中,電費所占據的比重是非常大的。提撈采油技術在運用過程中不會形成相應的藥劑費用以及電費,只在這兩個方面,便可實現使用成本的大幅度節約。與此同時,相較于抽油機來說,提撈井的實際作業費用又要少很多。對于等待開發的區塊來說,提撈采油技術不需要上集油管線、井口裝備以及電力設施等,節約了投資總成本。在有些使用常規抽油技術低于開發經濟界限的區域范圍內能夠運用提撈采油技術,在很大程度上,油田的實際開發范圍被有效擴大。
小井眼采油技術
滿足下列條件之一的油井就可以稱為小井眼井:(1)井徑不得超過215.9mm;(2)整個井90%的井徑不得超過177.8mm;(3)井徑小于152.4mm;(4)井徑不得超過該地區常規井的井徑。小井眼井所具備的諸多優勢均在鉆井過程中可獲得體現,譬如說,其可以實現鉆井液用量的有效節約,用地面積占用較小,鋼材使用量較低,實際的運輸量相對較少,勞務費用比較省一些等等方面。針對機械采油工作而言,由于抽油桿質量一般較輕,抽油設備體積較小,可以在很大程度上實現采油成本以及采油能耗的優化降低。
抽油機井上的節能技術
抽油機上的節能降耗工作可以采用應用節能設備。它主要包括節能抽油機、節能電機和節能配電箱。常規游梁式抽油機有著很強的耐用性,操作起來很方便,結構也相對簡答,可是其運行過程中所產生的能耗則是非常大的,結合該缺點,對其實施優化改造,進行偏輪抽油機以及雙頭驢、低矮型抽油機的合理開發,在保留游離式抽油機優勢的相關基礎上,解決了能耗高的問題,一舉兩得。
表1:上海地區商業建筑能耗成分比例
空調照明衛生熱水動力設備及其它
飯店46.113.5319.4
商場40.533.710.715.2
寫字樓49.733.32.717
醫院30.313.941.814
空調能耗主要由以下幾方面組成:補償維護結構傳熱的能耗占40~50%,新風處理能耗占30~40%,空氣、水輸送能耗占25~30%。圖1顯示了北京某著名商業建筑各設備(冷凍機、水泵、空調箱、照明、動力)電耗的積分圖。該建筑的65%的電耗是空調系統。
圖1各設備耗電量積分圖
2、中國商業建筑節能潛力
通過對中國商業建筑的調查和分析發現,商業建筑具有巨大的節能潛力。主要表現在以下幾方面:
*中國商業建筑的能耗高于國外發達國家的商業建筑能耗。例如清華同方人環工程公司在1998年對北京市的十家營業較好的大商場進行了全面的測試和統計,這些商場的全年運行能耗平均大約是188kwh/m2.a,而氣候條件大致相當的日本的同類建筑的平均全年能耗大約是135kwh/m2.a,也就是說北京市的商場的能耗要比日本高出將近40%。
*同類型的的商業建筑之間的能耗也有較大差別。圖2顯示了北京十家大型百貨商場每平方米耗電量,從圖中可看出耗電量最高的商場比耗電量最低的商場能耗高出將近50%。此外寫字樓和旅館類建筑的情況也是這樣的。圖3中北京16家星級旅館的1997年的能耗狀況,能耗最大的旅館能耗費是能耗最小的旅館能耗費的將近3倍。
圖2北京十家商場能耗圖
圖3北京16家旅館能耗圖
*通過對商業建筑的模擬分析發現,建筑的理想能耗與實際能耗有較大差別,主要是空調系統運行管理較差、缺乏空調自控系統、原有空調系統存在許多不合理設計等原因造成。通過對這些不合理成分的改造,能以較小的投入獲得極大的節能效果。例如下圖所示為北京某四星級飯店的水系統,從圖中可看出,標準層加壓泵后的閥后壓力為1.12MPa,而加壓泵前的閥前壓力為1.15MPa,即經過加壓泵后壓力反而降低,主要原因是加壓泵前后的閥門開度只有25%,這說明標準層加壓泵是多余的,如果取消標準層加壓泵,經估算每年可節電10%,約22萬度電,節省運行費16.5萬元。
*近年來已有不少的節能改造項目竣工,這些改造項目都顯示出較大的經濟效益,說明商業建筑有巨大的節能潛力。例如北京雙安商場的空調風系統的改造,通過充分利用春秋季室外新風為商場內供冷,從而減少了一個月的冷機運行時間,據統計每年可節省能耗費30萬元左右。改造所需的40萬元的投資一年時間就可以回收。此外在亮馬河大廈,通過節能改造,一年可以節約運行費用300多萬,所需的投資不到一年的時間即可回收。
上述分析表明,中外對比、同類建筑的對比、理論計算和實際測試的對比、商業建筑成功的改造實例都充分說明中國的商業建筑具有巨大的節能潛力,商業建筑節能改造有很好的經濟效益。
3、中國商業建筑節能的途徑和技術手段
技術手段的推廣和合理利用是商業建筑節能的關鍵。適合中國商業建筑的節能的方法并不是建造一兩幢新的商業建筑來展示新技術,而是通過一些投資小見效快的技術手段對現有商業建筑的改造和提高運行管理水平來提高能源利用效率。就是說商業建筑的節能關鍵不在于以后新建的商業建筑,而在于對已有商業建筑的節能改造,這是商業建筑節能的重點所在。表2顯示了不同節能改造技術的經濟效果,從表中可以看出,通過改善維護結構來節能的經濟效益是最低的。
表2:不同節能改造技術的經濟分析
改造投資改造收益投資回收年限
提高運行管理水平1$10~20$1~2月
更換風機、水泵1$0.8~1.0$1~1.2年
增加自動控制系統1$0.3~0.5$2~3年
系統形式的全面更新1$0.2~0.4$3~5年
建筑材料更換1$0.1~0.05$5~10年
近年來,清華大學通過對數十幢商業建筑的調查和測試分析,總結出一套適合中國商業建筑節能工作開展的成套技術-MATE技術,并成功地在一些改造工程中得到了驗證和完善。該技術是包括調研測試(Measure)、全面分析(Analyze)、跟蹤實施(Tackle)和節能評估(Evaluate)在內的“MATE建筑節能改造技術”。
4、商業建筑節能的市場機制和可持續發展
根據已有節能改造項目的統計,節能改造每平方米可獲得20~30元的直接效益,所以如果商業建筑節能按照在北京建立示范工程、在中國主要大城市建立推廣中心、全國范圍推廣三個階段來發展的話,各階段的的改造效益如下:
*第一階段:改造面積:30萬平方米;直接效益:600~900萬元
*第二階段:改造面積:400萬平方米;直接效益:8000~12000萬元
*第三階段:改造面積:1.5億平方米;直接效益:30~45億元
三個階段的直接經濟效益如果按照0.8元/度電和40%的發電效率折算成一次能源,相當于可為國家節省250萬噸標準煤,減少向環境排放562萬噸CO2,對全球生態環境的改善有巨大的貢獻。
節能改造的投資主要有以下幾個方面:
*計量儀表及安裝費用
安裝計量儀表的目的主要是計量改造效果,讓業主看到效益,有利于推動節能改造工作發展。根據已有改造工程的統計,計量儀表的投資約為2.5元/平方米,所以一、二、三階段的儀表投資分別為75萬元、1000萬元、3.8億元。
*培訓費用
*制定標準和政策費用
*宣傳、傳播費用
*建立節能改造中心和節能小分隊費用
*節能改造工程投資
由于節能改造有較大的經濟效益,改造工程投資可以在3年左右收回,所以改造工程投資可以說服業主承擔或采用其它的融資方式。
商業建筑的節能具有很好的前景,大有可為。但是在其發展階段,資金投入是一個主要的障礙。商業建筑的長遠發展必須符合市場經濟的規律。簡單來說就是要作到“分擔投入、共享收益”。
建筑行業對于我國經濟的發展具有舉足輕重的地位,而傳統的工民建施工過程會耗費大量的資源,而且傳統的施工技術對建筑節能的貢獻微乎其微,因此如何在工民建施工中應用節能技術,使房屋建筑在施工過程及使用中均實現節能的目的是建筑行業專業人士需要重點考慮的問題。由于經濟的發展給有限的資源帶來了嚴峻的考驗,因此是否節能已經成為考察一個行業是否先進的重要指標,在這樣的背景下我國政府大力提倡工民建施工的節能技術,一方面借助于建筑行業的飛速發展帶動工民建節能施工技術的發展,另一方面使施工節能新技術的發展推動房屋建筑行業的改革,使其與我國科學發展觀的要求相適應。工民建的施工過程中涉及到的施工技術很多,而且較為復雜,不容易與節能技術結合,而且還要考慮成本、工期等因素的影響,因此不易掌握,而一旦找到突破口,使工民建的施工真正能夠達到節能的效果,進而在整個行業內推廣,則對于發展節能型建筑、綠色建筑具有重大的推動作用。
2.工民建施工節能技術應用中需要解決的問題
第一,工民建施工節能技術的應用過程中需要注意,并不是所有的節能技術都可應用在所有的工民建施工項目中,我國土地遼闊,南北方氣候差異較大,且各地區海拔高低不一,因此不同地區的工民建項目對節能的要求也千差萬別。例如在我國北方地區主要考慮建筑圍護結構的保溫性能和降低建筑供暖消耗等,而在南方地區則主要考慮空調問題。第二,不同的工民建對能源的消耗差異很大,即便是同類型的工民建的能源消耗也有一定差距,因此需要根據工民建項目的實際情況進行區別對待,既要使工民建滿足節能的要求,又要避免材料和人力資源的浪費,減少成本支出。第三,當前建筑單位面積的能源利用率不高,因此需要在這方面突破加強,使能源得到充分的利用,在施工之前應當制定科學的施工方案,使節能技術得到充分應用,并實現資源的合理配置。
3.幾種常見的工民建節能技術
3.1太陽能節能技術
傳統一次能源的日益枯竭給人們的各項生產活動敲響了警鐘,而工民建在施工和運行過程中都要消耗大量的一次能源,因此人們不斷尋求新能源來全部或部分替代傳統能源,以緩解能源危機。太陽能技術作為節能技術的代表是近年來工民建中研究最多的技術之一,太陽能技術的節能主要是將太陽能轉化為熱能或電能,儲存起來或者直接利用,由于太陽能是可再生的能源,具有取之不盡用之不竭的優點,因此可大范圍推廣,且整個利用過程無污染,符合環保要求,因此成為工民建施工最主要的節能技術。在我國南方地區由于夏季持續時間較長、天氣較為炎熱,使得空調用電負荷較大,給電網的穩定運行造成負擔,同時這種氣候特點也給太陽能技術的應用提供了基礎條件,在工民建施工中可將太陽能裝置安裝在工民建的屋面或其他陽光直射時間較長的部位,一方面利用這些裝置起到遮陽的作用,另一方面通過裝置將太陽能轉化為電能儲存起來,用于空調系統的運轉,減輕電網的負荷,再者,對于室內來說太陽能裝置具有比墻體或屋面結構更好的隔熱性能,因此可在一定程度上降低空調的使用頻率。而在我國北方地區可利用太陽能裝置收集熱量,用于建筑采暖,并使圍護結構具有更好的保溫性能。
3.2節水技術
工民建的施工過程中的混凝土拌合以及保濕養護等都使用大量的水,隨著工民建項目數量和規模的不斷增加,使得其對水資源的消耗量也在不斷加大,這給水資源匱乏地區的工民建施工帶來了巨大挑戰,因此如何增強對水資源的利用效率,減少水資源的浪費是建筑行業面臨的重要課題。在工民建施工中,可通過增加水資源循環利用率的方式達到節水的目的,比如基坑開挖時進行地下降水時抽出的水可通過沉淀后用于混凝土的拌制以及機械設備沖洗等,而對于鉆孔時用于護壁的泥漿水通過抽到沉淀池沉淀后,上層清水可用來沖洗設備或施工場地的降塵噴灑等。另外通過減水劑等外加劑的使用可減少水的用量,并在一定程度上提高混凝土結構的強度。
3.3墻體保溫節能技術
建筑物的墻體一般為熱的不良導體,以使外界環境氣溫較高或較低時能夠最大限度保持室內溫度的恒定,滿足使用的舒適性要求。在墻體保溫性能不好時,由于墻體隔熱性差導致室內外熱交換較為容易,使得人們的居住、工作環境溫度不適宜,為降低或升高室內溫度,就需要采用空調、暖氣等設施,墻體保溫隔熱性能越差,為此消耗的能源就越多,建筑就越不節能。前文已經介紹了使用太陽能等來替代傳統能源進行暖通系統的驅動,雖然可以在很大程度上降低由于暖通系統運行造成的能源消耗,但是無法解決根本問題,為降低墻體與外界環境的熱交換,可緊貼墻體設置保溫層的方式,按照保溫層設置的不同,可分為墻體內保溫和墻體外保溫技術,其中墻體外保溫技術是將保溫材料連續貼附在墻體外表面上,因此能夠保證保溫結構的整體性,測是當前認為最科學的保溫技術,常用的保溫材料有聚苯板、玻璃棉等,通過墻體保溫施工,使得墻體更加隔熱,從而降低建筑物對能源的消耗量,達到節能的目的。近年來,科學發展觀的提出和可持續發展戰略的實施要求我國在提高經濟發展的同時,必須兼顧環境和能源問題,目前建筑節能技術已經普遍應用于工民建施工中的各個方面,但是還是缺乏相應的節能設計規范。從目前來說,我國工民建施工中的節能技術雖然得到了高度的重視,但是還需要提高技術水平,要有完善的設計標準和加強節能技術的有效手段。
4.結束語
1)民用住宅建筑中屋面的覆蓋材料,一般會使用導熱系數較好、吸水率較低或者容量較低的材料,此種材料一定會具備所需求的強度,屋面板和防水層之間是承重層的位置。屋面材料在選擇時,一定要按照國家的相關標準,在材料的存儲階段,防水防潮是一定要嚴格關注的,在建筑施工時,要根據正確的施工工藝和配比開展施工的流程。
2)民用住宅建筑的屋面綠化。民用住宅建筑中的屋面綠化若能順利進行,可以將其中所存在的二氧化碳氣體合理減少,從而使建筑的能耗降低。例如:在夏季,屋面如果采用了綠化處理,就會比普通的房屋屋面少5℃的溫度,室內的溫度能夠減少3℃左右,并且對民用住宅建筑增強綠化,能夠將建筑物的周圍環境有效改善,可以將民用住宅建筑中的周圍溫度合理降低。
2墻體施工的節能技術
墻體施工的節能技術,是將保溫墻體的施工過程作為最主要的部分,基本是對墻體保溫性能的提升,一般情況下是在承重墻的外層部位建立保溫層。
1)保溫層的施工
外墻體的保溫層施工是民用住宅建筑施工的節能技術中最為核心的部分。在施工時若沒有正確的處理過程,就會產生耐久性減弱、滲水、脫落或者開裂的現象,因為墻體的外側是保溫層的施工位置,沒有較強的粘著性,很容易產生嚴重的后果,同時對應的成本也相對較高,施工工藝的采用上,一般會選擇復合、噴涂、干掛以及抹灰等。目前所提倡的施工工藝為加氣混凝土與蒸壓粉煤灰的結合體,在外部的圍護上可以充分的利用此種材料的優質特性,將保溫隔熱性能提升,并且綠色環保的功效也能大大體現。同時簡單的施工技術,讓施工人員的工作時間減少。
2)外墻體的保溫施工
民用住宅建筑中所涉及到的承重墻所使用的施工工藝,是對整磚使用平砌的方式,然而如果面臨空心磚,就不可以對其砍鑿。此外,一些部位是有管線經過的,就要利用實心磚進行砌筑,這時一定要留有預埋的位置,并且此位置在填筑時不可以用水泥砂漿,否則會嚴重的將民用住宅建筑中想提升的保溫隔熱性能降低。新型建筑材料的選用和先進的施工方法與技術是建筑施工中非常重要的一項內容,這就要求施工管理人員要時刻將節能理念貫穿在整個施工過程,積極地推行建筑節能材料的應用。
例如聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫技術,是將廢棄的聚苯乙烯塑料加工破碎成為0.5mm~4mm的顆粒,作為輕集料來配制保溫砂漿。該技術包含保溫層、抗裂防護層和抗滲保護面層(或是面層防滲抗裂二合一砂漿層)。該施工技術簡便,不僅可以減少勞動強度,提高工作效率,還不受結構質量差異的影響;對有缺陷的墻體施工時,墻面不需修補找平,直接用保溫料漿找補即可。該施工技術解決了外墻保溫工程中因使用條件惡劣造成界面層易脫粘空鼓、面層易開裂等問題,從而實現外墻外保溫技術的重要突破。
3門窗施工的節能技術
乘用車節能技術主要分為傳統汽車節能技術與新能源汽車技術(含混合動力)。鑒于2020年前傳統節能技術仍將占據市場主要份額,本文僅針對傳統汽車節能技術進行分析。傳統汽車節能技術分為高效動力傳動系統(發動機、變速器)、輕量化、低摩擦、先進電子電器等幾大領域。
1.1高效動力傳動系統
動力傳動總成系統主要包括發動機與變速器兩大總成,是乘用車動力的來源,同時也是能量消耗的主要渠道。因此,提升動力傳動系統的能量使用效率、減少系統能量損失是乘用車節能的主要途徑之一。
1.2低摩擦技術
車輛在行駛過程中,各種內部及外部系統摩擦是造成整車能量損耗的主要原因之一。減少摩擦損耗的主要方法包括降低車身風阻、減少內部阻力和降低滾動阻力等。車身造型設計優化、低粘度機油、高效油、低滾阻輪胎、低摩擦材料涂層等均是降低車輛摩擦損耗的主要措施。
1.3輕量化技術
減少汽車自身質量是降低油耗的最有效措施之一。相關資料表明,汽車自重每減少10%,燃油消耗可降低6%~8%。輕量化的實現主要有3種手段:輕量化結構設計及優化、先進輕量化材料應用、先進輕量化制造技術應用。
1.4先進電子電器
近年來,汽車節能相關電子電器的應用日趨廣泛,通過提升能源利用效率來降低能耗。目前應用較成熟的節能相關電子電器包括:緊急電力供給(EmergencyPowerSupply,EPS)、智能節油系統(Stop-Start,STT)、制動能量回收、高效空調、胎壓監測、換擋提示、電子節溫器、電子水泵、可變排量機油泵等。
2系統動力學建模
系統動力學(SystemDynamics,SD)創始于1956年,其創始人為美國麻省理工學院的JayW.Forrester教授。它是系統科學理論與計算機仿真緊密結合,研究系統反饋結構與行為的一門科學,是系統科學與管理科學的一個重要分支。系統動力學結合了定性分析與定量分析兩種方法,是以定性分析為主導,定量分析為支撐的方法。系統動力學模型的理論基礎是系統動力學的理論和方法,其研究方法是計算機仿真試驗法,關鍵任務是建立系統動力學模型體系。
2.1模型子系統及計算思路
本文的研究目的是計算某乘用車企業在2014~2020年應用各種節能技術后每年將增加的節能成本。根據各乘用車企業所應用的節能技術現狀,將乘用車企業應用節能技術總成本分為發動機節能技術成本、變速器節能技術成本、輕量化節能技術成本、低風阻和低摩擦節能技術成本、先進電子技術節能成本5個子系統。
2.2模型流圖
系統動力學流圖是系統動力學的基本變量和表示符號的有機組合,是描述系統結構的表達方式。它不僅能展示系統行為的結構背景,也能直觀形象地反映系統結構和動態特征。模型流圖定義了那些引起行為的重要變量類型,能夠表示不同性質變量的區別,刻畫系統的反饋與控制過程。繪制流圖是構建系統動力學模擬模型的重要步驟。根據乘用車企業節能技術成本系統內部各因素之間的關系設計系統流圖,反映系統各因果關系中所沒能反映出來的不同變量的特性和特點,然后通過流圖中關系的進一步量化,實現節能技術成本仿真計算的目的。
3結論
我國油耗法規的日趨嚴格,對乘用車企業提出了更高的要求,為達成油耗目標而帶來的成本增加是企業關注的重點。本文通過對乘用車節能技術成本的研究可以得出以下結論:
(1)節能技術應用帶來的企業綜合成本增加不是簡單的技術成本疊加,而是一項復雜的系統問題。