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以天然气为燃料的燃气锅炉节能改造案例

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以天然气为燃料的燃气锅炉节能改造案例

发布日期:2018-11-24 作者: 点击:

摘要:

本文从工艺、经济、环境效益等方面介绍了一个燃气锅炉节能改造案例,并建议在天然气应用终端建设工程的设计阶段应考虑合适的节能方案。


关键词天然气;燃气锅炉;节能



1、概述

自西气东输一线工程投产以来,天然气作为一种清洁能源受到政府和社会的重视,在城市能源中比重不断增长,同时天然气的普及率也得到了很大的提高。随着沿海多个LNG项目和西气东输二线、三线等天然气利用的建设和投产,可以预见在将来天然气的利用将更加普及。


目前,我国的天然气消费市场正处于快速发展之中,天然气资源紧张的局面自大规模利用之初一直持续,必须意识到高效、节约地利用天然气是天然气利用工程中的一项重要内容,关系到天然气行业的健康发展和城市的可持续发展。


需求侧管理(Demand Side Management,简称DSM)是目前国际上广泛采用的先进管理方式,在电力等领域已经积累了非常丰富的经验和形成了成熟的模式。在城市燃气领域的应用正逐渐受到重视,成为燃气企业优化运营模式、提高管网综合效率和获取企业最大利润的重要手段。本文通过介绍天然气需求侧管理,从政策、经济和技术等几个方面提出加强天然气需求侧管理的建议,为建设低碳经济作出更大的贡献。

2、天然气需求侧管理的定义

天然气需求侧管理,是指在政府法规和政策的支持下,采取有效的激励和引导措施以及适宜的运作方式,通过燃气企业、能源服务公司、社会中介组织、燃气用户等共同努力,提高终端用气效率和改变用气方式,在满足同样用气功能的同时减少气量消耗和气量需求,达到节约资源和保护环境,实现社会效益最好、各方受益、最低成本能源服务所进行的管理活动。


从上可见,天然气需求侧管理活动中,政府起到主导作用,燃气企业为主要实施推广单位,经济激励为主要手段,优化天然气用户用气方式、提高终端用气效率、实现天然气节能是目的。


这里需要重申的是,“需求侧管理”侧重经营,而不是以供应权利约束天然气使用方式和需求。


3、天然气需求侧管理实施的途径

3.1 政策支持

① 合同能源管理(EPC—Energy Performance Contracting)

合同能源管理是发达国家普遍推行的、运用市场手段促进节能的服务机制。具体是指节能服务公司与用户签订能源管理合同,为用能单位提供节能诊断、融资、改造等服务,并通过分享节能效益方式回收投资和获得合理利润。采取合同能源管理方式实施节能改造,用能单位不仅不需要投入和承担风险,而且在合同期内与节能服务公司分享节能收益,合同实施结束后,则独享全部节能收益。


在燃气市场上引入合同能源管理,可以大大降低用气单位节能改造的资金和技术风险,充分调动用气单位节能改造的积极性,国内外的实践证明,是行之有效的节能措施。加快推行合同能源管理,积极发展节能服务产业,是利用市场机制促进节能减排的有力措施,是培育战略性新兴产业、形成新的经济增长点的迫切要求,是建设资源节约型、环境友好型社会的客观需要。


② 碳排放交易

国内碳排放交易尚处于起步阶段,还很不成熟。深圳排交所等四家单位已经启动了“碳排放定额标准与交易机制”课题研究,主要是解决低碳减排任务的具体量化问题,同时拟建立一套完整的碳排放评价体系,对排放量进行准确监测并设立标准;在此基础上,制定并完善工业、建筑、交通等各类排放权的市场交易机制。达到成熟运行阶段尚需时日,从长远来看对天然气产业是利好的。


③ “十二五”期间的节能减排政策

加大节能减排力度已经成为“十二五”的既定政策,作为清洁能源的天然气具有显著的优势,特别是2003年以来天然气产业巨大的投资和快速的建设,再经过2至3年的发展,将具备快速扩大利用规模的扎实基础。


3.2 技术措施

① 负荷管理

有关天然气的负荷管理矛盾主要集中在小时和季节不均匀性,而目前特别突出的是季节不均匀性,如2009年北京天然气冬夏用量峰谷差高达13比1的情况,负荷管理的形势严峻。单一依靠增加燃气设施投入是无法从根本上解决问题的,而且经济效益也会大幅降低。


天然气负荷管理的思路有以下3个方面:

a、探索和建立城市能源生态体系,实现天然气和电力、燃油、太阳能等多能源的整合,实现协同优化。而这里需要说明的是长期形成不合理“行业分工”是实施此项措施的最大障碍,目前只能依靠政府的强力协调和推进,根本在于打破不同能源供应主体的利益格局;

b、建立天然气峰谷价差机制,引导大型工业用户错峰用气,甚至可以在供气谈判时确定;

c、“区域性”分布式利用,既以最大限度地利用天然气和实现各种需求(电力、热水、供热、制冷、农业等等)为目标建立区域能源中心,减少能源供应系统的投资建设,能源利用率高达70—80%。


② 节能技术

a、居民用户

借鉴澳大利亚的经验,开展燃气效率转换计划,既引导、鼓励和支持居民使用燃烧和转换效率更高的燃气具,如购买高性能的产品,冷凝式热水器。


采用热电联产装置安装在用户家中,再配以高效燃气炉后为用户提供热能和电能。尽管其投资成本要高于常规的供能方式,但运行成本大大降低。根据已经实施的项目统计,一般用户可以减少一半的能源费用支出,因此用户愿意接受其服务。


其他的技术措施还包括:给房屋进行隔热处理,安装自动温度调节器,高效家用燃气热水器,家用燃气洗衣机,高效灶具(如烤箱、炸炉等),以及采用分布式能源技术,鼓励用户养成节能的习惯, 使用高效率的燃气具; 在装修房屋时,购买高性能的产品,并且为这些用户提供在线的技术支持和相关法规的咨询。


b、工商业用户

在规划设计阶段即引入能源规划设计并鼓励引导采用更加科学合理的工艺、使用新型节能设备和技术,包括采用直燃机、分布式能源技术,以达到提高夏季负荷,平抑冬季负荷的目的。这里特别要提到能源消耗巨大、能源利用形式(电力、热水、蒸汽、燃烧等等)多样的工商用户,具备综合梯级利用(三联供)的天然优势。天然气的利用可通过热电冷三联供综合阶梯级利用达到最高的能源利用效率。天然气热电冷三联供是指通过天然气经过各种转换方式组合(包括燃机—燃气空调,电压缩制冷,各种水/地源热泵制冷/采暖等),最经济、最高效率地,直接向用户提供所需要的电能、空调、采暖、生活热水、蒸汽等终端能源服务,实现对天然气的最经济的、环境友好的梯级利用和高效利用。

4、目前国内关于天然气需求侧管理研究与应用的现状

目前需求侧管理在燃气行业还停留在探索性阶段,许多地区对需求侧管理的认识不足。天然气需求侧管理的推进,应由各级政府大力推动和主导,加强规划管理、负荷管理、节能管理,大力开展宣传与培训,监督机构实施有效监管,利用经济、技术及必要的行政措施等多种手段,充分调动燃气企业、用户及能源中介机构等各方的积极性,共同参与,共享收益,真正形成系统联动、整体推进的氛围,才能使天然气需求侧管理工作完成跨越式发展,更有效的推进需求侧管理进程。作为城市清洁能源运营商的燃气企业必须高度重视此项工作,并通过各种途径促进政府推进天然气需求侧管理的应用。

5、一个节能改造的案例

日立环球存储产品(深圳)有限公司位于深圳市坪山新区大工业区,生产计算机硬盘。2005年投入生产即使用天然气。虽然天然气的价格一直比较稳定,出于节能降耗和降低生产成本的原因,该公司提出了回收利压缩空气的余热计划,用于给UDI(超纯水)和DI(纯水)加热。2008年底该公司实施了该计划,产生了显著的节能效果,2009年的天然气消耗量仅为2008年的57.6%。


5.1 改造前空压站系统的状况

空压站有6台ZR425 和1台变频机ZR500VSD,现2台工频机ZR425和1台变频机ZR500VSD处于工作状态。空气被压缩过程中产生的热量被完全浪费。


5.2 回收系统

a、对空压机系统进行冷水循环改造;

b、增加热交换泵组;

c、客户端热交换。

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图1 空压系统加HD热回收系统总体安装示意图

    5。3 当空压站回收的热量不足或不稳定时,以及空压站因故障或检修等停止运行时,由锅炉提供合适的补充,使之符合生产工艺的要求。


图2  节能改造前后天然气消耗量对比


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说明:上述数据和曲线只能说明节能改造后具有显著的节能效果,但并不能单独以某个月份的同比变化作为结论,因为每个月的生产量存在波动以及外部的气温也是不确定的。


6、结论与建议


6。1 天然气本身具有低碳经济的优势,也是促进城市可持续发展的重要能源,将来可能成为主要能源。


6.2 燃气需求侧管理在国内还是新生事物,众多的燃气企业对此还处于摸索阶段。但是,毫无疑问的是燃气需求侧管理已经成为燃气企业优化负荷结构、提高管网综合效率和争取企业最大盈利空间的主要手段之一,也是燃气企业可持续发展的重要动力和源泉。


6.3 作为需求侧的用气企业也有节能降耗的需求,燃气企业必须重视和逐步开发这个市场,同时利用政府在节能减排方面的政策和资金支持。


6.4 关注需求侧管理的同时,我们还应该着手研究“供应侧管理”即城镇燃气输配系统中能源高效利用的问题,这也将成为一个重要的课题,从系统的角度看,必须和天然气需求侧管理很好地结合起来。


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