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合同能源管理实战:智能化控制系统优化节能效果

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前国内推进合同能源管理项目一般采用的方法是,由客户提供平台,由节能服务投资公司对节能改进项目进行技术和资金投入,包括设备及设施投入,并对项目实施承包管理或指导性服务。办公区、住宅区同步供热,没有分时分温控制系统或控制系统人工化,造成了能源浪费。而对于燃气锅炉安全性来说,为了尽可能降低安全事故的发生和达到理想的节能效果,应配备全自动控制系统,就是锅炉房实现全数字化管理,即“智能化控制系统”。

合同能源管理实战:智能化控制系统优化节能效果

目前国内推进合同能源管理项目一般采用的方法是,由客户提供平台,由节能服务投资公司对节能改进项目进行技术和资金投入,包括设备及设施投入,并对项目实施承包管理或指导性服务。一方面客户不需要承担节能技术改造项目资金、技术的风险;另一方面使客户更快降低能源成本,获得实施节能改造后带来的收益,根据项目投入和服务内容,由客户和节能服务投资公司根据双方协议对节能收益进行分享。

有些地区根据客户和节能服务投资公司各自特色和优势,还采用其他一些模式,目的是通过对节能项目改造,尽快达到节能减排的目标值,并使客户在项目实施中不断取得收益。

【例5-1】锅炉供暖系统综合改造项目

该项目为某供热公司所属燃气锅炉房供热系统,总供热面积22×104m2。其中住宅楼15×104m2,办公楼7×104m2。该锅炉房设置四台4.2MW燃气热水锅炉;采暖循环泵四台,功率30kW,三用一备运行。供热系统建成并使用五年,年天然气耗量约为210×104m3,年运行费用约520万元,年单位面积供热成本为23.6元/m2

1.由节能服务投资公司对供热系统进行节能诊断

(1)投资公司利用自身优势,进行现场实地调查,并取得有关资料:

1)锅炉热源设备情况。了解锅炉型号、燃料特性、锅炉的运行热效率、锅炉主要附属设备的情况。

2)供热系统形式。了解供热系统是直供系统还是间供系统,换热站及换热机组的设置情况。

3)锅炉辅机的配置情况。了解采暖循环泵及补水泵等主要辅机设备的形式、型号及参数。

4)热力管网的敷设及保温情况。了解热力管网的敷设方式及保温材料。

5)供热系统的调节控制方式。了解供热系统是人工手动控制还是自动控制,调节方式及控制模式。

6)用户情况。各单体建筑、各用热单位供热面积、进口管径、楼内供热系统形式及散热装置设置、建筑围护结构保温情况等。

7)了解当地天然气价格情况,同时调查当地天然气价格发展趋势。

(2)供热系统运行时对热源供应、热力输送系统及终端用热部门各方面进行现场测试和搜集有关数据,发现锅炉供热系统运行及管理上主要存在的问题:

1)供热系统未实现室外温度与供水温度的自动平衡调节,处于较简单的高能耗状态,没有实现合理、平衡和科学的管理。

供热季节里,凭经验(或经验参数)调节供出水温度,人为因素较多,控制手段落后。室外温度低了水温烧高一点,室外温度高了,水温烧低一点,无法量化处理水温与室外温度的关系,无法实现室内温度、供水温度、室外温度的自动实时数字化调节,在一定程度上造成大量的能源浪费和热量分配不合理的现象。

2)整个系统以一种供热模式集中供热。办公区、住宅区同步供热,没有分时分温控制系统或控制系统人工化,造成了能源浪费。

小区供热存在办公、住宅并存现象,而就办公区的供热特性而言,只需实施分时段供热,即上班时间供热,下班时间或节假日只需进行低温防冻运行的节能运行模式,但住宅区需实行24h不间断供热,因本供热管网系统中存在多种供热形式共存现象,而现系统中又未对其进行合理化管理,造成了节假日及下班期间办公楼及住宅楼均实现同步24h不间断供热,造成了大量的能源消耗。

3)机组负荷的分配人为控制,方式方法简单,对整个系统没有集中的控制。

供热锅炉机组的运行状态由运行管理人员依靠经验掌控,每天开几台机组随意性很大,导致机组不平衡运行或两台机组同时运行“大马拉小车”情况的发生。

4)对供热系统中的运行参数未进行记录,温度调节不精确及时,造成供热成本较大。

对直接影响供热品质及管网运行参数没有详细记录,无法为运行管理人员调整管网热负荷或解决供热系统中产生的问题提供理论依据,整个系统的调节完全靠经验,大大降低了系统的调节精度。

5)锅炉控制系统比较落后,没有实现全自动实时安全运行和科学的锅炉运行管理。

通过了解,系统中现有的四台燃气锅炉控制柜为继电控制柜,对运行参数没有实现二次远传(供回水压力、温度及排烟温度),属于落后的手动操作控制系统。如果实现全自动精细化安全运行,将提高设备的使用寿命和节约大量的能源。而对于燃气锅炉安全性来说,为了尽可能降低安全事故的发生和达到理想的节能效果,应配备全自动控制系统,就是锅炉房实现全数字化管理,即“智能化控制系统”。

6)系统内的供热管道存在不平衡问题。管网平衡是供热系统最基本的要求,只有平衡的管网才能发挥出有效的功能。尽管系统大部分都安装了平衡阀,但供热系统并没达到平衡,不能实时进行调节。必须通过建立计算机控制中心,对系统管网原有的平衡阀进行调节,实现管网水力平衡,才能达到科学的供热。(www.xing528.com)

2.签订协议

节能服务投资公司根据现场调查和测试资料,制订项目节能改造方案,并进一步征求供热公司用户的意见,再完善和修整方案使其更符合客观实际。节能服务投资公司与供热公司签订合作协议,详细规范双方责任和义务、权益,制订节能效益目标值及分享比例,列出项目实施过程中阶段性验收要求等。

3.制订改造方案及阶段实施要求

通过对该锅炉供热系统进行节能测试与诊断分析,节能服务公司确定了节能改造工作重点。通过运用先进科学成熟的节能技术,在建立“智能化控制系统”的基础上,达到管网平衡,科学用能,实现“分时分温、按需供热”的目标。利用锅炉自动控制技术、气候补偿技术、分时分区供热技术、烟气余热回收等技术措施对供热系统进行改造。确定改造方案如下:

(1)锅炉房采用计算机集中优化控制节能技术。加装一套计算机系统,配合开发一套运行软件,完成对锅炉、系统的监测管理、优化控制、联锁保护、统计计量等相关工作。对四台锅炉分别配置一台可编程序控制器作为中央处理器,触摸屏作人机界面,实现各台锅炉单独控制及与中心管理计算机的网络连接。

(2)锅炉房采用环境温度气候补偿综合节能控制技术。增加一套环境气候补偿控制柜体,加装一套电动调节阀门。对四台锅炉进行自动气候补偿及热源综合控制,保证分时分温、按需供热。

(3)对办公楼实现供热与防冻的定时切换,保证上班时间供热,下班时间防冻。

(4)对供热楼宇安装室内温度采集器,利用网络上传室内温度,保证供热品质的监测和记录。在用户室内加装温度采集传感传输设备,可直接实现用户室内温度的测量和数据传输,系统自动将信息传送到计算机系统中,用于温度监测和储存记录。

(5)建立智能化控制系统,对供暖系统进行有效的计算机管理,基本实现供暖系统的数字化运行。

(6)安装锅炉余热回收设备,回收锅炉燃烧产生烟气的余热,提高整体的热效率。

(7)采用管网水力平衡调节技术。增加自力式流量平衡调节阀门;供热管网水力平衡调节技术,可解决热力管网存在的远冷近热的水力失调问题,基本实现管网及用户的热量分配的基本均匀,室内温度远近端基本趋于接近及平衡状态。

(8)根据节能改造技术方案,节能服务公司与供热公司共同确定了需增加的主要节能设备,主要包括:气候补偿器和热源综合控制器各一套;现场控制器两套;供热系统智能化控制系统一套;燃气锅炉余热回收设备四套;自力式平衡阀两套;室内温度采集器若干以及配套安装工程。工程总投资约180万元。

4.协议双方采用节能效益分享模式获得效益

节能服务公司与供热公司以节能效益分享模式对该供暖系统进行改造:项目的改造资金由节能服务公司负责,并组织设备的采购、施工、安装及调试,投入正式运行后,双方依据往年的运行数据确定节能量和节能率,并计算节能收益。双方以五年为投资回收期,五年内,新增设备产权归节能服务公司,供热公司按5%、10%、15%、15%、20%的比例分享节能收益,节能服务公司按照95%、90%、85%、85%、80%的比例分享节能收益。五年合同期满后,全部设备产权归供热公司所有,节能服务公司不再拥有设备产权及分享节能收益。

(1)该锅炉房及管网系统进行综合技术改造后,取得如下明显的节能效果:

1)锅炉房采用计算机集中优化控制,即智能化控制系统节能技术,该系统能准确、及时显示供热系统和辅机设备(包括循环水泵,补水泵等)的运行参数和工作状态,可以清晰、直观、动态地观察整个和局部供热系统工艺流程图,并可以设置锅炉机组运行参数,具有自动记录供热系统各运行参数(出水温度、回水温度、供水压力、排烟温度、室外温度、各供热楼宇回水温度、室内温度等)并对相关重要运行参数自动生成态势图及分析曲线的数据分析统计处理功能。在保证供热品质的同时对机组的运行配置进行合理配比。采用该项技术每个采暖季能耗减少5%,节约天然气10万×104m3,折合121t(标煤);节约费用20万元。

2)采用气候补偿加运行曲线精确控制技术,根据室外温度-供水温度曲线对锅炉的大小火燃烧及系统的供水温度进行控制。每个采暖季能耗减少6%,可节约天然气12×104m3,折合146t(标煤);节约费用24万元。

3)采用分时分区供热控制模式,以实现供热区域内的各办公楼及家属楼分时分温供热。实现连续供热用户在不同时间段内对室温的不同要求的调节及分时段供热用户上班时间供热、下班时间防冻的切换。每个采暖季能耗减少8%,节约天然气17×104m3,折合206t(标煤);节约费用34万元。

4)采用供热系统管网水力平衡技术,增加平衡阀保证系统平衡。每个采暖季内可节约燃煤总量的3%;节约天然气6×104m3,折合73t(标煤);节约费用12万元。

5)锅炉烟气余热回收技术,增加烟气回收装置对余热进行回收作为锅炉供水的预热。每个采暖季内可节约燃料总量的2%;节约天然气4×104 m3,折合48t(标煤);节约费用8万元。

(2)综合上述,对系统进行全面的节能技术改造后,综合节能率达到20%左右,年节约费用98万元。在不投入资金的情况下,前5年共享受收益63.7万元,5年后每个采暖季仍可节约一定的运行费用;节能服务公司初期投资180万元,前5年分别享受收益93万元、81万元、83万元、78万元,投资回收期2.1年,5年内回收投资后可收益238万元。

5.结论

节能效益分享模式的优点是供热公司(甲方)不投入资金,不承担任何风险,在保证节能效果的基础上,能降低每年的运行成本。上述实例中的供热公司在五年内,供热费用降低比例将从5%逐步增长至20%;5年后,每年的费用可降低15%左右。项目改造后不但取得了一定的经济效益,且每年节约天然气49×104m3,同时也减少了大量的二氧化碳排放,具有一定的经济效益和社会效益、环境效益。

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