探索工厂能源转换设备评价指标的建立及应用

时间：2021-01-01 10:17:23　来源：柠檬阅读网本文已影响人

摘要　本文通过对烟厂能源供应链分析，指出了能源转换过程是能源供应链中一个重要控耗、降耗的环节，探索了如何建立适宜工厂能源转换设备的评价指标，阐述了能效评价指标在能源转换设备日常维护保养中的应用。

　　关键词 能源供应链能源转换设备能效指标

　　引言

　　随着烟厂节能减排工作的不断推进，围绕能耗指标展开的能源管理由结果管理逐步向过程管理转变。工厂通过研究能源在耗用过程中显现的特征，去挖掘能源供应链中各环节的节能手段。随着工厂产能的不断扩大，在注重用能终端的同时，能源供应链中能源转换和传输已越来越受重视，能源转换设备的效率对工厂能耗的影响成为节能降耗的一个重要环节。

　　一、能源转换设备在工厂能源消耗链中的重要性

　　工厂能源的耗用必须遵循着以下流程：

　　能源输入→能源转换→能源分配和传输→能源使用

　　从能源耗用的流程中可以获悉，能源转换设备的作用是将工厂购入的能源转换为终端消耗设备所需的能源，它是能源消耗链中一个重用的加工、转换中间环节。

　　能源转换是将购入能源经过一定的工艺流程产出终端设备需要的能源产品。能源转换是能源消耗中的比较复杂过程，是能量形式的转换。目前烟厂购入能源有电、煤气和城网蒸汽，其大致折合16000吨左右的标煤。其中经锅炉、冷冻机、空压机、空调等能源转换设备加工转换耗用的能源将近9200吨，也就是说烟厂近60%的能耗是经过能源转换设备加工的。所以说工厂全年的购入能源有超过一半的必须通过转换才能被终端设备使用，那么能源转换设备的性能除了会影响供能的可靠性，同时其性能还会对供能的经济性产生影响。

　　二、能效指标对能源转换设备的意义

　　能源转换设备的能源消耗在工厂能源供应中具有举足轻重的地位，所以，我们除了要关注能源转换设备的稳定性外，其效率也是衡量设备性能的一项主要指标。以烟厂为例：空调系统的耗电量约折ll63吨标煤，占全厂总能耗的7.3%；
冷冻系统用电量约折1209吨标煤，占工厂总能耗的7.6%；
空压系统用电量约折997吨标煤，占工厂总用电量的6.2%；
锅炉耗用煤气约折4872吨标煤，约占工厂总能耗的30.5%。上述任意一种能源转换设备效率的提高，都将使工厂节约不少的能耗。因此，重视工厂能源转换过程的效率，提高能源转换设备的性能，提升设备的内部效率，同样能产生非常显著节能效益。国家在20世纪80年代中期开始实施能效标准，2005年开始实施能效标识，能效标准和标识，在提高能效、节约能源、减少污染方面取得明显成效。工厂能源转换设备是工厂的主要用能设备，它是工厂购入能源和终端用能设备之间的纽带和桥梁，加强能源转换设备的效率是节能降耗的重要抓手。

　　根据能源报表显示，近年来，工厂终端设备耗能随着设备的改造、工艺的进步、产量的上升耗能不断增加，能源转换的量也随之攀升，工厂的能耗不断增加在所难免。但作为能源供应链的中间环节，能源转换的能效指标决定了在现有装备技术水平下的终端用能设备的能耗是在额定消耗的基础上上升还是下降。因此，我们引进能源转换设备的能效指标，对能源转换设备进行评价，减少能源在转换过程中损耗，对企业节能降耗将起到“事半功倍”的作用。

　　三、适宜工厂能源转换设备评价指标的设立

　　1、严格意义上的能源加工、转换统计指标

　　能源加工、转换效率，是指能源加工、转换过程中产出量与投入量的比率，即能源加工转换的产出率。计算公式为：

　　能源加工转换效率(%)=能源加工、转换产出量／能源加工、投入量×100%

　　注：能源加工转换投入量，亦称中间消费，是指投入到加工、转换设备中的各种能源。

　　能源加工转换产出量，是指各种能源经过加工转换后，产出的各种二次能源产品

　　在计算投入量和产出量时，必须按当量热值折为标准煤。能源加工、转换效率可以是单项设备能源加工、转换效率或者是单项类别能源加工、转换效率，也可以是能源综合加工、转换效率，亦称总转换效率。能源加工、转换效率是反映能源在加工、转换过程中能量的有效利用程度，是考核能源加工、转换技术水平及管理水平高低的重要依据。

　　2、工厂“能效”评价指标的确立原则

　　由于严格意义上的能源加工、转换统计指标在计算能源转换效率时需将投入量和产出量按当量热值折为标准煤后再进行比较，所以能源统计人员要花费大量的精力在换算和计算过程中，而工厂的能源转换设备只需要进行投入产出的纵向比较，因此我们只对投入和产出的能种进行纵向比较无须按当量热值折为标准煤。以工厂压缩空气的制造过程为例：空压机是以空气作为介质，通过耗用一定的电能将空气变为带压力的空气。所以我们确定每产生1立方米压缩空气所耗用的电作为评价空压机效率的指标，这样就避免了需将压缩空气和电分别换算成当量热值的标煤进行计算。既简化了计算工作量，又不影响设备效率的纵向对比。

　　为此，根据工厂能源耗用链中的主要能种和载能体，我们确定了设备在能源转换中的能耗定额作为能效评估的指标，建立了以单位载能介质耗用能量作为评定能源转换设备效率的评价指标——能效指标。

　　表1 主要能源转换设备能效指标

　　四、能效指标的统计分析和评价方法

　　1、“能效”指标的统计分析

　　要评价能效指标，首先必须建立能源转换设备的运行记录及燃料、能耗记录，并进行统计汇总。从中计算单位转换能种的能耗，绘出各种能耗的日负荷曲线，计算其最大负荷和平均负荷等。其次，根据累计资料对各能种、载能体的用量进行测定，确定转换单耗定额。根据企业的能量平衡分析，选定必须加以控制的能源转换设备，确定其合理的限制用量。再者，通过分析确定动能用量与生产量及各类相关因素之间的关系，为合理判断能效指标波动打下基础。

　　2、“能效”指标的评价方法

　　能效指标评价方法一般采用比较法，这种方法能够很方便地观察到能效转换设备效率变化情况，且由于评价指标比较直观，不仅使能源管理人员和维护保养人员一目了然，而且能让其他相关人员迅速领悟。以空压电气比为例，千瓦时／立方米的单位清楚地告知大家：空压机的能效指标是以每产1立方米的压缩空气耗电量来评价的，指标越大则效率越低。
以下是工厂目前四台60立方空压机组电气比的情况，其中系统的总电气比基本维持在108110之间。而单台设备的电气比经过我们统计情况如下：
表2　空压机单机电气比统计表

　　从表中可以知道，空压机的效率随着设备使用年限已呈现出参差不齐的水平，这是造成空压系统效率下降的一个重要原因。

　　此外，我们还可以通过能源转换设备长时间运行或维护保养后，能效指标的变化来评判设备的效率。

　　我们选取了冷冻机组2006年的部分运行数据进行计算分析。发现各机组性能相差较大，有些机组效率接近设计效率，而有些机组效率已显著退化。
表3　2006年部分冷冻机效率

　　07年7、8月期间1号冷冻机冷凝器进行了机械和化学清洗，从数据中可以看到冷凝器经过清洗后机组的效率和制冷量能够得到改善。
表4　2007年冷冻机效率机械、化学清洗后效率变换情况

　　五、如何运用能效指标指导能源转换设备性能提高

　　企业所用能源需经转换时，应重点对转换设备的运行调度、维护监测、定期检修实施管理，以提高转换效率。应根据生产要求、设备状况和运行状况，确定最佳运行方案，各方面相互配合，使转换设备接近和保持最佳工况。定期测定转换设备的效率，确定其转换效率允许最低基限，作为安排检修的依据。为保证检修质量，可以以影响能效指标的关键因素作为检修验收依据。

　　1、影响能效指标因素的确定

　　在能效指标确定的情况下，选择不同的影响能效指标的因素，会直接影响到能源转换设备能效的提高。因此，选择可靠的设备系统运行参数，研究其对能效指标的影响对提高能效用具有非常重要的现实意义。设备及系统运行中的能效指标受多重因素的影响，有些因素可量化(如设备运行参数、设备故障率等)，有些因素则不可量化(如维修操作人员技术水平、工作态度等)，只能进行定性分析，且对能效指标的影响往往具有模糊性。在参考空调、电机等设备能效评估方法的基础上，我们确定以设备运行中的参数作为主要分析对象，多层次分析评价运行中设备本体参数变化对能效指标的影响，同时结合关键定性因素的梳理完善确保设备的能效稳定。

　　2、围绕影响能效指标因素，提高设备效率

　　能源供应链中能源转换设备的效率对能耗有着至关重要影响，它犹如音响系统中的功放，热值再高的燃料碰到效率低的转换设备，其转换的能种已存在不合理的损耗。

　　为此，我们需聚焦能源转换设备运行中的关键参数，指导日常设备或系统维护保养。如：我们对锅炉燃烧的五项损失参数进行分析，(排烟热损失、气体不完全燃烧热损失、散热、固体不完全燃烧热和灰渣物理热)得出“排烟热损失”是关键参数，影响该参数的是烟气中的氧含量。对此，落实运行管理掌控烟气中的氧含量，关注维修管理对“排烟热损失”调整，提高了锅炉燃烧效率近2个点。
表5　影响燃气锅炉燃烧效率的燃烧参数分析

　　因此我们将锅炉燃烧氧量作为能效分析重要参数，采取控制烟气中的含氧量来提高锅炉燃烧效率。通过日常锅炉燃烧中烟气的含氧量来调节煤气阀门、进风阀门和二次回风阀的阀门开度，调整锅炉燃烧时煤气和空气的比例，使燃烧达到一个最佳状态，提高设备的效率。经过调整，2号锅炉燃烧效率样本均值95.3%，同比前期燃烧效率样本均值94.0%提高了1.31%。

　　六、结束语

　　能源转换设备是企业能源供应链中的“心脏”部分，能效指标是评价“心脏”功能是否完好的重要指标。分析影响能效指标的因素，明确影响能效指标的原因，才能有的放矢地对能源转换设备进行管理、控制与评定。以能效指标评估指导能源转换设备的运行与维修，提高设备运行的效率，促进工厂能源供应链中关键环节能耗的降低，是工厂今后能源管理一项重要举措。

参考文献
　　[1]《节能政策法规资料汇编》
　　[2]《新能源转换与控制技术》

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