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节能技术研究范文

时间:2023-11-28 16:18:07

节能技术研究

第1篇

关键词:节能型搅拌技术;机械搅拌;射流混合

中图分类号:TM401 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)09-0119-02

1 概述

机械混合搅拌技术作为PVC手套配料操作的基本环节之一,它的性能与化工、制药、石油和冶金等领域的发展息息相关。PVC糊料的性能除了受其各个组成材料的性能、配比等因素影响外,搅拌质量的好坏也对其有显著作用。我国的混合搅拌技术虽然取得了长足的发展,但与发达国家相比,还存在很大的技术差距。这种差距主要表现在高耗能上,例如,对于一些化工产品,混合搅拌过程的耗能占整个生产全过程的一半左右。因此,在保证PVC糊料的混合搅拌性能的前提下,研究节能型搅拌技术对产品的经济价值有重要的现实意义。

2 搅拌过程参数化

搅拌过程是一个复杂的系统,尤其针对一些应用于化工领域的搅拌反应器,除了物理作用外,还牵扯大量的化学变化。要实现节能型搅拌,就有必要建立数学模型对这一过程进行综合描述,数学模型中应该包含有对混合搅拌性能的评价函数。这里需要指出的是,对搅拌结果的评价指标需要包含两个方面:搅拌性能和搅拌功耗。前者通过对混合搅拌后产品的性能进行评价,后者通过搅拌时间进行评价。节能型搅拌技术的一个重要指标是保证在满足给定的混合搅拌性能指标的前提下,搅拌器的功率应该尽可能的低,搅拌花费时间应该尽可能的少。显然,这样的指标兼顾了混合搅拌性能和搅拌耗能,实现了节能搅拌。这里需要一提的是,要实现对搅拌过程的参数化,还有必要对各种搅拌器进行参数化。

这里的数学模型分为两类:针对不同搅拌器的参数化建模和针对同一搅拌器的参数化建模。前者侧重对不同搅拌器的耗能做一个综合考虑;后者侧重对同一搅拌器不同设置的耗能影响做一个测试。两者一般是一个多参数的数学模型,所以需要利用相关的多目标优算法进行最优解的求取。通常的做法是依次对单参数进行优化(其他参数保持不变),然后将参数对搅拌性能和搅拌功耗的综合影响进行排序,最后根据排序结果对每个参数赋予影响力权值。通过多目标优化结果,我们可以得到一组经过优化后的设定参数,根据这个参数投入实际搅拌,可以实现最终的节能型搅拌目标。

3 搅拌技术的节能性评价

机械式混合搅拌器除了当做PVC糊料混合搅拌及普通反应器运用外,还作为大型制药工业的发酵罐、化肥工业的合成器使用。节能型搅拌器的应用,关键在于合适搅拌器的选择或者设计。没有通用的搅拌器或者搅拌器设计,在进行搅拌器选择或者设计时,需要根据具体的使用要求(包括操作条件、混合搅拌的物质以及对搅拌质量的要求等)进行分析。目前比较流行的运用于化工领域的搅拌器结构主要有三种:轴向流型结构、径向流型结构和混合流型结构等。具体选用哪种结构的搅拌器或者基于哪种结构进行全新的搅拌器设计对最终混合搅拌时间、混合功耗等方面会产生重要影响。现阶段还没有一套行之有效的选择标准,设计人员或采买人员在进行结构选取的时候往往依照自己的经验或有限次的实验,这里还需对结构的节能性做进一步的深入研究。

在通常情况下,搅拌器的功率与搅拌器转数的三次方、搅拌器筒径的五次方成正比。所以,在进行搅拌器的设计或选取时,搅拌器的转数和筒径就成为了关键参数。在要求不高的混合搅拌过程中,选择筒径小、转数低的搅拌器结构对于实现最终的搅拌节能有重要意义。这里需要特别强调一点,使用单位应该根据自己的需求进行实际选取,既不能一味考虑节能而致使搅拌质量降低,也不能一味选择大功率、大转速的搅拌器造成能耗浪费。根据笔者的亲身体验,很多企业习惯选取大功率电机带动的大转速搅拌器,但对产品的实际搅拌质量却没明确的要求,这是一种不合理的观念。

除了上述介绍的搅拌器转数和筒径外,搅拌器的混合效率数(在一定的流体粘度和混合时间下,搅拌器所需要的单位体积混合能)也是衡量其混合性能和搅拌能耗的重要指标。搅拌器的混合效率数越小,能耗越小。

4 节能型搅拌技术的应用实例

机械式搅拌发酵罐是制药领域的高耗能设备之一,有着成本高的固有缺陷,本节将就机械式搅拌发酵罐为例,对节能型搅拌技术的研究与应用作出详细说明。

4.1 搅拌发酵罐的结构形式

为了最大限度地节省能量,国内外很多学者提出了大量的搅拌发酵罐结构,包括气升式、自吸式、喷射式等。在这些结构中,有的已经发展出了技术标准,并且已经实现了工业化的大规模投产,有的还只停留在实验样机或小规模试制的阶段,甚至还有一部分停留在概念理论当中,需要作进一步的研究。总之,节能型搅拌器发展的主要趋势是从机械搅拌过渡到其他形式的搅拌(如电磁搅拌、气流搅拌等)。按气泡分散所需能量的输入方式的不同可将搅拌发酵罐分为下列三大类:

4.1.1 利用机械搅拌输入能量。利用机械搅拌器的涡流剪切来实现罐内气体在液相中的二次分散,是目前使用最为广泛的一种搅拌发酵罐。

4.1.2 利用气体输入能量。利用喷嘴和内外环流配合来实现气体的分散,这里搅拌作用的特点是无机械传递部件,相对机械搅拌式的发酵罐,能量利用率高。

4.1.3 利用泵送液体输入能量。这种搅拌发酵罐的典型结构是采用采用两相射流混合器。其优点是具有很高的氧传质系数和传质面积,缺点是易造成泵气蚀,一般的泵无法满足使用要求。

对以上三种结构的搅拌发酵罐进行研究比对,采用机械搅拌输入能量的搅拌发酵罐单位能耗最高,采用射流混合器结构的搅拌发酵罐单位能耗最低。

4.2 机械搅拌发酵罐的结构创新

4.2.1 射流混合器与机械搅拌器结合使用。通过分析比对各种搅拌形式和结构可以看出,每种结构都有自己的优点。虽然机械式搅拌结构单位功耗最高,但其应用技术比较成熟,放大功率相对可靠,操作简便,还是有很大的潜在市场可供开发的。所以在传统机械式搅拌结构的基础上,通过采用一些措施来降低能耗是十分有必要的。通过深入研究,可将射流混合器应用到机械搅拌发酵罐中,与机械搅拌器协同作用,优势互补,是获得溶氧提高、能耗下降的有效途径。

4.2.2 气体射流混合器。气体射流混合器由喷嘴、混合管和循环管组成,喷嘴采用缩放喷嘴,混合管为渐放管。安装在发酵罐底部,安装角度与水平倾角40°~80°。混合管出口和循环管底部切线对接。

4.2.3 机械搅拌器。机械搅拌器安装在循环管出口正上方,由多层搅拌器组成。第一层搅拌器采用涡轮式搅拌器,直径不得小于发酵罐直径的三分之一。其余各层采用以强化发酵液的湍动和混和为主的搅拌器,其直径可比第一层搅拌器直径略小。

4.3 机械搅拌发酵罐的节能原理

由于射流混合器与机械搅拌器的结合使用,使得压缩空气能量可以充分被利用,从而形成良好的第一次分散。这时,机械搅拌式发酵罐罐底的搅拌器功能可以被忽略,从结构上可以予以取消,从而使搅拌器层数得以减少。而搅拌器层数与搅拌器消耗的功率直接相关,通过实验,在相同转速下,N层搅拌器消耗的总功率远高于单层搅拌器,一般是单层搅拌器的N倍。例如,五层搅拌器消耗的功率是四层搅拌器(减小一层后)消耗功率的1.25倍。

此外,对各层搅拌器的直径进行合理选取也对节能有重要意义。针对搅拌发酵罐而言,由于接近循环管出口处的搅拌器除了正常的混合搅拌功能外,还要承担粉碎气泡、快速形成气液单相区的作用,所以宜采用较大的筒径;其余各层搅拌器对细化气泡的直径没有明显效果,只起混合搅拌的作用,为了尽可能地实现节能,宜采用较小筒径。

5 结语

机械混合搅拌技术是随着化工机械的发展而不断进步。现有的搅拌技术在满足搅拌性能方面已经非常成熟,但在降低能耗方面还存在很多不足。这种不足会对我国生态、经济的可持续发展产生制约影响。在现实中,我们不能只为了搅拌而搅拌,在满足搅拌性能的前提下,尽可能地降低能耗对减少企业成本、提高产品经济价值等方面具有重要的现实意义。

参考文献

[1]张淑华,李涛,朱炳辰,等.三相机械搅拌反应器气液

传质[J].化工学报,2005,56(2).

[2]刘建明,郑雁飞,陈宇,等.新型射流内循环搅拌发酵

罐的研制[J].发酵科技通讯,2011,40(2).

[3]李波,张庆文,洪厚胜,等.搅拌反应器中计算流体力

学数值模拟的影响因素研究进展[J].化工进展,2009,

28(1).

[4]周国忠,施力田,王英琛.搅拌反应器内计算流体力学

模拟技术进展[J].化学工程,2004,32(3).

[5]任杰.搅拌反应器流场与动力性能的模拟及实验研究

第2篇

【关键词】建筑节能;新技术;对策

中图分类号:TU201.5 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)03-(页码)-页数

1.引言

建筑节能的内涵:建筑节能是指在满足人们正常生活、学习和工作需要的前提下,在建筑规划设计、建筑材料生产、建筑物施工及使用过程中,采用新材料、新技术,合理设计建筑围护结构的热工性能,提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和管道系统的运行效率,降低能耗,合理、科学、有效地利用能源,从而达到提高建筑舒适性及节约能源的目的。

建筑节能的意义:其一,建筑节能是社会经济发展的需要。随着我国社会生产水平的不断提高,人们的环保意识也在不断地提高,环保生活也和“高品质的生活”紧紧联系在一起,建筑节能是提高人民生活水平的必然要求。其二,建筑节能是我国建筑业自身发展的需要。建筑节能通过提高建筑的采暖功能以及节能照明功能,能够提高住宅建筑的舒适性,从而提高我国建筑建设的水平。其三,建筑节能有利于缓解能源危机和改善环境。节能材料的使用,能够在一定程度上缓解目前我国甚至全球面临的能源危机。

2.国内外建筑能耗现状

目前,全世界建筑能耗约占能源总消耗量的30%,其中住宅能耗消耗约为商用建筑的两倍。据统计,工业化国家建筑能耗占全球建筑能耗总量的52%,东欧和前苏联占25%,发展中国家占23%。

改革开放以后,我国房地产市场日益崛起,建筑物能耗将再度出现急剧增长。预计到2020年,我国高耗能建筑面积将达到700亿平方米,建筑能耗将达到10亿多吨标准煤。庞大的建筑能耗,已成为我国贯彻科学发展观、建设节约型社会的绊脚石。

3.国内外建筑节能技术的研究现状

早在上个世纪初,欧美发达国家就提出了建筑节能的理念,尤其是在经历了石油危机后,欧美等发达国家普遍都把建筑的节能管理作为国家的大政方针,从经济上加以引导,鼓励,并已取得显著成效。具体节能技术措施有以下几个方面:(1)在规划设计上有利于节能的建筑朝向和平面形状。限制建筑物的体形系数;限制建筑物的窗墙比。(2)改善护结构的热工性能。(3)改善窗户设计,减少能耗。(4)利用自然条件减少能耗。

近年,我国在建筑节能方面也推出了一些建筑节能相关的法律、法规等。但这些法规对建筑节能在设计、施工、及新材料上要求与实际有较大出入,可操作性差;同时各种新材料纷纷自行各种操作规程,致市场混乱,与规范要求严重脱节。

4.在我国实行建筑节能的可行性

4.1国家的政策导向

我国建设部1986年颁发《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-86),要求节能30%,1995年又颁发《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-95),要节能50%。在新颁布的五年规划中,我国政府提出全面贯彻落实科学发展观,坚持以人为本,将经济社会发展切实转移到全面协调可持续发展的轨道上来,建设资源节约型、环境友好型社会,同时大力发展节能省地型住宅。

4.2公众节能意识的提高

公众是产品的购买者和使用者,意识影响行动,从而决定了自身对住宅的选择,进而影响了开发商开发什么样的产品。 据建设部副部长仇保兴介绍,在2005年建设部组织的建筑节能问卷调查中有80%以上的居民对建筑节能持支持态度,对建筑节能工作日趋认可。

4.3建筑节能市场“钱”景浮现

目前,开发商是否采用节能技术最大的担心是难以控制成本,但是建筑节能并不意味着高价。事实上,在这一领域,节能技术也针对不同标准的住宅分好几档:低度模式使成本增加50~100元/平方米;中度模式使成本增加300~500元/平方米;高度模式使成本增加1200~1500元/平方米。而且这部分的成本投入是物有所值的技术含量的提升,是实实在在提高了居住与使用的舒适度。因此,开发商并不会因采用建筑节能技术而少获回报。

4.4新材料、新技术的开发利用

在住房和城乡建设部大力推广节能建筑的形势下,一些大城市纷纷出台建筑节能行政法规,开展建筑节能研究,一些新材料和新技术应运而生。

(1)新材料

如:石材蜂窝板、泡沫玻璃、点支式全玻璃幕墙、氟涂料、纳料材料等。以纳米材料为例。“抗菌衣”纳米技术应用于涂料产品,使涂料具有自洁、抗菌的功能。

(2)新技术

如:高效保温隔热墙体系、高效太阳能利用系统、隔音降噪、外墙及浮筑楼板技术、热桥阻断构造技术、新型组合式燃气供热技术。

5.我国建筑节能落后的原因及对策

究竟是谁阻碍了我国节能与绿色建筑发展步伐?建设部副部长仇保兴说,具体表现在五个方面:一是认识不到位;二是缺乏有效的激励政策和强有力的法律法规;三是缺乏行之有效的新技术、新材料、新配件和新的设计及管理模式的推广交流平台;四是标准规范体系还未形成;五是缺乏有效的行政监管体系。那么如何在我国实现建筑节能呢?本文拟从四个方面来阐述这个问题。

5.1广泛推广使用建筑节能材料

(1)木结构和轻钢结构

木结构建筑因其具有抗震、抗风性能好,施工周期短、节能保温好,工业化生产程度高,及加工过程中能耗低、污染轻,材料可再生利用等诸多优势而受到越来越多的消费者的青睐。利用镀锌轻钢龙骨作为承重结构的冷弯薄壁型钢住宅,由于在墙体和楼盖的龙骨间填充大量保温棉,因而具有优异的节能性能。

(2)真空玻璃

真空玻璃的基本原理与保温瓶胆相同,它是目前全球最先进的保温隔热隔声玻璃,其保温性能优于370mm厚的实心黏土墙砖。此外,它还有防结露,减少室内温差,隔噪声,采光性能好等特点。

5.2积极开发利用新能源

(1)太阳能

国内外能源专家普遍认为,太阳能具有永续、安全、洁净的特点,是未来生活能源领域的主力军,并将在未来取代原子能成为世界性能源。

(2)地热能

地热是一种洁净的可再生能源。它具有热流密度大,容量收集和输送、参数稳定(流量、温度)、使用方便等优点。地热不仅是一种矿产资源,同时,也是宝贵的旅游资源和水资源,已成为人们争相开发利用的热点。

5.3科学进行建筑设计

节能建筑一般是通过节能材料的应用,先进技术的使用,合理设计的整合达到在建筑使用过程中,减少能源消耗达到节能目的。在这三者当中,合理设计的重要性居于首位。因此,建筑设计师在设计房屋结构时应充分考虑到建筑节能的需要,具体从三个方面来说:

(1)建筑物的朝向和平面布置

建筑布局应考虑朝向与节能的因素。同样形状的建筑物,南北朝向比东西朝向的冷负荷小,如对一个长宽比为4:1的建筑物,测试表明:东西向比南北向的冷负荷约增加70%。

(2)合理控制建筑物的体形系数

体型系数定义是建筑物外表面积F与所包围的体积V的比值。对于相同体积的建筑物,其体形系数越大,说明单位建筑空间的热散失面积越高。研究表明,体形系数每增大0.01,能耗指标的增加2.5%。因此,出于节能的考虑,应合理控制建筑物的体形系数。

(3)绿化与节能

近年来,由于城市绿地不断减少,加以空调的大量使用,导致“热岛效应”,空气环境日益恶化,给建筑节能带来了负效应。绿化对居住区气候条件起着十分重要的作用,它能调节改善气温,调节碳氧平衡,减弱温室效应,减轻城市的大气污染,减低噪声,遮阳隔热,是改善居住区微小气候,改善建筑室内环境,节约建筑能耗的有效措施。

5.4制定完善相关配套政策

加大监管力度,完善相关政策法规,实行建筑节能经济鼓励政策,采用限制性政策与鼓励性政策并举的方式推动建筑节能。对达不到节能设计标准的建筑,采取禁止投入使用等强制性措施进行限制,对超过节能设计标准或采用可再生能源的建筑和绿色建筑,采取减免税收、贴息贷款、财政补贴进行鼓励。

6.如何实现建筑节能

(1)加强政策管理。各级政府要提高认识,转变职能,把建筑节能列入国家和各省市,决策层的重要议程。建筑节能必须首先由政府主导,由国家通过法律强制实施,这一点已经被发达国家的实践所证明。(2)各地区积极推广和使用新型建筑节能材料,大力宣传建筑节能的主要意义,广泛宣传“设计标准”。(3)新建和改建建筑节能工程,各级政府应通过公开招标方式选择有实力、有经验的企业作为重点节能工程承包商,搞好节能建筑合同管理,保证节能建筑按合同完成,同时保证节能改造承包商应得利益。(4)组建建筑节能、设计研究领导机构。加快对建筑节能研究、设计、建设的步伐是城市决策者、规划者、设计者与建设者的共同职责和明智选择。

第3篇

随着我国经济的高速发展以及相关科学技术的不断进步,通信网络获得了长足的进步,通信业务也逐渐走向多元化和丰富化。迅速发展的通信技术极大地方便了我们的生活,某种意义上也促进了社会的进步。同时,行业迅速发展带来的能源问题与环境问题也日益严重,通信网络设备的巨大能源消耗,气体排放导致的温室效应等。因此有必要探索可应用于当前通信网络的绿色网络通信技术,来引发一次通信业的革命。为我国乃至世界的可持续发展做出贡献。

关键词:

绿色网络通信;通信业的革命;可持续发展

1绿色通信的概念

绿色代表着一种理念正在渗入各个领域当中,例如我们在生活中追求绿色食品,住宅中强调绿色装修,行动中讲究绿色出行。绿色理念所包含的领域十分广泛,包括现有与废弃资源的有效利用,生态环境的合理保护等,其核心内容就是社会的可持续发展。在通信中融入绿色的理念就是绿色通信。从广义上来就就是将绿色理念融入到整个通信产业链中。旨在节能减排、减少环境污染、资源浪费以及对人体和环境危害的新一代通信理念,以达到降低能耗的目的,最终实现人与自然和谐相处。

2绿色通信的重要作用与意义

2.1当今通信产业中存在的问题

通信产业在我国的国民经济中占有着重要的地位。它的发展方向及程度,与国家的经济发展和进步息息相关。在国际社会共同提倡节能减排之际,若仔细探究我们的通信产业,其依然存在着很多的问题。通信业作为一个服务业,它必须保证通信实时性,因此大量的基础设施就要24小时不间断工作,造成资源的高度耗用,同时大量的碳排放使其迫切地成为加强节能环保的重点产业。据相关数据查询,基站在通信设备中所耗电能最大,其占通信行业耗电总量的40%以上,高耗能必然产生大量的热量,如果不能将这些热量及时散出去将影响基站的性能,于是大量的空调也必须投入使用,最终结果就是除了大量的电能消耗以外,还伴随着大量温室气体的排放,存在着双向问题。从能源与环境角度来看,绿色通信的实行迫在眉睫。

2.2实现绿色通信的意义和作用

绿色通信是对现有通信行业的一次改进与发展,现在我们将从能源和环境两个方面来阐释一下其重要性与意义。

2.2.1能源方面

在能源方面,世界能源危机早已向人们敲响了警钟,从而使得一些高耗能企业倍感压力。中国是世界上通信业务需求量最大的国家,经数据查询,中国截止到目前手机持有量已经达到了6亿余部。中国科协青少年部专家委员会委员周正红称,我国手机用户如果在充电后不能及时拔掉电源,每年额外消耗的电能将超过20亿度。单单不能及时拔掉电源每年都会导致如此大的耗电量,更别提基站及降温设备24小时不停大功率的工作了。据电力部门数据,2008年整个通信业耗电量达到200亿度,其中基站耗电量达到70亿度以上。如果我们能使通信设备降低能耗5%,那么我们每年就可以节省下数十亿度电量。同时还可以带动其他产业进行节能,这将为我国的可持续发展带来不可估量的作用。

2.2.2环境方面

我国生态环境的基本状况是:总体环境在恶化,局部环境在改善,治理能力远远赶不上破环速度,生态赤字在逐渐扩大。据悉在通信业务服务过程中,将使用大量的纸张,造成相当大的资源浪费。曾有专家统计,上海每年的账单数目约有1亿张左右,按每张账单一张A4纸,每5000张纸张将耗费1立方米木材,单上海每年消耗的木材就达上万立方米,那么全国每年需要多少森林资源,我国植被上涨率赶得上它们这么消耗吗?国家的植树造林计划远远不能满足大量纸张消费,我们必须采取有效措施减少纸张浪费,如果我们减少利用10%的纸张,就相当于我们植树造林数千公顷。这将为我国节能减排作出巨大的贡献。

3绿色通信的实现办法

3.1基于硬件设计方面

在基站中,功率放大器是必不可少的一部分。功放的功率相对于其它设备相当大,但是其有效功率最大才能达到50%,当负载过小时,利用率更低,大部分能量都被内阻消耗和以热量形式散发。按照我国人民的工作时间,我们应该在不同时间控制不同功率放大器的电阻,由于其效率最高值在内阻等于负载电阻时。也就是说,如果我们能够时时控制功放的阻值随着负载电阻即业务量的变化而变化,那么这将节省下庞大的电量。同时当出现不活动的模拟和数字电路时,尤其是不活动的功放电路时,必须能够实现关闭。

3.2基于基站协作方面

据数据分析,全国通信行业每年百分之30%多的电量都用于基站,其实对于某些偏远地区来讲,基站的利用价值远远不及建设费用。而在繁华区域,随着业务量的增大还在不停地建设基站。因此我们应该通过不同基站间的协作,实现流量转移和负载均衡。从而达到使资源充分利用的目的。对此,有两种经典的解决方案可供我们选择。

3.2.1数据转发网络模型

在该模型中,我们在小区内设置一些节点专门用于转发,并且保留部分信道用于中继转发。我们可以通过测量平均分组的时延和传输分组数量的速率来得出小区的传输负载。我们还可以根据设备性能设置一个门限值,当所测量负载超过门限值时,通过节点为其他用户进行数据转发,以此接入邻居小区,从而实现资源公用,提高利用率。

3.2.2自组织集成系统

在该系统中,首先在网络中不止一定数量的点对点中继站。通过检测,当该小区业务量过大,通信信道出现拥挤时,我们就可以通过这些中继站将部分业务移向临近业务不忙的小区,从而得到避免拥挤的效果。基站之间的协作,不仅充分利用业务量不大的基站设备为负载较大的基站分担业务,大大降低了呼叫阻塞率,提高了系统的吞吐量。同时还使资源得到了最大化的利用。

3.3通信系统的基础设施建设

通信系统的基础设施建设是一个包括营业厅、办公室、生产厂房等在内的综合性建设。在建设这些基础设施的时候,我们应该秉持着节能减排的理念,在保证建设质量的同时尽量减少资源的利用。同时综合各方面因素,尽量将使用后的废物再次利用,提高能源利用率。

4结语

实施绿色通信是一个全球性问题,目前各国已经有了绿色通信的概念,只是科学技术在一定程度上还达不到要求。因此,我们应该着重发展科技,努力尽早实现绿色通信,为建设绿色生态星球贡献自己的力量。

作者:赵义 王杨子 杨宏业 单位:上海海事大学

参考文献:

[1]张海清.绿色通信中小区缩放技术概述[J].工业设计,2015,7:128+130

第4篇

关键词:合成氨 技术 现状 节能

随着科学技术的不断进步以及市场对于化工产品需求量的不断增加,化工行业正处于迅猛发展阶段。氨合成产品作为重要的化工产品,可以用于氮肥、硝酸以及铵态化肥的生产加工制造。随着市场对于合成氨产品要求的不断提高以及国家对于化工行业节能减排的要求,改善合成氨生产技术,加大节能技术开发,应经成为合成氨等相关化工行业迫切需要解决的主要问题。

一、现阶段合成氨工业主要生产原料

合成氨的反应公式为3H2+N2=2NH3+Q,合成氨的反应特点主要为:可逆反应,氢气与氮气反应生成氨,同时氨在一定条件下也可以分解成氢气和氮气;此外,合成氨的反应为放热过程,反应过程中反应热与温度以及压力有关;而且需要催化剂的催化方能迅速进行合成氨反应。现阶段用硬合成氨生产的原料主要有天然气、重质油以及煤或焦炭,具体生产工艺如下所示:

1.天然气

采用天然气生产合成氨主要工序为脱硫、二次转换、一氧化碳转换以及去除二氧化碳等工序,在上述工序完成后即可得到氮氢混合气,再利用甲烷化技术去除少量残余的一氧化碳以及二氧化碳,并经压缩机进行压缩处理,即可得到合成氨产品。

2.重质油

重质油主要是指常压或者减压蒸馏后的渣油以及利用原油深度加工后的燃料油。利用重质油生产合成氨的工艺为首先重油与水蒸气反应值得含氢气体。通过将部分重油燃烧以为反应转化吸热提供足够的热量以及足够的反应温度,进而通过重油制氢为合成氨的生产提供基础原料。

3.煤

以煤作为原料制取氢气的工艺流程主要包括煤的高温干馏焦化以及煤的气化两种,煤的焦化主要是将煤处于空气隔绝的高温条件下制取焦炉煤气,通常情况下焦炉煤气中含有60%左右的氢气,作为合成氨生产的原料。而煤的气化,将煤在高温条件下,通过常压或者加压的方式与水蒸气或者氧气反应,得到含氢的气体产物,以此为制作合成氨的原料。

二、合成氨生产工艺指标

1.合成氨生产压力

通常情况下将压力控制在3~4MPa左右,这主要是由于采取加压的条件可以降低能耗,保证能量的合理利用,而且采取加压的方式还可以提高反应余热的利用。

2.生产温度

对于一段炉的温度,一般控制在760~800℃左右,这主要是由于一段炉设备价值高,而且主要为合金钢管,合金钢管的特点在于温度过高容易造成使用寿命大幅度降低。对于二段炉温度,主要根据甲烷控制指标来确定。在合成氨的生产压力以及水碳比得出后,应该根据平衡甲烷的浓度来确定合成氨的生产温度。通常情况下要求yCH4

3.水碳比

由于水碳比高的条件下,残余甲烷含量降低,且可防止析碳。因此一般采用较高的水碳比,约3.5~4.0。

三、合成氨生产节能措施研究

合成氨的生产作为需要大量能好的工业,,对于合成氨生产工艺进行节能技术改造已经成为合成氨工业提高经济效益,实现健康可持续发展的关键。降低合成氨生产过程中的能耗,可以采取以下措施:

1.实现合成氨生产规模的大型化

生产规模的大型化在于可以综合利用能量,并且可以采用离心压缩机,在降低成本投入的同时,实现生产过程的节能。大型化的合成氨生产可以建立完善的热回收系统,进而降低能量的消耗,提高技术经济指标。此外,大型化的合成氨生产工艺由于采用了高速离心压缩机,减少了合成氨的设备,并实现了合成氨生产工艺的优化。

2.实现制气系统的节能优化

合成氨的生产主要集中在制气环节,制气环节的能耗达到成产工艺的70%以上,因此实现合成氨的节能,必须提高转化率降低燃料消耗。

对于利用天然气生产合成氨的工艺,可以采取以下几种措施:结合用于生产合成氨的天然气的密度以及其他信息,判断天然气碳含量,并及时调整蒸汽,并通过适当降低水碳比来实现生产工艺的节能;严格控制合成氨过程中的烟气氧含量,并尽可能的减少其波动,将其控制在较低的数值;在生产过程中除满足氢气与氮气比、二段炉出口的甲烷含量以及温度的条件外,应尽可能降低一段炉负荷;对于类似于Kelogg型的合成氨生产转化炉,应该尽可能地均衡控制各个支路间温度,并减少各炉管间温度偏差,进而大幅提高加热效率,这样不仅延长设备使用寿命,同时实现能耗的降低。

对于采用重油以及煤粉气化炉的合成氨生产工艺,实现节能技术改造可以采取以下措施:根据原料的基本属性如密度、热值等探寻反应的最佳配比,及时调整氧气量、蒸汽量,减少能耗;根据炉型及工艺设计不同控制方案,通过平稳操作和优化参数,提高转化率,降低能耗;由于这类气化控制的特殊性,如原料性质难以定性、监测点少、自动化程度低等,尚无开发出理想的优化控制系统。

3.从驰放气中回收氢

从驰放气体中回收含氢气体。从驰放气体中回收有氢气体主要有以下几种方式:第一,将驰放气体低温液化,进而通过蒸馏进行进一步的分离,通过这种方式不仅可以回收有氢气体,同时可以回收部分稀有气体。第二,采取分子筛在高压条件下吸附的方式,进而在减压下进行解吸的方法分离得到有氢气体。第三,采用多极膜分离方法,由于氢气透过膜的速率相比其他气体较高,并通过多极膜进行分离而获得纯度较高的氢气。

四、结语

随着资源的不断匮乏以及能源危机的制约,在合成氨生产工艺中采取各种节能措施,并进行技术改造以便于降低能源消耗,提高合成氨的生产效益已经成为合成氨生产技术改造的重点,这对于提高合成氨装置的设备可靠性,改善合成氨的技术经济指标也具有重要的意义。

参考文献

[1]何欢.方巨生.胡洪英.陈志方.胡振军.张新岭 热联合在塔西南化肥厂节能降耗的应用 [期刊论文] -油气田环境保护2011(5).

第5篇

燃煤电厂煤炭储存过程中产生的各种大气污染物是我国大气污染的重要组成部分,封闭料场储煤系统是我国适应环保要求的发展方向。大型智能筒仓储煤系统(简称欧罗仓)将在中国广泛应用。

关键词

大型;环保;智能;安全

电力是国民经济发展的重要能源产业之一,截止到2010年底,我国全口径发电设备装机容量96219万kW,其中火电70663万kW,占73.44%。我国用于发电的煤炭占煤炭总消费量的50%,燃煤电厂在火电构成中超过90%,火电发展情况基本反映了煤电的发展水平。研究表明,燃煤电厂煤炭储存过程中产生的各种大气污染物是我国大气污染的重要组成部分。建设符合环保要求的储煤场为大势所趋。同时对现有料场也有封闭化改造的要求。超大型环保节能储煤技术完全符合国家政策和国家电网行业政策,而且未来的电厂储煤技术也必将往大型化、环保化、节能化发展。通过超大型环保节能储煤技术的研发,不仅能推动企业的科技进步,提高企业自主创新研发能力和资源综合利用能力,而且可以增强企业的市场竞争能力,促进企业的转型升级,提高企业的管理水平。

1传统条形煤场(斗轮堆取料机)

这种煤场形式在电厂、港口、钢厂占95%以上。斗轮堆取料机有悬臂式和门式两种。悬臂式堆取料机作业范围大,满足大堆煤、大储量要求,在电厂、港口、钢厂中应用广泛。门式斗轮堆取料机的储量较小,多用于储煤量不大的或场地较小的一些中小型电厂、钢厂。传统煤场配备堆取料机方案被广泛采用,具有丰富的运行经验;煤场设备国产化程度高,费用低;露天煤场,散热快,有利于防治煤自然;但存在煤场占地面积大,煤场利用率不高和受自然环境影响大;风雨季节煤的损失严重,而且影响配煤质量。如果传统煤场采用全封闭,一般堆煤高度在15m以下,因此相应的煤场封闭面积较大,导致造价高昂,在工程实践中因技术经济性太低而没有得到推广。

2圆形封闭料场

圆形封闭料场适用于环保要求较高,场地相对较小的电厂、钢厂。圆形煤场与条形煤场相比,具有以下优点:煤场占地面积小、场地利用率高;全封闭结构环保性能好,布局美观、物料不受气候影响;设备先进可靠,自动化程度高,堆取料作业为全程序控制,利于减员增效;取料机沿煤堆面俯仰、回转取料,基本可将煤场取净,辅助工作量小。缺点主要表现在:设备配置较复杂;中心柱及地下结构施工工期较长,施工管理不便;设备、土建综合造价较高。

3大型智能筒仓储煤系统(简称欧罗仓)

由于我国超大型煤炭仓储方面起步较晚,目前基本没有80000吨级以上的超大型煤炭仓储设施。国际上以荷兰的ESI公司最为著名,其相关产品广泛应用于世界各地,但还没有进入中国市场。欧罗仓的核心为大容量平底筒仓,目前在国内基本不采用,相关的知识产权内容几乎没有。欧罗仓系统是一个封闭式的燃煤仓储系统,它属于一种特殊的筒仓,在国外有了比较多的应用,其良好的环保效应已得到了广泛的共识,其系统原理上基本与筒仓类似。欧罗仓的型式采用双边回转桥式横梁悬吊在筒仓顶部中心并由起重机支架支撑。螺杆传送系统为单边结构,通过钢丝悬挂在回转桥式横梁上。该螺杆传送系统由两部螺旋钻组成。欧罗仓系统的主要关键设备有初碎机、带驱动的回转梁、伸缩槽、绞盘系统、带轴承和驱动的螺旋钻、卸料器、电力控制系统、通风系统、除尘系统等欧罗仓完全满足环保要求,很大程度上满足了动态配煤的操作要求,与其它燃煤存储系统相比,维修费用的估算更为经济,燃煤损失小,无地下水污染,原煤的氧化最小。由于价格原因,该系统在国内还无应用。

3.1大型智能筒仓储煤系统(简称欧罗仓)进料过程欧罗仓系统是一个封闭式的燃煤仓储系统,燃煤通过皮带机及卸料设备卸入安装在筒仓顶部中央的进料管道,再经该管道输送到伸缩槽。煤通过伸缩槽进入螺旋传送系统,而该螺旋传送系统就位于筒仓内部存储的煤的表层上。之后,煤从伸缩槽的下端部分出来落在螺旋传送系统的螺旋钻上,螺旋钻把煤从筒仓中心推到。一旦煤被推至筒仓内壁,安装在螺旋钻的驱动装置附近的传感器就被激活了。紧接着该传感器发送的信号又会进一步激活旋转桥的旋转驱动。在进料过程中,该旋转桥一直是顺时针旋转。螺旋传送系统通过绞盘上的钢筋悬挂在旋转桥下,它也随着旋转桥的旋转而顺时针转动。当一个扇面的煤被均匀平铺好之后,旋转桥暂停旋转。之后,螺旋传送系统开始平铺下一个扇面,直到一个完整的圆面被平铺好之后,这种圆周运动再继续不断重复下去。当旋转一周之后,旋转桥到达了360°的临界点,这时一个开关就会自动启动绞盘把螺旋传送系统提升一层的高度。之后,再一个扇面、一个扇面的平铺直到再次到达360°的临界点。

3.2大型智能筒仓储煤系统(简称欧罗仓)出料过程在出料过程中,螺旋钻按照与进料过程相反方向运行。一旦启动振动给料机(Un-coaler),在稳定的煤的内部就会形成一个核心流的通道,于是振动给料机正上方的煤层就开始下陷。在传感器的控制下,这种下陷只能在允许的范围之内。当振动给料机正上方的煤层也就是筒仓中心部分的煤层下陷了一定高度之后,传感器启动,绞盘把螺旋传送系统降低一层,再次进入煤层表面。此时,旋转启动开始逆时针运行,于是煤就被螺旋钻从筒仓四周推到中央。如果螺旋钻这种推移有效地填补了核心流通道内的空白,旋转桥就停止下来,等待下一个信号以便重新开始。当旋转桥到达360°的临界点时,传感器就启动绞盘把螺旋传送下同降低一层的高度,以便继续出料。这个过程一直继续下去直到螺旋传送系统降到筒仓底部。这时螺旋传送系统的下降就会被绞盘上的开关所限制,从而停止绞盘运动并结束出料过程。出料能力主要由Un-coaler的出料能力决定,进料和出料同时进行。螺旋钻装有电流测量装置,一旦电流超过发电机电流的75%,螺旋启动就会停止大约10s的时间以降低螺旋钻的负荷。这将避免筒仓的自动出料和(或)进料过程由于螺旋钻负荷过重而不得不停止。

3.3大型智能筒仓储煤系统(简称欧罗仓)筒体厚度1)无预应力壁厚最小厚度(环向轴力6226kN/m2):1260mm。2)采用预应力筒仓厚度,按C30设计,筒仓最小厚度大于:739mm。

3.4大型智能筒仓储煤系统取料输送机技术参数见表1。

第6篇

本文通过对机械工业中新能源与节能技术发展现状的分析,对机械新能源与节能技术的应用情况进行了探讨。

关键词:

机械;新能源;节能技术

0前言

对于机械工业来说,要想进一步的提升自身经济效益,增强综合实力,必须进行新能源的开发与利用以及采取相应的节能工艺与技术。现阶段,随着经济全球化进程的不断推进,机械工业的竞争压力越来越大,能源的消耗方面更是遇到了发展的瓶颈。集中体现在:人工费用所占成本比例相对较大;原料成本持续增加;能源投入数额较大;环保投入也持续升高等方面,使得机械企业在成本控制方面捉襟见肘。只有通过加快新能源的研发速度,推广使用节能工艺与技术,全面梳理现阶段能源消耗与节能中所出现的问题,才可以显著地降低能源消耗提升企业效益。

1机械工业中新能源与节能技术的发展现状

现阶段我国逐步的将新能源推向产业化发展的道路,尤其是在机械工业方面,新能源与节能技术的应用与发展已有了不少的成果。如今,我国已对新能源的节能技术的研发形成了完整的理论,为进一步的开发和应用提供了基础和保障。而在新能源和节能技术的实际研发中,一些产品已被应用到机械工业中,并可以满足相关的要求。而有一些新能源节能技术产品开始走向产业化的道路,其生产规模正逐步扩大。其中最具代表性的就是新能源汽车的工业化生产。不过,在新能源和节能技术的发展与应用过程中,依然有不少的问题存在。首先,相对于发达国家来说,国内关于新能源与节能技术的研发要晚一些,政府在这方面的资金投入相对要少,而企业的资金投入更是不多。现今,关于新能源和节能技术,很多都处于试验时期,即便有些企业逐步的增加了研发的资金,也取得了一定的成果,但整体上来说,还和国际先进水平存在着不少的差距。其次,在应用新能源和节能技术的机械中,很多核心部件不具备产业化生产的技术与条件,需进一步的加强。第三,我国对于新能源和节能技术相关的机械产品政策扶持力度不足。从环保的层面上来说,采用新能源与节能技术的产品,政府应加大扶持力度,给予相应的优惠和补贴政策。最后,我国没有统一的关于新能源和节能技术规范与标准。要想机械工业逐步的应用新能源和节能技术,应当建立并完善相应的标准与规范,以达到促进机械新能源和节能技术发展的目的。

2机械新能源与节能技术的应用

2.1LNG机械的应用

天然气是一种非常清洁的能源,在使用过程中包含两种类型:压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)。CNG是通过加压的方式,让其以气体状态的情况下储存到相应的装置里,和我们通常使用的管道天然气组成一致。而LNG则是将天然气在非常低的温度下进行冷凝等处理,让其处于这种低温(一般在162℃左右)环境中逐渐的被液化,从而产生了液化天然气。因为此状态下天然气的密度要大得多,因此LNG机械相应的具有更长的工作周期,也使其在机械工业中的应用前景更大LNG机械大部分应用于汽车发动机的工业生产中,其采取特定的设备将LNG液化,然后将气化天然气的压力进行调节以后将其输入发动机,进而完成动力输出操作。通过采用这种新能源与节能技术,新能源的消费成本可降低30%以上。不过,LNG机械依然有着多种问题存在。第一,用于汽车发动机的LNG机械和以柴油为动力的机械比较,其性能依然有所差异。尤其是在动力调节方面,相对的存在一定滞后性,无法完美地适应负荷的随时改变。第二,无法实现密闭的作业。因为LNG所储存的装置其内部会存在非常高的压力,而如果其内部的压力超出一定值以后,就会自动的将天然气释放出去,以确保天然气储存装置的安全性。但是,在密闭的空间内,天然气就无法实现释放。最后,在LNG机械加注天然气的过程中,要依靠专业的设备完成,而实际的使用过程中,就会产生一定的限制,极大地阻碍了LNG机械的应用与发展。但是,和一般的柴油为动力的机械相比较,LNG机械是具有非常显著的环保效益,其可明显的降低二氧化碳、二氧化硫以及一氧化碳等污染气体的排放量,在改善大气环境方面意义非凡。

2.2电驱动机械

很多大型的工程机械,逐步开始使用大功率的电驱动马达以代替传统的发动机驱动。而相应的电驱动马达所需的动力来源为电网的电能,与电动机所连接的控制器和变频器之间可以实现数据的传输与交换,从而实现按照外界载荷情况而实时的变频,达到调整电动机功率的目的。通过这样的节能技术,可有效地降低能源的消耗,同时还具有较小的噪音污染、较小的污染物排放等特点。在节约成本的基础上,又达到了环境保护的目的。

2.3混合动力机械

机械工业中汽车行业对于混合动力的使用已逐渐的成熟,并为混合动力机械的发展提供了极其广阔的空间。现阶段,机械工业中经常使用的混合动力能够分成三种,分别是油电混合动力形式、油液混合动力形式以及由电液混合动力形式。在油电混合动力机械中,加入电动力,可以较相同能力的机械减少很大的功率,也实现了能源消耗的减少。相同情况下,采用混合动力可较单一柴油动力机械降低20%左右的能源消耗量,同时可减少20%左右的污染物排放量。

3结语

新能源与节能技术在机械工业中的应用,可有效地减少能源的消耗量,定会给机械工业带来良好的发展机遇,同时也是未来机械工业的发展要求和方向。

作者:龙腾 单位:邵阳学院

参考文献:

第7篇

关键(字)词:建筑工程 节能技术 应用 重要性 南北建筑 未来展望

前言

随着能源短缺日益加剧,节能成为了全世界各个国家在能源领域中关注和发展的重中之重,而作为与我们基本生活息息相关的建筑,建筑工程中的节能成为了重要的一环。节能建筑在我们的生活中慢慢的也变的越发的重要,也成为了国家十二五计划中建设节能社会的重要发展方向,为之国家颁布了一系列的法律法规和优惠政策来鼓励推广节能建筑,为建筑工程中的节能技术的大力推广提供了最好的时机,在这样的形势背景下,建筑工程中的节能技术的研究和发展就成为了许多科技工作者研究的对象。因此,本文就建筑工程中节能技术的应用、建筑工程中节能技术的重要性以及关于建筑工程中节能技术的未来展望等方面进行一番探究。

一、建筑工程中节能技术的应用

建筑工程中节能技术的应用具有广泛性,其形式也具有多样化的特点。首先就节能建筑中能源的来源而言,建筑工程中在不同的地域能源的来源有着千差万别,在太阳能丰富的等地方,节能建筑主要利用的就是太阳能;节能建筑可以利用当地的丰富的太阳能发展太阳能热水器、太阳灶等产品,从而利用太阳能来烧水做饭,这在最大程度上给建筑中能源的利用提供了便捷;而在水源丰富的长江三角洲地区,建造在沿河沿江地带的建筑则无论是在工程的生产阶段还是使用阶段都可以利用丰富的水能作为动力进行使用,从而使得建筑中的日常生活更为的方便,同时水能可以说是地球上最为清洁的能源之一了,利用水能节能技术还可以达到减排的效果,可谓是一举两得。而在地热能比较丰富的北方,则可以充分的利用地热能,通过地源热泵给建筑提供所用的电能,达到节能的作用。而在建筑的节能工作上面,现有的节能技术主要从以下几个方面入手:第一是进行保温实现能量的最小化外散,而在建筑的墙体、窗户以及这些建筑的材质方面可以做到很大的节能效果。首先是在建筑的材质方面可以采用保温材料,在冬天的时候内墙可以将室内的能量挡住在室内防止外散,而外墙的材料则可以挡住外部的冷量进入室内降低室内的温度;而在夏天的时候则刚好能达到相反的效果。第二是能源的有效利用,正如上文所叙述的那样不同的地方采用的不同的能源从而达到能源的最大化利用。总而言之,建筑工程中的节能技术已然得到了充分的利用,并会在未来发展的更好。

二、建筑工程中节能技术的重要性

节能建筑工程中越来越依赖节能技术,这也就意味着节能技术在建筑工程中的重要性越来越不可替代。节能技术在建筑工程中的重要性主要体现在以下几点:第一毫无疑问的是节能。无论是利用太阳能还是地热能,发展衍生出来的产品以及产生的效益最为直接的表现就是能源的节省,据相关数据统计显示,每增加一台太阳能热水器的使用,就意味着每年减少100万吨的煤的燃烧。这个数据意味着在人们在享受到太阳能热水器带来的便捷的同时也间接的减少了化石燃料的枯竭,也减少了二氧化碳等污染物的排放,其最终达到了节能减排的效果。建筑工程中节能技术的重要性其次体现在其附加的价值上面,在许多的节能建筑的建造上面,使用节能技术的同时由于所采用的建筑墙体材质的特色性,使得其抗震抗压能力相比一般的建筑材料有着无法比拟的优越性,因此可以在使用寿命的期限方面得到体现。其三,先进的节能技术在建筑工程上的使用在节能建筑投入使用之后由于其有着节能的功能,很多节能建筑能够随着季节、气候以及实时天气的变化进行相适应的调整和变化,最大程度的保障室内环境的舒适,其优越性不言而喻。从以上三点,我们不难看出:建筑工程中的节能技术有着广泛的应用,其效果和优越性也是十分的明显,因此,无论是现在还是未来其发展的空间都是十分的宽广的。

三、关于建筑工程中节能技术的未来展望

虽然当下建筑工程中的节能技术在其建造使用等过程中都得到了充分的应用,其效果和优越性也得到了一定的体现,在市场以及用户方面的反馈也是好评如潮,但是要想将建筑工程中的节能技术发展的更好,让未来的节能建筑更好的为人们的生活服务,那么建筑工程中节能技术的探究以及应用还有着一段十分长的路要走。首先,就建筑中能源来源的问题而言,虽然当下在建筑工程中这方面的节能技术都是应地制宜而来的,但是仍然存在着不小的问题。就节能建筑中太阳能的利用来说,虽然很好的利用了丰富的太阳能可以给建筑提供不小的能源来源,也解决了许多问题,但是在阴雨天来临期间以及寒冷冬天季节里,那么节能建筑中的节能技术以及节能效果就不复存在了,节能产品也就流于形式,形同虚设。因此,如何解决这些问题当成为接下来建筑工程中节能技术的发展方向;其中,我们可以利用风光互补以及阴雨天中的雨滴的重力势能进行能量的转换,从而使得节能建筑能够真正的实现在一年四季中节能减排。其次是在节能材料上面的研究方面,一定需要有新的突破,在实现能量最小损耗保温的同时,给于节能建筑更多的附加功能,使得节能的同时达到更多更好的目的,让我们的节能建筑在实现环保的同时更为的完美。一言以概之,

结语

建筑工程中的节能技术自从上世纪八十年代兴起以后,节能建筑的发展得到了广泛的推广也取得了一定的成果,但是在发展的过程中当然也还存在着许多可以提高以及改善的地方,我们相信:在未来的发展过程中,在广大科技工作者的共同努力下,建筑工程中的节能技术一定能够取得更好、更为宽广的发展,为我们的美好生活添砖加瓦。

参考文献:

[1] 卢坤 浅析关于建筑工程技术设计方面的研究与探讨[J]《商情》 -2012年16期

[2] 刘浩 关于建筑电气工程主要能源节能技术的分析[J]《科技创新导报》 -2013年22期

[3] 丁昊 关于对建筑工程节能设计的探究[J]《城市建设理论研究》-2012年15期

[4] 牛永芹 关于建筑工程节能方面的几点浅析[J] 《城市建设》 -2010年28期

[5] 张艳丰 关于建筑工程施工中的节能技术探索研究[J]《房地产导刊》 -2014年4期

[6] 邵丽军,张利娟 关于建筑工程节能技术措施的一些思考[J]《城市建设理论研究(电子版)》 -2011年23期

第8篇

关键词:建筑节能;技术应用

中图分类号:TU文献标识码:A

一、我国的节能标准

1986年建设部颁布了《民用建筑节能设计标准》(采暖居住建筑部分)JGJ26-86。该标准要求在1980~1981年当地通用设计的基础上节能30%,其中建筑物承担20%,采暖系统承担10%。这一标准颁布后,各地相应制定了细则,但执行的并不好,到1995年底全国建成节能住宅4,000万平方米。1995年12月,建设部将JGJ26-86标准进行修改并于1997年7月1日起实施。这一标准要求在1980~1981年基础上节能50%。其中建筑物承担30%,采暖系统承担20%,各地区相应制定了细则,但只有北京等少数省市是强制执行,要求所有住宅均按节能50%设计施工(包括公寓、单宿、旅馆、医院病房等)。1993年国家颁布了《民用建筑热工设计规范》GB50176-93,该标准的颁布使设计有了依据,从规范上提高和保证了室内基本热环境,降低了采暖和空调能耗,节约了能源。1993年国家颁布了《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准》,该标准按旅游旅馆空调耗能的特点与共性,对包括建筑热工在内的影响空调能耗的各设计因素,规定了各项技术要求。此外,还颁布了《建筑外窗保温性能分级及其检测方法》;《建筑外门保温性能分级及其检测方法》;《建筑外窗物理性能分级及其检测方法》;《建筑外门风压变形性能、空气渗透性能和雨水渗透性能分级及其检测方法》。

二、大力推广使用太阳能

太阳能作为一种可再生的洁净能源,是建筑上很具有利用潜力的新能源之一,太阳能的开发利用有巨大的潜力。澳大利亚新南威尔士大学教授马丁・格林说过:“到2050年我们可以通过太阳能发电来满足1/4的能源需求。有很多能量是来自太阳能加热,这对于能源的供应来说是最大的新增长领域之一,如果使用太阳能加热,可以减少建造使用15%的燃煤电站。”太阳能在建筑上的利用方式主要有:真空管太阳能集热器(热水器)、阳光电池板、被动式太阳能采暖、太阳能供热水、主动式太阳能采暖与空调以及太阳能发电等。如果将太阳能源充分加以利用,不仅有可能节省大量常规能源,而且有可能在某些区域完全利用太阳能采暖。

三、完善热水供应循环系统,新建建筑应选用支管或立管循环方式

大多数集中热水供应系统存在严重的浪费现象,主要体现在开启热水装置后,不能及时获得满足使用温度的热水,而是要放掉部分冷水之后才能正常使用。这部分冷水,未产生应有的使用效益,因此称之为无效冷水。这种水流的浪费现象是设计、施工、管理等多方面原因造成的。如在设计中未考虑热水循环系统多环路阻力的平衡,循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流,使远离加热设备的环路中水温下降;热水管网布置或计算不合理,致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊,若冷水的压力比热水大,使用配水装置时往往要出流很多冷水,之后才能将温度调至正常。同一建筑采用各种循环方式的节水效果,其优劣依次为支管循环、立管循环、干管循环,而按此顺序各回水系统的工程成本却是由高到低。修订后的《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003第5.2.10条提出了两种循环方式,即立管、干管循环和支管、立管、干管循环.取消了干管循环,强调了循环系统均应保证立管和干管中热水的循环,对节水、节能有着重要的作用。因此,新建建筑的集中热水供应系统在选择循环方式时需综合考虑节水效果与工程成本,应根据建筑性质、建筑标准、地区经济条件等具体情况选用支管循环方式或立管循环方式,尽可能减少甚至消除无效冷水的浪费。

四、控制超压出流

我国现行的《建筑给水排水设计规范》中,虽对给水配件和入户支管的最大压力做出了一定的限制性规定,但这只是从防止因给水配件承压过高而导致损坏的角度来考虑,并未从防止超压出流的角度考虑,因此压力要求过于宽松,对限制超压出流基本没有起作用。如果设计时没有考虑这一方面的话,会造成极大的水资源浪费。所以,应根据建筑给水系统超压出流的实际情况,对给水系统的压力做出合理限定。《建筑给水排水设计规范》第3.3.5条规定,高层建筑生活给水系统应竖向分区,各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa,特殊情况下不宜大于0.55MPa。而卫生器具的最佳使用水压宜为0.20MPa~0.30MPa,大部分处于超压出流。根据有关数据研究,当配水点处静水压力大于0.15MPa时,水龙头流出水量明显上升。建议高层分区给水系统最低卫生器具配水点处静水压大于0.15MPa时,采取减压措施。

五、门窗节能

门窗是建筑能耗散失的主要部位,其能耗占建筑总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小建筑外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。具体节能措施如下:

1、控制窗墙比。建筑窗墙比是指建筑窗户洞口面积与建筑立面单元面积的比值。由于门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位,面积约占建筑护结构面积的30%,其能耗约占建筑总能耗的2/3,其中传热损失为1/3。所以,门窗是建筑护结构节能的重点。增大建筑窗墙比不利于空调建筑节能,应尽量减少空调建筑房间两侧温差大的外墙面积及窗的面积。控制建筑窗墙比,对建筑外墙及屋顶的导热系数等提出具体要求。通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35%~45%,故进行前期建筑设计时,在保证室内采光通风的前提下合理控制建筑窗墙比是很重要的,一般北向不大于25%,南向不大于35%,东西向不大于30%。

2、提高建筑外窗的气密性,减少冷空气渗透。有资料表明,房间换气次数如果由0.8次每小时降到0.5次每小时,建筑物的耗能可降低8%左右。因此,设计中应采用密闭性良好的门窗。通过改进门窗产品结构,提高门窗气密性,防止空气对流传热。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一。如设置泡沫塑料密封条,可使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。

3、改善建筑门窗的保温性能。建筑户门与建筑阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,这样可避免金属窗产生的冷桥,可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃,有条件的建筑可采用低辐射玻璃。采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗(塑钢门窗),可大大提高热工性能。同时,还要特别注意玻璃的选材。玻璃窗的主要用途是采光,但由于玻璃窗的耗冷量占制冷机最大负荷的20%~30%,冬季单层玻璃窗的耗热量占锅炉负荷的10%~20%,因而控制建筑窗墙比在30%~50%范围内时,窗玻璃尽量选特性玻璃,如吸热玻璃、反射玻璃、隔热遮光薄膜。缩短窗扇的缝隙长度,采用大窗扇,减少小窗扇,扩大单块玻璃的面积,减少窗芯,合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。

(作者单位:东营市供热管理处)

参考文献:

[1]李海峰,王光辉.《建筑节能的意义与节能途径》.山西建筑,2008.3(3).

第9篇

船舶节能减排的内涵

船舶节能实际上就是利用最小消耗能量来达到最大运输效益的目的,也可以说是利用相对比较小的燃料费用来得到最合理、最大的运输量。

燃料费用运行指标=运输量(吨/千米)/油量的价格*消耗燃油量

通过上述可以发现想要能够达到节能的目的,需要适当降低消耗燃油量、提高运输量以及使用廉价燃料等。

船舶柴油机节能减排的需求

a发展航运的需要

船舶运输行业一直努力的方向就是利用最合理的耗油和航速关系,来得到最优化的经济效益,由于不断建设和推广环境友好型、资源节约型社会,对于船舶运输行业来说,节能减排逐渐成为国家船舶企业不断发展和落实科学发展观的关键,同时也是履行社会责任的主要内容。在运输船舶的时候,需要依据船舶工况和船舶运行航线的实际变化情况,合理分析船舶实际运行过程中出现的耗油记录以及修订系数偏差值,以便于得到实际的耗油信息数据,分析实际节能方式,保证能够完全符合实际运输需求。

b国家法律法规强制性要求

相关部门已经发出宣告,相比较2005年,等到2020年的时候,国家GDP排放二氧化碳下降40~50%。交通运输十二五规划、国务院通过的《十二五节能减排综合性工作方案》都明确规定了,等到2020年的时候,会降低排放二氧化碳的量到16%,船舶运输单位运输周转耗能量到15%,实施船舶运输节能减排工作战略可以在一定程度上完全符合国家实施的节能减排总体战略。

船舶柴油机节能减排技术

近年来,船用柴油机随着人类对环保意识对增强,得到了飞跃性的发展。未来船舶用柴油机节能减排技术政府应该加强行业管理,在我国认真研究国际船舶节能减排相关方面的法规的变化情况,同时在引进国外先进技术的同时应该加快已有技术消化吸收和升级,在此基础上加强新技术的研发,不要一味抄袭,紧随行业发展动态和先进技术方向通过对国内外发展现状的阐述,建议采用几方面措施来达到节能减排的目的。

a燃料预先处理

由于成本因素的原因,目前多数船用柴油机使用的燃料为高硫、高粘度的劣质重油。为降低其中较高的杂质含量,在使用前必须采取沉淀、添加化学剂等方式对燃料进行预先处理,从而提高柴油机性能、降低尾气中NOx和SO2的排放。

b控制燃烧条件

柴油的烃类性质决定了柴油在富氧快速燃烧时瞬时释放出大量的热,导致热聚集而产生高温,在富氧的高温区就会生成大量的NOx。向燃烧室中注入液态水,可降低燃烧温度并促进碳烟完全燃烧,从而减少颗粒物的产生。其中,气缸喷水法是在适当的时间(通常在喷油开始之前)将水喷入燃烧室;燃油喷水乳化法则是将一定比例的燃油和水混合后喷入燃烧室,两者可减少约50%的NOx排放量。而进气加湿法则是通过空气加湿马达,以淡水蒸汽冷却的方式将增压空气加湿,可减少70%的NOx排放量。

c提升雾化质量

柴油机燃油雾化效果越好,燃烧就越充分,产生的NOx和颗粒物就越少。共轨燃油喷射技术(CRI)采用电子控制系统,允许燃油喷射压力随实际工况改变,使得燃油燃烧更充分、机械效率更高、尾气更清洁。

d废气再循环系统

废气再循环系统(exhaust gas recirculation,EGR)的工作原理为:将定量废气与新鲜空气共同引入燃烧室参与燃烧反应;废气的引入增加了反应所需的热容量,同时由于废气造成氧气浓度起到稀释降低的作用,从而降低最高燃烧温度,从而抑制了NOx的产生。

有研究表明,大部分的NOx在高负荷时产生,引入废气可有效减少NOx的产生,EGR率越高,NOx降低越明显。但过高的EGR率会使燃油的燃烧速度变慢,燃烧不充分,会产生黑烟并导致油耗增加,甚至会污染和腐蚀进气系统。因此,EGR率应控制在一定的范围内,在降低NOx排放的同时,又能控制黑烟的排放,是废气再循环系统(EGR)的关键技术。

目前EGR的控制方法有前馈控制、反馈控制等。前馈控制一般是基于MAP的控制,即在典型工况(负荷和转速)下通过试验确定满足排放要求的最佳EGR率。采用该方法要考虑到对混合气的成分,并结合不同负荷条件进气和排气中的氧气浓度来确定最佳的EGR率。对于反馈控制,可以选择基于排气背压的反馈控制,也可选择基于排气氧气传感器的反馈控制。

以过量空气系数作为EGR控制的反馈信号,是通过过量空气系数来间接测量NOx的排放量,该系数受EGR率的影响大。EGR系统的实质是通过改变混和气的成分及含量来实现NOx排放量的降低,基于其动力性、经济性以及排放污染3个方面考虑,混和气的过量空气系数应该在一定范围内,研究表明最佳范围是0.6~0.9。这种反馈控制在稳定运行的状态下可有效降低NOx的排放量,但在瞬态工况时,效果较差。因此在瞬态工况时,为了在减少NOx排放量的同时尽量减少碳烟的生成量,采用计算机控制的EGR阀来优化EGR率很有必要。

e新型替代清洁燃料技术

目前比较成熟的新型替代清洁燃料的发动机有生物燃料发动机、双燃料发动机、气体燃料发动机等。但是现在应用的新能源类型较少,未来应该尝试发展太阳能和风能等储量丰富的能源,即使不能作为船舶动力的主体动力燃料,可以尝试作为补充能源,来达到节能减排的目的。

f能量综合利用技术

目前所有船舶用柴油机都无法回避的问题就是能源利用率低,在柴油机燃烧的过程中仅有一半左右作为的动力,其他部分的能力被排出的废气和冷却水带走,这不仅能源不仅降低能源利用率,还会造成环境污染。为此未来应该加强能量的综合利用技术的研发。

综上所述,船舶运输仍然是未来的运输业的主题,作为船舶动力的来源-船舶柴油机,船舶柴油机的发展,应该与运输业的发展同步,伴随着国际上对节能、排放法规日益严格,石油资源的日益少,船舶柴油机需要进行不断的技术研发以及加到新能源的利用率。

参考:

[1]杨子龙.船舶柴油机节能减排技术发展趋势[J].柴油机,2013,03:21-24.

[2]赵春生.船舶柴油机节能减排技术的研究与应用[J].黑龙江科技信息,2014,36:134.

[3]施建新,施咪峰.船舶柴油机燃用重油与燃用乳化重油对比测试节能效果研究[J].宁波节能,2006,05:37-44+28.

[4]梅磊.船舶柴油机新型余热回收利用系统研究[D].武汉理工大学,2011.

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