节能改造论文范文

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第1篇

济水苑小区（一期）位于济源市济源大道与愚公路交叉口，共19栋楼，总建筑面积为10.6万m2。小区竣工时间为2003年，均为6层，砖混结构，项目采暖能耗偏高，但部分用户室内温度不达标，用户满意度极低。通过调查分析，该小区外墙采用240mm厚烧结粘土砖，未做保温，外窗为单框单玻普通铝合金推拉窗，屋面保温材料为50mm厚挤塑聚苯板；小区建筑的供热系统是传统的上供下回双管系统，未进行分户计量，大部分散热器支管上未设置温控阀；采暖系统供热为城市集中蒸汽供热，经小区换热站送至热用户，换热站内未安装热计量及调温装置，小区部分楼栋热用户室内温度未达到设计温度，室外供热管网系统存在明显的水力失衡现象。为了降低采暖能耗，提高人体热舒适度，该小区节能改造势在必行。

2、节能改造内容

既有建筑节能改造，是指对不符合民用建筑节能强制性标准的既有建筑的围护结构、供热系统、采暖制冷系统、照明设备和热水供应设施等实施节能改造的活动。对既有居住建筑进行节能改造前应首先进行抗震、结构、防火安全评估，对不能保证继续安全使用20年的建筑不宜开展建筑节能改造，或者对此类建筑应同步开展安全和节能改造。小区节能改造工程于2012年4月开始，2012年10月结束。改造内容主要包括：室内采暖系统热计量及温度调控改造、热源及管网热平衡改造、建筑围护结构节能改造。

2.1室内采暖系统热计量及温度调控改造

室内采暖系统改造应以温度调控和热计量为手段、实现建筑节能为目的，优先实行热源计量和楼栋计量。改造后的室内采暖系统既要满足室温可调和分户计量的要求，又要满足运行和管理控制的要求。该小区原建筑的供热系统为上供下回双管系统，末端为散热器采暖，供暖用户均未安装热计量表，大部分散热器未设置温控阀，用户不能自行调节室内温度。本次改造为用户每组散热器安装温控阀，在采暖用户入口安装调节阀、过滤器、户用热量表及回水管截止阀。

2.2热源及管网热平衡改造

热源的节能改造方案应技术上合理，经济上可行。锅炉、热力站所采用的调节手段应与改造后的室内采暖系统形式相适应。室外供热管网改造前，应对管道及其保温质量进行检查和检修，及时更换损坏的管道阀门及部件。室外管网应进行严格的水力平衡计算，当各并联环路之间的压力损失差值达不到要求时，应在建筑物热力入口处设置静态水力平衡阀。该小区热力站位于小区内，通过集中供暖为整个小区提供热源，热力站内共4组板式换热器，二次侧循环水泵8台，未安装总热量表、变频器、气候补偿器等装置。室外供热管网运行以来，部分管网腐蚀，承压能力降低；保温结构出现破损、同时有些管道阀门漏水，调控不灵活，部分并联环路压力不平衡，出现冷暖不均的现象。本次改造在热力站一次供水管段安装总热量表，循环水泵配电柜安装变频器，热力入口安装平衡阀，更新部分管网、阀门，对破损的保温结构进行修复。见图3、图4。

2.3围护结构节能改造

建筑围护结构节能改造的重点可根据建筑所处的气候区、结构体系、围护结构构造类型的不同有所侧重。改造前应首先对外墙平均传热系数、保温材料的厚度，以及相关的构造措施和节点做法等进行分析和评价，确定围护结构节能改造的重点部位和重点内容。应首先考虑透明围护结构节能改造，提高门窗的热工性能和气密性。建筑围护结构节能改造工程必须确保建筑物的抗震、结构安全、防火和主要使用功能。

3、节能改造效果计算与分析

通过对该小区室内采暖系统热计量及温度调控改造、热源及管网热平衡改造、建筑围护结构节能改造，小区用户能够自行调控、按需用热，提高了供暖房间的舒适度，围护结构的保温隔热性能得到了增强，降低了采暖能耗。具体分析如下：

（1）实现了热用户自行调控、按需用热

据了解，小区未进行热计量及温度调控改造之前，用暖费用一直实行按面积收费，用户不能自行调控，室内温度较高时，只能开窗散热。不仅用户采暖费用得不到公平合理收取，而且冬季大量燃煤供热造成了大气污染和资源浪费。通过室内采暖系统热计量及温度调控改造，小区用户可以按每天每个家庭的起居、上班规律适时调整温度，实现自行调控、按需用热，从而节省了采暖费用，节约了能源。经实际运行后统计，改造后该区域的平均供热能耗量下降25%。

（2）提高了供暖房间的舒适度

由于小区部分管网存在水力失调，导致系统流量分配不合理，造成某些区域用户室内温度不达标，有时还需要开空调辅助加热，降低了供暖标准和房间的舒适度。通过热源及管网热平衡改造，整个管网供热基本达到了热平衡，克服了“大流量，小温差”的不合理现象，有效的限制了近端流量，使远端用户达到预定的采暖效果，经现场实测，远近端用户室内平均温度可以达到16℃-22℃，有效地提高了供暖房间的舒适度。

（3）增强了围护结构保温隔热性能

小区竣工时，外墙未做保温，外窗为单框单玻普通铝合金推拉窗，仅对屋顶做了保温处理，部分墙体出现水泥皮脱落、外墙涂料风化褪色的现象，原有围护结构保温隔热性能较差。

（4）降低了采暖能耗，提高了小区居民的满意度

由于改造前小区供暖无计量装置，因此根据热力公司计量收费统计表明：该小区未改造前2012年度冬季采暖耗气量0.8万蒸吨，改造后2013年度冬季采暖耗气量0.44万蒸吨，同比耗气量节约45%，节能效果显著。同时，根据该小区物业公司对在住545户的调查，对本次改造工程非常满意的用户为234户、满意的用户为207户、比较满意的用户为104户，分别占总户数43%、38%、18%，非常满意和满意率为81%，为下一步节能改造工作的推行建立了良好的群众基础和示范效应。

4、结论

（1）通过采用围护结构保温、中空玻璃、供暖系统改造、分户热计量等节能技术后，该小区建筑物围护结构的热工性能显著提高，改造前后节能率达到45%，节能效果显著，同时减少了二氧化碳、二氧化硫等气体排放，带来良好经济效益和环境效益。

第2篇

随着现代企业的不断进步和发展，效益最大化是企业永恒的主题。利用新技术来提高企业生产装置的管理水平和节能降耗已是各企业首选的手段之一。高压变频节能技术随着国内一些生产厂家研制水平的不断提高，已接近世界同行业的领先水平，并以产品性能稳定、价格适宜深得国内企业广泛接受和应用。

巨化集团公司热电厂#8炉为280T/H锅炉，采用双引风机式，风机型号为Y4-60-11N022.5D，配置功率为630kW，电压为kV的三相交流异步电动机，风门采用档板调节，正常运行开度为50%左右，形成档板两侧风压差，造成节流损失;同时风机档板执行机构为大力矩电动执行机构，故障较多，风机自动率较低。为此我们对引风量调节进行变频调速技术改造，以达到节能降耗及提高调节自动化水平。现就改造过程中的一些工作情况介绍如下。

2变频器容量的选择

一般情况下变频器容量大小的选择与电动机容量相同，这样能满足电机在额定出力内进行不同转速的调节。但在现实生产工作中，根据实际运行工况来选择合适的变频器容量，既能满足生产需要，又能节省变频器投资及减少配套设施。我们根据我厂#8炉引风机的配置及正常运行工况，了解到当时设计人员考虑风道内装有脱硫装置以及档板开度在70%左右调节特性较好，所以配置了630kW的电机。同时我们也对额定工况下引风机功率进行了分析，在各种工况下引风机功率都不会大于350kW。我们认为如果采用变频调速，风门全开，节流损失会较大减少，风机的功率将更不会大于350kW。为此，选择容量为400kW的变频器应能满足上述风机在各种工况下不同转速调节的要求。

3采用变频调速后的效益预测

利用变频器作为风量的调节器，最直接的效益就是节能降耗。各用户可根据自己的的改造对象进行初步分析计算，以了解改造后节能的投资回报率及风机运行的一些基本参数。

采用变频调速的主要特点是消除或减少档板的节流损失，节能的效果与风机的性能、运行工况、档板的开度等有关。下面就例举我厂#8炉风机改造测算情况作一介绍。

3.1引风机的性能曲线

型号为Y4-60-11N022.5D，其风机性能参数如表1所示:

3.2引风机的实际测量

我厂2002年9月9日的测试结果如表2。

3.3利用相似理论分析风机采用变频后的参数

图1中AB曲线是风机性能曲线，在近似额定转速下，表示风机流量与风压之间的关系。但在实际运行工况中表2所示，风机全压、流量参数只需在图1中C点运行。在没有改造前，风机电机转速不能变，只能靠风门节流。采用变频调节，风门全开，可根据工况所需的风机全压、流量来改变转速。根据风机相似理论，风机性能参数之间关系为:

Q/Q0=n/n0

P/P0=(n/n0)2(P/P0)

式中:Q—风机流量

P—风机全压

n—转速

ρ—介质密度

根据上述关系以及表2所示的运行工况，风机变频后的运行性能曲线下移为图1(abc)所示，其关系式为:

Qa=QAn/n0(1)

Pa=PA(n/n0)2(ρ/ρ0)(2)

Qb=QBn/n0(3)

Pb=PB(n/n0)2(ρ/ρ0)(4)

3.4相关参数估算

(1)表2工况下转速计算:

从图1(abc)性能曲线所示，为了方便计算，近似认为性能曲线成线性关系，即:

(Pc-Pb)/(Qc-Qb)=(Pa-Pb)/(Qa-Qb)(5)

由(1)~(5)式可求得变频后的风机转速为:

(2)风机全压效率估算:

风机有效功率=全压*流量/1000

风机全压效率=有效功率/轴功率

由表1提供的工况A和工况B数据可得，风机的全压效率为0.785和0.726。因此变频调速后的风机全压效率可按0.75进行估算。

(3)变频调速后功率估算

风机有效功率=全压×流量/1000

风机轴功率=风机有效功率/全压效率

电功率=风机轴功率/(变频器效率*电机效率)

其中:变频器效率取0.96，电机效率取0.95。

3.5效益估算

对比变频调速前后的电功率:#1引风机减少电功率230kW，节电率为67.8%;#2引风机减少电功率195.65kW，节电率为61.7%。

以上是理想条件下的节电率。在实际运用中，为了考虑变频器故障切换为工频运行时，风门需保留它用。变频调节运行时风门尽管全开，还有一定的阻碍，影响计算结果。另外，各种运行工况的不同，节电效果也不一样。所以实际节电率要比以上估算结果有一定的出入。但从以上结果来看，节电显著，值得改造。

4变频器性能的选择

利用变频调节技术无疑要在原有的回路中加装一套变频调节设备，也就是说如该产品性能不好，将增加一个设备故障点,影响机炉的安全稳定运行，为此变频调节器的性能选择至关重要。我们在选择时除了考虑一些常规的性能指标外，还着重注意了以下几点:设计上是否相对有其特点，选用的元件是否稳定、成熟;产生的谐波分量是否符合有关标准;电源短时中断恢复时对其影响程度;个别元件故障时能保持短时间的运行等功能。

目前，市场上高压变频器产品较多，变频调节类型也有多种。一般说来，国外有的产品其元件及性能应较好，但价格较高，同时与用户意见的交流、售后服务较为困难。

我们在对风机调节系统改造前，收集、了解了国内一些调节装置的资料，并进行了比较，最后选择了北京利得华福技术有限公司的产品，其主要特点有:

(1)该装置由移相变压器、功率单元和控制器组成。移相变压器副边绕组分为三相，21个功率单元，每相由7个功率单元串联构成，每个单元的主回路相对独立，可等效为一台单相低压变频器，便于采用现有的成熟技术。

(2)每个功率单元电路为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，构成30脉冲整流方式，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，得到每个单元的输出。然后将每相7个单元的输出串联成星形接法，通过对每个单元的PWM波形进行重组，得到阶梯正弦PWM波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，谐波分量少于国家规定标准。

(3)当某一个单元出现故障时，内部软开关自动导通，将此单元旁路，由其他单元的继续运行。

5引风机变频器的控制与调节

我们所应用的HARSVERT-A06/050变频器可通过在控制柜门“远控/本控”开关的切换实现“本机控制”与“远方控制”。我厂“远方控制”与原有的DCS连接，在引风机控制画面中增加了变频器画面，与变频器输出接口联接，进行数据通讯，运行人员可以通过DCS中的画面对引风机和变频器的工作电流、转速以及运行、停止、故障等状态进行实时监控。另外，变频器的控制调节还通过负压调节器接受炉膛负压信号和来自送风系统的前馈信号，综合运算后经手、自动切换单元输出4~20mA到变频器的控制端，调节变频器输出电源的频率，从而改变电动机的转速，改变引风量，达到稳定炉膛负压的目的。

与常规的控制调节系统比较，系统结构、运行操作方式基本不变，主要区别在于由调整引风门开度改为调节引风电动机转速。为了保证生产的连续运行，当一台变频器故障时，联跳相应引风机开关，短时出现单边运行。将故障变频器隔离后，引风电动机可切换为工频运行，风量仍由风门档板调节。

6系统调试

变频器安装后，投入系统运行前还需进行必要的调试，其目的主要是检查所选择的变频器其性能、功能是否达到设计要求以及满足实际生产需要。主要内容有:

(1)具备条件:

a)相关变频器工作的一、二次设备安装、组态完毕;

b)变频器柜内变压器耐压试验、直流电阻测量合格;

c)6kV电缆、变频器闸刀柜内支持瓷瓶、避雷器等试验合格;

d)检查各接线正确、紧固;

e)变频器参数设置正确;

f)引风机等机务设备具备试车条件。

(2)试验项目:

a)闸刀闭锁功能试验:主要检查出线闸刀和旁路闸刀的机械闭锁功能;“高压允许合闸”闭锁功能;防止带负荷拉合闸刀功能。

b)静态调试:将变频器控制电源送上，引风机开关处于试验状态。检查“本机控制”(触摸屏控制)、“远方控制”(DCS控制)时的开关动作状态及变频器面板、DCS画面上的各种状态显示是否正确对应。

c)动态调试:引风机开关、变频器柜将正式通电。分别检查“工频旁路”状态以及“变频控制”状态下，在DCS上或变频器面板上操作引风机、变频器的启、停、调是否正常，转速、电流是否下确;在“工频旁路”状态时与“变频控制”状态时的转向是否一致;在“变频控制”时人为模拟故障保护动作、信号是否正确。

d)带负荷试验:主要了解正常运行工况下引风机、变频器的风量、电流、转速(频率);检查变频器额定输出电流时的电机转速、变频器频率。以便确定变频器的“始动频率”值以及是否投用限流功能。

e)动力电源切换试验:变频器在正常运行时,电源发生短时波动或工作厂用电中断备用电切换成功,这时变频器应不发生跳机。

7变频改造后的效果

(1)效益比较:

我厂#8炉#1、#2引风机于2003年7月1日改变频调节正式投用，7月8日测试数据如表4:

从表2、表4中可以看出，经变频改造后，在满足锅炉负荷约260T/H燃烧的情况下，风机输入功率明显减少，分别由339.00kW、317.00kW降到162.00kW、167.143kW;风机单位电耗也由1.282kWh/t、1.219kWh/t降到0.608kWh/t、0.623kWh/t，节电率分别为52.57%、48.89%，每年可节省厂用电200多万kWh。

(2)改为变频调节后，对其它设备的影响有:

a)避免了电动机启动时对电机的冲击损害。

b)提高了引风机的自动控制能力。

c)由于转速的降低,对风机的叶轮、轴承等寿命得以延长。

8结束语

我厂变频装置于2003年7月1日正式投运以来，由于其他原因变频器正常中经历了电源中断切换、单边引风机变频器运行等异常情况的考验。北京利得华福公司生产的高压变频器以其可靠的运行性能及良好的节能效果深得用户的信赖，值得大力推广和应用。

参考文献

第3篇

拆除并更换现有4台罗茨风机，项目实施后现场工作环境得到改善，设备稳定性增强，设备维修成本降低，设备运行能耗降低。更换后具体指标要求如下:1)风机供风量及出口压力保持不变，标准状态下最大供风量Q=1800m3/h，压力P=147KPa。2)风机整机运行效率大于80%，叶轮效率大于90%，年运行耗电量节约15%～20%。3)风机出口最高温度不得超过环境温度+60°。4)风机集气罩外监测噪声≤85dB(采用风机和罗茨鼓风机噪声测量方法GB/T2888—91)。

2工程特点及难点

鼓风曝气是废水好氧处理中一个重要环节，水深越深，充氧能力越强，氧利用率越高，从理论上讲，风机出口风压越高，水池越深，对于废水站充氧曝气越有利，但受流体升压原理、机械加工精密度及设备性价比的限制，污水处理用风机设计出口压力小于1个大气压(10m水柱)，好氧池水深设计低于10m，在该条件下运行稳定性及经济性最好。部分钢厂焦化废水处理站好氧池池深及配套风机式。宝钢焦化废水处理站有好氧池6座，每座长×宽×深=16.00m×16.00m×11.6m(地上5.3m，地下6.37m)，有效水深10.67m。此水深相比较国内焦化废水处理站好氧池池深多为7～8m，有效水深6～7m的条件，对风机的要求更高。合理选择风机的类型，是该节能改造项目顺利实施的难点和关键因素。

3工程设计

3.1风机选型

鼓风机由转子、轴、叶轮、轴承、同步齿轮、联轴器、轴套、机体、底座、系统等部分组成，按类型可分为:离心式风机、罗茨风机、回转式风机和水环式风机。污水处理厂多采用离心式风机或者罗茨风机，离心式风机又分为多级离心式风机和单级离心式风机两大类，根据工况不同均有实际应用。各类风机的优缺点说明，为节约用地、增加设备稳定性、提高效率节省能耗，本次设计采用单级离心式风机替代罗茨风机的方案。单级离心式风机主要有涡轮传动式、磁悬浮式、空气悬浮式三种。磁悬浮式及空气悬浮式单级离心风机对小风量低压力工况运行效果最好，造价低，经济效益最明显。在出口压力大于10m的工况下无运行实绩，原因在于随着风量增大，压力升高，产品成熟型号的变少，设备稳定性变差，当配套电机用电量高于200kW时，需要增加高低压变频器，导致价格陡升，价格优势不明显。项目综合考虑一次性投资、运行稳定性等因素，本次改造采用涡轮传动单级离心式风机(以下用离心式风机)的方案。

3.2主要设备参数

1)曝气用离心式风机共设计3台(2用1备)，标准状态下单台风量Q=6900m3/h;出口风压P=147kPa，配套电机N=315kW，电压3kV，保证系统最大供风能力不变。风机含本体及进口扩压消声器、出口柔性接头、放空消声器、放空电动阀、出口止回阀、整机隔声罩、现场控制柜及集中控制柜、专用工具及随机备品备件。风机吸排气系统选择带进出口导叶，具备进出口导叶连动控制功能。风机配套油路系统及风管的控制及保护。控制采用现场操作，中控室监控的控制方式。2)离心式风机出口温度夏季极端气温100℃，远远高于好氧池实际控制水温33～35℃，需在每台风机出口增加空气换热器，换热器处理风量6900m3/h，换热器进口温度100℃，出口温度50℃，设备进口压力1.47MPa，出口压力1.40MPa，换热器用循环水进行热交换，单台换热器循环水用量15m3/h，进口温度33℃，出口温度45℃，循环水就近从地下3m管沟中接出。3)罗茨风机为容积式风机，出风主管径DN400，风管流速30m/s。改用离心式风机后，若风速过高会导致实际流量—压力曲线发生偏移，离心式风机无法在高效区运行，设备故障率高、能耗高、使用寿命减少。因此需控制风主管流速理想流速8～10m/s，保证喘振裕度在100%～110%，需将出口主管径更换为DN700，管材采用不锈钢304管，路由不变。从风机出口汇总后爬升经过缺氧池顶部达到好氧池后分入各用气支管。

3.3工艺布置

风机区域占地面积312m2，长×宽=26.00m×12.00m。原地拆除4台罗茨并更换为3台涡轮传动单级离心式风机，单台设备基础长×宽=5.20m×2.60m，空气换热器安装在出口管道上。为保护设备防止潮湿，顶部加盖挡雨棚，棚内设计5t电动单梁悬挂起重机1台，跨度8m。

3.4节能分析

不同的运行工况，离心式风机在不同流量对应的运行功率。根据现场实际运行要求，对标准状态运行用电对比，结果如下:1)极端工况(占全年1/4)风量为13800m3/h时，罗茨风机开3台，离心式风机开100%，年用电量:罗茨风机为578.16×104kW;离心式风机为457.27×104kW。2)正常工况(占全年3/4)风量为9180m3/h时，罗茨风机开2台，离心式风机开66%，年用电量:罗茨风机为385.44×104kW;离心式风机为15.36×104kW。3)年综合节约电量=离心式风机用电量—罗茨风机用电量为82.79×104kW。综上所述，采用离心式风机对于节约用电效果好，年节约用电可达82.79×104kW，年节约用电19.09%。按工业用电单价0．79元计，年节约费用65.4万元人民币。

4工程投资及运行效果分析

4.1工程投资

该工程总投资约1000万元(不含增值税)，其中:设备费约700万元，建筑安装费约120万元，动产类材料费约100万元，其他费用约80万元。

4.2运行效果分析

设备投入使用后，运行稳定，离心式风机整机运行效率达到82%，叶轮效率95%，隔声罩外1m噪声82dB，夏季出口温度为100℃，节约年用电量19.09%。总体指标满足改造目标的要求。设备更换前，罗茨风机每年需要大修更换轴承，年维护总费用为36万元。设备更换后，离心式风机1年仅需更换1次油过滤器滤芯及2次进口空气过滤器滤芯。可节约设备维护费用32万元/年。综上所述，采用离心式风机替换罗茨风机，实际运行费用可节约97.4万元/年。

5结语