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引言
能源是人類生存和發展的基礎,節能環保已成為了當今時代的發展趨勢。我國是能源緊缺型的國家,節能環保的問題是中國現在以及未來經濟持續發展的重中之重。只有堅持節約發展,清潔發展、安全發展,才能實現經濟又好又快發展。同時,溫室氣體排放引起全球氣候變暖,備受國際社會廣泛關注。進一步加強節能減排工作,也是應對全球氣候變化的迫切需要,在2013年,北京市發改委提出,北京市各重點控排企業排放實行總量限制,每年減少排放量2%,所以對于節能減排的任務非常艱巨。
本工廠為TFT-LCDS.5代液晶顯示屏潔凈廠房,位于北京經濟技術開發區,主要是26in-55in液晶顯示屏的生產, 全廠建鞏面積73萬m2(工廠的具體布置見圖1),全廠采暖熱源原設計為余熱回收熱源和市政蒸汽。
在工廠投建前,開發區管委會配套建設了路東區7號供熱站,該供熱站安裝有3臺35t/h的蒸汽鍋爐,由北京博大開拓熱力有限公司負責運營為工廠供應蒸汽。首次供熱于2010年11月開始,因廠房正進行工藝設備搬入,潔凈廠房內沒有發熱量,沒有可回收熱源,所以當時全廠的采暖熱源為市政蒸汽,蒸汽峰值用量達80 t/h,確保了工廠工藝設備按時搬人與調試。2013年,伴隨著工廠120K擴產完成后,生產線余熱回收量增人,基本滿足潔凈廠房的供暖需求,2013年至2014年采暖季,蒸汽用最已降至5.5 t/h左右,但按供熱臺同要求,從安全供應蒸汽考慮,供應量最低為20 t/h,工廠消耗不完的蒸汽須在廠內進行排空,造成大量能源浪費和環境污染。自2011年起,受天然氣漲價等因素,北京經濟技術開發區的蒸汽價格持續上漲,表1為2011年~2014年蒸汽價格對比表。
為了積極響應政府倡導的節能減排、綠色環保理念,推動產業向節能環保轉變,落實開發區按照減量化、再利用、資源化原則的循環化經濟發展思路,實現可持續發展,經過近三年運行經驗和數據分析,生產線回收的余熱可完全滿足我司廠區供暖需求,所以向開發區管委會提出停用市政蒸汽,同時在工廠內進行熱源系統改造,作為熱源的補充和應急備用。停用蒸汽后,預計可減少天然氣消耗343萬Nm3;(折合碳排放量減少7420t),減少氮氧化物排放量6.05t,預計公司每年可節省成本2500余萬元。
1設計方案
1.1主要改造設計原則
優先回收利用生產線內的廢熱,包括空壓廢熱和冷凍機冷凝廢熱,不足部分采用新增燃氣熱水鍋爐補熱,對于不同區域重新制定供暖方案,表2:
1.1.1熱源系統現狀(見圖2)
說明:
1)冷機熱回收使用量約占系統可回收量(不含自由冷卻部分)的60%(約19000 kW),其他熱量均通過冷卻塔散發,損失較大。
2)空壓熱回收可回收熱量18000 kW(系統能力),目前沒有回收使用,均通過冷卻塔蒸發。
3) 2012年-2014年3個采暖季運行,低溫熱水系統均未使用蒸汽補熱,滿足熱水系統需求。
1.1.2熱平衡分析(見表3)
1.1.3解決方案原理( 見圖3 )
說明:1)增加燃氣真空熱水鍋爐4臺,單臺2800 kW(4t/h),分期建設(2015年先上2臺,待S2宿舍啟用后,再上另外2臺)供回水溫度為80℃/60℃,通過補熱板換為熱水系統在減產、停產時補熱用,同時在停產時為站房暖氣提供熱源。
2)高溫熱水系統不做調整,在減產或極端天氣時,再開啟高溫熱水系統,由鍋爐熱水提供。
3)將空壓機熱回收并入低溫熱水主系統,冬季優先利用空壓機回收熱源,不足部分由熱回收冷水機組補充。
4)純水原水加熱由空壓熱回收熱源調整為由低溫熱水主系統供應。
1.2 改造內容(見表4)
1.3 改造新增主要設備清單(見表5)
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1.4 改造的原理圖(見圖4-圖6)
2熱源改造項目改造要點
2.1設備選型
1)鍋爐
本次改造鍋爐采用了力聚品牌真空燃氣熱水鍋爐,鍋爐額定制熱量為2800 kW,要求帶煙氣熱回收裝置,總供熱能力為3080 kW。為了滿足北京地區的氮氧化物排放標準,要求采用低氮燃燒器,NOX<80 mg/Nm3。
本次鍋爐招標由鍋爐廠家提供配套煙囪及施工,鍋爐煙囪預制雙層保溫不銹鋼煙囪,煙囪使用壽命較長
2)風機盤管選型。
因8號綜合樓的熱源改為低溫熱水后,風機盤管需要重新選型并更換,所以風機盤管選型尤為重要,經過審核三家風機盤管的參數,并且按照36℃/26℃的水溫進行選型,校核風機盤管的盤管排數和風量,最終選擇合格的風機盤管。
2.2現場施工
改造項目共計投資995萬元,涉及土建、電力、消防、動力等7個專業改造,包括拆除大型蒸汽管道1500多m,安裝管道1100m,安裝鍋爐及煙囪2套,安裝空調設備209臺,其中按期完成了鍋爐、水泵、風機盤管、排風機的設備招標和
訂貨,設備均按期到貨滿足工程進度需求;同時完成了改造工程包的招標和燃氣工程包的報裝工作,確保工程提前完工并調試完成。
2.2.1施工過程中嚴控材料和施工質量。確保工程無隱患,為后期運行打下堅實的基礎;改造工程工期短,難度大,夏季機房內溫度高達40℃,涉及大量拆除和大型管道設備的安裝特種作業,特別是提前應對北京市“世青賽”和“閱兵”期間的影響,7月、8月加強安全管理投入,進行工程加班作業,帶領項目組人員每天夜間加班至21:00,對每個施工點監督到位,確保了改造工程的進度未受此影響。同時,及時召開項目協調會議60余次,及時解決工程中存在的問題,確保工程按期完成。
2.2.2因增加鍋爐用的燃氣管道需在現有燃氣系統上開孔接駁(現有燃氣為VOC廢氣處理設備使用,停氣會導致停產),采用了不停氣接線技術進行接駁改造,未影響生產;同時利用原燃氣管道,減少燃氣管道360m(直接減少費用50萬元),減少施工工期2個月。
2.2.3項目總投資1065萬元,改造工程量大、機房設備正在運行,改造難度大、作業環境溫度高,項目包括拆除1500 m蒸汽管道,安裝熱水管道llOO m,鍋爐及配套熱水系統2套,更換8號綜合樓全部風機盤管等,通過強化現場管理、夜間趕工等措施,確保提前完成工廠供暖。
節能效果分析
項目改造完成后, 實現徹底停用市政蒸汽,每年減少費用2592萬元,新增鍋爐后,每年增加燃氣費用216萬元,合計每年減少2376萬元,詳見表6。
4結論
4.1通過對全廠熱源系統進行梳理,根據不同區域的供暖需求,重新制定供暖方案,實現徹底停用市政蒸汽,打破熱力公司關于用量和價格的壟斷,自建鍋爐熱水系統,可根據系統的需求自主開啟和關閉,每年減少2592萬元蒸汽費用。
4.2根據全廠區域供暖需求,采用熱回收設備或循環經濟,達到節能經濟運行,例如:利用空壓機房內設備發熱,通過風機輸送至純水站房和柴發機房(共計14580 m2),部分原采用蒸汽供暖區域增加風機盤管或電熱風幕采暖等。
4.3改造完成后,每年減少碳排放量8717t,每年減少氮氧化物排放量5.9t。
4.4系統運穩定性:停用蒸汽后,系統運行更加節能、優化,同時不存在高溫蒸汽系統運行維護作業的風險,極大地提高了系統的穩定性和安全性。
4.5對電子工廠回收熱源的利用有指導和推廣意義,通過采用行業先進理念和先進的設備,有效充分回收電子工廠潔凈室內工藝設備發熱量進行回收利用,將廢熱變為工廠供暖的高品質熱源,極大地減少了工廠運行費用和供暖能源消耗,具有廣泛的社會推廣意義。
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