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以天然氣為燃料的燃氣鍋爐節能改造案例

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以天然氣為燃料的燃氣鍋爐節能改造案例

發布日期:2018-11-24 作者: 點擊:

摘要:

本文從工藝、經濟、環境效益等方面介紹了一個燃氣鍋爐節能改造案例,并建議在天然氣應用終端建設工程的設計階段應考慮合適的節能方案。


關鍵詞天然氣;燃氣鍋爐;節能



1、概述

自西氣東輸一線工程投產以來,天然氣作為一種清潔能源受到政府和社會的重視,在城市能源中比重不斷增長,同時天然氣的普及率也得到了很大的提高。隨著沿海多個LNG項目和西氣東輸二線、三線等天然氣利用的建設和投產,可以預見在將來天然氣的利用將更加普及。


目前,我國的天然氣消費市場正處于快速發展之中,天然氣資源緊張的局面自大規模利用之初一直持續,必須意識到高效、節約地利用天然氣是天然氣利用工程中的一項重要內容,關系到天然氣行業的健康發展和城市的可持續發展。


需求側管理(Demand Side Management,簡稱DSM)是目前國際上廣泛采用的先進管理方式,在電力等領域已經積累了非常豐富的經驗和形成了成熟的模式。在城市燃氣領域的應用正逐漸受到重視,成為燃氣企業優化運營模式、提高管網綜合效率和獲取企業最大利潤的重要手段。本文通過介紹天然氣需求側管理,從政策、經濟和技術等幾個方面提出加強天然氣需求側管理的建議,為建設低碳經濟作出更大的貢獻。

2、天然氣需求側管理的定義

天然氣需求側管理,是指在政府法規和政策的支持下,采取有效的激勵和引導措施以及適宜的運作方式,通過燃氣企業、能源服務公司、社會中介組織、燃氣用戶等共同努力,提高終端用氣效率和改變用氣方式,在滿足同樣用氣功能的同時減少氣量消耗和氣量需求,達到節約資源和保護環境,實現社會效益最好、各方受益、最低成本能源服務所進行的管理活動。


從上可見,天然氣需求側管理活動中,政府起到主導作用,燃氣企業為主要實施推廣單位,經濟激勵為主要手段,優化天然氣用戶用氣方式、提高終端用氣效率、實現天然氣節能是目的。


這里需要重申的是,“需求側管理”側重經營,而不是以供應權利約束天然氣使用方式和需求。


3、天然氣需求側管理實施的途徑

3.1 政策支持

① 合同能源管理(EPC—Energy Performance Contracting)

合同能源管理是發達國家普遍推行的、運用市場手段促進節能的服務機制。具體是指節能服務公司與用戶簽訂能源管理合同,為用能單位提供節能診斷、融資、改造等服務,并通過分享節能效益方式回收投資和獲得合理利潤。采取合同能源管理方式實施節能改造,用能單位不僅不需要投入和承擔風險,而且在合同期內與節能服務公司分享節能收益,合同實施結束后,則獨享全部節能收益。


在燃氣市場上引入合同能源管理,可以大大降低用氣單位節能改造的資金和技術風險,充分調動用氣單位節能改造的積極性,國內外的實踐證明,是行之有效的節能措施。加快推行合同能源管理,積極發展節能服務產業,是利用市場機制促進節能減排的有力措施,是培育戰略性新興產業、形成新的經濟增長點的迫切要求,是建設資源節約型、環境友好型社會的客觀需要。


② 碳排放交易

國內碳排放交易尚處于起步階段,還很不成熟。深圳排交所等四家單位已經啟動了“碳排放定額標準與交易機制”課題研究,主要是解決低碳減排任務的具體量化問題,同時擬建立一套完整的碳排放評價體系,對排放量進行準確監測并設立標準;在此基礎上,制定并完善工業、建筑、交通等各類排放權的市場交易機制。達到成熟運行階段尚需時日,從長遠來看對天然氣產業是利好的。


③ “十二五”期間的節能減排政策

加大節能減排力度已經成為“十二五”的既定政策,作為清潔能源的天然氣具有顯著的優勢,特別是2003年以來天然氣產業巨大的投資和快速的建設,再經過2至3年的發展,將具備快速擴大利用規模的扎實基礎。


3.2 技術措施

① 負荷管理

有關天然氣的負荷管理矛盾主要集中在小時和季節不均勻性,而目前特別突出的是季節不均勻性,如2009年北京天然氣冬夏用量峰谷差高達13比1的情況,負荷管理的形勢嚴峻。單一依靠增加燃氣設施投入是無法從根本上解決問題的,而且經濟效益也會大幅降低。


天然氣負荷管理的思路有以下3個方面:

a、探索和建立城市能源生態體系,實現天然氣和電力、燃油、太陽能等多能源的整合,實現協同優化。而這里需要說明的是長期形成不合理“行業分工”是實施此項措施的最大障礙,目前只能依靠政府的強力協調和推進,根本在于打破不同能源供應主體的利益格局;

b、建立天然氣峰谷價差機制,引導大型工業用戶錯峰用氣,甚至可以在供氣談判時確定;

c、“區域性”分布式利用,既以最大限度地利用天然氣和實現各種需求(電力、熱水、供熱、制冷、農業等等)為目標建立區域能源中心,減少能源供應系統的投資建設,能源利用率高達70—80%。


② 節能技術

a、居民用戶

借鑒澳大利亞的經驗,開展燃氣效率轉換計劃,既引導、鼓勵和支持居民使用燃燒和轉換效率更高的燃氣具,如購買高性能的產品,冷凝式熱水器。


采用熱電聯產裝置安裝在用戶家中,再配以高效燃氣爐后為用戶提供熱能和電能。盡管其投資成本要高于常規的供能方式,但運行成本大大降低。根據已經實施的項目統計,一般用戶可以減少一半的能源費用支出,因此用戶愿意接受其服務。


其他的技術措施還包括:給房屋進行隔熱處理,安裝自動溫度調節器,高效家用燃氣熱水器,家用燃氣洗衣機,高效灶具(如烤箱、炸爐等),以及采用分布式能源技術,鼓勵用戶養成節能的習慣, 使用高效率的燃氣具; 在裝修房屋時,購買高性能的產品,并且為這些用戶提供在線的技術支持和相關法規的咨詢。


b、工商業用戶

在規劃設計階段即引入能源規劃設計并鼓勵引導采用更加科學合理的工藝、使用新型節能設備和技術,包括采用直燃機、分布式能源技術,以達到提高夏季負荷,平抑冬季負荷的目的。這里特別要提到能源消耗巨大、能源利用形式(電力、熱水、蒸汽、燃燒等等)多樣的工商用戶,具備綜合梯級利用(三聯供)的天然優勢。天然氣的利用可通過熱電冷三聯供綜合階梯級利用達到最高的能源利用效率。天然氣熱電冷三聯供是指通過天然氣經過各種轉換方式組合(包括燃機—燃氣空調,電壓縮制冷,各種水/地源熱泵制冷/采暖等),最經濟、最高效率地,直接向用戶提供所需要的電能、空調、采暖、生活熱水、蒸汽等終端能源服務,實現對天然氣的最經濟的、環境友好的梯級利用和高效利用。

4、目前國內關于天然氣需求側管理研究與應用的現狀

目前需求側管理在燃氣行業還停留在探索性階段,許多地區對需求側管理的認識不足。天然氣需求側管理的推進,應由各級政府大力推動和主導,加強規劃管理、負荷管理、節能管理,大力開展宣傳與培訓,監督機構實施有效監管,利用經濟、技術及必要的行政措施等多種手段,充分調動燃氣企業、用戶及能源中介機構等各方的積極性,共同參與,共享收益,真正形成系統聯動、整體推進的氛圍,才能使天然氣需求側管理工作完成跨越式發展,更有效的推進需求側管理進程。作為城市清潔能源運營商的燃氣企業必須高度重視此項工作,并通過各種途徑促進政府推進天然氣需求側管理的應用。

5、一個節能改造的案例

日立環球存儲產品(深圳)有限公司位于深圳市坪山新區大工業區,生產計算機硬盤。2005年投入生產即使用天然氣。雖然天然氣的價格一直比較穩定,出于節能降耗和降低生產成本的原因,該公司提出了回收利壓縮空氣的余熱計劃,用于給UDI(超純水)和DI(純水)加熱。2008年底該公司實施了該計劃,產生了顯著的節能效果,2009年的天然氣消耗量僅為2008年的57.6%。


5.1 改造前空壓站系統的狀況

空壓站有6臺ZR425 和1臺變頻機ZR500VSD,現2臺工頻機ZR425和1臺變頻機ZR500VSD處于工作狀態??諝獗粔嚎s過程中產生的熱量被完全浪費。


5.2 回收系統

a、對空壓機系統進行冷水循環改造;

b、增加熱交換泵組;

c、客戶端熱交換。

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圖1 空壓系統加HD熱回收系統總體安裝示意圖

    5.3 當空壓站回收的熱量不足或不穩定時,以及空壓站因故障或檢修等停止運行時,由鍋爐提供合適的補充,使之符合生產工藝的要求。


圖2  節能改造前后天然氣消耗量對比


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說明:上述數據和曲線只能說明節能改造后具有顯著的節能效果,但并不能單獨以某個月份的同比變化作為結論,因為每個月的生產量存在波動以及外部的氣溫也是不確定的。


6、結論與建議


6.1 天然氣本身具有低碳經濟的優勢,也是促進城市可持續發展的重要能源,將來可能成為主要能源。


6.2 燃氣需求側管理在國內還是新生事物,眾多的燃氣企業對此還處于摸索階段。但是,毫無疑問的是燃氣需求側管理已經成為燃氣企業優化負荷結構、提高管網綜合效率和爭取企業最大盈利空間的主要手段之一,也是燃氣企業可持續發展的重要動力和源泉。


6.3 作為需求側的用氣企業也有節能降耗的需求,燃氣企業必須重視和逐步開發這個市場,同時利用政府在節能減排方面的政策和資金支持。


6.4 關注需求側管理的同時,我們還應該著手研究“供應側管理”即城鎮燃氣輸配系統中能源高效利用的問題,這也將成為一個重要的課題,從系統的角度看,必須和天然氣需求側管理很好地結合起來。


本文網址:http://www.jeremyhaney.com/news/397.html

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