
图1 Odenwald化工厂安装使用了具有高反光性能涂层的铝制荧光灯发光罩
节能早已融入社会的各个领域,从生活照明到电动机优化再到压缩空气的合理供应,都被作为关注的焦点。通过对实际案例的分析,证明在节能方面的投资,经过一段时间后是完全可以收回的。
通过合理的电力和天然气采购战略可以节约大量资金;同样,通过对网络收费和法定收费项目的核查也能节约大量资金。Hagen市的软化剂生产厂Bechem公司,仅通过合理采购这一项改进措施就实现了每年5万多欧元的资金节约。因此,若要真正降低企业的能源费用,就必须仔细考察所有可以采取的技术改进的可能性。在节能热潮的影响下,热电联产(KWK)技术,即由热电厂同时提供电力和热能的技术,逐渐发展起来。公众关注多年的光伏技术,即把光能转换为电能供用户使用的技术,也有了较大进步。然而,除此以外公众对其他领域的关注度却相对较低。
改进照明系统方便节能
在企业对现有设备的技术进行改造时,可以方便地实现以车间和生产岗位真实需要为主导的照明系统的改造。稀土三基色荧光灯与铝制反光板配套使用,可以在保证最低亮度不变的情况下,将照明灯的数量减少50%,同理能耗也就减少了50%。经过成功的试运行之后,Odenwald化工厂决定对企业的照明系统进行技术改造,补装铝制反光板(图1),投入资金为一万欧元,这相当于三年节电费用的总和。
Odenwald化工厂的车间改造后焕然一新。其在光线较好的区域采用了可以根据阳光照射情况自动控制的光控装置,而在需要人工照明的区域也可以根据天气情况进行调整,在保证生产岗位照明充足的情况下适当减少照明时间,节约能源。在改造照明系统方面,万向节叉生产厂Durbal公司的工作更加细致,采用新的接线排代替了原来的照明布线(图2)。新的照明方案中还包括了现代化的高性能反光板和各个车间照明的单独控制。在阳光明媚的时候,人工照明的功率可以无级调节减少40%。这一技术改造的投资可以在不到三年的时间里就全部收回。

图2 巴登州Öhringen市的Durbal公司重新铺设了照明光带和供电接线排
优化电动机实现高效驱动
在工业领域,电气驱动设备的耗电量占有很大比重,尤其是工作在功率波动较大或低于额定功率的电动机。实践表明,电动机的优化可以节约大量能源。通过对电动机所需的真实电力数据进行匹配,就能降低其功率损失,实现节能20%。电动机的优化改进可以在多领域的设备中进行,例如自动扶梯、运输传送带、液压压力机或者注塑机等。利用变频器的无极功率匹配技术后,可帮助电动机实现的最大节能潜力达75%。输送功率,如暖气系统循环泵的输送功率及其驱动电能,都可减少至其真实需要的水平。今天,对于小型驱动设备,如泵的驱动设备,通常都将电动机和变频器集成为一个整体。
优化压缩空气的生产供应
据了解,当前很多压缩机都采用三点式控制方式(负载、空载和停机)。但这种控制方式存在着不可避免的缺陷:在空载运行中,压缩机的电力消耗约为额定功率的20%~30%。压缩机正常工作时,其开启压力和关闭压力间总存在着一定的压力差,此压力差往往会使压缩机生产提供的压缩空气量高于企业实际生产所需的量。采用变频器控制技术,可以使上述情况明显改观。变频器通过调节电动机变速运转,可使压缩机在30% ~ 110%的额定值范围内提供压缩空气,从而避免空载运行,减少能量消耗。
若压缩空气设备或制冷设备中有多台电动机,则可采用新的耦合控制代替原来的串联控制来实现节能。耦合控制方式减少了空压机站中压缩机空载运行的电力损耗,因为通过控制可以使只有符合功率范围要求的压缩机工作。这样就降低了设备整体的平均压力水平,而由于所有压缩机都设定在同一压力宽带范围内,所以开启压力和关闭压力的压力差也有所减小。

图3 无论是生产车间还是仓库:辐射采暖,也就是所谓的蒸气采暖是大型空间内一种现代化的、经济的采暖方式
在压缩空气网络中因泄漏而损失的压力应由压缩机补充到网络中,保持压缩空气网络中的压力。通过减少压缩空气网络的泄漏也能明显降低能源费用。经验告诉我们:压缩空气网络连接处、柔性胶管连接处以及未使用的用气设备等,往往是泄漏的重点部位。作为有效的节能措施,建议首先进行人员培训,定期对压缩空气网络的所有胶管和接头进行检查,看是否有漏气现象。利用电磁阀或者电动阀在工作结束后自动关闭用气设备的管道也不失为一个重要的节能措施。另外,对于螺杆式压缩机,热能回收也是一种非常有效的节能方法,例如利用生产过程中产生的废热取暖或加热可用水等。Odenwald化工厂就从中获得了非常可观的收益。
避免热量的损失
在航空航天领域,进一步发掘了热能回收的节能潜力。利用航空航天领域中的隔热保温技术,可以把排出气体中的热能进行有效回收,重新用于外部空气以及吸入空气的加热。这样,能够明显降低通风设备和空调设备所需的热能和制冷量。
但是需要注意的是:在这样的系统中驱动风机或系统所需的驱动功率往往较高,因此会带来较高的能源费用。是否能有效地利用好这一技术,主要取决于设备的规格、运行时间以及电力价格等因素。
在蒸汽锅炉、蒸汽涡轮机、热水器或锅炉等设备中,往往会产生较高的排气温度,这时可采用排气热交换器。它可以利用排出气体的热能对吸入空气、供水系统中的水或暖气用水进行预热。

图4 改造前和改造后(右):瓦楞纸生产厂Sausenheim公司蒸气锅炉炉门前厚厚的保温层防止了90%的热能损失
车间里可以补充安装的、旨在节约采暖能源的隔热设施也有着很大的节能潜力。其中快速而有效的解决方法就是利用辐射采暖来代替迄今为止一直使用的热风采暖(图3)。在辐射采暖中,从辐射面上散发出来的热辐射被周围空气吸收,转换为热量。这一措施不仅能节约电能而且节约了燃料,此外还减少了需要循环送风的空气量,缩短了加热时间。Schüle-Guss公司的职工也证实了这一点,而且生产过程中产生的粉尘也不会再被热风吹得到处飞扬。他们使用的是红外线燃气加热器,有目的地对员工和材料进行加热。在功率需求较小时,使用的是小型红外线加热器;当需要较大发热功率(超过20kW)时,则需改用较大的红外线燃气加热器。
节能法规对管道和仪器仪表的隔热强度做出了规定。瓦楞纸生产厂Sausenheim公司对产量为8t/h的蒸气锅炉炉门进行了隔热处理。这样,锅炉门每年损失的62000kW.h热量可以减少90%(图4)。利用该方法,对蒸气分配装置以及锅炉水箱中使用的仪表、控制阀和手轮等进行隔热保护,也可以节约170000kW.h的能源。隔热材料多采用硅橡胶涂层的玻璃纤维织物,内部有30~50mm的矿棉。除了每年减少11000欧元的能源费用外,该企业每年还能减少40t的CO2的排放,是对抗全球气候变暖的有力举措。
全方位的节能服务
BFE瑞士联邦能源局为工业企业提供了成套的能源管理方案。这些管理方案中不仅包括物质采购,也包括技术优化,考虑了所有的能源种类(电力、燃气、油、集中供暖和固体燃料)以及水和污水处理。
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