发布时间:2023-09-18 16:32:30
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【中图分类号】 TQ1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244(2014)03-190-2
水泥工业是我国工业领域中的能耗大户。水泥行业能源消耗总量约占全国能源消耗总量的5%,是影响中国节能减排的重要行业之一。水泥粉磨是水泥生产中最重要的环节,在水泥生产过程中,粉磨电耗约占水泥生产总电耗的65%-75%,粉磨成本占生产总成本的35%左右。因此,采取科学的方法降低粉磨系统能耗,提高粉磨效率,对水泥生产企业的降低成本,提高效益而言至关重要。
一、不同粉磨技术及设备能耗比较
水泥粉磨是把电能转换成机械能,再把机械能转换成物料的表面能的过程。当前粉磨水泥的形式有球磨机系统、辊压机预粉磨系统和辊磨(立磨)系统。
(一)球磨机系统。水泥粉磨采用球磨机已有上百年历史,至今球磨机仍是水泥粉磨的主流设备,球磨机最大的特点就是研磨效率高,能把物料加工到350-450m2/kg比表面积,以满足高性能水泥的要求。此系统主要有:球磨机+选粉机+收尘器+风机等组成圈流系统;球磨机+收尘器+风机等组成开流系统。此系统工艺简单、运行效率高、混合均匀、颗粒形貌好,土建量较低,占地面积较小,投资相对较少。缺点是电耗高,产量低等。
(二)辊压机预粉磨系统。辊压机与球磨机组成的各种预粉磨系统(包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等)已经成为水泥粉磨的主要方案,这是由于辊压机的粉磨效率约为球磨机的2倍左右,可以大幅度节电。此系统电耗低,出磨水泥的温度较低,水泥强度均匀性比较好。缺点是水泥的颗粒级配范围窄,投资较大等。
(三)辊式磨(立磨)。辊式磨是球磨机技术的一次突破,与传统的球磨机相比,立磨和辊压机的粉磨效率高、能耗低,可以大幅度增加产量,克服了球磨机能耗利用率低(3%-6%)的致命弱点。它是利用了挤压原理,利用两个相向转动的圆柱形棍子压碎物料,工作压力达到15Mpa。挤压粉碎是将机械能直接转换成物料表面能,很少有摩擦能量损失,能量转换率高但该设备不能独立完成整个细碎过程,更细一点的产品还需在球磨机中研磨才能实现,其优点粉磨效率高、电耗低、烘干能力强(可利用水泥窑余热气体)、系统简单(集破碎、粉磨、烘干、选粉一体)、占地面积小、控制方便、噪音低。
二、水泥粉磨可采用的节能措施
(一)选择适合的水泥粉磨用能系统。目前国际上转换效率最高的设备是辊压机,辊压机的特点是单位吸收功率大,一般为8-12kwh/t,与一般磨机相比,产量提高15%-20%,电耗节省10%-15%。但由于其料床终粉磨水泥产品性能与球磨机产品性能相比存在差异,投资也较高,一时之间并不能为市场所广泛接受。目前水泥粉磨发展方向一是寻求单一的粉磨设备以尽可能的简化流程,节约投资,并在此基础上降低粉磨能耗;二是开发出能够尽可能降低粉磨能耗的粉磨流程,如各种预粉磨、联合粉磨等。不同的粉磨系统有其不同程度的优势和不足,企业选择粉磨系统时,特别是对现有磨机进行改造时,应根据自身的设备、原料、管理水平、资金状况等条件,按可选择方案的性价比选择适合自己企业的方案。
(二)从原料条件方面降低能耗。1.降低入磨物料粒度。入磨物料粒度的大小是影响磨机产量和能耗的主要因素之一。因为入磨物料粒度小,就可以减小钢球直径。在钢球装载量相同时,使钢球个数增多,钢球的总表面积增大,因而就增强了钢球对物料的粉磨效果;2.尽量选用易磨性好的原料。熟料的易磨性与各矿物组成的含量以及冷却速度有很大关系。熟料中C3S含量多,冷却速度快,其质地较脆,易磨性系数就大;如C2S和铁相含量多,冷却慢,或者因过烧结成大块,则韧性大且较致密,易磨性系数就小,因而难磨。因此,应尽量选用易磨性好的原料,出窑熟料经过适当陈放降温,并使熟料中的CaO吸水而变为Ca(0H)2在这一转换过程中体积膨胀,可改善熟料的易磨性;3.控制入磨物料温度和水份。水泥磨物料温度过高会对水泥粉磨的产量、质量、能耗产生较大影响。入磨物料温度高,物料带入磨内大量热量,磨机在研磨时,大部分机械能也将转为热能,而物料的易磨性随温度的升高而降低,这使得能耗大大提高。同时,磨内温度高,易使水泥因静电吸引而聚结,严重的会粘附在研磨体和衬板上,从而降低磨机的粉磨效率。因此需要严格控制放磨物料的温度。此外,入磨物料水分对普通干法钢球磨机的生产影响较大。水分过高易使物料堵塞隔仓板和出料蓖板,出现“糊磨”和“饱磨”现象,使粉磨效率降低,磨机产量降低,电耗增加。因此,严格控制物料水分,也有利于降低粉磨能耗。
(三)从工艺及控制角度降低能耗。1.强化磨内通风。系统及磨内通风对磨机产量和成品质量影响较大,加强磨机通风能提高磨机产量,降低电耗。强化磨内的通风能够及时排出磨内的微粉,减少物料的过粉磨现象和缓冲作用,可排出磨机内的水蒸气,防止堵塞隔仓板和卸料蓖板的蓖孔可减少粘球现象,也可以降低磨内温度和物料温度,从而降低能耗;2.合理确定成品筛余控制值或比表面积。成品筛余控制值或比表面积将直接影响成品的质量、产量、成本。因此,应跟据自身的具体情况确定成品筛余控制值或比表面积;3.保持合理的钢球装载量和投料量。对降低电耗有利研磨体的级配及装载量合适与否,需要通过生产实践来检验,新配球方案投产后,若细度符合要求、产量高,说明配球方案合适,否则需要改进或重配,一定时间后还需要进行补球、清仓等工作。在一定范围内,磨机实用功率随着产量的增大而增大,由于磨机中存料与磨机自重相比,所占份额相对较小,磨机电流在完全无料空载时和满载工况下相差不到10%,所以正常运行时,给料量的增加并不明显地增大磨机电耗,磨机应尽量在满负荷(最大给料量)情况下运行;4.使用助磨剂降低粉磨电耗。水泥助磨剂多为表面活性剂,在粉磨过程中,加入少量的适应的助磨剂,可以消除细粉粘附和聚集现象,加速物料粉磨过程,提高粉磨效率和选分机的选粉效率,降低单位粉磨电耗。
三、小结
综上所述,水泥粉磨要选择合适的粉磨系统,在水泥粉磨过程中,要降低入磨物料粒度;确定合理的研磨体级配、最佳装载量、磨内结构和能量传递方式;保持各仓能力的平衡和料、球、风、选粉效能的相互适应,以提高粉磨效率,降低电力、耐磨材料等消耗,获得最佳经济效益。粉磨系统节能降耗工作是一项较复杂的工程,需要各部门、各专业相互协调与配合,共同努力,才能取得较好的节能效果。
参考文献:
【中图分类号】U12【文献标识码】A
【文章编号】1007-4309(2010)12-0061-2
一、引言
交通运输是国民经济的重要组成部分,对国民经济的发展起着基础性、支撑性和服务性的作用,其特点决定了在交通运输过程中,必然伴随着大量的能源消耗,也会带来生态环境的负面影响。我国经济正处于高速增长期,经济的增长、城市化进程的加快及交通工具保有量的迅猛增加,导致了交通运输需求和服务的迅速增加,使交通部门的能源消耗,尤其是石油产品消耗也在迅速增加。从世界范围来看,交通运输作为能源消耗性行业,尤其是一次性石油能源消耗大户备受社会各界关注。本文针对公路和轨道运输过程中,能耗的影响因素和采取的节能措施两方面对交通运输过程中的能源消耗进行了分析。
二、交通运输能耗的影响因素
(一)影响公路运输能耗的因素
1.车辆特性
车辆特性是指车辆的物理特性和运行特性,如车行技术、车速等。车辆的技术状况是影响油耗的主要因素,与发达国家相比,我国汽车能源消耗水平与国外发达国家存在着相当大的差距。在汽车技术性能方面,如果将相同或相近车型进行燃油效率比较,我国汽车每百公里平均油耗比发达国家高20%以上,资源利用效率较低。
2.公路条件
公路条件是指公路的几何条件和路面特性,如纵坡、路面平整度。一般对于纵坡大、路面平整度差的公路,以相同的汽车完成同样的运量要比纵坡小、平整度好的公路消耗更多的燃料,从这个意义上说,高等级公路运输比低等级公路运输节能,即能源利用率会因公路等级的提高而提高。
3.交通流量条件
交通量大小和交通构成是影响车速的重要因素,通常交通量大的混合交通要比交通量小的非混合交通条件下,车辆的能耗要大。
4.其他因素
驾驶员的操作水平、交通管制等也是影响公路运输能耗的重要因素。研究表明,不同操作水平的驾驶员驾驶车辆油耗相差达7%-25%;车辆的里程利用率提高1%可使汽车油耗降低3%等。因此,提高汽车使用水平,也是公路运输节能的一个要方面。
(二)影响轨道运输能耗的因素
在制定能耗指标评价体系的过程中,应考虑各种相关要素对能耗指标的影响。只有从最基本的要素单元进行细致分析和综合评价,才能够制定出科学、合理的评价指标体系。轨道交通能耗评价指标体系中需考虑的要素,可概括划分如下:
1.时间要素:施工期、调试期、初期、近期、远期
轨道交通施工过程中,通常有部分线路在完成阶段建设目标后即开始运营,因此,运营长度对轨道交通网络总能耗将产生直接的影响。
2.区域要素:市区、郊区
市区人员流动性大,市区轨道交通的载客量明显高于郊区,载客量的多少对于电梯、空调等设施的能耗会产生影响。
3.线路节能坡采用比例:高、中、低
根据深圳地铁列车开行计划及不同节能坡方案的比较,可以看出不同的线路纵断面方案对轨道交通系统长期的运营能耗会带来很大的影响。
4.车站要素:高架站、地面站、地下站
不同的线路,站内耗电会有较大差距,特别在使用空调的季节,地下和地面的能耗明显高于高架。
5.设备要素:牵引供电系统、通风与空调系统、屏蔽门、照明、给排水、自动扶梯、弱电系统、车辆基地设备
不同型号的列车采用不同的节能型设施,都可以达到节能的目的。
三、交通运输节能措施
(一)公路运输节能的主要途径
第一,加强公路运输节能的法制建设,建立和完善公路运输节能管理机制。同时要建立一个体系完整的公路运输节能行政管理体系,健全运输能耗数据统计指标体系和监测体系,建立起一整套公路运输节能激励机制。比如,山西省早在2004年就出台了支持车用甲醇汽油产业化的试点政策,规定凡使用80%-100%高浓度甲醇的汽车,到2006年底为止,免征养路费和客运附加费。2006年,山西省又出台政策:2010年前,山西省将继续对使用高比例甲醇的汽车免征养路费。
第二,积极使用替代能源,大力发展新能源,尤其是可再生能源,减少对传统能源的消耗。如开发使用液化石油气汽车、压缩天然气汽车;用乙醇、裂解油、碱性植物油等生物质液体清洁燃料直接代替汽油、柴油等动力燃料;在汽油中加入10%的酒精,可提高汽车的辛烷值,改善内燃机效率。
第三,加大各种运输方式之间的协调和衔接。铁路、水运和管道运输的能源消耗水平仅为公路运输的十分之一,甚至几十分之一,应统一调整运输结构,鼓励能源消耗低的运输方式在整个运输体系中发挥更大作用,优化综合运输体系结构。
第四,改进运输车辆。改进运输车辆包括改善车辆发动机的燃料经济性,减轻车辆自重,减少行驶阻力(子午线轮胎、流行性车身等),改进变速箱和传动系等。随着我国私人拥有轿车的不断增加,从节约能源角度出发,应当适当发展柴油轿车。
(二)轨道运输的主要节能降耗措施
1.线路节能
线路节能设计主要考虑尽可能优化曲线半径,以减少车辆行驶过程中因曲线阻力大而增加电耗;优化线路节能坡,设置合理的进出站坡度,使列车进站时上坡,将动能转化为势能,列车出站时下坡,再将势能转化为动能,这样有利于减少牵引能耗;线路纵坡设计还综合考虑泵站位置等设备布置,以达到优化、合理、经济、节约能源的目的。
2.车辆节能
可以选用调频调压控制的交流牵引系统。该系统通过变频调速避免了列车调速时由附加电阻消耗掉大量的电能,也不会因附加电阻的发热提高隧道内的温度而要求增加通风量和制冷电能,因此可较多地回收车辆制动能量。
3.供电系统节能
(1)牵引供电系统节能设计
合理设置中压供电网络接线形式,既减少系统电缆的长度,也可以减少开关设备数量,降低设备损耗和线路损耗,达到节能的效果。另外选用环保节能设备,亦可节约相当多的电能。
(2)动力照明系统节能设计
动力照明配电设计按照负荷分级供电的原则进行,采用集中无功自动补偿和分散无功补偿措施,提高功率因数,降低线路损耗。
4.通风空调系统节能
(1)风机变频控制
通风空调系统的设备一般按远期高峰小时运行情况进行配置,而系统负荷随列车的对数、客流的变化而变化。
(2)采用节能运行模式
由于城市轨道交通内部的发热量大,具有全年热负荷的特性,通风空调系统的设计应充分利用非空调季节室外的天然冷源对城市轨道交通内部进行冷却,尽量减少空调系统的运行时间,节约能耗。
5.设备监控系统节能
采用综合监控系统对全线各车站内的变电所系统设备、通风空调系统设备、给排水系统设备、电梯系统设备、低压照明系统设备进行综合性的监控与调度管理。根据不同季节、各车站不同的客流情况、室内外的环境情况,做到合理送排风(空调),使空调得到有效的利用。
6.车站综合UPS电源系统
新建城市轨道交通线路的弱电系统,如通信、信号、综合监控、AFC等,设置综合UPS电源系统,对各设备系统的UPS电源进行技术整合设置,减少UPS电源设备的重复设置的节能效果。
四、结论
目前关于交通运输能源消耗的研究,涉及面较广,在确定公路和轨道能源消耗影响因素的同时,积极采取基础统计数据与指标的可比性研究及不同交通方式能源消耗的可比因子研究,对于交通运输中的能耗分析具有重要意义。综合考虑各种指标定义原则,建立适用于交通运输路网的能耗指标体系,将该能耗体系直接地应用到现有线路能耗评估,为节能措施的制订提供理论依据,在政府决策、线路规划、基本设施建设、设备选购、运营管理等方面具有指导作用。
【参考文献】
[1]欧阳洁.交通能耗加剧我国石油进口依存度[N].人民日报,2006-09-05.
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[3]陆化普,朱军,王建伟.城市轨道交通规划的研究与实践[M].北京:中国水利水电出版社,2001
[4]陈勇.中国可持续发展总纲(第3卷)[M].北京:科学出版社,2007.
[5]张卫华,王炜,胡刚.基于低交通能耗的城市发展策略[J].公路交通科技,2003(1):157-160.
[6]庞渊.线路节能坡设计方案对地铁能耗的影响[J].铁路工程造价管理,2008,23(1):10-13.
中图分类号: TE08 文献标识码: A
一、背景介绍
从社会能源消耗来说,主要有建筑能耗、工业能耗以及交通能耗。2010年,我国建筑能耗已经基本占到了社会能源消耗的32%。随着我国城市化进程的加快,住房建设量大增,建筑能耗城持续发展的趋势,这必将加剧我国能源资源供应的矛盾。因此,降低建筑能源消耗,这将大大缓解城市建设发展和人民生活水平提高给能源和环境带来的压力,为我国城市和社会的持续稳定发展发挥重要作用。
但是建筑节能不能以牺牲人的健康和居住舒适度为代价,否则建筑节能便失去它的意义。所谓建筑节能具体指在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中提高资源的使用效率,使用最少的资源消耗产生最大的经济社会效应。
二、建筑能耗的产生
建筑能耗从广义来说是指从建筑材料的制造、建筑施工的过程中产生的能源消耗;从狭义上来说是指建筑的运行能耗,这其中包括采暖、空调、照明等的能耗。它是建筑能耗的主导部分。目前,我国的建筑能耗包括以下几个方面:北方城镇采暖能耗、大型公共建筑能耗、住宅能耗、农村地区的生活能耗以及长江附近流域的采暖需要[1]。
1、北方城镇采暖能耗
我国领土面积大、纬度的跨越也较大。因此到了冬季,北方城镇主要采取集中供暖的方式。这种方式在解决取暖的问题同时也造成了巨大的资源消耗。据统计,至2011年,我国北方城镇采暖建筑面积为88亿,冬季采暖能耗为1.53亿tce,约占到了建筑能耗的40%[2]。就目前的状况来说,能耗高的主要原因有3个:一是围护结构保温不良;二是供热系统效率不高,各输配环节热量损失严重;三是热源效率不高。
2、大型公共建筑耗能
大型建筑是指建筑面积2万平方米以上的建筑,例如水立方、国家大剧院等。目前,我国大型公共建筑高耗能的问题日益突出。根据统计显示,我国大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%,但能耗却占到了全国城镇总耗电量的22%,大型公共建筑单位面积耗电量达到70~300KWh,为普通居民住宅的10~20倍,并且以每年3000~4000万平方米的速度增长。因此,大型公共建筑建筑节能势在必行,对我国降低能耗具有重要的意义。[3]
3、住宅能耗
根据第六次全国人口普查,我国城镇家庭住房总建筑面积达到179亿平方米[5]。除采暖外的住宅能耗包括照明、炊事、生活热水、家电、空调等,折合用电量为20~30[4],约占全国供电量的10%。随着人们生活水平的提高,住宅和一般公共建筑内用户提出了更高的建筑服务水平要求,如家用电器的需求增长,一般公共建筑中电器数量增多加装中央空调等,这类建筑耗能也会因此而逐年增加。其主要原因为以下三个方面:一是因为围护结构无保温措施而引起的冬季热损失严重;二是夏季外窗无遮阳设施,使得室内温度升高,加大了空调一类大功率电器的用电量;三是不是每家每户都节约用电,每一户都有大量的待机电器,例如电视机、机顶盒、路由器等等,这些电器长期处于开启状态,会消耗大量的能量。
4、农村地区的生活能耗
农村地区的能耗主要为生活用电和冬季取暖。根据第六次全国人口普查,全国共有6.74亿农村人口,占全国总人口的50.32%[5],但由于农村主要使用生物能源,能源利用率极低;并且到目前为止,农村仍旧大量使用白炽灯,造成照明效率低,进一步增大了能源的消耗。因此农村的能耗仍旧是不可忽略的。
三、建筑节能措施
随着我国经济的高速发展、城市化的推进和人民生活水平的提高,建筑能耗呈现增加的趋势,并且已成为导致很多大城市夏季、冬季用电高峰和供应紧张的主要因素,给我国的能源供应带来巨大压力。建筑节能是贯彻可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减排温室气体的重要措施,符合全球发展趋势。国家对建筑节能问题也十分重视,并且出台了一系列措施,从建筑图纸、施工技术、节能材料等方面都有强制性规定。要做到建筑节能,有以下几个措施:
1、建筑规划设计要合理
建筑的设计规划应该结合地区气候及地形条件,平面布局应紧凑以节省用地。要对建筑物的总平面布置、建筑物的立面形式、太阳辐射等给建筑物带来的影响进行分析。夏季要最大限度减少社联的产生和尽可能多的使用自然风进行冷却降温,冬季要最大限度的获得热辐射和减少热损失,已达到节能的目的。在建筑朝向方面,最宜采用南北走向,因为南北走向的冷负荷低于东西走向,有利于冬季的保暖和夏季的散热。除此之外,建筑物的主要窗口处应该避开冬季的主导风向和夏季的太阳照射方向[6]。
2、控制建筑体型系数
建筑体型系数是指建筑物外表面积之和与建筑物体积之比。体型系数越大,建筑物的围护墙体就越大。当建筑物体积一定时,围护墙体越大热损失也就越大,但现在的建筑为了解决建筑采光的问题,增加了许多飘窗、大型阳台等,在平面上形成凹凸结构,这无疑是增大了体型系数,不利于建筑的节能[6]。
3、建筑外窗节能
外窗是建筑物能量散失的最薄弱的部位,因此外窗是建筑物节能的重点。控制窗墙比可以有效地降低建筑能耗。窗墙比是指窗洞口与墙面积之比。目前,许多开发商为了追求房屋的美观和经济效益,在商品房上大量修建落地窗等。在符合采光、通风和一定程度上考虑外观美观的前提下,尽量控制窗墙比,以节省能源。
除了控制窗墙比之外,在选用外窗材料时,应该选用热阻系数大的材料,对于窗体、门框及墙体之间的缝隙,应该选用高效保温、高气密性的填充材料,提高其气密性,减少与外界的热交换。
4、建筑墙体的设计
墙体是建筑结构的主体,其保温性能直接影响建筑的耗热量。具体有以下措施:一是使用具有较高隔热保温性能并且具有单一性的材料外墙;二是在墙体中间设置保温层,例如填充保温泡沫等,这不仅可以保温还可以隔音,是一举两得的事情;三是在外墙外侧设计保温层,从而在保护外墙的同时还可以隔热保温。
5、电器节能
在建筑能耗中,电器的能耗占到了十分巨大的比重。电器能耗又可以分为电器运行时的能耗和电器待机能耗。对于电器待机能耗。我国电器待机能耗处于世界较高水平,根据计算,假设一台电视机每天待机两小时,以10瓦为平均待机功耗,按照中国的电视机保有量来说,全国一年的电视机待机耗电量就高达29.2亿度,相当于大亚湾核电站全年发电量的1/3[7]。由此可见通过降低待机能耗可以有效地降低整体的能耗。
四、结语
随着社会经济的发展,建筑节能越来越重要。建筑能耗也占到了我国能耗的1/3左右,因此建筑节能势在必行。但是我国的建筑节能工作仍然处于起步阶段,任重而道远。我们每一个人都应该把建筑节能视为自己的责任,从生活中的点点滴滴做起,为了我国的环境保护和可持续发展,让我们把建筑节能进行到底。
参考文献:
[1]江 亿.我国建筑能耗趋势与节能重点[J].建设科技,2006(07):10-15.
[2]清华大学建筑节能研究中心.北方采暖节能:技术·管理·政策[J].建设科技,2011(8):20-25.
[3]王金奎,邵 旭,韩春咏.大型公共建筑能耗分析[J].河北建筑工程学院学报,2010(03):53-55.
[4]江 亿,杨 秀.我国城镇住宅建筑能耗分析[J].城市住宅,2008(06):78-79.