工業(yè)、建筑業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)是我國(guó)能源消耗的三個(gè)主要領(lǐng)域。溫家寶總理在今年的政府工作報(bào)告中明確要求“毫不松懈地加強(qiáng)節(jié)能減排和生態(tài)環(huán)保工作，突出抓好工業(yè)、交通、建筑三大領(lǐng)域節(jié)能?！?在這三大節(jié)能領(lǐng)域中，工業(yè)節(jié)能是重中之重。就全國(guó)來(lái)說(shuō)，工業(yè)能耗占總能耗的70%左右。在吉林省，由于重化工業(yè)所占比例較大，而重化工業(yè)的耗能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他工業(yè)，所以工業(yè)能耗占總能耗的比例高于全國(guó)的平均數(shù)，2000年以來(lái)，僅全省規(guī)模以上的工業(yè)企業(yè)能耗就占到了總能耗的70%以上。我省的高耗能行業(yè)包括電力、鋼鐵、化工、石化、建材等，這些行業(yè)既是節(jié)能的重點(diǎn)所在，又是節(jié)能的最大潛力所在。 　　長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)開(kāi)展節(jié)能技術(shù)研發(fā)已有十余年。2006年創(chuàng)建了長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)節(jié)能技術(shù)研發(fā)中心，2007年被省科技廳批準(zhǔn)為吉林省工業(yè)節(jié)能科技創(chuàng)新中心。中心設(shè)有四個(gè)研究室，分別為電力節(jié)能技術(shù)研究室、過(guò)程控制節(jié)能研究室、冶煉節(jié)能工藝研究室和能耗監(jiān)測(cè)與系統(tǒng)優(yōu)化研究室。下面介紹中心近幾年開(kāi)展工業(yè)節(jié)能技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的情況。 一、面向重點(diǎn)耗能企業(yè)開(kāi)展節(jié)能技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用 　　我們按照“針對(duì)高耗能行業(yè)開(kāi)展節(jié)能研究，選擇高耗能企業(yè)開(kāi)發(fā)節(jié)能技術(shù)”的指導(dǎo)思想，致力于冶金、化工、油田、電力行業(yè)的節(jié)能技術(shù)研發(fā)，先后與中鋼集團(tuán)吉林鐵合金股份有限公司、鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司、通化鋼鐵集團(tuán)、吉化公司、吉林油田等大型高耗能企業(yè)開(kāi)展合作，取得了一批研究成果，獲得了明顯的節(jié)能效益。 　　1.吉林鐵合金氬氧精煉過(guò)程節(jié)能減排應(yīng)用研究 　　中鋼集團(tuán)吉林鐵合金股份有限公司是我省的耗電大戶，用電成本占生產(chǎn)成本大約40%，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能降耗，無(wú)論對(duì)全省的節(jié)能工作，還是對(duì)企業(yè)自身的運(yùn)行效益，都意義重大。我們與吉林鐵合金公司已有多年的合作經(jīng)歷，從2007年開(kāi)始合作承擔(dān)科技部科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“冶金企業(yè)氬氧精煉鐵合金工藝及其綜合節(jié)能系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn) ”，項(xiàng)目總投資8033萬(wàn)元，其中科技部投入2024萬(wàn)元，企業(yè)投入6009萬(wàn)元，目前已取得階段性成果。本項(xiàng)目以冶金企業(yè)節(jié)能減排為研究目標(biāo)，以中鋼集團(tuán)吉林鐵合金股份有限公司的生產(chǎn)過(guò)程為具體研究對(duì)象，以氬氧精煉法節(jié)能降耗工藝技術(shù)應(yīng)用研究為主體，與鐵合金電爐綜合節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用研究、多尺度節(jié)能技術(shù)在空分裝置中的應(yīng)用研究和冶煉過(guò)程能耗監(jiān)測(cè)與能耗系統(tǒng)優(yōu)化相集成，創(chuàng)建高碳素鐵水直接生產(chǎn)中低碳鉻（錳）鐵的新工藝，揭示鐵水光譜與鐵水含碳量的關(guān)系，研究冶煉終點(diǎn)控制技術(shù)，由此構(gòu)建鐵合金企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程綜合節(jié)能控制系統(tǒng)，開(kāi)創(chuàng)氬氧精煉鐵合金節(jié)能工藝產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的先例。 　　下圖為鐵合金氬氧精煉鐵合金工藝及其綜合節(jié)能系統(tǒng) 　　鐵合金電爐生產(chǎn)的液態(tài)高碳鉻鐵（或高碳錳鐵）直接兌入 AOD爐，吹入不同比例的氧、氮和氬的混合氣體，進(jìn)行脫碳和精煉操作，生產(chǎn)中低碳鉻鐵和中低碳錳鐵。電爐的生產(chǎn)狀態(tài)直接影響到氬氧精煉過(guò)程，所以需要對(duì)電爐實(shí)施節(jié)能控制;在氬氧精煉過(guò)程中，需要大量的氧氣、氮?dú)夂蜌鍤?，所以需要加大空分裝置的輸出能力，從而對(duì)空分裝置的節(jié)能與優(yōu)化控制提出了迫切要求;為了實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程的節(jié)能控制，需要能耗信息的采集、分析、預(yù)測(cè)和能量流向與配置的優(yōu)化，既保證能源供需平衡，又能夠做到節(jié)能降耗。所以，本項(xiàng)目是對(duì)鐵合金生產(chǎn)過(guò)程的集成節(jié)能控制。 　　本項(xiàng)目中的 “氬氧精煉（AOD）法節(jié)能降耗工藝技術(shù)的應(yīng)用研究”課題，采用基于AOD法由高碳素鐵水直接生產(chǎn)中低碳鉻（錳）鐵的節(jié)能流程工藝，以氧代電，以連續(xù)流程的兩步法取代電硅熱法（三步法），再配有多個(gè)過(guò)程參數(shù)優(yōu)化的計(jì)算機(jī)控制，因而節(jié)能效果明顯。 　　課題的主要技術(shù)指標(biāo)：通過(guò)氬氧精煉鐵合金工藝技術(shù)的研究，使中低碳鉻鐵單產(chǎn)電耗 3600kwh/噸，排渣量 1.5噸，比現(xiàn)行的電硅熱法冶煉中低碳鉻鐵工藝節(jié)電15%以上，減少排渣量40%;中低碳錳鐵單產(chǎn)電耗 3400kwh/噸，排渣量 1.3噸，比現(xiàn)行的電硅熱法冶煉中低碳錳鐵工藝節(jié)電30%以上,減少排渣量30%。 　　僅以吉林鐵合金股份有限公司年產(chǎn)10萬(wàn)噸中低碳鉻鐵和5萬(wàn)噸中低碳錳鐵計(jì)算，每年可節(jié)電20280萬(wàn)kwh，如果按照0.5元/kwh電費(fèi)計(jì)算，則僅此一項(xiàng)每年就可節(jié)省人民幣1.014億元，同時(shí)全年減少排渣量12.35萬(wàn)噸。 　　2.吉林鐵合金電爐綜合節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用研究 　　電爐是吉林鐵合金公司的主要生產(chǎn)和耗電設(shè)備。本課題采用短網(wǎng)補(bǔ)償技術(shù)、有源濾波調(diào)制技術(shù)、中心重合控制技術(shù)以及變頻調(diào)節(jié)功率匹配技術(shù)來(lái)減少?gòu)碾姞t供電變壓器到電爐冶煉多個(gè)環(huán)節(jié)的電能損耗，通過(guò)切實(shí)減少回網(wǎng)諧波、提高功率因數(shù)、優(yōu)化熔煉過(guò)程的熱梯度場(chǎng)、降低回路損耗、改善輔助電氣設(shè)備的運(yùn)行工礦，提高電爐整體效率等綜合節(jié)能措施，既節(jié)約大量的電能，又提高產(chǎn)量，按年產(chǎn)量30萬(wàn)噸，這一課題可節(jié)電3576萬(wàn)kwh，可為企業(yè)創(chuàng)造效益1788萬(wàn)元。 　　主要技術(shù)指標(biāo)：通過(guò)諧波抑制和短網(wǎng)補(bǔ)償技術(shù)，使電爐供電功率因數(shù)由目前的0.75提高到0.9以上，高碳素鐵水單產(chǎn)電耗 3000kwh/噸，電爐單產(chǎn)可節(jié)電100kwh/噸。 　　3.吉林油田電能遠(yuǎn)程計(jì)量及控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用 　　該項(xiàng)目以加強(qiáng)油田用電管理，降低電耗為目標(biāo)，對(duì)吉林油田分布在1980平方公里區(qū)內(nèi)的九個(gè)分廠的6——-10kv的106個(gè)點(diǎn)實(shí)施遠(yuǎn)程采集計(jì)量與電耗統(tǒng)計(jì)、分析及優(yōu)化管理。首次在吉林油田大規(guī)模采用CDMA數(shù)據(jù)采集組網(wǎng)方式，采用公網(wǎng)固定IP方式，數(shù)據(jù)終端通過(guò)無(wú)線虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)與具有固定IP地址的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心建立數(shù)據(jù)通道。在主控中心設(shè)置中心數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，中心站應(yīng)用軟件通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò)采集106個(gè)高壓計(jì)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并將保存到中心數(shù)據(jù)庫(kù)。整個(gè)系統(tǒng)具有1個(gè)總站和9個(gè)子站，每個(gè)子站做為系統(tǒng)的應(yīng)用終端，可以實(shí)現(xiàn)分級(jí)電能管理，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)抄表，可以對(duì)電壓、電流、功率因素等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以查看各種信息的記錄、存儲(chǔ)、自診斷和異常信息報(bào)警記錄，可以查看按照年、月、日統(tǒng)計(jì)的各信號(hào)采集點(diǎn)及全廠乃至公司的用電量。 　　該項(xiàng)目一期工程已完成，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了吉林油田分公司的電能計(jì)量裝置的完善和更新，解決了公司電能計(jì)量裝置落后的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，可以按照電量指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求考核基層站隊(duì)。通過(guò)106個(gè)信息采集點(diǎn)和已經(jīng)并入系統(tǒng)中的600余個(gè)非信息采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)錄入，真正的實(shí)現(xiàn)了計(jì)量到隊(duì)，促進(jìn)節(jié)電工作的開(kāi)展，每年節(jié)電350萬(wàn)度，被吉林省經(jīng)濟(jì)委員會(huì)確定為吉林省產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合項(xiàng)目。 　　4.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司大選廠能源信息管理系統(tǒng) 　　該課題結(jié)合我們承擔(dān)的吉林省科技廳“綜合節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研究”項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)企業(yè)的能耗實(shí)時(shí)計(jì)量和智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，可及時(shí)了解冶煉過(guò)程能源系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，不僅可以解決跑、冒、滴、漏等能源浪費(fèi)問(wèn)題，而且通過(guò)建立冶煉過(guò)程能耗關(guān)系模型，實(shí)現(xiàn)冶煉過(guò)程能耗的分析、預(yù)測(cè)，優(yōu)化冶煉過(guò)程能量資源流向，合理調(diào)節(jié)能量分配，達(dá)到冶煉過(guò)程能源供需平衡和節(jié)能降耗的目的。 　?。?）根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)工藝，在保證生產(chǎn)工藝要求和測(cè)量精度的前提下，完成了現(xiàn)場(chǎng)能源計(jì)量?jī)x表的智能改造。開(kāi)發(fā)了蒸汽熱能表，使其具有壓力及熱焓值補(bǔ)償功能，熱量計(jì)量范圍0～999999，具有RS-485通訊功能，波特率2400，4800，9600可選，單臺(tái)成本低于2500元，功耗降低10%。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)主要能源計(jì)量?jī)x表的數(shù)字化改造及能源數(shù)據(jù)的檢測(cè)、轉(zhuǎn)換和傳輸方法研究，提高了計(jì)量?jī)x表的測(cè)量精度，降低了儀表的功耗，減少了設(shè)備成本，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的智能集成，為冶金企業(yè)能源信息管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。 　　（2）深入進(jìn)行了冶金行業(yè)節(jié)能理論和算法的研究，建立了生產(chǎn)過(guò)程的能耗分析、預(yù)測(cè)及能量平衡與系統(tǒng)優(yōu)化模型，為能源管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)。采用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建了企業(yè)能源數(shù)據(jù)自動(dòng)采集網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)能源數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及智能分析與處理，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等理論與方法，根據(jù)企業(yè)歷史運(yùn)行實(shí)績(jī)、生產(chǎn)實(shí)績(jī)、能源計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃等數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗的計(jì)算分析，建立了冶金生產(chǎn)過(guò)程的能耗分析與預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行能源供需計(jì)劃與實(shí)績(jī)分析，工序能源消耗指標(biāo)的分析與預(yù)測(cè)及主要能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析與預(yù)測(cè)，開(kāi)展了能量平衡及系統(tǒng)優(yōu)化方法的研究，促進(jìn)了企業(yè)信息化管理水平的提高和節(jié)能降耗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 　　（3）根據(jù)冶金企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，完成了能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。鞍鋼礦業(yè)公司大選廠是耗能大戶，且能源計(jì)量點(diǎn)多、面廣，涉及的能源介質(zhì)種類(lèi)繁多，能源輸送管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，由于缺乏統(tǒng)一的能源數(shù)據(jù)計(jì)量及平衡系統(tǒng)，無(wú)法滿足企業(yè)生產(chǎn)、管理及時(shí)性的要求，也不利于能源的平衡管理。 　　本課題設(shè)計(jì)的能源數(shù)據(jù)自動(dòng)采集管理系統(tǒng)采用先進(jìn)、成熟的技術(shù)和設(shè)備建立起能源數(shù)據(jù)自動(dòng)采集網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)能源數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與遠(yuǎn)程傳輸，在中心機(jī)房實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換，并將處理后的數(shù)據(jù)，以WEB頁(yè)的方式供相關(guān)職能部門(mén)訪問(wèn)。實(shí)現(xiàn)的主要功能包括： 　?、僦庇^靈活地顯示工藝流程，對(duì)能源介質(zhì)生產(chǎn)、使用情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè); 　　②方便地進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢，顯示各種數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)、歷史趨勢(shì)曲線; 　　③完善的報(bào)表功能，單位能耗、綜合能耗、能源計(jì)量統(tǒng)計(jì)、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表自動(dòng)生成、打印等; 　?、芸蓪?shí)現(xiàn)能耗預(yù)測(cè)分析、能量平衡、設(shè)備對(duì)比、故障診斷等功能 　?、輰?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換，為ERP提供數(shù)據(jù)支撐。 　　本課題2007年獲鞍鋼集團(tuán)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。以此課題為基礎(chǔ)，“綜合節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研究”項(xiàng)目通過(guò)吉林省科技廳鑒定。 　　5.吉化公司空分裝置綜合節(jié)能技術(shù)研究及其DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 　　本課題目前正在中國(guó)石油吉化公司開(kāi)展研究。以吉化公司的空分裝置為研究對(duì)象，通過(guò)優(yōu)化和穩(wěn)定工作參數(shù)，可節(jié)電5%～10%;通過(guò)對(duì)空壓機(jī)的同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁優(yōu)化控制，可節(jié)電10%～15%;通過(guò)濕式空氣濾清器按阻力間歇節(jié)能控制技術(shù)，可節(jié)電30%;通過(guò)空分裝置預(yù)冷系統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)，可節(jié)電20%～30%;綜合以上各項(xiàng)保守估算，總體電耗可降低10%。 　　主要技術(shù)指標(biāo)：通過(guò)空壓機(jī)同步勵(lì)磁控制技術(shù)、濾清器按阻力控制技術(shù)及多尺度節(jié)能技術(shù)等綜合節(jié)能技術(shù)的研究，使空分裝置單產(chǎn)電耗由0.68kwh/m3降至0.61kwh/m3 。這些空分裝置總產(chǎn)量36000m3/h，年總耗電21000萬(wàn)kwh，折合人民幣1.071億元，按節(jié)電10%計(jì)算，可節(jié)約成本1071萬(wàn)元。 二、電力節(jié)能技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用 　　1.電爐諧波吸收及功率因數(shù)補(bǔ)償綜合裝置的研究與實(shí)現(xiàn) 　　本題目針對(duì)吉林鐵合金10T礦熱爐工況變化的隨機(jī)性，電極最佳放電位置的難確定性，塊狀物料的不平整性，三相放電負(fù)荷的頻繁波動(dòng)性等因素的影響，使短網(wǎng)出現(xiàn)電流畸變、三相電壓不平衡、功率因數(shù)降低，線路損耗增加等諸多問(wèn)題，采用短網(wǎng)諧波及無(wú)功電流的檢測(cè)與自適應(yīng)控制、以及SVC三相無(wú)功補(bǔ)償分相控制技術(shù)，設(shè)計(jì)完成了電爐諧波吸收及功率因數(shù)補(bǔ)償綜合裝置，初步試驗(yàn)已經(jīng)達(dá)到了功率因數(shù)為0.9的理想性能。 　　2.城市路網(wǎng)照明智能調(diào)光控制器的研究 　　通過(guò)對(duì)熒光類(lèi)照明負(fù)載的伏安特性進(jìn)行分析，提煉出光通量、效率與所加電壓和變化頻率的關(guān)系，分解出高頻恒壓起輝、線性節(jié)能調(diào)光、穩(wěn)壓照明的三個(gè)控制區(qū)域，并采用線性化處理技術(shù)和電壓補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ鄳?yīng)推導(dǎo)出各區(qū)域的控制數(shù)學(xué)模型，并基于各區(qū)段的模型分別采用恒壓高頻調(diào)制控制;采用PWM變壓變頻控制和電壓補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)方法，融合微機(jī)控制技術(shù)，構(gòu)成了分段式的發(fā)光量智能化閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有效實(shí)現(xiàn)了高速起輝、調(diào)光節(jié)能、PWM調(diào)制抑制諧波、補(bǔ)償穩(wěn)壓等控制性能。此項(xiàng)研究成果已獲得《大型熒光燈調(diào)光控制器》國(guó)家專(zhuān)利。 　　3.破碎工序供電變壓器無(wú)功補(bǔ)償控制技術(shù)的研究 　　這是我們與鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司球團(tuán)廠合作的在研課題?；谠搹S破碎變電站所帶沖擊性感性負(fù)載的特點(diǎn)，以及在兩段低壓母線上頻繁出現(xiàn)電流諧波、相間電壓不平衡和功率因數(shù)偏低等現(xiàn)象，采用傳感器檢測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行電能品質(zhì)的分析和研究;建立無(wú)功功率、無(wú)功損耗和補(bǔ)償電容之間以及指定諧波、浪涌電流和串聯(lián)電抗器之間的函數(shù)關(guān)系，并確定出滿負(fù)荷工作狀態(tài)下的最大無(wú)功需求量;采用無(wú)功補(bǔ)償和電力電子變換技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論方法，設(shè)計(jì)分段式并聯(lián)電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)方式，并研究和提出以母線瞬時(shí)功率因數(shù)為輸入、可控硅觸發(fā)脈沖為輸出的最佳切換控制策略;最終研發(fā)一套智能控制的無(wú)功補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)無(wú)功的就地補(bǔ)償，提高母線網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)，減少電能損耗和對(duì)上級(jí)電網(wǎng)品質(zhì)的影響。 　　4.10KV電力設(shè)備電氣實(shí)驗(yàn)臺(tái) 　　我們與長(zhǎng)春譽(yù)華自動(dòng)化技術(shù)研究所合作，為吉林省電力局開(kāi)發(fā)了10KV電力變壓器性能綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了電力變壓器的參數(shù)測(cè)定、損耗分析及自動(dòng)投合控制等技術(shù)問(wèn)題，為變壓器產(chǎn)品的生產(chǎn)、能耗指標(biāo)的降低和綜合性能檢測(cè)提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 　　5.高效電力變換電路設(shè)計(jì)方法的研究 　　基于分析橋式整流電路輸入電流的特點(diǎn)，采用二極管、電容、電感等不可控元件組成多級(jí)電容式非線性阻抗變換電路，多級(jí)電感式非線性阻抗變換電路，依據(jù)電壓的變化規(guī)律來(lái)改變電路聯(lián)接形式及阻抗值來(lái)對(duì)整流環(huán)節(jié)輸入電流的畸變進(jìn)行控制。使輸入功率因數(shù)提高到98%，諧波減少5%，研究成果已申報(bào)《高效電容型非線性阻抗變換整流電路》國(guó)家專(zhuān)利。 三、典型設(shè)備節(jié)能技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用 　　1.燃油（燃?xì)猓╁仩t節(jié)能控制系統(tǒng) 　　研發(fā)的0.5t—4t燃油（燃?xì)猓╁仩t控制系統(tǒng)，采用意大利 Baltur（百得）燃燒器,通過(guò)調(diào)整伸進(jìn)爐膛內(nèi)燃燒頭長(zhǎng)度 , 保證火焰在鍋爐的最佳位置燃燒，提高鍋爐熱效率達(dá)到85%以上，降低排煙溫度至攝氏120度以下，燃燒控制器一體聯(lián)接，可手、自動(dòng)軟切換操作，具有熄火保護(hù)、漸進(jìn)兩級(jí)式自動(dòng)控制、爐膛自動(dòng)吹掃及防水防爆等功能，因其上述功能和比同類(lèi)產(chǎn)品可節(jié)約20%能源的優(yōu)異性能，在第三屆亞洲冬季運(yùn)動(dòng)會(huì)場(chǎng)館建設(shè)招標(biāo)中一舉中標(biāo)。 　　本控制系統(tǒng)的漸進(jìn)兩級(jí)式燃燒器能運(yùn)行在兩種不同熱功率水平，藉助于專(zhuān)門(mén)的傳感器在一定的時(shí)間間隔內(nèi)從一種熱功率轉(zhuǎn)換到另一種熱功率，該時(shí)間間隔使伺服電動(dòng)機(jī)控制熱功率從最小轉(zhuǎn)換到最大（反之亦然）所需要的。根據(jù)鍋爐的特定要求能在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)（從最小到最大 ）極其精確的調(diào)節(jié)空氣/燃料比。 　　系統(tǒng)設(shè)置了兩種調(diào)節(jié)器：（1）比例調(diào)節(jié)燃燒器用于因鍋爐負(fù)荷經(jīng)常波動(dòng)的特殊要求下熱功率必須不斷變化的場(chǎng)合，這種運(yùn)行方式通過(guò)裝配帶自動(dòng)熱功調(diào)節(jié)器（RWF40）的DSPG（漸進(jìn)兩級(jí)）而實(shí)現(xiàn)，后者藉助傳感器（溫度或壓力）和現(xiàn)場(chǎng)匹配器（裝在 RWF32調(diào)節(jié)器中）控制調(diào)節(jié)伺服電動(dòng)機(jī)達(dá)到增加或減少熱功率輸出的目的。（2）RWF40PID調(diào)節(jié)器，其調(diào)節(jié)設(shè)定值通過(guò)移動(dòng)裝在燃燒器上的RWF40的調(diào)節(jié)指針而調(diào)整。 　　應(yīng)用單位：哈爾濱亞布力滑雪場(chǎng)、長(zhǎng)春格林夢(mèng)水鄉(xiāng) 　　2.燃煤鍋爐節(jié)能控制系統(tǒng) 　　對(duì)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)一臺(tái)20噸采暖鍋爐實(shí)施節(jié)能改造。系統(tǒng)采用PLC閉環(huán)控制來(lái)完成，通過(guò)系統(tǒng)初始設(shè)定值以及實(shí)時(shí)反饋值來(lái)控制變頻器輸出頻率。PLC通過(guò)程序來(lái)順序起動(dòng)引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)，將風(fēng)門(mén)開(kāi)度打開(kāi)為100%，通過(guò)氧化鋯傳感器和負(fù)壓傳感器的反饋值和以及系統(tǒng)的給定值，由PLC內(nèi)部的PID算法計(jì)算出最佳狀態(tài)，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率從而輸出相應(yīng)的頻率電壓來(lái)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量和引風(fēng)量，使?fàn)t膛負(fù)壓和氧含量都能達(dá)到合適值。其中爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)引入了鼓風(fēng)量做為前饋信號(hào)，從而使鍋爐時(shí)刻保持在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。 　　20t鍋爐燃燒系統(tǒng)投運(yùn)后，經(jīng)過(guò)一年多的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，不僅能夠滿足用戶的供熱要求，而且大大提高了鍋爐的熱效率，節(jié)省了大量的電能和燃煤量，節(jié)能效果顯著。該系統(tǒng)與原有的系統(tǒng)年耗電量和年單位耗煤量如表1所示： 　　表1 系統(tǒng)運(yùn)行效果 　　由上表可以看到系統(tǒng)的節(jié)能效果相當(dāng)可觀：每個(gè)采暖期可節(jié)電154950Kwh，節(jié)電率達(dá)到49%，可節(jié)省電費(fèi)123960元（每度電0.8元）;每個(gè)采暖期單位燃煤可節(jié)省54噸，節(jié)省資金22680元（每噸煤420元），節(jié)能效果非常顯著。 　　3.多效蒸餾水機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng) 　　以能耗指標(biāo)最低為約束條件，優(yōu)化工藝參數(shù)，構(gòu)建熱源（蒸汽溫度和壓力）、真空度與稀物料沸點(diǎn)之間的關(guān)系及其數(shù)學(xué)模型，集成多效理論、熱泵技術(shù)和低溫蒸發(fā)工藝，實(shí)現(xiàn)蒸餾裝置的更新?lián)Q代。具體研究工作有： 　?。?）負(fù)壓低溫蒸發(fā)新型節(jié)能工藝及其控制技術(shù)在蒸餾裝置中的應(yīng)用研究。 　　沸點(diǎn)溫度和真空度有關(guān)，真空度越高，沸點(diǎn)溫度越低。項(xiàng)目采用負(fù)壓技術(shù)降低原料水沸點(diǎn)，達(dá)到低溫加熱低溫蒸發(fā)的目的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究建立熱源（蒸汽溫度和壓力）、真空度與稀物料沸點(diǎn)之間的關(guān)系及其數(shù)學(xué)模型;以能耗指標(biāo)最低為約束條件，優(yōu)化最佳工藝參數(shù)和最佳工況點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行控制提供理論支持。 　?。?）多效蒸餾工藝及滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)在蒸餾裝置中的應(yīng)用研究。 　　依據(jù)多效蒸餾理論，為使二次蒸汽反復(fù)利用，使熱能得到充分發(fā)揮，設(shè)計(jì)各效蒸發(fā)器的耦合結(jié)構(gòu)。針對(duì)熱交換過(guò)程的非線性、時(shí)變性和各效之間強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)滑模變結(jié)構(gòu)控制器，使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)具有較強(qiáng)的魯棒性。 　　（3）主蒸汽能量循環(huán)再利用的熱泵技術(shù)在蒸餾裝置中的應(yīng)用研究。 　　當(dāng)蒸發(fā)在較低的溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行時(shí)，采用熱力壓縮需要在一效蒸發(fā)器蒸汽進(jìn)口和一效分離器二次蒸汽出口處設(shè)計(jì)一個(gè)引射器，把二次蒸汽的壓力提高，從而有效地提高熱能利用的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)研究?jī)?nèi)容 1中確立的最佳工況點(diǎn)來(lái)計(jì)算、設(shè)計(jì)引射器的主要參數(shù)，包括噴嘴尺寸、混合室尺寸及擴(kuò)壓器出口的截面，進(jìn)而形成各種型號(hào)蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)方法。 　?。?）基于蒸發(fā)冷凝過(guò)程的DCS控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)。 　　針對(duì)各效蒸發(fā)冷凝過(guò)程，采用多傳感器信息融合技術(shù)，利用各效溫度、液位、壓力、流量和電導(dǎo)率傳感器的信息，根據(jù)研究?jī)?nèi)容 1中建立的數(shù)學(xué)模型，在軟測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)上，確定最佳工況點(diǎn)。集成多效蒸餾理論、負(fù)壓低溫蒸發(fā)工藝和熱泵技術(shù)，研制一種低能耗的新型蒸餾裝置及其集散控制系統(tǒng)。 　　針對(duì)單產(chǎn)6500Kg/h的雙效蒸發(fā)器，通過(guò)采用低溫蒸發(fā)節(jié)能工藝技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)下述經(jīng)濟(jì)指標(biāo)： 　?。?）主蒸汽壓力為0.5Mpa時(shí)消耗小于1924Kg/h，比現(xiàn)有雙效蒸發(fā)器節(jié)約32%，相當(dāng)于年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2000噸; 　?。?）當(dāng)冷卻水進(jìn)、出水溫度分別為25℃和35℃時(shí)，比現(xiàn)有蒸發(fā)器節(jié)約43%，相當(dāng)于年節(jié)約水12萬(wàn)噸。 　　應(yīng)用單位：哈爾濱制藥六廠、北京神威藥業(yè) 　　4.變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) 　　采用日本山肯變頻器、歐姆龍PLC、軟啟動(dòng)器、供水基板和水泵機(jī)組等器件的有機(jī)結(jié)合，來(lái)實(shí)現(xiàn)供水量和用水量的統(tǒng)一。系統(tǒng)主要特點(diǎn)有： 　　（1）節(jié)能，因?yàn)椴捎昧俗冾l調(diào)速技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)供水量和用水量的統(tǒng)一，進(jìn)而比氣壓供水設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)節(jié)電20%-40%。 　?。?）占地面積小，避免了水質(zhì)二次污染。因?yàn)槎▔嚎刂?，可以取消上位水箱，這即避免了水質(zhì)二次污染，也使同容量設(shè)備節(jié)省占地面積50%。 　?。?）由于設(shè)置了軟起和軟停功能，不但可以消除水錘效應(yīng)，而且電機(jī)軸上的平均扭矩和磨損減小，減少了維修量和維修費(fèi)用，并且水泵的壽命大大提高。 　?。?）供水可靠性提高，由于采用了組合泵（可以降低空載損耗）和一次管網(wǎng)混聯(lián)的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保證了供水系統(tǒng)在單臺(tái)泵故障或維修退出運(yùn)行時(shí)，仍然能保證不間斷供水。即使在系統(tǒng)停電或全部故障時(shí)也能夠保證低層用戶的供水。 　　應(yīng)用單位：吉林新聞出版社、中糧大廈