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关键词:水泥 余热发电 现状 市场前景
一、水泥余热发电的概述
水泥工业作为一种资源性产业,是最具节能减排潜力,最能消耗各类工业固体废弃物、最能体现发展循环经济的行业之一。水泥工业余热发电主要采用水泥窑发电的原理,就是利用生产水泥的过程中所产生的大量的余热,利用窑头窑尾排放的废气进行余热发电,这样可以提高水泥生产的综合利用率,节能减排的效果非常明显。
我国主要是利用新型干法水泥窑纯低温余热发电技术,这是一种将水泥窑中低温废气转化为电能的新型节能技术,可以有效降低能源消耗,减轻工业生产带来的环境污染。目前,我国新型干法生产线已达到1000条以上,如果这些生产线全部配套余热发电,那么我国将实现节电近270亿千瓦时,等同于节约1000万吨的煤炭消耗,减少二氧化碳的排放量约2300万吨。由此看来,水泥工业利用余热发电在节能减排方面起到了很大的作用,未来几年水泥业利用余热发电项目会取得更好的经济效益。我国工业和信息化部了《水泥工业节能减排的指导意见》,其中出台了“十二五”节能减排的目标。在我国有关政策的推动下,加快水泥产业战略重组,推进节能减排,改进落后生产技术,使工业生产向更为环保、健康的方向发展。
二、中国水泥余热发电的现状
1、国内外水泥余热发电市场
根据我国第二次经济普查以及全国建筑材料联合会的统计数据,2008年我国水泥熟料生产能力达到13亿吨,其中新型干法水泥生产能力为8.1吨,立窑等其他熟料水泥的生产能力为4.9吨;水泥水泥生产能力将达到21亿,仍有4吨的淘汰空间。到2009年底,我国有近1000多条新型干法水泥生产线,生产能力9亿吨。我国新型干法生产线发展最为迅速的时期是“十一五”期间,也是余热发电发展最快的时期。“十二五”期间,新型干法熟料生产高峰期已过,但是还有4亿吨要淘汰的生产能力,需要将近200多条生产线进行弥补。如果“十二五”期间,每年投运60条生产线,那么按照每年2%的速度增长,新增的生产能力将近1亿吨,前三年的生产余热电站可以保证。
除此之外,国外水泥市场的发展也要引起我国水泥工业的关注。国外水泥市场除了日本和我国台湾地区以外,其余国家的水泥余热发电普及率不高。我国很多大中型企业承接了国外水泥余热发电的工程,例如海螺、中材节能、阳光基业、中信重机等,在埃及、越南、菲律宾、韩国、希腊、马来西亚等国家均洽谈了水泥余热发电工程,并且发展速度很快。海德堡、拉法基等著名的水泥公司均选择我国公司承担余热发电系统的建设任务。
2、水泥余热发电存在的问题
2006年起,应国家发改委的号召,我国开始大力建设新型干法水泥生产线,余热发电技术在“十一五”期间可谓是突飞猛进,遍地开花。但是,随着时间的推进,余热发电技术暴露出很多问题。俗话说:爬得越高,摔得越惨。我国的水泥余热发电技能技术作为十大节能技术之一大力推广,一路高歌猛进,由于发展的太快,在发展到一定阶段以后各种问题开始显现,例如水泥工业未能与余热发电技术真正结合,从而导致电耗、煤耗升高,熟料产量下降;水泥窑纯低温发电机组经过几年的运行之后出现了发电效率低、运行故障等诸多问题,后期面临的维修、技术改进等大量工作;有的余热发电机组实际运行功率到不到装机功率,很多设计单位设计较为保守,致使吨熟料发电量跟不上,因此很多企业为了追求发电量,选择了牺牲熟料热耗。最重要的问题还是“并网”问题,甚至将问题反映给省级单位都得不到解决,形成了水泥余热发电热量消耗下不来,发展效益上不去的尴尬局面。
三、中国水泥余热发电的市场前景
1、节能技术未来前景广阔
水泥企业纷纷转变了企业发展的方式,重点推进技能减排技术的开发和应用,并取得了很多成效。例如海螺集团投产了68条生产线,日产5000吨以上。该公司力推水泥余热发电技术,不断拓展节能减排的新途径;通过对国内外实地考察和研究,凭借高温废气处理技术领域的研究和经验的积累,自主研发了利用新型干法水泥窑处理生活垃圾的系统,解决了城市垃圾填埋、污水处理等众多问题。此外,亚东水泥公司的余热发电技术采用了目前使用不多的闪蒸技术,是一种通过蒸汽和热水带动汽轮机工作从而产生电能的节能技术,闪蒸技术可以回收很多蒸汽,可以利用更低温的热能降低余热锅炉的排烟温度,以提高热能的使用效率,从而提高发电效率。这种技术很适合水泥窑纯低温余热发电的应用。
2、带动水泥行业外市场
近年来,我国提供水泥余热发电技术的很多设计公司随着技术的不断创新,积累了经验,服务对象已经不局限于水泥行业。例如中材节能在化工、钢铁气、焦炭等行业均承担了余热电站的建设。中科节能将水泥窑余热发电技术应用于玻璃窑炉余热、垃圾废气等发电项目。由于我国水泥余热发电起步较早,利用废弃进行余热发电的技术、装备等较为成熟,加之钢铁、化工等行业的废气温度也较高,因此可以肯定的是我国冶金、化工等行业的余热发电市场潜能很大,值得大力开发。
四、结束语
节能减排、清洁发展是我国对世界的庄严承诺,建设资源节约型、环境友好型社会也是我国大力推行的基本国策。发展具有良好社会效益和经济效益的技能减排技术,对于加速我国实现节能减排战略目标具有重大的意义。因此,政府相关部门、节能企业、能耗企业、科研单位等都要广泛参与到余热发电的行业中来,提高余热发电的技术,从而推动行业健康,可持续发展,为我国节能减排做出贡献。
参考文献:
[1]陆秉权,刘桂林.中国余热发电行业的现状和发展趋势分析[J].中国建材,2010(12)
我国在20世界90年代末开始引进合同能源管理节能模式,随后产生了一些节能服务公司,服务范围覆盖各个领域,服务项目主要有以下几种:照明节能、变频器改造升级、废热回收利用。近几年,我国的合同能源管理模式逐渐从设备设备节能方向向全方位节能管理方向发展,服务范围扩展到热电系统、空调系统、蓄能系统等工程。通过能源方案的设计,可以降低用户企业的生产经营成本,充分利用可再利用的能源,真正达到节能减排。中国工业节能与清洁生产协会今天在北京的2012年节能服务公司百强榜及研究报告显示,中节能科技投资有限公司等百强企业数量占全部节能服务公司数量的2.86%,年度节能量占该行业节能总量的17.51%。这凸显了节能服务业快速发展、产业集中度逐步提升的发展趋势。据悉,从2010年到2012年的3年间,我国节能服务公司数量从502家猛增到3500家,节能服务项目投资额从195.32亿元增加到412.13亿元。EMC节能服务模式引入我过已经多年了,经过了政府、企业家和相关机构的共同努力和探索,虽然取得了长足的进步,但总的来说还处于初级发展阶段,加速发展的趋势还没有形成,在推进EMC模式过程中,主要还存在以下几种主要障碍:1.融资困难。我国的节能服务公司很难通过券商、银行、信托等金融机构为EMC项目提供融资支持。首先,我国EMC刚刚起步,大多数节能服务公司都是规模较小的公司,现金流不足,无法保证其能按规定时间偿还贷款。由于合同能源管理项目从前期投入到产出周期较长,大型项目大概需要几年时间才有回报,后续的资金投入面临很大压力,由于缺乏资金,后期大量的项目无法开工。很难获得金融机构贷款,制约了节能服务公司进一步的发展。其次,银行等相关机构缺少对这种新机制的了解,这也增加了节能服务公司融资的难度。2.节能公司缺乏专业性。我国大多数节能服务公司缺乏专业性,营运能力不强。现阶段,EMC机制对节能服务公司在正在市场开拓能力、风险监测能力,财务管理能力和技术能力等方面提出了更高的要求,这几方面的不足,降低了节能服务公司的服务水平[3]。
2.合同能源管理市场前景
2.1节能减排的重要性改革开放30年以来,我国缔造了一个经济发展的“神话”。但是,在经济飞速速发展的同时,也为此付出了大量资源。从表2可以看出,在这期间,我国能源每年耗费量迅速增长。这无论从经济还是环保方面,都是我们所无法承受的,不符合我们可持续发展战略。因此,实施节能减排已迫在眉睫。
2.2政策激励1.“十二五”节能环保产业发展规划出炉。不久前,国务院印发了《“十二五”节能环保产业发展规划》。《规划》中明确指出,我国节能环保产业存在广阔发展前景。《规划》中还提出了节能环保产业发展目标。保持节能环保产业产值年均增长率在15%以上,至2015年,该产业总产值达到4.5万亿元。《规划》还明确了“十二五”期间节能环保产业发展重点工程。包括装备产业化与重大节能技术工程、再制造产业化工程、半导体照明产业化及应用工程等[4]。2.税收优惠。国家发展改革委员会了《关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展的意见》,为节能服务产业提供了实实在在的优惠。《意见》将EMC项目纳入中央预算内的投资和节能环保产业专项资金支持范围,对相关合同能源管理项目,符合有关规定的,给予资金补助和奖励;免征节能服务公司在实施节能项目取得的营业税应税收入;对节能服务公司转到让给客户企业的相关资产,免征增值税[5]。因此,从国家出台的政策上看,对于采取合同能源管理模式进行节能减排的态度,国家是明确的,积极扶持节能环保产业的发展,减轻节能服务公司的负担。
2.3合同能源管理应用前景。有数据显示,目前我国的能源利用效率低于国际先进水平10个百分点。从单位产品耗能看,有部分行业的主要产品平均能耗比国际先进水平高出近40%,这些数据表明,我国在节能市场方面有极大的需求空间。1.建筑业。我国现价段95%的建筑是高耗能建筑,其中,大型公共楼宇能耗最严重。据相关机构调查,一般公共建平均能耗为20-60kwh,是城镇普通住宅的两倍;大型公共楼宇的平均耗能为70-300kwh,是城镇普通住宅的10-20倍。因此,如果这些高耗能的大型公共楼宇能实施节能改造,一方面可以大幅度降低能耗,减少用户单位的运行成本,另一方面,还可以为节能服务公司提供项目支持,从而推进节能环保产业发展[6]。2.工业。据统计,我国工业能源耗费量占全国总量的71%,发达国家工业能源耗费只占全国总量的三分之一,在工业方面节能改造方面,我们存在大量市场空间。有研究表明,我国在2000-2020年期间,如果通过节能改造等节能措施,可实现的节能潜力达3.1亿-3.9亿吨标准煤,建材工业节能潜力为13%-22%,有色金属节能潜力为4%-10%,石化工业节能潜力为10%-24%[7]。
3.结论及建议
3.1结论
1.合同能源管理模式在西方发达国家的发展已经相当成熟,我们可以借鉴美国、日本等国的丰富经验。2.工业和建筑也领域,进行节能改造的潜力相当大。3.随着国家出台的相关政策和法规,采取EMC模式的节能服务企业将会从中受益,这些企业不仅有充足的现金流,而且还可以带动节能设备的需求。4.虽然EMC模式在我国前途一片光明,但也存在诸多问题。比如,虽然市场上有大量节能服务公司,但大多承接的项目规模较小,而且技术水平难以跟上世界先进水平,在对信用、技术要求极高的EMC模式下,必然会淘汰大批的竞争者。最终,那些在管理、资金、风险控制和技术方面都具有实力的企业才可能发展起来。
一、发展的条件
目前,我市生产的环保、节能和资源综合利用设备的企业有80余家,2009年完成销售收入60亿元。产品主要有:污水处理设备,混凝土砌块设备和节电器、节电电机、风力发电设备等,其中:污水处理设备、节电设备形成了一定规模,具有一定的竞争优势;风力发电设备具有潜在的发展优势。xx市机械行业现有规模以上企业980家,零部件专业化协作已形成配套网络,能够为发展节能减排设备类产品,组织协作配套和快速形成生产能力提供良好的发展条件。
二、发展重点
目前,我国的环保设备、节约能源及资源综合利用装备的能力和技术水平远远不能满足形势发展的需求,发展环保设备、资源综合利用设备前景广阔。结合我市实际情况,支持发展污水处理设备,建筑垃圾和混凝土砌块设备和节电器、节电电机、风力发电设备等产品,形成了一定规模,争取在全省乃至全国具有竞争势力。
1、污水处理设备。以xx机械(xx)有限公司、高密环保工程有限公司等企业为主,重点加快水污染特别是造纸污水防治技术的研发和提高大型成套设备制造能力,实现工业污水处理通用设备与专用工艺设备及控制系统的系列化、成套化,进一步提高产品的性能和标准化程度,实施“交钥匙”工程。同时,带动通用配套机械的同步发展,提高本地配套率。
2、大气污染防治设备。以安丘瑞贝轻工机械制造有限公司、临朐环新除尘设备有限公司、xx宝威滤清器有限公司等企业为主,大力发展脱硫除尘一体化设备和电除尘设备。重点发展超高压、宽距除尘脱硫成套技术与设备和大型、高效复合式袋式除尘脱硫成套技术与设备,开发250m2以上的大型设备和蜂窝式电除尘产品。
3、新能源设备。以xx宏力集团、青能动力、中云机械、豪迈科技、xx五洲风电设备等企业为主,解决关键技术,重点发展地源、气源热泵空调机组,风力发电设备等产品,加快推广新能源设备的普及应用,尽快建成xx省重要新能源装备生产基地。
4、节能设备。重点支持xx富源增压器有限公司、xx康跃增压器有限公司、xx瑞斯电子科技、雷奇电器、多元电器设备公司等企业发展节油、节电等产品,加速开发适应欧Ⅳ、欧Ⅴ排放标准的内燃机配套涡轮增压器等产品,进一步推动增压器的应用范围。发展系列化、智能化节电装置等节电产品,并加快推广应用步伐。支持xx开元电机有限公司发展高效、节能、大功率新型电机。
5、资源综合利用装备。依托xx圆友建筑机械有限公司、xx中文实业集团有限公司等重点企业,通过引进、消化、吸收、再改进,研制以建筑垃圾为主料生产新型建材的核心生产设备,尽快实现核心设备国产化。同时对前期研发的粉碎、配料、搅拌等配套设备系统,进一步完善生产系统和综合技术规范,实施粉碎、拣选建筑垃圾环节的节能降耗技术改进,形成具有自主知识产权的设备专利和工艺专利,加快推进资源综合利用。
三、保障发展的措施
(一)抓住产业转移的有利时机,依据我市机械工业特点,统筹规划,优化布局,因地制宜,打造具有区域特色的节能环保产业基地。
(二)抓住国家增加投入、扩大内需的有利时机,加大市场开拓力度,扩大市场营销网络,创新产品营销机制,引导企业巩固传统市场,开拓新兴市场。通过节能环保产品的认证,争取更多的产品列入政府节能环保产品采购清单,扩大采购范围,拓宽销售渠道。
(三)加大投入,全面实施重点工程。对列入国家、省、市重点节能减排新产品开发项目和技术改造项目,多渠道筹措资金,加大投入,加快项目建设,尽快形成规模。
下游先进装备需求巨大
目前国内大型锻件总生产能力在155万吨―170万吨。随着我国石油天然气勘采力度的加大,冶金、重型机械行业的发展,目前对工业专用装备及大型特殊钢精锻件产品的需求日益增长,高档产品尤其是大型、精密、复杂的产品处于供不应求状态。
随着石油天然气以及国际海上石油开采业务的快速发展,中石油、中石化、中海油等企业对高端石油钻具的需求量将会进一步增加;中国作为世界最大的无缝钢管生产国,数量巨大的无缝钢管轧管机对限动芯棒的需求保持稳定增长;由于管道建设、管网改造等方面带来的大量球墨铸铁管的需求,国内以新兴铸管为代表的铸铁管生产企业对铸管模的需求量将稳步增加。
与我国装备制造业发展目标相对应,大量工业企业开始采用新装备、新技术,对于生产成套、成线设备的核心部件的精锻件的需求日益增加。近年来全球钢铁产量大幅增长,世界范围内冶金轧辊需求以每年超过5%的速度递增,国内冶金轧辊总需求量则以20%以上的速度递增;冶金用大型锻件在今后较长的一段时期内仍然有较好的市场前景。据统计,自2005年以来,国内每年消耗的轧辊材料在50万吨以上;预计到2010年,国内每年将需要大型船用曲轴300根以上,平均每年需要在万吨级水压机上生产的毛坯锻件需求量超过2万吨。
十几年积淀先进锻造技术
中原特钢能成为亚洲最大的限动芯棒生产企业、国内最大的无磁钻铤生产企业,得益于以下优势:
1、生产工序完整、设备先进
公司拥有特殊钢熔炼设备与技术,可以按照客户的需求进行特殊钢原材料的生产,并且保证生产时间,从而降低特殊钢原材料成本。公司拥有从熔炼到机械深加工完整的生产链,各道工序内部紧密结合,上下生产工序高效协作,能根据市场需求的变化作出快速有效的调整,满足客户的个性化需求。
公司主要生产线为国内领先的精密锻造生产线,拥有从熔炼到锻造、机械加工、热处理所需的具有国内或国际先进水平的工艺装备和理化检测手段,部分核心技术为国内独有,具有行业领先性。
2、生产技术领先
公司工业专用装备及大型特殊钢精锻件产品以超长件为主,经过十多年来的工艺研究,形成多项独特技术,并获得超长轴类件卧式淬火装置、浮动镗削深孔专用工装等多项专利。公司拥有大型复杂设备的配套和维修技术,提高了生产效率,降低了生产成本。
3、客户资源丰厚
公司目前已成为众多国内外行业领先企业的重要供应商,公司与核心客户之间形成彼此信赖、互相协作的稳定合作关系。公司是国内石油装备、电站设备、船用设备、冶金设备、港口设备等行业龙头企业的重要供应商;公司也已成为国内众多重大技术装备制造企业的供应商。
募资扩充节能锻造产业链
公司本次募集资金主要投向综合技术改造一期工程、Sx-65 精锻机现代化改造、综合节能技术改造工程等三个项目。
在此次募集资金投资项目完成后,公司将进一步优化产品结构,扩大优势产品产能,提升公司综合技术装备水平,节约能源与生产成本。年新增机加工产品3.44万吨,使石油钻具达到年产20,000支、限动芯棒10,000吨、冶金轧辊10,000吨。同时形成模具扁钢5,000吨,使公司形成两大类、3~5项优势产品。
关键词:PLC控制技术;变频调速器;恒压供水控制;优化控制
中图分类号:TM57 文献标识码:A
在实际应用中,变频调速技术主要应用于变频恒压供水系统。恒压供水系统基本控制原理是:基于可编程控制器(PLC)和变频调速器构成供水的整体性控制系统。其基本的工作原理是通过PLC自动调整供水泵运行数量,完成整个供水系统的压力闭环控制,使得供水管网内实现水流量压力变化稳定可控,并实现节能的目的。
一、PLC和变频调速技术的特点
1 可编程控制器(PLC)的特点
可编程控制器是专门针对工业化生产而研究设计的一款数字化电子操作系统,随着实践的不断深入和技术的发展,PLC形成以计算机、仪器仪表设备、电器控制的“三机一体化”。在操作中具体有可靠性、经济性、便捷性、维护维修方便等优点,在实际应用中由于自身的优点加上PLC在系统升级改造上,产品逐渐形成连标准化,产业化,集成化,使得操作控制更加简单,而且效率极高,在未来发展中具有非常好的市场前景。
2 变频调速技术的特点
变频调速技术的发展主要基于电子科技的创新和发展。作为一种新型的自动化控制设备,在自动化控制行业中,以现代控制为基础,融入了模糊控制盒神经网络控制,加上电子技术的进步,电机控制技术进步,推动了变频控制技术的发展,主要未来发展特点是市场前景广阔,功率器件加速变革,微电子技术不断应用。
二、卷烟厂恒压供水系统的控制方案选择
该卷烟在供水系统中,供水管网相对封闭,泵站的供水流量主要根据各生产部门和生活部门的实际用水量决定,供水的出口压力和管网中供水压力的压力损失值P和流量Q之间用数学函数表示:P=KQ2(K为系数),假设P1为两者之间压力最不利点的最小值,那么泵站出口总压力就可以表示为P=P1+P=P1+KQ2,此时可以满足用水压力,并达到最佳的供水效果,可以得出整个供水系统中出口的压力是不会随着水流量的变化而变化,这种以泵站出口水压力恒值不变的技术称为变量恒压供水技术。
供水控制系统主要保证水泵出口压力恒值不变,主要实现途径是通过安装压力传感器、管内流量传感器,通过变频控制技术将管内和出口管压力、水流量等数据,通过电量信号传入PLC控制系统中,电量信号经计算机中央处理器运算处理,结合之前设定电量信号进行比较分析通过计算机运算,得出最优运行参数,并通过终端控制技术输出逻辑控制指令和数据变频器,对每一台水泵机组实现控制,每台供水水泵根据计算机中央处理指令实施调整、切换及变频实现最优控制。PLC还针对卷烟厂的实际用水量的变化情况,实现智能自动化控制水泵的运行,实现水资源的有效运用,提高供水系统的稳定性、安全性及整个供水质量和效率。
三、恒压供水系统的系统功能
该卷烟厂恒压供水系统选用选用Siemens S7-300PLC可编程控制器和Danfoss VLT5000变频器。PLC主要工作是对供水系统的泵组、出水和进水阀门监测控制,通过变频器实现对供水系统的恒压控制。
PLC控制变频调速供水系统主要有三种种工作模式。第一,远程控制。整个系统控制主要取决于系统上位,通过上位位控制达到PLC系统的运行和停止。这种远程控制通过上位机进行切换来完成整个操作流程。第二,本地程控控制。PLC具有整个系统控制权和决定权。因为PLC实现的是自动控制,主要取决于主控制柜的系统程序实现系统自动模式的开启或者停止,这个时候上位机手动操作是没有效果的。第三,PLC手动控制。供水系统控制与PLC 控制不存在关系,整个操作通过手动装置完成, 这样的目的在于方便工作人员现场操作和进行设备检修操作。
供述系统网络结构划分主要有三个方面,分别是现场设备控制、过程控制和信息管理。
现场设备控制,采用Profibus-DP 现场总线网络完成, 把现场数据通过网络连接到系统控制器实现对现场设备的监测和控制。并需要保证现场数据的实时性和真实性,为系统决策提供依据。
过程控制层,采用工业以太网,快速准确的提供各系统之间的高速信息传输,对现场设备的控制和数据采集。控制层通过工业以太网接入监控中心, 保证数据传输的通畅。
信息管理,采用100兆宽带连接以及以太通讯网络和工业标准数据通路, 实现操作人员可随时监测供水系统中出现的各种问题,并适时的改变参数数据保证供水系统的正常运行,并对提供的数据信息实现管理控制,保证数据量和数据有效性。通过该网络可实现系统的信息共享和信息公开,保证供水效果。
本系统利用PLC系统上位计算机可以监测和控制供水系统内电压、电压频率、水泵转速并通过变频器的参数,以及供水系统中设备的工作状态和具体的运行参数。此外,系统还具有故障预警、数据显示、供水流量查询等全方位的功能,实现烟厂供水系统的控制管理,达到优化管理效果,实现供水的经济、节能、快速。
结语
在供水系统中PLC控制变频调速技术的应用,具有非常大的市场前景,它能够保证供水系统中各数据参数的实时监测控制,调节水泵内水量的大小和管内压力,实现优化供水目的。具有自动化控制,经济节能,方便快捷的优点。
参考文献
[1]刘庆明. PLC在卷烟厂自动供水系统中的应用[J]. 科技风, 2010(05):272-273.
[2]杨欣.变频调速技术及PLC 控制在小型恒压供水系统中的应用[J].商场现代化,2006.