淺析工業(yè)生產(chǎn)中采暖伴熱與節(jié)能減排①

趙剛

(河北宣化鋼鐵有限責(zé)任公司檢修公司，河北宣化 075100）

·節(jié)能減排·

淺析工業(yè)生產(chǎn)中采暖伴熱與節(jié)能減排①

趙剛

(河北宣化鋼鐵有限責(zé)任公司檢修公司，河北宣化 075100）

工業(yè)生產(chǎn)過程中，正確使用和控制采暖伴熱，通過技術(shù)改造和有序控制來實現(xiàn)采暖伴熱的低碳、環(huán)保，并依據(jù)影響采暖伴熱的各種因素來調(diào)整工業(yè)采暖，確保工業(yè)生產(chǎn)中生產(chǎn)過程的連續(xù)性和能源利用的合理性，達到既充分利用資源，又促進節(jié)能減排的最佳狀態(tài)。

采暖伴熱;低碳環(huán)保;節(jié)能減排;影響因素

在工業(yè)生產(chǎn)中，采暖伴熱不僅是保證冬季生產(chǎn)連續(xù)性和穩(wěn)定性的必備手段和措施，也是其它季節(jié)特殊生產(chǎn)的必要手段。無論在冶金煉制行業(yè)還是化工生產(chǎn)行業(yè)，由于氣溫變化帶來的操作波動，對產(chǎn)品收率、產(chǎn)品質(zhì)量以及成品交付速度都有直接影響。因此，工業(yè)生產(chǎn)過程中，設(shè)備、管線的保溫伴熱已經(jīng)越來越廣泛地引起業(yè)內(nèi)人士的重視。在倡導(dǎo)綠色環(huán)保和低碳經(jīng)濟的今天，工業(yè)化大生產(chǎn)帶來的污染、浪費比比皆是，合理規(guī)劃能源利用，既達到了生產(chǎn)需求，又踐行了節(jié)能減排。合理利用采暖伴熱，用切實可行的手段和措施來詮釋低碳經(jīng)濟的低污染、低排放、低能耗，是呵護人類共同生活的星球最基本的要求。

1 影響采暖伴熱的主要因素

影響采暖伴熱的環(huán)境因素有很多，概括起來主要有兩大因素:一是氣候條件對采暖伴熱帶來的影響，即環(huán)境溫度降低時，整個采暖系統(tǒng)會受到低溫的影響，采暖效果降低甚至造成管路凍結(jié);另一個是介質(zhì)特性給采暖伴熱帶來的影響，如有些管線介質(zhì)由于凝點、聚合等特性，在反應(yīng)的過程中需要持續(xù)伴熱。對于由氣候條件影響造成的采暖伴熱，需要針對不同的季節(jié)進行調(diào)整;對于由于介質(zhì)特性帶來的采暖伴熱則需要根據(jù)生產(chǎn)的遞進不斷地調(diào)整。兩者在本質(zhì)上有著必然的聯(lián)系又各有特征，合理利用采暖伴熱手段，對行業(yè)的節(jié)能減排非常重要。此外，亦不可忽略在采暖伴熱過程中人的因素帶來的影響。

在鋼鐵冶金行業(yè)中，燒結(jié)礦冷卻產(chǎn)生余熱，煉鋼、軋鋼過程中也會產(chǎn)生大量的過熱飽和蒸汽，合理利用這部分熱資源，不僅可以節(jié)約生產(chǎn)必需設(shè)置的伴熱所投入的費用，而且變廢為寶，值得推廣。為保證生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的暢通和產(chǎn)品質(zhì)量，無論是由于哪種原因所需要敷設(shè)的伴熱都必須引起生產(chǎn)者的重視。

1.1 氣候變化帶來的采暖伴熱與節(jié)能減排

氣候原因引起的伴熱彈性較大。在冬季，煉制行業(yè)戶外設(shè)備、管線必須借助采暖系統(tǒng)保證生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運行。尤其是高溫高壓裝置，當(dāng)高溫介質(zhì)通過戶外管線和設(shè)備，內(nèi)外大幅度的溫差造成管線溫度的驟升驟降，會導(dǎo)致凝結(jié)管線、損壞設(shè)備，造成能源和資源的浪費。當(dāng)冬季過去，外界環(huán)境對生產(chǎn)裝置帶來的操作參數(shù)的波動將逐漸消除，這時候可以斷掉這部分伴熱。

因此，建立季節(jié)性的采暖伴熱使用標(biāo)準(zhǔn)非常必要。可依據(jù)氣溫的變化來規(guī)范伴熱的投用，而不是僅僅拘泥于一年的某一個時間段。這對于提高供暖質(zhì)量，減少不必要的浪費大有裨益。

企業(yè)也可以根據(jù)當(dāng)前氣溫預(yù)告做出相應(yīng)的供暖預(yù)案。當(dāng)氣溫較高時，延緩供暖日期;反之，冷空氣入侵，可以提前啟動供暖預(yù)案，達到靈活有序。冬季伴熱在物耗和能耗上給節(jié)能減排提出了新的挑戰(zhàn)。當(dāng)采暖伴熱恰到好處地被控制，企業(yè)可以保證裝置正常運行的需要，更達到了節(jié)能減排的目的，可謂一舉兩得。

1.2 介質(zhì)特性帶來的采暖伴熱與節(jié)能減排

首先，介質(zhì)特性引起的伴熱通常沒有明顯的季節(jié)性要求。由于介質(zhì)的物理特性，常常有一些反應(yīng)塔的塔身內(nèi)外存在溫差，這容易導(dǎo)致塔內(nèi)介質(zhì)氣相冷凝發(fā)生聚合，從設(shè)計的角度考慮，必須投用伴熱。

其次，有的管線內(nèi)介質(zhì)存在熔點問題。如果低于熔點，會導(dǎo)致介質(zhì)凝固。比如冶金行業(yè)的煉制過程中，為了滿足更高質(zhì)量、更多品種的高級鋼，可以采用多種鋼水爐外處理 (又稱爐外精煉）的方法。伴熱和冷卻同樣都是生產(chǎn)中非常重要的工序。

再次，真空反應(yīng)系統(tǒng)管線的蒸汽伴熱不受季節(jié)限制。當(dāng)真空管內(nèi)外溫度差較大時，容易導(dǎo)致管內(nèi)介質(zhì)冷凝，真空度效果不好，為了解決這個問題，工程技術(shù)人員需要對這部分管線進行特殊處理，采用適宜的保溫材料來進行伴熱。因此，伴熱需要常開。

1.3 人的因素對采暖伴熱與節(jié)能減排的影響

在實現(xiàn)采暖伴熱過程中，人的因素至關(guān)重要。在工業(yè)生產(chǎn)中，技術(shù)管理人員是生產(chǎn)指令的行使者，科學(xué)地分析判斷和決策對生產(chǎn)至關(guān)重要。這需要技術(shù)人員收集現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)和指標(biāo)，從而對每一環(huán)節(jié)所需要采暖伴熱的使用量有一個合理的估算，并依據(jù)這些結(jié)論來實施。一線操作員根據(jù)操作指令對現(xiàn)場進行控制，中控人員通過遠程信號和對講機實現(xiàn)對現(xiàn)場操作工的控制，讓操作工獲得正確的操作指令。在對整個系統(tǒng)的采暖伴熱的控制中，中控人員的遠程指令、一線操作員的實際操作水平對采暖伴熱的質(zhì)量都起著非常重要的作用。

以上種種情況帶來的采暖伴熱，從表面上看并無可節(jié)約之處。其實不然，節(jié)能減排是一個恒久的話題，需要管理者和技術(shù)攻關(guān)人員從技術(shù)的角度去挖掘，制定合理有效的采暖控制方案，讓操作人員依據(jù)每條伴熱管線的控制指標(biāo)及時調(diào)節(jié)伴熱閥的開度。另外，操作人員每天都要對伴熱管線的溫度、閥門開度、室外溫度進行記錄，工程技術(shù)人員根據(jù)這些記錄制作電子跟蹤曲線，形成分析圖表，根據(jù)這些圖表不斷調(diào)整供暖指標(biāo)，這樣一來，每一公斤蒸汽都充分利用，從而達到節(jié)能的目的。

2 正確使用伴熱實現(xiàn)節(jié)能減排的措施

如何科學(xué)地使用好伴熱，節(jié)約能源，減少排放是目前各行各業(yè)關(guān)注的話題。那么，如何真正做到正確使用采暖伴熱，保證工業(yè)生產(chǎn)全方位節(jié)能減排呢?

2.1 建立必要的采暖伴熱臺帳

技改技措與工業(yè)生產(chǎn)緊密聯(lián)系，檢修與改造更是生產(chǎn)的孿生兄弟。在裝置檢修改造過程中，可對伴熱管線進行相應(yīng)改造。因氣候原因帶來的采暖伴熱，需要對伴熱管線進行保溫層敷設(shè)，這會導(dǎo)致伴熱管線蒙上一層神秘的面紗。建立采暖伴熱臺賬，可以加強管理控制。當(dāng)操作人員發(fā)生變動時，伴熱臺帳的啟用會給工作交接帶來便捷。即使操作人員不變，必要的臺帳和備份會大大提高工作效率。因此，技術(shù)改造過程中，伴熱分配臺的變動、閥門位置的移動都要備份。

首先，要有備案圖紙，方便查找管線，當(dāng)管線發(fā)生堵塞或泄漏時，能夠根據(jù)圖紙迅速找到故障點，并加以修復(fù)。其次，要對所有的閥門架設(shè)標(biāo)簽，標(biāo)簽采用金屬鉤環(huán)和鏤空鐵皮等不容易隨環(huán)境改變而變形或模糊的材質(zhì)，鏤空的部位即是標(biāo)識，標(biāo)明閥門的用途、編號，來水閥門與回水閥門的標(biāo)簽要吻合?，F(xiàn)場的標(biāo)識要與臺賬的位號相吻合，這種管理方式可以規(guī)避當(dāng)操作人員變動發(fā)生的交接誤區(qū)。

2.2 在細(xì)節(jié)中尋求突破

建立電子圖表，在每臺設(shè)備每條管線上作出電子圖標(biāo)，通過日常運行的經(jīng)驗參數(shù)曲線確定伴熱的開停時間和伴熱閥門的開度，充分挖掘生產(chǎn)力中人的因素，將人的主觀能動性注入工作中，使其成為提高工作效率的催化劑。當(dāng)管線達到所需要的伴熱溫度時，操作工依據(jù)技術(shù)人員提供的指標(biāo)及時控制伴熱閥的開度，減少熱損失。由此帶來的能耗降低，從某種意義上說就是增效。生產(chǎn)成本降低了，利潤自然就會提升。

通常很多生產(chǎn)裝置在運行過程中，由于操作人員的消極怠慢，伴熱閥門的開度不會對生產(chǎn)造成直接影響，甚至開得越大越保險。為了省力省時，操作工人會選擇把閥門開度開到最大，這樣一來，雖然從一定程度上保證了生產(chǎn)運行，但是蒸汽的消耗也大大提高。工業(yè)生產(chǎn)中，考慮到在生產(chǎn)裝置上安裝計量設(shè)備帶來的施工和管理、維護費用，通常伴熱使用蒸汽不安裝計量表，性能指標(biāo)也不作為考核，這樣就給操作帶來了浪費的空間。一方面，提高全員素質(zhì)，將全球能源節(jié)約理念注入到生產(chǎn)和生活中，增強員工的節(jié)能減排意識，精心操控，減少浪費;另一方面，可以在操作系統(tǒng)上安裝計量表，加強伴熱考核，并根據(jù)節(jié)能效果進行獎懲。從生產(chǎn)與管理細(xì)節(jié)中加強節(jié)能減排意識，改進工作方式，不但不會對我們的生活質(zhì)量帶來不便，而且為合理利用能源、減少排放找到更合適的渠道，為節(jié)約能源、降低排放作出了貢獻。

2.3 選用適合排量等級的疏水閥

合理利用伴熱能源，保證伴熱系統(tǒng)通暢、節(jié)約伴熱資源，就需要為系統(tǒng)配置合適的疏水閥。疏水閥是控制采暖伴熱的主要控制元件，根據(jù)生產(chǎn)特點，選用適合的疏水閥，會有效控制采暖伴熱并達到最佳節(jié)能效果。疏水閥基本的工作原理就是利用蒸汽和水的重量差和溫度差來實現(xiàn)疏水的目的。

蒸汽疏水閥有很多種，按照不同的分類方法有不同的類別。從實用的角度我們按動作原理進行分類，見表1。

表1 疏水閥的分類Table 1 Classification of drain valve

根據(jù)表1所列疏水閥的分類，工業(yè)生產(chǎn)伴熱采暖疏水器通常選用膜盒式疏水器和機械型浮球式疏水閥。它們的共同特點是價格低廉，使用方便。在此分類下說明每一種閥門的功效。

膜盒式疏水閥的主要動作元件是金屬膜盒，內(nèi)充一種氣化溫度比水的飽和溫度低的液體，有開閥溫度低于飽和溫度15℃和30℃兩種供選擇。膜盒式疏水閥的反應(yīng)特別靈敏，不怕凍，體積小，耐過熱，任意位置都可安裝。背壓率大于80%，能排不凝結(jié)氣體，膜盒堅固，使用壽命長，維修方便，使用范圍很廣。裝置剛起動時，管道出現(xiàn)低溫冷凝水，膜盒內(nèi)的液體處于冷凝狀態(tài)，閥門處于開啟位置。當(dāng)冷凝水溫度漸漸升高，膜盒內(nèi)充液開始蒸發(fā)，膜盒內(nèi)壓力上升，膜片帶動閥心向關(guān)閉方向移動，在冷凝水達到飽和溫度之前，疏水閥開始關(guān)閉。膜盒隨蒸汽溫度變化控制閥門開關(guān)，起到阻汽排水作用。

膜盒式疏水閥有碳鋼和不銹鋼兩種，小型輕量。它具有以下特點:(1）可任意角度安裝;(2）感溫元件耐蝕性強; (3）閥內(nèi)裝膜盒，有單組、雙組、多組，適用于大排量場合; (4）在壓力范圍內(nèi)都是具有固定過冷的循環(huán)操作; (5）出色的排空氣能力，可耐過熱的蒸汽和水錘。疏水閥用于蒸汽管網(wǎng)及設(shè)備中，能自動排出凝結(jié)水、空氣及其它不凝結(jié)氣體，并防止水蒸氣泄漏。這類疏水閥的優(yōu)點是啟閉動作靈敏、可靠，自動排空氣性能好;低溫環(huán)境中不怕凍、抗水擊，耐過熱;在極少冷凝水形成的情況下，無新鮮蒸汽泄漏。

自由浮球式疏水閥即機械型浮球式疏水閥的結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部只有一個活動部件即精細(xì)研磨的不銹鋼空心浮球，既是浮子又是啟閉件，無易損零件，使用壽命很長，YQ疏水閥內(nèi)部帶有Y系列自動排空氣裝置，非常靈敏，能自動排空氣，工作質(zhì)量高。設(shè)備剛啟動工作時，管道內(nèi)的空氣經(jīng)過Y系列自動排空氣裝置排出，低溫凝結(jié)水進入疏水閥內(nèi)，凝結(jié)水的液位上升，浮球上升，閥門開啟，凝結(jié)水迅速排出，蒸汽很快進入設(shè)備，設(shè)備迅速升溫，Y系列自動排空氣裝置的感溫液體膨脹，自動排空氣裝置關(guān)閉。疏水閥開始正常工作，浮球隨凝結(jié)水液位升降，阻汽排水。自由浮球式疏水閥的閥座總處于液位以下，形成水封，無蒸汽泄漏，節(jié)能效果好。最小工作壓力0.01 MPa，從0.01 MPa至最高使用壓力范圍之內(nèi)不受溫度和工作壓力波動的影響，連續(xù)排水。能排飽和溫度凝結(jié)水，最小過冷度為0℃，加熱設(shè)備里不存水，能使加熱設(shè)備達到最佳換熱效率。

根據(jù)管線的特性和疏水器的性能對比，選用適合排量等級的疏水器，使疏水效果達到最佳。膜盒式疏水器和浮球式疏水器各有自身的優(yōu)勢，技術(shù)人員可以根據(jù)使用管線的特性進行選擇。當(dāng)蒸汽管線外排蒸汽達到一定量時，疏水器外排，造成浪費。而將這部分冷凝水回收，為節(jié)能減排提供了新思路。

3 結(jié) 語

節(jié)能減排與采暖伴熱是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛關(guān)注的話題，低碳經(jīng)濟引發(fā)的思考讓工業(yè)生產(chǎn)走向綠色、環(huán)保之路。通過分析采暖伴熱的影響因素，根據(jù)生產(chǎn)需要合理控制、使用能源，分別對氣候變化、介質(zhì)特性和人的因素對采暖伴熱與節(jié)能減排所帶來的影響，提出在工業(yè)生產(chǎn)中，建立必要的采暖供熱臺賬，在生產(chǎn)與管理細(xì)節(jié)中尋求突破，選用適合生產(chǎn)過程的疏水閥，從而達到減少操作程序、規(guī)避操作失誤，進而獲取降低能耗所帶來的潛效益，達到合理利用能源的目的。

［1］陳永剛.蒸汽疏水閥的選用與維護［M］．技能與環(huán)保雜志編輯部．

［2］全國管路附件標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會．中國機械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編［S］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．

［3］姜敏鳳．金屬材料及熱處理知識 ［M］．北京:機械工業(yè)出版社．

Analysis of Heating＆Tracing And Energy Conservative＆Em ission Reduction in The Field of Industrial Production

ZHAO Gang
(Maintenance Co．of Hebei Xuanhua Steel Co．，Ltd．，Xuanhua 075100，China）

In industrial production process，appropriately use and controlof heat tracing can achieve a low carbon and environmental protection goal by technology transformation and good control，and changing various factors to adjust industrial tracing．This could ensure continuousness of production process and reasonable energy utilization，and create an optimized status of energy conservative＆emission reduction and resources full use．

heating and tracing;low carbon environmental protection;energy conservative and emission reduction;affected factors

TQ117

A

1007-7804(2012）01-0039-04

10.3969/j.issn.1007-7804.2012.01.011

2011-10-10

趙 剛 (1974），男，1991～1995年就讀于北華大學(xué)(原吉林電氣化高等?？茖W(xué)校）電子工程系自動化儀表專業(yè)，2010年畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學(xué)計算機信息與管理專業(yè)。目前供職于河北宣化鋼鐵有限責(zé)任公司檢修公司機電三車間。