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序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇節能減排技術范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
關鍵詞:漁船;節能減排技術;海洋捕撈;機動漁船;主機排放;污染氣體 文獻標識碼:A
中圖分類號:U674 文章編號:1009-2374(2016)17-0081-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.17.039
在我國現有的107萬艘漁船中,小型漁船占比超90%,在小型漁船中傳統的木質漁船占到了84%。漁船的突出問題表現在數量多、船型雜、能耗大、裝備落后、污染嚴重,嚴重制約了漁業的持續健康發展。近幾年來,漁業主管機關和社會各界積極開展漁船節能減排研究,探索漁船節能減排的技術措施,著力從漁船新能源應用、漁船材質玻璃鋼化、推廣節能型漁船、漁船裝備技術進步等方面,梳理出漁船節能減排技術路線,力爭降低漁船耗能指標、優化漁船船型、提高漁船裝備技術水平,實現漁業增效和漁民增收。
1 漁船現狀分析
1.1 我國機動漁船耗能嚴重
眾所周知,漁船主要動力是柴油發動機,柴油發動機工作過程中消耗大量燃油,是漁船耗能的主體。據統計,在機動漁船中尤其以捕撈漁船耗能嚴重,年耗油量占比機動漁船總耗油量達93.7%(見表1)。同時漁船柴油機在工作過程中還會排放大量的污染物,這些排放物質主要有氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、碳氧化物(COx)等,其中NOx和SOx對環境和人類的影響最大。又加之我國目前普遍是老舊漁船,柴油發動機機型老舊、高耗能問題更加突出。經測算,在漁業捕撈生產成本中,燃油成本占總的捕撈生產成本高達50%以上,有的甚至高達70%。
1.2 高能耗木質漁船數量大
我國現有漁船中占比超85%以上的都是高耗能、高污染的木質漁船,木質漁船普遍存在航速慢(航行阻力大)、保溫性能差、維修費用高等缺點。有技術分析,漁船航行阻力與漁船能耗成正相關關系,而漁船阻力與船體材質、船舶主尺度、船型系數等有關,但一旦技術參數確定后,漁船航行阻力就與材質關系密切。而選用輕型材質玻璃鋼材料建造漁船可有效減小漁船航行阻力,從而有效降低能耗。有數據分析,同尺度的木質漁船比玻璃鋼漁船的燃油消耗要高出10%~15%。
1.3 漁船船型混雜
漁船數量多、船型混雜,船型標準化工作進展緩慢,可供選擇的節能型漁船船型十分有限。漁船能耗問題也反映在漁船設計工作的落后,本來在漁船設計階段,就應充分考慮到漁船航行和生產緩解的能耗問題,可在設計階段采用一些減少漁船阻力的措施,比如采用輕型船體材料,減少船體表面粗糙度,減少污底,合理選擇尺度、船型系數和線型,減少濕表面積,采用球艏、球艉、減搖鰭、減搖水艙等。實踐證明優化船型可有效節能達5%以上。
1.4 漁船裝備技術普遍落后,耗能高
由于漁船裝備多,但普遍漁船裝備技術比較落后,隨著漁業資源的不斷衰退,漁船作業生產的效益不高。所以在漁船建造選用設備時,由于一些新技術、高性能的產品價格相對高,船東很難接受,往往會選擇一些價格低廉的產品,這樣就造成漁船設備普遍耗能較大。例如目前誘魚燈、信號燈等普遍還是采用傳統光源的燈具,耗能嚴重,有數據比較,使用傳統光源技術生產的誘魚燈、信號燈就比采用LED技術生產的燈具消耗能源多達1倍以上。還有像漁船制冷系統普遍采用老舊機型,漁船制冷系統的能耗損失也相當嚴重,以此類推,如果這樣累計,由于漁船裝備技術落后造成的能耗浪費也是十分嚴重的,不可低估。
1.5 漁船在作業中會排放很多有害物質
如漁船主機運轉過程中排放的氮氧化物、硫氧化物、二氧化碳和微顆粒物,會直接污染空氣環境。加之還有大量的漁船未按規定配備油污水和生活污水處理裝置,造成污油污水直接排放周圍水域,造成水域環境的污染。據統計,我國海洋捕撈漁船每年主要有害物質排放量為氮氧化物40萬噸/年,硫氧化物20萬噸/年,二氧化碳2500萬噸/年,微顆粒物2萬噸/年;主要污染物排放為油污達2萬噸,生活污水350萬噸,固體廢棄物超50萬噸。
由上述內容可見,漁船節能減排工作刻不容緩。
2 漁船節能減排措施與建議
綜上所述,漁船節能減排工作已經到了必須解決的時刻,漁船節能減排工作直接關系到漁業健康和可持續發展。隨著社會各界的關心和有識之士不斷探索漁船節能減排技術措施,漁船節能減排工作路線逐步清晰,也得到漁業界同仁的共識,并引起政府和社會的高度重視。文章結合筆者常年從事的漁業裝備制造業的生產管理和長期對漁業及漁船問題的研究,通過對漁船現狀的分析,對漁船節能減排工作提出以下措施與建議。
2.1 積極推進綠色能源在漁船上的應用
要積極推進綠色能源在漁船上的應用。近些年,已經有些漁船采用了電力推進技術和清潔能源(LNG)作為動力系統的技術,漁船節能減排也有了新的突破。由于電力推進技術可針對漁船作業工況復雜的特點,通過靈活控制船舶電站、優化機槳配合、輔助設備電氣化、制動能量回收等技術措施達到降低能耗和減少排放。有數據說明,采用電力推進技術可降低油耗10%~20%,減少排放50%~60%;而清潔能源(LNG)應用于漁船最少可實現減排70%,如采用柴油/天然氣雙燃料動力系統技術,可達到節省燃料成本20%以上。
2.2 積極推進玻璃鋼漁船建造
以上在漁船現狀分析中,對玻璃鋼漁船的節能特點有所描述,但目前我國玻璃鋼漁船數量僅占漁船總數的1%,推廣使用玻璃鋼漁船可大大推動漁船節能減排工作,因為玻璃鋼漁船與木質船相比具有航速快、阻力小、隔熱性能好等節能特點,且維修方便。經比較,同尺度玻璃鋼漁船與木質漁船相比可節省能耗10%~15%。
但是,由于多年來制約玻璃鋼漁船推廣的一個重要因素是玻璃鋼漁船老化后難于降解,玻璃鋼漁船報廢后無法處理,處理不當就會對環境造成危害。捷勝海洋裝備股份有限公司積極關注并調查研究玻璃鋼漁船老化降解難題,積極與具有該類世界先進技術水平的團隊進行探討,力爭在制約玻璃鋼漁船推廣的瓶頸問題上有所突破,以切實有效的措施積極推進玻璃鋼漁船的建造、使用和發展。
2.3 積極推進漁船優化選型
漁船船型混雜的現象已經引起農業部漁業船舶檢驗局的高度重視,近些年來大力推進漁船標準化船型的設計研發工作,積極組織全國有關單位開展漁船標準化推進工作,并先后在大連、山東、重慶等地開展小型漁船標準化船型研究試點工作,有些省、市(江蘇、上海)已經率先結合本轄區漁船作業特點,開發設計了一批地區標準船型。隨著這些標準化船型的使用,漁船管理機構可根據漁船運營數據分析,逐步篩選出安全性能可靠、技術參數和經濟指標優化、節能效果好的船型作為優選船型推廣應用。標準化漁船船型的推廣工作是漁船節能減排工作的重要措施和手段,是漁船節能減排工作的必經之路。
2.4 積極推進漁船裝備技術進步
隨著整個國民經濟的發展和我國整體工業水平的提高,漁船裝備的技術進步是必然趨勢。但由于漁船裝備種類多,涉及技術領域廣泛,做好漁船裝備技術進步工作還需要各界的努力。要得到漁船船東、設計單位和主管機關的通力配合,鼓勵船舶裝備制造商研發技術指標優良的產品,漁船設計單位在設計階段選型時盡可能地進行漁船裝備的優化處理等,例如選用燃油消耗率指標優良的柴油機機型、推廣LED技術在信號設備和誘魚燈具上的應用、使用低能耗制冷設備、選用高效能的魚艙隔熱層保溫材料及減少網具阻力等都將有助于漁船節能減排,積極推進漁船裝備的技術進步,必將提高漁船整體的節能減排效果。
3 結語
節能減排工作是現代產業發展的重要著力點和現實目標。漁業節能減排工作是國家節能減排工作的重要組成部分,也是建設現代漁業的重要內容。漁船節能減排工作是漁業節能減排工作的重中之重,做好漁船節能減排工作意義重大。但同時漁船節能減排工作又是一項長期并任務繁重的工作,做好漁船節能減排工作事關漁業健康發展和漁民持續增收,做好漁船節能減排工作可有效提高漁業生產總體經濟效益,同時具有重要的社會效益。漁船節能減排工作還需要社會有關各方的關注、積極參與、共同努力,相信只要我們堅持不斷開展漁船節能減排技術研究,做好漁船節能的技術推進和應用工作,將在不遠的將來實現我們的天空更藍,海水更清。
參考文獻
[1] 徐皓,張祝利.我國漁業節能減排研究與發展建議[J].水產學報,2011,(3).
2003年,張去非接觸了北京遠通公司的產品EPS納米燃油裝置,并對此產生了強烈興趣。懷著美好憧憬,他帶了20個產品回到大慶,測試后結果非常理想。
然而,十多年過去了,這個他非??春玫募{米燃油技術產品,依舊面臨著市場準入瓶頸。面對質疑,他希望有關政府部門能對產品進行一次公平、公正、公開的權威檢測。
光明的應用前景
EPS納米燃油技術是一種將普通燃油處理成為納米燃油的全新技術。它是將分子團球形直徑300納米左右的普通燃油處理成為直徑3納米以下的親氧活性的納米燃油,使燃油的燃燒更加完全、徹底,提高燃油設備的熱效率,從而達到節省燃油、減少排放等效果。
“我前幾天偷偷在女兒的車上裝了EPS裝置。有一天,她男朋友對她說這兩天車開得很輕腳,有點感覺?!?/p>
8月15日,張去非在介紹EPS的效用時,對《小康》記者講述了這么一段小插曲。
北京遠通有限公司是國家中小企業科技創新型百強民營企業,從2000年開始,公司總裁王文浩(EPS裝置專利發明人)帶領他的團隊致力于燃油處理技術開發和應用,歷經十余年科研,成功研制出具有國際先進水平的EPS納米燃油技術。
“我們和中國科學院及國家原子能研究院等國內在流體和物質微觀結構領域的權威研究機構合作,對經過EPS處理后的燃油從微觀層次進行檢測,結果表明通過EPS后,普通商用柴油中大量存在的大于300納米的分子團全部被擊碎成為小于3納米的顆粒。”張去非對《小康》記者說。
在北京遠通公司的EPS納米燃油裝置發明專利證書上也寫明了這一點:本發明公開了一種納米顆粒燃油,其基本不含有大于10nm的顆粒。本發明的納米顆粒燃料油與常規燃料油相比,顯著提高了燃料油的燃燒程度。在應用中可以顯著節約燃油、減少尾氣中CO等物質的排放量。
為了進一步驗證EPS的功效,張去非將產品拿到黑龍江省大慶市和北京市,先后經過了大慶勝利油田管理局能源監測站和北京市節能監測中心對EPS納米燃油的監測。結果顯示,節油方面可達20%―30%,有的實例達到40%。減排方面50%―90%,尾氣中的CO、HC、NOx、PM、排放量,平均減少50%以上。安裝EPS裝置后,達到歐洲III號排放標準的汽車,可以輕松達到歐洲V號標準。除了節能減排,EPS裝置還可提高動力20%,降低發動機噪音,清除發動機積碳和降低排氣溫度,有效延長發動機使用壽命。
據了解,EPS納米燃油裝置可應用的范圍非常廣泛,凡是燃油動力裝置都可應用,包括汽車、船艇、內燃機車、發電機組等燃油動力裝置?,F在在北京的近千輛出租車、勝利油田部分石油鉆井機以及一些萬噸遠洋輪、小型海輪和一些百貨商場的發電機組等設備上都安裝了EPS納米燃油裝置。
艱難的推廣歷程
“雖然EPS裝置的前景十分光明,但我們所走的道路是十分曲折的。”張去非從2004年做遠通公司東三省的總,到現在成為遠通公司的副總經理,對市場推廣時遇到的困難不勝唏噓。
“EPS納米燃油裝置從研發到推廣已經有十多年,目前已經發展到第九代產品。但是由于我們自身對產品的認識不夠,導致之前的市場開發方向不準確。之前主要是針對個體進行推廣。作為普通老百姓,花十萬二十萬買一輛車,是一個很大的資產,節不節油其實不是很在意。加上對EPS裝置半信半疑,擔心會把愛車弄壞。所以我們要費好多口舌向車主介紹這個產品,人家才裝。另外,雖然國家倡導節能減排,但是很多車主對尾氣排放仍不在乎,認為只要達標就可以了?;谶@些原因,EPS裝置一直沒有得到大規模的應用。”張去非說。
而在市場開發時也遇到了對EPS裝置本身的質疑。EPS裝置想要大規模的進入市場,前提是必須取得國家有關部門的檢測和認證。而作為一家民營企業,在這個方面遇到了重重困難。
有專業人士把EPS定位為“與汽車有關的技術”,而不是“與燃油有關的發明”。針對這一狀況,北京遠通公司加強了兩個方面的工作:一方面進一步做好產品設計合理化、加工精密化、安裝簡便化和調試標準化。另一方面,北京遠通公司積極向其他“用油領域”發展,目前累計開發了七個系列的產品。
有人質疑EPS節油的機理?!癊PS裝置節能減排的前提是車況應是正常的,它代替不了修車。面對質疑,公司在一些企業和政府機構做了檢測。但是仍有人質疑檢測的權威性,因此我們希望能得到國家工業信息化部和環保部等有關部門的重視,對EPS納米燃油裝置進行全面、權威、公平的檢測。”張去非表示希望能得到政府權威部門的檢測,為我國的節能減排事業做出應有的貢獻。
農業節能減排是國家節能減排工作的重要組成部分,潛力巨大,前景廣闊。農業農村在節能減排中大有可為,但目前我國的農業節能減排的形勢十分嚴峻,主要表現在:農業機械化水平不高、農民節能意識淡薄、與國外差距較大。這些方面應該引起各級政府、相關行業與部門的高度重視。
做好農村生活節能減排,是農業節能減排的重要部分。我國大部分農村地區經濟發展水平低,基礎設施落后,制約了常規商品能源的推廣應用,并且成本高,多數農民難以負擔,出現了農村居民對優質能源日益增長的需求與商品能源供應落后之間的矛盾。我國大部分農村地區居民生活用能仍以秸稈、薪柴等低效燃燒為主,室內外環境污染相當嚴重,能源利用效率低,僅為25%左右,節能潛力巨大。因此,開發農村可再生能源,做好農村能源節約,不僅有利于改變農民傳統生活能源消費模式,減少農民對商品能源的依賴,而且能夠有效改善農村生產生活條件,推進社會主義新農村建設。
1.農業機械節能減排開展如火如荼
近年來,在國家農機購置補貼等一系列強農惠農政策推動下,我國農業裝備水平快速提高,農業機械應用領域不斷拓寬,農業機械節能減排的任務也日益繁重。為做好農機化節能減排工作,農業部辦公廳印發了《關于進一步做好農機化節能減排工作的通知》。農業的節能減排主要靠農業機械的節能減排。農業機械是農業生產的重要工具,農機化技術直接關系到節肥、節藥、節水、節種和秸稈綜合利用等技術的普及和推廣,是推進農業農村節能減排的載體和手段。做好農機節能工作,不僅能夠推進農機化發展方式的轉變,而且對整體推進農業農村節能減排,建設資源節約型、環境友好型社會具有十分重要的意義。
農機維修節能減排是農機節能減排的重要內容。做好農機維修節能減排工作,開發和推廣先進適用農機維修保養技術和設備,對節約能源、降低排放、減少污染、提高農業機械化發展質量具有重要意義。為做好農機維修工作,加快農機維修先進技術推廣應用,促進農機節能減排,農業部農機化管理司組織有關專家,從現有大量的農機維修技術中遴選出了10項有明顯節能減排效果的農機維修技術。入選的十項農機維修節能減排技術在技術上成熟可靠,其明顯的節能減排效果,在農機維修生產實踐中已得到證實。
2.大力推進農村生產生活節能減排技術
隨著農村居民生活水平的提高,農村地區商品能源的需求進一步擴大,對國家能源安全的壓力越來越大,農村地區的能源供應問題不容忽視。
2.1加大農村沼氣工程實施力度 繼續以沼氣建設為重點,引導農民改圈、改廁、改廚,改善農民生活生產條件。積極發展秸稈沼氣,解決沼氣原料不足問題。加快推進農村沼氣服務體系建設,保障沼氣建、用、管、服的有效銜接,提高沼氣使用率。在集約化養殖場和養殖小區,建設大中型沼氣工程,解決畜禽養殖污染問題。2010年新增沼氣用戶500萬戶,全國農村沼氣用戶達到4000萬戶。同時帶動沼氣施工、制造、科研創新和服務體系的發展,推進沼氣產業發展。
2.2加快推進生物質能源開發 加快編制秸稈綜合利用規劃,合理布局秸稈綜合利用產業,優化秸稈利用結構。在有條件的地方探索建設一批大型綜合利用工程,集約、循環、高效、充分利用秸稈資源,從根本上解決秸稈焚燒和隨意堆放問題。在確保國家糧食安全和農產品有效供給的前提下,堅持“不與人爭糧、不與糧爭地”的原則,加快研發以秸稈等為原料的第二代生物質燃料,適度發展非糧能源作物,走中國特色的生物質能源發展道路。
2.3大力推進農村生產生活節能減排技術 農業部已經了《農業和農村節能減排十大技術》,下一步將大力推廣節水、節肥、節藥、節農膜等資源節約型技術,加快發展節油、節電、節煤等農業機械和漁業機械技術及設備,推進高能耗農業機械的報廢和更新換代,降低農業裝備能耗?;I劃實施新一輪農村省柴節煤爐灶(炕)升級工程,推廣高效、低排放、省柴、節煤爐具,使熱效率平均提高10%,加快推進秸稈成型燃料產業發展。
關鍵詞:工業鍋爐;節能減排;變頻節能
工業鍋爐在能源供應方面發揮重要的作用,負責工業領域內的供熱、供水,工業鍋爐在能量供應的過程中,同樣需要消耗能源。我國工業鍋爐能源的消耗量非常高,而且引發了嚴重的環境污染,面對工業鍋爐的消耗狀態,必須落實節能減排技術的應用,最大程度的降低工業鍋爐中的能源投入,做好節能、環保的工作,推進工業鍋爐的綠色化發展。
1.工業鍋爐節能減排的實際發展
工業鍋爐節能減排處于快速發展的狀態,因為工業鍋爐能源消耗量居高不下,所以節能減排成為工業鍋爐后期發展的主要方向。
1.1工業鍋爐節能減排的挑戰
工業鍋爐運行中傳統特性明顯,由于工業鍋爐的發展歷史長,因此其在節能減排方面勢必面臨嚴峻的挑戰[1]。分析如:①排煙溫度高,基本在300℃-350℃之間,導致大量熱能直接排放到空氣中,增加了鍋爐原料的消耗;②90%以上的工業鍋爐無法快速適應煤種,出現燃燒矛盾,直接降低了燃燒效率;③工業鍋爐控制性能差,無法準確的實行節能減排技術。
1.2工業鍋爐節能減排的必要性
節能減排是工業鍋爐發展的必然趨勢,積極推進節能減排技術的應用,符合工業鍋爐的發展需求。節能減排在工業鍋爐中發揮重要的作用,改善了工業鍋爐的運行條件,促使其具備較高的運行效率,落實節能減排技術的實踐應用。
2.工業鍋爐節能減排的技術分析
工業鍋爐運行中應引入節能減排的技術,用于降低工業鍋爐運行中的能源消耗量,實現節能降耗。分析工業鍋爐運行中比較常見的節能減排技術,如下:
2.1變頻節能技術
工業鍋爐運行中的變頻節能技術,能夠降低電能的消耗量,傳統鍋爐運行中由管理人員操作,很容易在用電高峰期引費,所以引入變頻節能技術,降低鍋爐的耗電量。變頻技術能夠根據工業鍋爐的狀態,提出恰當的工作方式,可以避開用電高峰。變頻節能技術的優勢明顯,與傳統鍋爐運行相比,變頻節能技術主動控制電機轉速,保護鍋爐的機械性能,著實降低了電機的工作溫度。
2.2水處理技術
工業鍋爐用水處理不到位,導致鍋爐內壁淤積水垢,水垢厚度增加1mm,熱能供應的效率會減少3%,不利于工業鍋爐的安全運行。因此,工業鍋爐采取水處理技術,用于提升鍋爐原水供應的質量水平,保障工業鍋爐的無垢環境。例如:某企業檢測工業鍋爐的運行狀態,經水處理技術優化后的鍋爐,內部原水、蒸汽等品質有明顯的上升,鍋爐的整體效率提升了10%-20%。工業鍋爐在水處理技術的基礎上實行冷水回收,鍋爐運行中產生的蒸汽,經過相關裝置處理后轉化成冷水,可以重新應用到鍋爐供水內,還可投入工業鍋爐的其它系統內,提升工業鍋爐內水資源的利用率。
2.3余熱回收技術
工業鍋爐運行中深化余熱回收技術的應用,根據工業鍋爐的運行實際,安裝余熱回收裝置,回收鍋爐排放的高溫煙氣。余熱回收裝置能夠降低高溫煙氣的溫度,保持在150℃-200℃之間,以免浪費高溫煙氣內的熱量能源。目前,余熱回收技術在工業鍋爐節能減排中處于積極發展的狀態,我國40%以上的工業鍋爐已經安裝余熱回收裝置,實現了殘余熱量的回收和再利用。
3.工業鍋爐節能減排的優化對策
結合工業鍋爐節能減排技術的應用,還需要提出相關的優化對策,營造優質的節能環境,最大程度的控制工業鍋爐的能源消耗量。
3.1強化鍋爐運行的管理
鍋爐運行管理能夠提升運行效率,效益值高達4-10個百分點,隨著工業產業的發展,企業逐漸忽視了鍋爐運行的管理,導致工業鍋爐運行中潛在能源浪費。工業鍋爐運行時需要強化管理,通過科學的管理方式,優化工業鍋爐節能減排的環境[2]。
3.2提升鍋爐控制的水平
工業企業在鍋爐節能降耗方面,提升了鍋爐控制的水平,根據鍋爐控制的需求,提出優化煤種配置的策略。優質配煤能夠提高15%的熱效率,熱值高達4500kcal/kg,灰熔點>1260℃,工業企業通過配置煤種,改善鍋爐燃燒的效率,降低鍋爐燃煤的數量,由此降低煤炭資源在工業鍋爐運行中的消耗量。
3.3規范燃燒消費政策
燃燒消費政策是工業鍋爐節能減排的核心支持,有利于落實節能減排技術。我國傳統資源面臨著巨大的消耗壓力,工業行業中借助燃燒消費政策,取締一部分消耗量較高的鍋爐,改善傳統鍋爐的設計,優化工業鍋爐的運行狀態。規范的燃燒消費政策,成為工業鍋爐節能減排技術的保障,為其提供優化方式。我國在工業鍋爐節能減排技術應用方面已經出臺的相關的政策,目的是提升工業鍋爐的運行水平,實現節能減排的目標。
4.結束語
能源與經濟應該保持同步發展的狀態,我國經濟發展速度逐漸加快,但是能源始終保持在落后的狀態,再加上工業能源的過度消耗,著實增加了能源控制的難度。工業鍋爐中的能源消耗比重較大,全面推進節能減排技術的應用,同時采取優化對策,保障節能減排技術的應用效益,緩解工業鍋爐運行中的能源壓力,進而降低工業鍋爐運行中的能源投入量。
參考文獻:
[1]于光亮.工業鍋爐節能減排技術探究[J].科技創新與應用,2012,12:65.
設備是完成節能減排的直接工具,直接關系著節能減排目標能否實現。為此,在設計模式創新后,要對關鍵的設備進行調整。調整過程要依據設計的參數進行,要求設備與工藝目標和節能目標相符。設計目標落實于設備層面,主要設計設備選型,為此,應創新設備選型。環保設施包含大量的通用設備,考慮到這些設備多由專業制造商制造,所以可以進行精準參數優化,提升設備的節能能力,挖掘設備的降耗潛能。依據設備自身的特性,結合節能減排目標,進行精準定量設計和計算,然后對設備參數進行全面調整。應盡量減少設備容量浪費,同時還要強化輔機容量工藝和降低設備容量[2]。
2系統局部創新
通過系統局部創新達到節能減排,在現有的工藝基礎上,進行系統的局部優化。以城市污水處理廠和火力發電廠為例。污水處理的節能降耗關鍵是節電能,因此,在節能減排改造中,應充分考慮污水處理工藝的各級能耗,擴大節能空間。在污水處理廠,二級處理過程耗能最大,占污水處理廠總耗能量的70%,因此,污水處理廠運行時節能降耗技術應該重點用在二級處理過程。首先對二級處理單元中各個設備的電能消耗過程進行分析,通常污水處理中所用的設備為攪拌器、內回流污泥泵、外回流污泥泵、剩余污泥泵、鼓風機、二沉池刮泥機、加藥泵幾部分,它們對電能消耗的比例(相對二級處理總能耗來說)分別是13.5%、3.0%、7.1%、0.4%、75.3%、0.5%、0.2%??梢钥闯?,耗電量最大的是鼓風機,因此,要想有效提高二級處理單元的節能降耗效果,需要參考風量,風壓,曝氣量等參數,科學合理的選擇鼓風機并建立精確的曝氣流量控制系統,實現智能化曝氣調節。并在處理設備中加設回收二氧化碳裝置,以降低二氧化碳的產生量[3]。據統計在二級處理過程中進行局部的技術創新可有效節能35%左右。另外,電力行業普遍認為火電廠的節能減排已接近極限,繼續進行,投入太大,難度太大。但是,上海外高橋第三發電廠通過長期的研究和實踐,突破陳舊的設計規范,創造了一系列節能減排創新技術,粉塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別達到11.63mg/m3、17.71mg/m3、27.25mg/m3,全部優于我國火電廠大氣污染物排放標準。由此可見,通過系統局部創新能達到節能減排,做到節能減排綠色環保生產。
3結語
為深入貫徹落實《農業部關于加強農業和農村節能減排工作的意見》,指導循環農業促進行動,更好地普及農業和農村節能減排知識,促進節能減排技術的推廣應用,農業部在第五屆中國國際農產品交易會上了“農業和農村節能減排十大技術”,包括畜禽糞便綜合利用技術、秸稈能源利用技術、太陽能綜合利用技術、農村小型電源利用技術、能源作物開發利用技術、農村省柴節煤爐灶炕技術、耕作制度節能技術、農業主要投入品節約技術、農村生活污水處理技術和農機與漁船節能技術。
此次的“十大技術”是在全面總結我國近年來在農業和節能減排方面取得的成就,在對各地實踐經驗進行總結的基礎上,經廣泛遴選確定的。是成熟、先進、適宜大規模和大范圍推廣的實用技術。“十大技術”涵蓋了農業和農村節能減排的主要方面,即基于農村生物質資源最為豐富的畜禽糞便、秸稈及能源作物等綜合開發利用技術;基于自然條件開發利用的太陽能、小風能、微水能等能源開發技術;基于節約能源的農村省柴節煤、耕作制度改革、農業機械節能、農業投入品節約等生產生活節能技術;基于減少和治理農業和農村污染物排放的農村生活污水處理等污染防治技術。為了便于了解技術,幫助各地因地制宜推廣應用,每項技術都介紹了國際、國內發展概況及對我國的啟示、技術要點及工藝流程、適宜推廣地區、目前存在問題以及對策建議等幾個部分,可以說做到了權威、準確、規范、通俗。
據了解,近年來我國農村節能減排取得了較大的進展,基本形成了以農村沼氣等生物質能源開發為重點,以太陽能、風能、微水電等高效利用為補充的可再生能源開發利用體系。到2006年底,全國農村戶用沼氣池已發展到2200萬戶,年產沼氣85億立方米,相當于替代了1330萬噸標準煤。全國太陽能集熱器保有量達7500萬平方米,推廣太陽灶60萬臺。推廣省柴節煤爐灶1.9億戶,節能炕2000萬鋪,加上各類農機、漁業生產節能,農業和農村年節能能力已達到5000多萬噸標準煤。在重點區域建立了一批農業面源污染防治技術示范區,推廣農藥殘留降解技術100多萬畝、稻田保護性耕作技術800多萬畝、配方施肥推廣面積2.6億畝,減少不合理用肥50萬噸左右。在十幾個省市開展了不同經濟生態類型區的鄉村清潔工程建設示范,建成500多個示范村。示范村以農村廢棄物資源化利用為重點,生活垃圾和生活污水處理利用率、農作物秸稈資源化利用率達到80%以上。
目前,我國廣大農村地區仍存在經濟水平低,農民生活用能設施落后等狀況,能源利用率僅為25%,生活節能潛力大;農業機械的性能差、能耗高,鄉鎮企業的技術、工藝和設備落后,生產節能潛力大;全國每年生產6億多噸秸稈,有近1.5億的農戶適宜發展沼氣,有大量宜農宜林的荒山、荒坡和鹽堿地可用于種植非糧能源作物,能源開發潛力大。同時,化肥、農藥等利用率不高,流失嚴重,全國農業和農村的污染減排潛力也相當大。為此,農業部于今年6月份專門下發了《農業部關于加強農業農村節能減排工作的意見》,要求各級農業部門和廣大農業、農村工作者要把思想和行動統一到中央關于節能減排的決策和部署上來,不斷提高落實節能減排的自覺性和緊迫感,要在各級政府及其各有關部門和社會各界的大力支持和配合下,按照中央和各地的總體安排,積極主動做好農業、農村節能減排工作,進一步明確主要任務和措施,增加資金投入,不斷擴大農業、農村節能減排重點項目的實施規模和范圍。
1.1移動通信機房能耗狀況分析
從整體看,移動通信公司的能耗包括:電耗、油耗和耗材,而電耗為其主要能耗,約占總能耗的80%以上,因此,移動通信公司的節能主要是指節約電能。移動通信公司的電能消耗大體包括:日常行政辦公用電和通信網絡運營用電兩部分。日常行政辦公用電占總用電的比重很小,這部分的節能工作主要靠加強日常行政管理實現,而通信網絡運營用電的節能減排技術將是重點研究對象[1,2]。通信網絡運營用電主要集中在通信機房內,通信機房中的電能消耗主要分為兩部分:通信設備用電和機房環境用電。通信設備用電是指通信機房的主設備和配套電源等設備的用電,通常機房主設備包括:交換設備、數據設備、無線設備和傳輸設備等;配套設備主要指通信電源設備和蓄電池;機房環境用電主要包括:機房空調、機房照明和機房監控等用電。從大量實際工程數據粗略統計結果可知,在通信機房的總用電中,通信主設備用電約占45%,配套電源設備用電占8%,機房空調用電約占40%,而機房照明、機房監控等其他用電約占7%,具體能耗分布如圖1所示[3]。從圖1中可看出,機房設備用電和空調用電占總用電的90%以上,因此,筆者將重點研究通信機房設備和空調的節能減排技術應用。
1.2移動通信機房能耗狀況存在的問題
目前,移動通信機房還存在相當數量技術陳舊、能耗高的通信設備,并且由于網絡結構的不合理,導致網絡結構復雜,網絡層級較多,網元節點過多,增加了網絡設備的能耗;同時還存在相當數量的通信電源設備缺少智能化控制功能,部分電源設備技術落后,供電效率很低,增加了供電系統的能耗。另外,很多通信機房的制冷方式還是基于先冷環境,再冷設備的方式,通信機房內的機架排列及送風制冷方式不合理,導致機房空調制冷效率低,增加了空調系統的能耗;同時,很多無線基站機房的空調系統也沒有智能監控系統,為使基站機房中通信設備能正常工作,保持機房標準的環境溫度,需要將空調長期處于開機工作狀態,產生了大量的不必要的能源浪費。因此,在通信機房中采用先進的節能技術,是移動通信公司節能減排的必然選擇。
2節能減排技術在移動通信機房中的應用
移動通信公司的通信機房大體分為兩類:通信樞紐機房和無線基站機房。通信樞紐機房面積較大,機房內設備較多,產生的能耗也很大;單個無線基站機房面積較小,一般不超過20m2,機房設備不多,相比樞紐機房的能耗也較小,但移動無線基站數量龐大。截止目前,中國移動無線基站總數量已達40萬個,因此無線基站總耗電量巨大,據粗略統計其耗電量約占通信網總耗電的70%以上。以下將分別討論節能減排技術在這兩類機房中的應用。
2.1節能減排技術在移動通信樞紐機房的應用
移動通信樞紐是移動網絡的核心和匯聚中心,其通信設備較多,能耗較大。移動通信樞紐機房的主要能耗包括:通信主設備、配套電源設備和空調設備的能耗。因此,移動通信樞紐機房的節能減排主要是機房通信設備和空調的節能減排。
2.1.1移動通信樞紐機房主設備的節能減排技術應用
移動通信樞紐機房內的主設備是根據網絡建設的需要依不同項目分期分批建設安裝的,目前在網設備新舊交錯,能耗指標也參差不齊。因此,移動公司樞紐機房主設備節能減排的技術應用主要從以下幾方面考慮。1)對于早期安裝的通信設備,在條件允許情況下,通過更換或采用技術改造等方式,淘汰高能耗、低效率的設備,合理調整用電負荷,以達到節能效果。2)對于新增設備,要選擇高集成度、低能耗、采用節能技術的通信設備,將設備能耗指標納入到設備選型的指標范疇。3)在通信網絡設計中,應合理組織、優化網絡結構,推進通信網絡的IP化進程。通過IP化可簡化網絡結構,減少網元數量,節省設備資源,減少設備能耗,以達到節能減排的目的。4)提高機房內通信設備利用率,盡可能利用現有通信設備資源滿足網絡運行需求,以避免大量設備低負載運行,浪費電能。
2.1.2移動通信樞紐機房配套電源的節能減排技術應用
移動通信樞紐機房的配套電源設備主要包括:高低壓配電、備用電源、UPS(UninterruptiblePowerSystem)和直流電源等。對于配套電源設備的節能,主要應關注以下兩方面。1)合理的設備選型和容量配置以及設計安全、可靠、高效率的電源系統是通信電源設備節能的關鍵。首先,在通信電源設計中,應盡量減少供電環節,避免增加不必要的供電環節,減少由于供電環節過多造成的能耗;其次,合理設計導線路由,使供電系統盡可能靠近負荷中心,減少供電距離,縮短電纜長度,降低電能損耗;另外,合理設計供電方式,根據用電負荷的大小和機房實際情況,通過科學計算,靈活選用集中或分散方式供電,以達到節能降耗的目的。2)除要關注通信電源設備在設計和設備選型階段的節能外,還應關注通信電源在運營過程中的節能,提倡合理的節能運行方式。在實際運營中,應根據通信機房內實際工作負荷情況,在保證安全的前提下,合理調整電源的工作模塊。一般情況下,通信樞紐機房電源設計容量都是按滿足一定時期主設備負載并考慮一定的冗余。因此,在機房使用初期,機房內設備較少,用電負荷遠未達到設計容量,這個階段可采用人工方式關斷多余的電源模塊,以提高電源模塊工作效率;另外,要根據機房內設備重要等級,確定不同等級的保護方式,以減少電源的冗余度,達到節能降耗的目的[4]。
2.1.3移動通信樞紐機房空調的節能減排技術應用
通信機房的主要能耗是通信設備和空調,通信設備是機房運行的主體,其能耗指標由設備型號決定。在正常情況下,尤其是樞紐機房的設備,其節能潛力有限,而空調能耗占機房能耗的40%左右,其節能潛力巨大。因此,移動樞紐機房空調設備的節能應是重點關注的。通信樞紐機房空調設備的節能主要包括:機房空調設備本身的節能和機房空調環境的節能。
1)機房空調設備的節能??照{設備節能主要是采用節能技術的空調,如變頻節能空調,它既可降低開關損耗,又可提高低頻運轉時的能效,該技術已經很成熟,并得到廣泛應用。另外,通過對機房專用空調進行自適應控制技術,以達到節能效果。其實現方式是通過自動計算機房不同的工作條件、空調冷量分布環境等綜合數據,動態跟蹤計算空調外部環境的溫濕度,精確控制空調送風量,使空調始終處于最合理的工作狀態,優化冷量的利用效果,提高空調使用效果,達到節能減排的目的[5]。
2)機房空調環境的節能。機房空調環境節能主要是指通過合理布置機房內的空調機組、風路及設備機柜排列,形成機房內有組織的氣流流向和流量,實現精確、高效的送風方式,以節省空調機組的用電量。在設計機房內氣流組織時,首先遇到的是送風方式的問題,通常機房空調送風方式分為兩種:上送風和下送風,上送風方式是上送風側回風,一般采用射流+彌漫方式送風,這種方式氣流組織比較混亂,冷卻效果不好,即使采取一些補救措施,存在問題仍然較多;下送風方式是下面送風側面集中回風的送風方式,從氣流熱壓原理以及大量實際工作和運營經驗證明,下送風方式更為合理。其次是機柜排列問題,在早期,為保持機房內的設備美觀、整潔和維護方便,機房內每列機柜都是朝一個方向排列的。而通信機柜內的散熱部分主要在機柜背面,空調送入的冷風從機柜正面進入,在機柜內經過冷熱交換,帶走熱量,熱風從機柜的背面吐出,因此,機柜朝一個方向排列方式容易造成前排機柜吐出的熱風被后排機柜從正面吸入,這樣后排機柜進風溫度會明顯高于前排,使機房內溫度分布不均衡。要保證設備處于良好的工作溫度,就會使機房總體制冷增加,增加了多余能耗。為此,從節能及合理的氣流組織角度考慮,相鄰兩排機柜采用“面對面”和“背靠背”的方式排列更為合理,具體機柜排列與氣流組織如圖2所示。由于通信設備都是采用正面進冷風、背面出熱風的交換方式,因此,這種機柜排列方式可以很自然地形成冷熱風道隔離,避免了不必要的冷熱交換,可大幅提高空調系統的制冷效率,減少空調耗電。因此,對于新機房建議采用下送風方式和機柜“面對面”和“背靠背”的排列方式,以便合理組織氣流。由于早期節能觀念不強,因此機房建設時大多采用上送風方式,機柜也是按一個朝向排列,對于這種情況的機房,應視具體實際情況,進行適當改造。如有條件可加裝風管、風帽及冷熱空氣隔離擋板,以使冷熱空氣相互隔離,做到對通信設備的精確送風,并能在一定程度上起到節能的效果[6-10]。
2.2節能減排技術在移動無線基站機房的應用
通信基站一般由無線主設備、配套電源設備、傳輸設備、數據設備和空調設備等組成。由實際工程和運營調查的大量數據可知,通信基站中無線主設備耗電量約占基站機房總能耗的42%~46%,空調耗電量約占基站機房總能耗的45%~48%,配套電源占總能耗的7%~9%,照明、監控等其余部分約占總能耗的2%~3%。因此,通信基站的節能應重點關注無線主設備和空調及電源的節能技術[11]。
2.2.1通信無線基站機房主設備的節能減排技術應用
通信基站無線主設備的主要節能技術有3種:分布式基站組網技術、載頻智能關斷技術和多密度載頻技術。分布式基站組網模式最初源自于第三代移動通信中的“BBU(BuildingBasebandUnit)+RRU(RemoteRadioUnit)”的組網模式,它將傳統的無線基站分為BBU基帶和RRU射頻模塊兩部分,利用光纖替代傳統的射頻饋線,將射頻模塊RRU部分拉遠,這種模式減少了射頻饋線導致的損耗。同時,因RRU一般都不需要新建機房,因此,采用分布式基站組網技術,可達到節能減排的目的。一般情況下,無線基站的載頻配置都是按滿足實際測試的忙時話務量考慮的,而實際上無線基站的業務量在時域上是不均衡的。在業務量小時,載頻利用率會降低,載頻智能關斷技術正是針對話務量的這一特點設計的。當話務量小時,適當關閉部分載頻、時隙甚至是信道與板卡,以提高載頻利用率,節約電能。多密度載頻是在一塊單板上集成多個載頻收發信機,共用基帶、射頻、功放和電源單元,相對于單載頻和雙載頻,其能耗更低[12]。
2.2.2移動無線基站機房配套電源的節能減排技術應用
移動基站電源節能技術主要包括開關電源整流模塊休眠技術和蓄電池恒溫箱技術。通常移動基站電源容量是按無線主設備負載和蓄電池平均充電電流進行配置的,受蓄電池充電電流的制約,通信電源整流模塊設置的冗余很大。正常情況下負載率不高,而清晨和晚間時段業務量小時,負載率會更低,使電源模塊的使用效率降低。因此,根據基站通信電源的這一特點,通過監控模塊實時控制冗余電源模塊進行休眠,自動對冗余電源模塊進行軟關斷或開啟,減少電源模塊的空載損耗,降低不必要的電源模塊能耗,節約電能,提高電源運行效率。移動基站蓄電池對環境溫度要求較高,當溫度降低時,蓄電池容量會減少。例如,通過實際測試數據表明,當蓄電池溫度從25℃降到0℃時,蓄電池的容量就會下降到額定容量的80%左右。當溫度過低,還會對蓄電池的使用壽命產生嚴重影響,而溫度過高也會使蓄電池的使用壽命受到影響。因此,采用專用蓄電池恒溫箱,降低蓄電池的溫度,而不是把整個機房的溫度都降低,同樣也可以達到節能的效果。
2.2.3移動無線基站機房空調的節能減排技術應用
移動基站機房面積都不大,大多不超過20m2,機房內設備不多,產生熱源主要是無線主設備,其業務量在時域上也不均衡。因此,散發的熱量在時域上也不均衡,并且機房外部溫度環境隨著季節和時間的不同,變化也很大。傳統的制冷方式為保持機房內的溫度,空調機要長時間工作,產生大量的多余冷量,造成大量不必要的能耗,因此,基站空調節能潛力很大。當前基站空調節能采用的新技術為基站一體化空調節能系統,其模型如圖3所示。該系統由中央空調控制器、進風機、出風機、溫濕度傳感器等4部分組成。進風機、出風機組成通風系統,中央空調控制器和溫濕度傳感器組成控制系統,用于測試室內外溫濕度,并判斷控制通風系統和空調機的工作狀態。采用基站一體化空調節能系統,可充分利用基站機房室內外溫濕度環境。當室外溫度低于室內,通過引入室外大量冷空氣,對室內自然降溫,同時,排出機房內熱空氣。依靠大量的空氣流通,實現機房內散熱,以低功率的通風系統替代高功率的空調機,達到節省電能的目的。同時,系統也減少了空調的工作時間,延長了空調的使用壽命。實踐證明,此種節能方式在實際工程中效果相當明顯[13-17]。
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