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大型太阳能热水工程

【现身说法】工农业用热企业谈太阳能光热

2016-05-18 15:06:48 来源:热水工程网 浏览:819
内容提要:                【现身说法】工农业用热企业谈太阳能光热
美格瑞高端平板太阳能集热器
据国家统计局数据显示,2013年,我国能源消费总量为416913.02万吨标准煤,其中工业能源消费总量为291130.63万吨标准煤,占比约为69.82%;农、林、牧、水利产业能源消费总量为804

                【现身说法】工农业用热企业谈太阳能光热

美格瑞高端平板太阳能集热器

据国家统计局数据显示,2013年,我国能源消费总量为416913.02万吨标准煤,其中工业能源消费总量为291130.63万吨标准煤,占比约为69.82%;农、林、牧、水利产业能源消费总量为8045.80万吨标准煤,农副产品加工、食品制造、烟草、纺织印染、造纸等制造业能源消费总量为239053.40万吨标准煤。

2015年,山东省开始实施工业绿动力计划,鼓励引导能耗较大的工业企业进行节能改造工作。这一计划的实施推动了不少高能耗企业向着节能减排的道路上迈进,大大推动了太阳能工业应用在山东地区的发展与进步。近期,有工农业用热企业代表现身某会议现场,讲解其在用热方面的情况,并进行了有效反馈。下面就反馈情况做简要介绍。

金色工业闪耀

食品节能项目:山东佳士博食品有限公司

用热方:山东佳士博食品有限公司

基本概况:山东佳士博食品有限公司是一家以生产销售速冻调制食品为主的省级农业产业化企业,产业涉及快餐食品、蛋鸡养殖、清真系列速冻食品、肉泥产品、粮油食品、粮食种植等领域。

据佳士博高级工程师郑锡松表示,佳士博为实现节能减排,先后对水、电利用及锅炉脱硫除尘等设备进行了多元化节能改造,唯独在能源使用方面,找不到很好的方式。原有燃煤锅炉的传统能源方式,尽管能源费用较低,但属于高耗能、高污染。

2015 年山东实施了工业绿动力计划,并出台了相关财政补贴政策,这为佳士博安装实施太阳能系统提供了契机,他们积极响应号召,认真组织考察研究,并联合强胜进行了可行性分析,编写了佳士博食品工业太阳能节能改造实施方案并报上级审批,对此诸城市经信委也给予了大力支持。



系统设计方潍坊强胜新能源有限公司

系统:大口径太阳能工程集热系统

系统规模:一期安装太阳能集热器200 组,面积1456m2,日产温升75的热水共计60t,设计系统使用后平均每年节约标准煤350t

循环集热方式:平铺大串联

投资金额:110万元

系统用途:对肉丸、肉串、烤肠、鱼糜等系列速冻调制食品蒸煮环节进行前期加温



系统特点:全自动控制、智能化运行、互联网监控、全自动热计量平台

为检验太阳能系统的真实节能效果,也对太阳能系统运行实施有效监控,工程安装太阳能辐照计量、热计量监控系统,并对多个温度、流量、压力等参数实施检测记录,充分利用大数据下的互联网功能,实现了远程监控与测量。

太阳能热水系统集热与储能

食品蒸煮用热是断续用热过程,不同食品在升温、材料等环节需要的温度也不相同,且有严格的温度控制要求。否则,会影响到食品的营养含量。这个要求如若是以蒸汽为热源就很容易实现,但对作为具有间歇性、离散性等特点的太阳能而言,则具有一定的难度。因此为食品加工类企业供热,太阳能热水系统的集热与储能问题至关重要,尤其是供热温度与热水流量更是如此。



为解决蒸煮温度的多样性与太阳能供热的不稳定性问题,强胜在设计环节采取了以下措施:

1. 多系统独立集热储热,在不同的集热循环温度输出不同温度的热水;

2. 双水箱储能,优先使用高温储能;

3. 变频供热;

4. 末端恒温混水。



屋顶二次水处理方法:

太阳能安装在厂房屋面,车间多年后都要进行二次防水处理,如果太阳能支架高度不够或是支架基础处理不好,势必会对后期防水施工造成影响。为此,工程一是采用水平加高安装,留出工作高度;二是支架基墩下先垫铺两层防水材料,为二次屋面放水做充分准备。



食品级管材、管件与设备

按照视频设备卫生标准,太阳能集热器汇流联箱、循环管路、管件等均采用食品级不锈钢材质。

管路连接采用焊接,设备连接采用法兰连接,避免丝接生菌



严格规范工程验收与承诺

作为大型太阳能工程,一旦投入使用,就成为工业生产必须的,也是重要的设备。严格的工程管理非常重要,这涉及两个方面,工程质量和后期运营。为此,佳士博与强胜签订了一系列质量管理文件,双方明确了相关责任。为了保证太阳能热利用系统的正常运行,在强胜的技术指导下,佳士博制定了一系列关于太阳能设备运行与维护管理的若干规定,纳入到公司设备统一管理当中。对班检、日检、周检、月检做了详细的规定,实施了预防、预判制度,发现隐患及时处理,保证了太阳能设备的良好运行。



节能效益:佳士博具有年产60000t速冻调制食品的能力,调制食品能源消耗总量6500t标准煤,每吨食品耗能0.6吨蒸汽。期中食品加工的重要环节是蒸煮,原方式是利用锅炉蒸汽首先对常温水加热、投料、升温、恒温熟化。这是一个很大的能耗工艺过程。利用太阳能为投料时提供70左右的热水,即可减少常温水加热的能耗,还可以减少升温时间,提高生产效率。太阳能使用后每吨食品减少蒸汽30kg

印染热水节能新项目:山东恒泰纺织有限公司

用热方:山东恒泰纺织有限公司(以下简称恒泰

基本概况:恒泰创建于1988年,位于山东省沂水县中心南街37号,是集纺织、染色、织绒布、旅游于一体的集团企业,占地面积30 万余平方米,固定资产3.6 亿元,职工2600余名。

据恒泰副总经理徐立成介绍,恒泰过去一直通过沂水热电力厂供应的蒸汽加热热水进行工艺生产,平均每年消耗蒸汽约100000t,费用约2000万元。企业能耗成本居高不下。加上国家对节能减排要求的不断提高,企业节能环保压力逐渐加大,解决能耗成本,降低能耗成为企业的当务之急。

2015 6月,山东省推行工业绿动力计划。以此为契机,恒泰与山东京普太阳能有限公司(以下简称京普)探讨了项目的可行性,并达成了140t太阳能工业热水系统的合作意向,申报山东省工业绿动力计划项目并得到了山东省市领导的支持。

系统设计方:京普

系统:高效能真空管集热器系统

系统规模:太阳能工业热水系统项目安装在恒泰印染车间屋面,日产热水140t,太阳能集热器面积达4200m2

系统用途:为印染过程中的染色工艺提供60以上的热水。

太阳能工业热水系统项目采用京普高效能真空管集热器,将常温冷水余热,进入温水水箱,再经太阳能进一步提高温度,贮存于高温水箱中。然后向印染车间的用热水设备供用热水。



系统特点:

1.京普对恒泰各个生产工艺进行了研究,利用大面积的太阳能集热器将水加热至60以上。同时制定多个方案使太阳能热水系统与印染工艺相结合,充分利用太阳能免费清洁能源,替代部分蒸汽消耗。

2.系统采用先进的西门子PLC 可编程自动控制系统,具有多点温度探测、变频控水等多项技术。而可视化远程控制技术,更加方便为企业提供周到的服务。



经济效益:

太阳能工业热水系统项目投资回收期一般为2 年。具体分析如下:

1.用蒸汽加热水,每吨蒸汽实际可传递给水的热量计算综合印染车间的数据,1t 蒸汽平均可传递给水的热量为Q1=1675MJ/t

2.水吸收太阳能热量的计算

根据我国太阳能资源分区及分区特征,山东省太阳能年辐照量为4200~5400MJ/m2·a。以下按照平均值4800MJ/m2·a计算。

以恒泰安装的4200m2太阳能热水系统为例,年平均效率不低于60%,则一年可吸收的热量Q2 为:

Q2=4200m2×4800MJ/m2·a×60%=12096000MJ/a

3. 4200m2太阳能集热器一年可节约蒸汽量为:

P=Q2÷Q1=12096000MJ/a÷1675MJ/t≈7221t/a

4. 每年节约蒸汽7221t,折算节约成本为:

F=7221t×200 /t=1444200 ≈144万元

以上数据说明,安装4200m2太阳能热水系统,每年可节约蒸汽费用144万元。

5.投资回收期分析4200m2太阳能热水系统的总造价约为200万元,系统每年可节约蒸汽费用144万元,相当于1.5年内节约的蒸汽费用,即投资回收期为1.5年。

且从长期趋势来看,煤、蒸汽的价格将会越来越高,印染行业投资太阳能热水系统从技术上、经济上来说均有较高的使用价值。

徐立成在最后还表示,恒泰准备也将在其他车间安装使用太阳能工业热水系统。

此外,力诺瑞特也是太阳能光热技术在工农业领域应用的集大成者。研发的CPC 中温太阳能工业热力系统采用填补国际空白并拥有自主知识产权的中温集热管、CPC 反光板等技术,通过聚焦吸收更多的太阳热能,将15左右的冷水加热至95,为燃煤锅炉提供预热热水,再由锅炉将95热水加热成150蒸汽,此举突破了普通集热器的低温限制,突破了太阳能中高温工业热利用的技术瓶颈。而基于此技术,力诺瑞特成功操作包括浙江伟星管业太阳能热风系统物料干燥项目、山东金号纺织染整车间项目等多个大型工业热能项目。其中,作为目前国内最大的太阳能工业应用工程之一———力诺瑞特金号织业染整车间太阳能工业热力系统工程,太阳能集热系统的建筑面积达到25000多平方米,总共可节约12年的蒸汽费用,大约6000万元。



皇明的青岛天地荟食品干燥工程则是通过太阳能空气集热器集热产生60左右的热空气,进入烘干房对宠物食品进行烘干,并利用空气源热泵对能量进行回收。该系统将集热器与干燥室分开。集热器可以把空气加热到较高的温度,避免物料直接在阳光下曝晒。因此集热器型干燥系统可以在更大的范围内满足不同物料的干燥工艺要求。缩短了干燥时间的同时解决了干燥物品被污染等问题,使产品的质量等级有所提高。该系统原理通过空气集热器吸收太阳热量,以空气为传输介质,空气吸收热量之后温度上升,相对湿度变低;通过风机传输至被干燥物料,物料被空气加热后温度上升,加快了物料中水向空气中扩散的速度。太阳能干燥实际上是一个传热、传质的过程,该系统可提供温度段范围为40~250

点缀绿色农业

点亮绿色农业:农业大棚中的太阳能热利用

近年来,光伏大棚作为光伏新能源与高效设施农业一体化的现代农业科技综合体,我国经济低碳、绿色转型发展和农业调结构、转方式与提档升级的有效方式。由于光伏农业大棚利用的是农业大棚的棚顶,并不占用地面,也不会改变土地使用性质,因此能够节约土地资源;通过在农业大棚上架设不同透光率的太阳能电池板,能满足不同作物的采光需求,可种植有机农产品、名贵苗木等各类高附加值作物,还能实现反季种植、精品种植;利用棚顶发电不仅可以满足农业大棚的电力需求,还可以将剩余的电并网出售,增加收益等诸多优势,再加上政府的扶持与鼓励政策,因此不断在各地涌现。济南市出台的《关2016 年光伏农业示范园建设项目的通知》是鼓励光伏农业大棚的建设与发展,但太阳能热利用也是不可或缺的一部分。



据山东省太阳能行业协会秘书长李衍山介绍,太阳能光热在大棚中应用的作用主要是提升土壤温度。济南地区的十大观光农业园区坐落在济南市长清的伟农庄园,该园区是采用光伏与光热相结合的农业大棚的典型案例。





该大棚安装8组真空管集热器,日产热水4t,主要用于满足工作人员洗澡用水、冬季提升土壤温度。据负责安装的杨经理介绍,为保证植物冬季生长的用热及土壤温度需求,设计方设计时在大棚一侧墙体采用一种特殊的空调板,内部设有密布的直径6mm,内径4mm 粗的微循环管道,此外,在地表40cm~50cm处也铺设了微循环管道。当温度过低时,采用水泵进行加压,促进热量传递,对土壤和空气进行加热。针对冬季气温过低,太阳能光热系统不能运行的问题,杨经理则表示会使用电作为辅助能源,但是主要还是依靠太阳能光热。



目前该系统已运行三年时间,运行效果良好。

海水淡化

皇明于2014年研发推出了一种低温太阳能海水淡化装置及海水淡化方法,包括集热蒸发器、自动跟踪CPC和冷凝器;集热蒸发器设置在自动跟踪CPC的焦斑上,冷凝器包括海水储槽和设置于海水储槽内的冷凝管;冷凝管包括至少两个竖直放置的圆筒,圆筒之间通过横向圆筒贯通,形成首尾相接的封闭系统,竖直放置的圆筒上下端封闭,下端设置淡水出口,上端设置有进气管II和出气管II;进气管II与集热蒸发器的出气管I连接,出气管II与集热蒸发器的进气管I 连接;海水储槽的海水出口与集热蒸发器的海水进料管连接。该装置的集热蒸发器将集热器和蒸发器耦合在一起,系统简单,操作温度控制在70以下,装置启动快,集热蒸发器热损小,效率高,不易结垢。



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