上海造幣廠太陽能工藝熱水系統(tǒng)

1上海市節(jié)能服務(wù)中心 2上海造幣廠

俞增盛1宋丹丹1毛時為2 石麗俊2

1 案例概述

1.1 案例研究目的

研究太陽能熱水系統(tǒng)在工藝生產(chǎn)上應(yīng)用的可行性，同時作為節(jié)能技改項目，充分考慮該系統(tǒng)所帶來的整體效益。合理地、科學地應(yīng)用太陽能這一綠色能源，達到企業(yè)經(jīng)濟效益與社會效益的雙贏。

1.2 案例介紹

上海造幣廠是隸屬于中國印鈔造幣總公司的國家造幣廠，年綜合能耗在萬噸標煤以上，屬重點耗能企業(yè)。

近年來，隨著公司生產(chǎn)規(guī)模的逐漸擴大，生產(chǎn)工藝熱水用量增加，鍋爐燃油總量不斷上升，由于燃油價格的上漲，使供熱成本不斷提高。怎樣減少工藝能耗、降低生產(chǎn)成本提上了管理部門的議程。通過市場調(diào)研，得知太陽能集熱器是一種清潔而有效的節(jié)能產(chǎn)品，可以嘗試，于是綠色能源太陽能熱水系統(tǒng)作為代替燃油鍋爐供熱的一種選擇。根據(jù)公司必須嚴格完成生產(chǎn)計劃的實際情況，遵循“先試點后推廣、先后勤后主業(yè)”的原則，對項目進行分階段實施。

工藝熱水太陽能集熱系統(tǒng)在保證24小時提供生產(chǎn)熱水的同時，能最大限度地利用太陽能達到節(jié)能降耗。在使用過程中，太陽能循環(huán)加熱的熱水在滿足使用要求時(60°C，可設(shè)定)，原有蒸汽加熱系統(tǒng)不啟動；當太陽能加熱的熱水溫度不能滿足使用要求時，即當太陽能水箱中加熱的水溫度達不到使用要求時，優(yōu)先由太陽能水箱中已加熱的水向原有系統(tǒng)熱水槽補水，再啟動原有蒸汽加熱系統(tǒng)，將太陽能加熱過的水再次加熱升溫到使用溫度。

太陽能熱水系統(tǒng)能夠采用全自動控制，安裝調(diào)試投用后不需要人值守操作，能夠自動運行提供所需水溫要求的熱水。該系統(tǒng)可以手動/自動操作切換，具有水位水溫顯示和設(shè)置、泵監(jiān)控以及自動上水、溫差加熱、設(shè)備防凍、漏電保護、故障報警等多重功能。系統(tǒng)中集熱器采用優(yōu)質(zhì)材料和先進工藝制成，能夠達到瞬時集熱。集熱器真空管密封性良好，保證高吸熱低散熱達到高效集熱。主輔材料均具有耐高溫、抗寒、耐老化等性能。系統(tǒng)主要設(shè)備使用壽命在15年以上。圖1為屋面安裝的太陽能熱水器，圖2為太陽能熱水系統(tǒng)示意圖。

1.3 案例實施情況

整個項目分三期實施。

第一期:小型淋浴熱水太陽能系統(tǒng)。用太陽能集熱器制備熱水替代蒸汽制備小型淋浴系統(tǒng)熱水，補熱采用電加熱，改造目的是斷開該路蒸汽供應(yīng)，停止鍋爐房夜間運行。2007年1月正式投入運行。

第二期:三號生產(chǎn)線工藝熱水太陽能系統(tǒng)。集熱面積512平方米。

第三期:二號生產(chǎn)線工藝熱水太陽能系統(tǒng)。集熱面積672平方米。

太陽能熱水系統(tǒng)串接在原工藝熱水的進水前端，使太陽能系統(tǒng)保持優(yōu)先使用，且不影響原生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝控制方式；系統(tǒng)管道采用不銹鋼管道，以符合工藝水質(zhì)的要求；2期、3期分期實施，合并使用。于2008年6月13日全部完成，正式投入使用。

2 項目投資與節(jié)能分析

設(shè)備主體投資，不含其它付諸。太陽能項目總投資額3,534,848元.其中一期項目投資327,484元；二期項目投資1,431,430元;三期項目投資1,775,924元。

項目的分步組成及節(jié)約效果見表1。

表1 項目分步組成及節(jié)約效果

3 項目投資回收期

項目投資回收期約3年。

4 案例中采用的節(jié)能技術(shù)（或產(chǎn)品）介紹

本案例采用的是翅片膜真空金屬超導熱管集熱器。它是一個內(nèi)部具有高真空、密閉的吸熱、傳熱元件，由全玻璃外殼、熱管、吸熱涂層三部分組成。玻璃外殼內(nèi)保持高真空，保證所得的熱量不會散失。金屬翅片涂層選擇性吸收太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，并傳遞給位于真空管中間的熱管，熱管中工質(zhì)受熱蒸發(fā)向上運動，在連接水管處放熱，冷凝下來的工質(zhì)受重力回流到熱管底部，吸熱后再蒸發(fā)，如此不斷循環(huán)把太陽能轉(zhuǎn)化的熱能傳給聯(lián)箱中的水。

熱管真空管與其它熱管比較，具有如下優(yōu)點：

○可靠：管內(nèi)不走水，確保了高溫上水不炸管，嚴冬氣候不凍管，安裝簡單、運行可靠。避免了平板集熱器及全玻璃真空管因結(jié)水垢而引起水道堵塞不能運行的問題。單管損壞不會影響整機運行。

○高效：高性能集熱層和雙真空保溫，熱效比普通管提高了20%以上。能在低溫條件下正常運行，熱容小、啟動快，在陽光下能快速輸出能量。

○使用方便：集熱板高真空密封，長期使用不會腐蝕，無需清理維護。

○系統(tǒng)承壓范圍大：連接成的大面積集熱系統(tǒng)可承受泵循環(huán)的壓力，在公用熱水系統(tǒng)推廣中獨具優(yōu)勢。

熱管真空管結(jié)構(gòu)見圖3。熱管真空管（金屬翅片）主要技術(shù)指標見表2。

表2 金屬翅片熱管真空管主要技術(shù)指標

5 節(jié)能技術(shù)或產(chǎn)品提供單位

北京市太陽能研究所有限公司。

6 項目實施單位

北京市太陽能研究所有限公司成立于1979年，是我國最早、最大、最專業(yè)的太陽能研發(fā)機構(gòu)，是中國太陽能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的先驅(qū)，一直走在世界太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域的前沿，也是我國新能源工程技術(shù)研究中心、北京太陽能光電技術(shù)研究中心、中國太陽能學會的依托單位，在中國3000多家科技院所綜合評比中排第一名。

北京市太陽能研究所有限公司研制并由其下屬企業(yè)北京桑達太陽能技術(shù)有限公司生產(chǎn)的熱管式真空管太陽能專利產(chǎn)品，在世界上是首屈一指、獨一無二的，代表著世界太陽能應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的最高水平。它已通過了中國ISO9001體系認證、國家電器安全3C強制認證、歐洲TUV檢測認證德國國家工業(yè)標準認證、德國藍天環(huán)保檢測認證、美國SRCC檢測認證、瑞士全球太陽能權(quán)威機構(gòu)認證，保證桑普產(chǎn)品在國際國內(nèi)銷售暢行無阻，已獲“國家級重點新產(chǎn)品”稱號。

7 適用對象

上海地區(qū)的地理、氣象條件和全年平均天氣條件，可計算得太陽輻照強度為656W/m2。在當前能源價格攀升、能源供應(yīng)緊張、國家節(jié)能減排放壓力趨緊的背景下，上海地區(qū)實施太陽能集熱系統(tǒng)的條件較佳，太陽能這一綠色能源的可持續(xù)性、環(huán)保性已經(jīng)被廣泛接受。能源價格的高位運行更提升了太陽能系統(tǒng)的相對優(yōu)勢，因此，無論是企業(yè)還是個人都可以積極采用太陽能系統(tǒng)采暖供生活、生產(chǎn)使用，值得大力推廣。

8 項目推廣和復制潛力

太陽能推廣利用中存在“靠天吃飯”的特點，而且初投資較大，所以太陽能熱水系統(tǒng)的推廣有其明顯的局限性。工業(yè)用太陽能系統(tǒng)都必須設(shè)置正常的補充熱源以保證陰雨天等情況下系統(tǒng)能正常使用，存在設(shè)備系統(tǒng)的雙份投資。為了能體現(xiàn)項目的投資可行性和投資回報率，一定要考慮大系統(tǒng)整體優(yōu)化的節(jié)約效應(yīng)，選擇配置或利用合適的補充熱源，以降低初期投資、減少大系統(tǒng)能耗，使節(jié)約效果最大化。