大力推行節(jié)能技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，依靠科技進步實現(xiàn)節(jié)能減排

閔朝輝，張晶華，南麗欣

(哈爾濱鐵路局計劃統(tǒng)計處，黑龍江 哈爾濱 150006)

大力推行節(jié)能技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，依靠科技進步實現(xiàn)節(jié)能減排

閔朝輝，張晶華，南麗欣

(哈爾濱鐵路局計劃統(tǒng)計處，黑龍江 哈爾濱 150006)

哈爾濱鐵路局“十一五”以來，通過資金投入，實施以節(jié)能降耗、減小污染為目標的技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)改造，取得了很好的節(jié)能減排成果。主要研發(fā)的技術(shù)改造項目有客車自動上水系統(tǒng)，新型復(fù)合材料反射罩燈具，鐵路煤炭運輸揚塵控制技術(shù)等。

節(jié)能減排;技術(shù)改造;效益分析

哈爾濱鐵路局位于全國路網(wǎng)的東北端，管轄營業(yè)里程覆蓋黑龍江省，兼跨內(nèi)蒙古呼倫貝爾市。受地理環(huán)境和氣候條件影響，能源消耗總量居全路第二位，排污量之高也居全路前列。因此，如何采取有效措施，實現(xiàn)國家“十一五”規(guī)劃綱要和鐵道部節(jié)能減排目標，是哈局生產(chǎn)經(jīng)營工作的任務(wù)之一。

多年來，哈局的節(jié)能工作始終堅持管理和科技進步同步的原則，取得了良好收效。特別是“十一五”以來，通過資金投入，實施以節(jié)能降耗、減小污染為目標的技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)改造，取得了很好的節(jié)能減排成果。“十一五”期間，全局共投入資金17 488萬元，用于節(jié)煤、節(jié)油、節(jié)電、節(jié)水、能源計量以及新能源和資源綜合利用等六大類28項節(jié)能技術(shù)開發(fā)與改造，每年可節(jié)約燃煤9.8萬t，燃油150 t，電力1 650萬kWh，水8萬t，折合標準煤7.95萬t，節(jié)約價值達5 748萬元，綜合回收期約3 a，取得了顯著的節(jié)約效果。本文總結(jié)了哈局開發(fā)、改造重點項目及主要做法。

1 樹立創(chuàng)新理念，積極探索節(jié)能環(huán)保新技術(shù)開發(fā)

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，而開展技術(shù)創(chuàng)新是大力推行技術(shù)進步的重要源頭。哈局科研人員和相關(guān)部門根據(jù)鐵路改革發(fā)展變化形勢，跟蹤掌握鐵路節(jié)能減排發(fā)展動態(tài)，積極致力于有針對性、迫切性、可操作性的課題研究，探索開發(fā)節(jié)能減排新技術(shù)。

1.1 客車自動上水系統(tǒng)

客車上水是旅客列車正常開行的重要工作流程。長期以來，由于我國旅客列車上水設(shè)備陳舊、技術(shù)落后，大多都是采用手動開閥上水、滿水溢出后人工將閥門關(guān)閉的作業(yè)方式，導(dǎo)致上水過程緩慢，“跑冒滴漏”現(xiàn)象難以控制。尤其在北方的冬季，上水后為防止上水膠管內(nèi)存水結(jié)冰而不得不將管內(nèi)存水放掉，有的地區(qū)甚至采取長流水的辦法防止結(jié)凍，不僅造成水資源的浪費，還由于車下溢水造成車站股道內(nèi)外結(jié)冰，嚴重危及行車人員作業(yè)安全。以哈爾濱站為例，該站每天24小時到發(fā)需進行上水作業(yè)的列車60列，按每列平均上(補)水10 t計算，每天約用水600 t。而實際上水泵站計量顯示，每天耗水約800 t，即約有1/4的水在作業(yè)中流失，每年至少損失20萬元。并且在冬季每天都要抽調(diào)人員清理冰包，浪費財力、人力、物力。因此，鐵路客車上水現(xiàn)狀已不能適應(yīng)國家、鐵道部節(jié)水降耗和加強運輸管理的需要。

鑒于此，哈局節(jié)能辦、科研所等有關(guān)部門根據(jù)全路各局客車自動上水技術(shù)研發(fā)情況，綜合國內(nèi)外先進技術(shù)，研究開發(fā)了智能化客車自動上水系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算機軟件技術(shù)，上水過程除插拔上水管需人工操作外，基本實現(xiàn)自動化。當水箱內(nèi)水滿時，上水閥會自動關(guān)閉，而水管內(nèi)余水會被自動回抽到上水井內(nèi)，基本解決了因無法觀察而溢水和管內(nèi)存留水冬季結(jié)冰問題。集成的計算機管理系統(tǒng)設(shè)計了編碼識別上水車次、車號，可實現(xiàn)單車、全列上水量統(tǒng)計等功能。該系統(tǒng)經(jīng)2年多的研究，于2006年在哈站4站臺到發(fā)的K39/40次列車上試點使用，經(jīng)過1年多的跟蹤觀察，總體效果良好。根據(jù)測算，該次列車3組車體年可節(jié)水2 200 t，節(jié)約資金6 500元。目前該系統(tǒng)正在逐步完善，其技術(shù)要點已被鐵道部科技司列入全路客車上水科技開發(fā)備選方案。

1.2 高效照明節(jié)能燈具

目前我國鐵路站場、廠房等處所使用照明燈具大多是采用鋁合金殼體反射罩燈具，其光效率較低，一般在30% ～50%，照明光源功率一般在400W以上，耗電量大。針對這種情況，由哈局科研所和哈爾濱工業(yè)大學(xué)光學(xué)教研室專家教授經(jīng)過2年時間研制一種新型復(fù)合材料反射罩燈具，反射材料采用航天技術(shù)，燈具光效率達80%以上，并具有耐高溫、不氧化、耐酸堿、抗沖擊、鍍膜膜層自清潔等特性。采用這種燈具，原來400W的光源即使換成250W同型光源，其照度還要高出10%以上，達到了節(jié)電的目的。這項技術(shù)通過了哈爾濱鐵路局科技成果鑒定，獲得了哈爾濱鐵路局2006年科技進步獎。

該技術(shù)成果于2005年投入試點，經(jīng)過使用對比，完全能夠?qū)崿F(xiàn)小功率光源替代大功率光源，從2006年開始在哈局大面積推廣，取得很好的節(jié)能效果(具體應(yīng)用情況及成果將在下面第二部分做詳細介紹)。

1.3 鐵路煤炭運輸揚塵污染控制技術(shù)

煤炭在鐵路運輸過程中，由于高速慣性、風力、顛簸等原因，會引起煤炭揚塵和散落，造成沿程大氣和環(huán)境污染，同時也帶來了煤炭運輸損失等問題。據(jù)統(tǒng)計，隨著運輸距離的增加，每輛列車煤炭沿程損失約0.3～1.2 t。哈局每年運輸煤炭約1億t，按照平均損失0.75 t/輛、煤炭單價500元/t計算，每年損失煤炭約125萬t，損失金額達6億元左右。

為了解決該問題，哈爾濱鐵路局和北方交通大學(xué)合作，共同研究開發(fā)了“鐵路煤炭運輸揚塵控制技術(shù)”。該技術(shù)就是研制一種對車廂沒有腐蝕和破壞、對煤炭質(zhì)量沒有影響的固化劑，噴灑在敞車裝載的煤炭表面，使之固化形成一個有足夠強度、韌性和防水性的整體固化層，該固化層能夠經(jīng)受列車運行過程中的顛簸和風力產(chǎn)生的破壞力，并且在雨天遇水不溶，相當于一個硬蓋子罩在煤炭表面，使煤炭在整個運輸過程中不能被慣力或風力吹起形成揚塵和散落，不但大幅減少損失，還可以起脊裝載，增加煤炭裝載量。該技術(shù)從2006年起在哈局經(jīng)過1年多的試驗，于2007年底獲得穩(wěn)定數(shù)據(jù)，2008年1月通過鐵道部審查鑒定，可在全路推廣使用。這項技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，不僅使全路煤炭運輸沿程環(huán)境污染得到有效控制，更為重要的是還減少了因煤炭流失造成的經(jīng)濟損失。

1.4 節(jié)能環(huán)保管理信息系統(tǒng)

隨著國家、鐵道部節(jié)能減排力度的加大，鐵路企業(yè)節(jié)能環(huán)保工作僅僅依靠以往常規(guī)的管理模式已不能適應(yīng)當前高標準、高效率的需要。因此，依靠已開通的辦公網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保信息管理現(xiàn)代化，提高辦公自動化管理水平，將使工作效率得到有效提高，實現(xiàn)管理創(chuàng)新。

為此，2006年哈局節(jié)能環(huán)保辦和局科研所共同研究開發(fā)了《哈爾濱鐵路局節(jié)能環(huán)保管理信息系統(tǒng)》。該系統(tǒng)以局內(nèi)辦公網(wǎng)站為平臺，集節(jié)能環(huán)保信息交流與辦公自動化于一體，既能發(fā)布節(jié)能環(huán)保工作中的日常信息，又有節(jié)能環(huán)保文件、臺帳、計劃、技改、獎懲、監(jiān)察、培訓(xùn)、宣傳等基礎(chǔ)管理內(nèi)容，供各級有關(guān)人員按權(quán)限查閱，更重要的是還能夠?qū)崿F(xiàn)各基層報表單位能源消耗分類統(tǒng)計報表網(wǎng)絡(luò)傳輸、匯總，使路局能夠及時掌握全局各類能源按用途的消耗量。

該系統(tǒng)的開發(fā)，不僅極大地提高了路局、站段節(jié)能環(huán)保人員工作效率，使之可以投入更大的精力加強對基層工作的監(jiān)督和指導(dǎo)，同時由于節(jié)能環(huán)保管理信息實現(xiàn)了資源共享，還可以為領(lǐng)導(dǎo)者決策及時提供科學(xué)、準確的依據(jù)。

2 堅持科技挖潛，大力推進節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用

在積極組織科技開發(fā)的同時，哈局十分重視引進采用成熟的節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，特別是投資少、見效快的短平快項目，堅持走科技挖潛的道路。

2.1 綠色照明工程

多年來，哈局一直堅持推行綠色照明工程，特別是利用自身技術(shù)開發(fā)優(yōu)勢，采用高效照明燈具與智能照明節(jié)電裝置相結(jié)合的優(yōu)化方案，取得了很好的節(jié)能效果。

2.1.1 采用高效照明節(jié)能燈具

在2003年自行研制高效照明燈具前，哈局就通過調(diào)研了解到哈工大研制的遠光系列高效照明燈具，該燈具以航天技術(shù)中的光學(xué)材料結(jié)合鏡子作為燈罩反光材料，選配綠色照明光源，同等功率光源條件下照度提高1～3倍，同等照度要求下，用電功率降低，節(jié)約電能，平均節(jié)電率37.5%，當年在哈局三棵樹車輛段等單位進行了試點使用，主要是把原來400W、250W的淘汰型燈具分別替換為250W、100W新型高效節(jié)能燈具(配綠色光源)，節(jié)能效果顯著。2005年以后，隨著哈局和哈工大共同研制的新型高效照明燈具的問世，局內(nèi)綠色照明工程全部采用了新型燈具產(chǎn)品。如2006年在三棵樹車輛段齊齊哈爾車間客車整備庫、三棵樹車間將186盞250W老型燈具更新為100W新型燈具，71盞 400W 老型燈具更新為250W新型燈具，共投入33.41萬元，年節(jié)約電費和燈泡更換費用12.49萬元，而且照明照度明顯增加，深入基層站段歡迎。由于照明照度的增加，現(xiàn)場作業(yè)工人普遍感到工作職場視線、環(huán)境舒適，干起活來順手，以至于有的站段反映說:“綠色照明工程不僅節(jié)能，還能提高我們的勞動生產(chǎn)效率”。

2.1.2 智能照明節(jié)電裝置

照明電路中，由于供電系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使得線路電壓波動很大:午夜前用電高峰期，電網(wǎng)電壓低于額定值;午夜后用電低峰期，電網(wǎng)電壓高于額定值。對于需要夜間長明的路燈、廠房照明燈來說，午夜后燈反而更亮，既浪費了電能，又大大減少燈具使用壽命。為此，經(jīng)過比選，哈局在照明電路中加裝了智能節(jié)電裝置，采用電子控制技術(shù)，可根據(jù)不同需求適時調(diào)整照明電壓，調(diào)整燈的亮度。如在夜間電壓偏高時，將電壓自動調(diào)整到合理電壓值，對于不需要高照度的場所，又可降低電壓降低照度，既節(jié)約電能，又延長燈的壽命。該照明節(jié)電技術(shù)節(jié)電率可達20%～30%，平均投資回收期為3 a。2006年，在牡丹江機務(wù)段段內(nèi)燈塔安裝試點，經(jīng)跟蹤對比，節(jié)電率達28.6%，而且由于電壓穩(wěn)定，光源更換周期由原來的 0.5 a延長到 1～1.5 a。

2.1.3 高效照明燈具與智能照明節(jié)電裝置相結(jié)合

隨著綠色照明工程的推進，引起了哈局節(jié)能工作者的進一步思考，如果在實施綠色照明中同時采用高效照明燈具和智能節(jié)電裝置，雖然一次性投資增大，但對于照明時間較長的調(diào)車作業(yè)場、候車室以及客車、機車整備庫等耗電大的場所，這種方案能夠起到一舉三得的作用:即光源功率下降實現(xiàn)節(jié)電、照明系統(tǒng)智能控制實現(xiàn)再節(jié)電、光源質(zhì)量提高、用電品質(zhì)提高實現(xiàn)光源壽命的延長。為此，從2006年起，哈局綠色照明全面采用該方案，節(jié)約效果更加明顯。如2007年在三棵樹機務(wù)段中修庫照明節(jié)電改造中采用此方案，投入26.1萬元將原來96盞400W老式燈具更新為250W新燈具，并安裝智能節(jié)電裝置3臺，每年節(jié)電8.9萬kWh，減少更換光源支出2.8萬元，節(jié)約資金10.1萬元。

經(jīng)統(tǒng)計，“十一五”期間，哈局共在綠色照明項目上投入1 508萬元，實現(xiàn)年節(jié)電693萬kWh，不考慮節(jié)省更換燈泡的費用，每年可減少用電支出594萬元。

2.2 沿線站區(qū)供熱并網(wǎng)

長期以來，哈局各站區(qū)采暖供熱一直是各自為政，有的站區(qū)各部門采暖鍋爐多達6臺，焚火工多達十幾人(有的站區(qū)甚至由當班人員兼顧負責焚火)，而總供熱面積卻沒有多少，造成供熱能源消耗浪費、人力浪費、環(huán)境污染和安全隱患，增加了全局主業(yè)運輸經(jīng)營成本。鑒于此，哈局在積極推行大面積區(qū)域供熱并網(wǎng)的同時，把工作視角向沿線小站區(qū)供熱并網(wǎng)轉(zhuǎn)移，力爭實現(xiàn)條件允許站區(qū)采暖供熱合并為由一處暖房完成，提高了供熱效率，減少了煤、電消耗，減少了環(huán)境污染，同時減少了焚火工和維修費支出，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益都很可觀。

如2007年，哈局投入資金20.79萬元將一面坡站區(qū)內(nèi)列檢、信號樓、通號樓3處采暖鍋爐取消，供熱管網(wǎng)并入站前集中鍋爐房。經(jīng)過一個采暖期的運行，共節(jié)煤162 t，節(jié)電0.5萬kWh，節(jié)水305 t，節(jié)約人工費2.7萬元，節(jié)約維修費3萬元，合計節(jié)約金額10.91萬元。

“十一五”期間，哈局投入740.8萬元用于沿線站區(qū)的供熱并網(wǎng)，實現(xiàn)了每個采暖期節(jié)約煤、水、電支出179萬元。特別是對小站區(qū)供熱并網(wǎng)投資采取了節(jié)能效益返還的模式，即按供熱并網(wǎng)后節(jié)約能源支出金額35%的比例從該單位當年的成本有權(quán)支出中扣除，使路局投資的節(jié)能措施真正發(fā)揮降低運輸經(jīng)營成本的作用。

通過實踐驗證，這種小站區(qū)供熱并網(wǎng)由于投入較少，但取得節(jié)能效益較為可觀，其投資回收期往往要比大面積區(qū)域供熱并網(wǎng)短，值得大力推廣。

2.3 微納米高溫遠紅外鍋爐節(jié)能涂料

微納米高溫遠紅外鍋爐節(jié)能涂料為高科技節(jié)能產(chǎn)品，已獲國家專利，通過國家科技產(chǎn)品鑒定，列入國家“十一五”十大重點節(jié)能工程系列和國家發(fā)改委節(jié)能信息傳播中心推廣技術(shù)。

該涂料噴刷在鍋爐爐膛內(nèi)的換熱管和鍋筒上，涂料固化后形成牢固涂層，根據(jù)黑度原理，涂刷本涂料后提高了鍋爐爐膛溫度(降低了排渣、排煙的可燃成份)和爐溫的均勻性，降低了排煙溫度，增強了被加熱物體的熱能吸收速度，縮短鍋爐升溫時間，提高爐膛溫度，提高鍋爐熱效率，節(jié)能率在5% ～15%。哈局從2006年開始在局內(nèi)試點，2007年全局推廣使用，噴涂涂料的鍋爐起爐升溫時間縮短，節(jié)能效果比較明顯?！笆晃濉逼陂g共投入資金 651.6萬元，每個采暖期節(jié)煤8 530 t、節(jié)電46.44萬 kWh，節(jié)支金額329.51萬元。

2.4 循環(huán)流化床鍋爐

循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)是一項新型技術(shù)，其燃燒方式主要是將煙氣攜帶出爐膛未燃盡的物料顆粒經(jīng)氣固分離再送回爐床反復(fù)燃燒，物料可多次循環(huán)，因此具有燃燒效率高、熱效率高、煤種適應(yīng)性廣的特點。此外，由于燃燒溫度較低(830～900℃)，有利于脫硫和固氮，是世界上公認的清潔燃燒方式，為國家節(jié)能環(huán)保技術(shù)政策推廣的節(jié)能減排技術(shù)。該型鍋爐燃燒效率在99%以上，熱效率在85%以上，爐渣含碳量僅為 0.5% ～1%，采用流化床鍋爐替代普通鏈條爐節(jié)煤率可達50%，目前在許多火力電站鍋爐都采用大噸位的循環(huán)流化床鍋爐。

哈局是供熱燃煤消耗大戶，年耗燃煤 140萬t，多年來一直探索采用流化床鍋爐的可行性。2006年，投資 190萬元(含鍋爐安裝和輔助設(shè)備)，購置1臺7MW熱水循環(huán)流化床鍋爐，安裝在齊齊哈爾房產(chǎn)段炮臺鍋爐房進行試點。經(jīng)過1個采暖期的運行調(diào)試，該鍋爐使用狀況良好，熱效率達80%以上，同等外溫條件下，與原7MW鏈條爐相比，節(jié)煤率為41.6%，一個采暖期共節(jié)約燃煤2 816 t，減少燃煤支出91.94萬元?？紤]到濕式除塵器每天要耗水36 t，去除用水費用，凈節(jié)約資金為90.8萬元，投資回收期2.1 a。

此外，由于受場地面積限制，鍋爐房內(nèi)無法修建滿足傳統(tǒng)工藝要求的除塵設(shè)施(凈水池、過濾池、沉淀池容積小)，為此，該段打破傳統(tǒng)工藝，通過方案論證比選，在除塵系統(tǒng)中增設(shè)了灰水分離器和帶式壓濾機，直接回收濕式除塵器的用水，緩解了沉淀池小的壓力，而分離出來的灰漿濃縮后，經(jīng)進一步機械脫水形成泥餅進行回收用作建筑材料，真正做到了資源的循環(huán)再利用。使用這套除塵系統(tǒng)，與傳統(tǒng)工藝方式比每年可節(jié)水5.7萬t，節(jié)約資金13.7萬元，同時達到了潔凈鍋爐房工作環(huán)境的目的。

2.5 “超能士”電機節(jié)電器

通常情況下，企業(yè)生產(chǎn)過程中的動力電動機(如空壓機電機、水泵電機、鼓引風機電機等)絕大多數(shù)都是不論負荷多少，對輸出功率都不做調(diào)節(jié)，而實際上電動機經(jīng)常處于空載或輕載狀態(tài)，浪費了大量電能;另一方面，大多數(shù)電機都采用常規(guī)的串聯(lián)電阻啟動方式，啟動電流大，減少電機壽命，對電網(wǎng)沖擊也大。哈局僅機務(wù)、車輛、供水部門5.5 kW以上沒有改造的供熱循環(huán)泵電機、鼓引風機、空壓機電機、揚水泵電機就達1 100臺，年耗電7.5億kWh，節(jié)電潛力巨大。為了解決該問題，通過調(diào)研論證，哈局引進了日本進口的“超能士”電機節(jié)電器。該裝置通過微電腦對電動機各種工況的測定，適時控制電動機電壓電流，完成電機的軟啟動、變速、多項自動控制等功能，提高功率因數(shù)，實現(xiàn)電機消耗功率的最優(yōu)化，達到節(jié)電目的。從2006年開始試點跟蹤，該裝置平均節(jié)電率在25%以上，工況好的使用環(huán)境，節(jié)電率高達40%，平均投資回收期2.5 a。

如在齊齊哈爾房產(chǎn)段昂昂溪給水所安裝1臺45 kW節(jié)電器，原來供水高峰時需要啟動2臺水泵(40kW電機)，現(xiàn)在只需1臺水泵即可滿足需要，節(jié)電率為41.7%，年節(jié)電量12.9萬kWh，節(jié)約金額10.07萬元，該設(shè)備購置與安裝投入資金5.1萬元，投資回收期為0.5 a，節(jié)能效果顯著。

為此，2007年末哈局投入 506萬元為各車輛、機務(wù)、房產(chǎn)段安裝了99臺電機節(jié)電器，年節(jié)電246萬kWh，節(jié)約用電支出202萬元。

3 討論

(1)科技開發(fā)與應(yīng)用是實現(xiàn)節(jié)能減排的必由之路，迫切需要重點傾斜，加大投資比重，常抓不懈。當前的節(jié)能減排形勢下，通過加大投資力度，淘汰更新高耗能設(shè)備，推廣應(yīng)用先進的節(jié)能減排技術(shù)才是可行之路。

(2)要善于抓住重點，在資金緊張情況下，大力推廣高效照明、變頻調(diào)速、高耗能電機更新、小站區(qū)供熱并網(wǎng)等投資少、見效快的項目，特別是2年內(nèi)能夠回收投資的項目。

(3)要積極探索投融資新機制，應(yīng)重點考慮推進合同能源管理模式的實施，逐步完善制度，用節(jié)能效益還貸的方式來彌補節(jié)能減排技術(shù)改造資金的不足。

(4)大力推進節(jié)能減排技術(shù)研發(fā)，必須緊緊依托科研院校技術(shù)力量，注重生產(chǎn)實際與科研開發(fā)相結(jié)合，加強引導(dǎo)，積極促進路局既有科研力量與高校的科研交流與合作。

(5)當前，石油、水資源的短缺已成為影響我們國家經(jīng)濟安全的重要因素，因此節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用與開發(fā)的重點要符合國家能源資源政策，積極探索開發(fā)技術(shù)成熟，環(huán)境允許，經(jīng)濟效益顯著的節(jié)油、節(jié)水項目。

TK01+8

B

2095－1671(2011)02－0055－05

2011-01-07;

2011-01-27

閔朝輝(1970—)，男，黑龍江哈爾濱人，高級工程師，主要從事節(jié)能管理技術(shù)工作。