能源管理:迈向更高效率的第一步，第二部分

栏: 人力资源经理:即使是很小的成本也会累积起来 别忘了暖通空调 无线检测蒸汽泄漏

锅炉是许多制造操作的主要动力来源，特别是在过程工业中。因此，在尊重设备和环境约束的前提下，优化锅炉燃烧过程以提供最大效率是非常重要的。改进燃烧控制是降低工厂运营成本和提高安全性的最简单方法之一。

霍尼韦尔过程解决方案发电部产品营销经理Ming Ge表示:“有效的燃烧控制为锅炉燃烧过程提供了多变量、速率优化和基于模型的预测控制。”“在不同燃料特性和扰动下，燃烧控制应紧密协调燃烧室的供油比。在动态和稳定条件下，空气与燃料(A/F)的比值更小，可以减少排放的可变性。这种可变性的减少也使燃烧过程更有效地运行。”

然而，在锅炉效率和烟气排放浓度之间存在权衡。“锅炉效率取决于A/F比，因此需要计算出最佳的空气燃料比，以保证CO和NOx在规定的范围内，同时最大限度地提高燃烧过程的热效率，”明说。然后计算A/F比，以保持排放的概率不超过设定的阈值限制。

通过A/F比监测得到有效的燃烧控制，可以实现以下好处:

• 减少2-5%的燃料使用量;

• 温室气体排放量减少2-4%;而且

• 整体运营维护成本降低3-5%。

燃料原料计划和调度

有时候，降低工厂能源成本的关键在于购买更便宜的能源。购买更便宜的能源都是关于计划和调度应用，以优化工厂如何满足长期的预测需求。规划者需要考虑可以在他们的装置中使用的燃料种类，以及如何将它们混合起来，以保持工厂的满负荷并满足需求。

霍尼韦尔过程解决方案精炼部高级营销经理Pat Kelly表示:“有关不同原油馏分的产量和质量数据的信息，以及工艺装置配置、材料可用性和价格的知识，为操作计划提供了输入。”“一个好的计划工具应该能够包含产品组合限制、能源成本，甚至CO₂排放限制或成本，以找到优化工厂盈利能力的原料。”

虽然这些计划应用程序可以帮助确定一个特定的原料应该运行多少，但它不能提供详细操作指令所需的粒度。要执行计划，首先必须在几天或几周的短时间内将其转化为一系列可行的活动。

霍尼韦尔过程解决方案(Honeywell Process Solutions)化学与能源高级营销经理Brendan Sheehan表示:“这可能是一个复杂的步骤，许多规划者会使用电子表格来帮助他们制定可行的操作计划。”“因此，他们通常会采用他们找到的第一个可行的解决方案，知道它可能必须定期更新。然而，结合调度模型的使用使用户能够找到在遵守数量、质量和逻辑约束的同时最大化利润的最佳调度。此外，该模型可以根据需要经常运行，以反映工厂条件或原料可用性的任何变化。”

Kelly表示，通过改进计划和调度来优化原料选择，通常可以将10万BPSD(桶/流日)炼油厂的能源效率提高2%。相应的CO₂每年减少12至24 000公吨。

夹点分析和能量再利用

广泛认可的工厂能源效率流程包括从废热流中回收热量，并将其用于预热通常在熔炉或锅炉中使用化石燃料加热的工艺流程。这一过程的困难往往在于决定哪些流应该预热和预热多少，哪些流应该冷却和冷却多少，以及应该从哪里利用多余的加热和冷却。

霍尼韦尔的Sheehan建议说，解决这个问题的最佳方法是首先获得一个单元周围能量流动的准确图像，并能够测量与每个流相关的能量和物质流动。他说:“然后你就可以从流动表中提取必要的热数据。”“通常，需要加热的溪流被指定为‘热’溪流，需要冷却的溪流被指定为‘冷’溪流——每一条都有一个起始温度、热容量流量和要达到的目标温度。”

Sheehan注意到在温度-焓图上通常有一个最小接近温度(DTmin)——“热”曲线和“冷”曲线之间的最小距离。Sheehan说:“这两个曲线之间的最小距离被称为夹点。夹点分析为最小能耗提供了一个目标。

Sheehan说:“当涉及多个流时，它们可以图形化地组合在一起，这样就可以在温度与焓图上构建两条冷热‘复合曲线’。”“通过将两条复合曲线尽可能靠近，直到达到最小温差目标，就可以看到夹点。您还可以看到该过程对目标dmin所需的最小冷热效用。”

夹点分析可以在换热器网络设计之前快速确定可能的节能范围。然而，它并不能直接提供实际的能源节约，因为复合曲线提供了总体效用水平，但没有考虑到在不同水平上有多个公用事业提供热量和冷却的情况。

Sheehan说:“为了克服这个问题，我们通过将冷复合曲线向上平移1/ 2dmin，将热复合曲线向下平移1/ 2dmin来构建‘大复合曲线’。”“因此，‘大合成曲线’是由移位的合成曲线之间的焓差构成的。”

通过这种方式，总体能源目标得以保留，但公用事业负荷没有改变。对位移曲线的未来修改允许添加多个公用事业源(如高压和中压蒸汽或制冷和冷却水)，以确保始终保持DTMin。

Sheehan说:“公用事业与大综合曲线接触的点被称为公用事业收缩点，违反其中一个收缩点会导致热负荷从较便宜的公用事业水平转移到较昂贵的公用事业水平。”“这使得我们有可能看到在加热炉进一步加热的原料中可能添加多少预热，或者在被冷藏的冷冻水进一步冷却之前，产品可能从冷却水源中获得多少冷却。”

Sheehan指出，节能换热器网络的最佳设计通常涉及设备和运营成本之间的权衡。他说:“DTmin越低，能源成本就越低，但热交换器的成本就越高。”“其他需要考虑的问题包括热交换的总面积，可用公用设施的位置和类型，以及热交换器单元的数量。”

作者信息

大卫·格林菲尔德(David Greenfield)是编辑主任。联络他的地址是david.greenfield@reedbusiness.com．

人力资源经理:即使是很小的成本也会累积起来

你现在可能已经看过这样的广告:一个青少年告诉另一个青少年，即使她的手机充电器插上了，不给手机充电，手机还是在用电。在人机界面的背光中可以发现密切的相关性。

在大多数现代pc和大型hmi中，TFT显示器的背景光可以配置为在一定时间后关闭，特别是如果背光不是基于LED的。这不仅延长了背光灯泡的寿命，而且根据显示尺寸的不同，还可以节省2W到8W。

博世力士乐(Bosch Rexroth Corp.)零部件销售经理彼得•菲施巴赫(Peter P. Fischbach)举例说，考虑到大多数控制器和hmi都是365天、24小时、7天、7天开机的情况，一个中等尺寸的背光功率5W的显示器每年将消耗约44千瓦时，按每千瓦时0.1美元计算，相当于4.40美元。

这个数额很小，但考虑到许多工厂都有成百上千个背光供电的显示器，这可以节省可观的美元。考虑到大多数hmi由于电子设备(PC、HDD、Flash等)消耗20到100 W的功率，这意味着大约节省了10%到15%的能源。

除了保持屏幕照明的成本外，这些显示器还会产生热量，必须通过空调系统来散热。

别忘了暖通空调

你可能不是一个设施工程师，但如果你位于一个温暖的气候，你的设施空调系统所产生的成本不应该逃避工厂工程师的审查。为了大面积制冷，商业和工业集中式空调系统传统上由多台机器组成，通常被称为冷水机，通过蒸汽压缩或吸收-制冷循环将冷却液中的热量带走来控制空气温度。

CEMS工程公司(一家位于南卡罗来纳州的工程公司，为工业、商业、机构和政府客户提供服务)开发了一种技术，可以降低这些冷却器的能源使用，同时保持建筑物相同的冷却温度。为此，CEMS工程公司使用美国国家仪器公司的Compact FieldPoint可编程自动化控制器直接从冷水机组上的传感器获取实时输入数据，然后使用这些数据确定并向冷水机组发送新的操作指令。根据CEMS工程公司的说法，这些操作指令是通过NI LabView实时应用程序中一系列实时输入数据的方差计算、PID控制回路、热力学原理、传热、高级数学优化和其他专有方程确定的，从而减少电费和能源消耗高达30%。

无线检测蒸汽泄漏

泄漏会浪费大量蒸汽，提高能源成本，影响流程效率，这已经不是什么秘密了。这些泄漏没有得到应有的彻底处理的原因通常是由于缺乏人力来监控这些泄漏。此外，测试方法可能不可靠，有时不可能接触到蒸汽疏水阀。霍尼韦尔过程解决方案发电营销主管Carl Hosier表示，在这种情况下，对这些阀门进行在线无线监测是解决方案。Hosier说:“无线监测提供了蒸汽疏水阀性能的持续声音记录，因此可以实时检测泄漏，并将能量损失降至最低。”

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