一、鋼鐵行業節能

中國傳統的社會發展模式具有“高投入、高污染、高消耗”的特點，直接導致生態環境整體惡化。然而，中國是世界上幾個水最少的國家之一，人均水量排名世界第88位，僅為世界人均水資源的四分之一。如今，一些城市被迫限制供水，情況非常嚴重。

在鋼鐵企業中，工業用水量很大。鋼鐵生產過程中排放的污水主要來自生產工業用水、設備和商品冷卻用水、煙塵清洗、設備和現場清洗用水。主要可分為含有有機污染物的有機廢水、含有無機污染物的無機廢水和僅受熱污染的冷卻水。

近年來，萊鋼加強了工業廢水的處理和再利用，各單位工業廢水排放量日益減少，但工業廢水異常排放仍存在，部分污水未得到有效處理。為貫徹我國水資源發展戰略和水污染治理對策，減少萊鋼水源短缺，促進污水資源化，確保萊鋼經濟建設的可持續發展，促進工業廢水“零”排放，擬選擇合適的地址建設綜合污水處理設備。

在水處理廠，能源成本一般占總運營成本的30%~50%。因此，科學的電氣安裝設計在降低能耗、設備和能源成本方面起著至關重要的作用。嚴格的日常能源管理可以有效降低企業的運營成本。本文將結合菜鋼污水處理廠的設計，介紹污水處理廠的配電、電機控制設計方案和先進的能源解決方案。

污水處理站按尺寸可分為四種規模。微型污水處理站：污水處理量1000~5000m3/天或覆蓋1000~10000人，需用功率25~125KVA。小型污水處理廠：污水處理量5000~50000m3/天或覆蓋10000~100000人，需用功率125~1250KVA。中型污水處理站：污水處理量50000~200000m3/天或覆蓋居民人口1000000~5000000人，需用功率1.25~5MVA。大型污水處理站：污水處理量200000~100000m3/天或覆蓋居民人口500000~100000000人需用功率5~25000000MVA。需要注意的是，如果在廢水處理過程中選擇反滲透技術進行操作，則需要使用功率遠高于傳統污水處理，供電時應適當考慮。

對應不同的污水處理站，按規模由小到大，可與公共配電網連接：低壓或中壓網絡單回路供電;中壓環網結構：高壓雙回路供電：高壓雙回路供電，雙母線接線，

中壓回路的主要配置方法有:單回路、單臺或多臺變壓器:開環、一個中壓變電站或開環、兩個高壓變電站。基本配置為放射式單回路系統和單臺變壓器。使用多臺變壓器時，一般采用開環結構，提高供電可用性。當有大功率電機時，可以直接采用高壓供電的方法來降低電纜規格。論文參考。

低壓回路段的主要配置方法有：

①)放射式單回路設備，可供參考，也是最簡單的。負載只接收單電源，提供最低水平的供電可用性。由于供電中斷時沒有冗余，除非實際條件有限，否則應盡量少使用。②配備2臺變壓器。選用收到同一高壓進線的兩臺變壓器供電。論文參考。變壓器全部投入運行時，一般收到低壓主開關盤并聯運行。③ 2臺變壓器，2段低壓主開關柜，配有常開分段開關。2個變壓器，2個低壓主開關柜：當一個母線故障或授權維護其中一個變壓器時，為了提高供電可用性，可采用常開分段開關分段運行低壓主開關柜。④配備雙終端供電，配備自動轉換開關。這種設備用于要求最高的供電可用性，原則上有兩個外部電源，如兩個變壓器、一個變壓器和一個備用發電機，由不同的高壓進線供電;一個變壓器和一個UPSups電源。選擇自動轉換開關(ATS)避免電源并聯運行。這類設備允許所有上級配電系統在不中斷供電的情況下進行預防性或故障處理。

根據萊鋼綜合廢水水體的特點，污水處理站采用生物接觸氧化與超濾、反滲透相結合的方法進行處理。論文參考。它不僅能充分去除水中的污染物，還能用原水沖洗煉鐵和煉鋼的渣土，經過超濾和反滲透深度處理的水可以回用于工業循環水系統，真正實現零排放。因此，廠區用電功率相對較大，計算負荷為1345.7kW，1118.4無功負荷kvar，為提高供電穩定性，盡量避免供電中斷，結合萊鋼供電條件，采用兩臺變壓器供電，設置兩個低壓主開關柜：同一高壓站不同段母線的變壓器供電，

在飲用水和污水處理站，電機用于驅動各種設備：水泵;移動終端(刮刀刮泥機);攪拌器(水和淤泥);污泥處理設備(蝸桿、離心機、壓力、輸送帶);鼓風機(用于生物處理時的曝氣)等。根據不同設備的特點，應采用不同的控制方法。

離心泵是水處理中常用的泵類型。通過側葉輪的旋轉運動產生向心力，將水從泵中分離出來。離心泵應用廣泛，可滿足各種體積/壓力要求。通過調節泵的閘閥或旋轉速度，可以方便地控制離心泵的排水量。離心泵多級泵專門用于反滲透過程中的高壓膜通水。離心泵功率范圍大(1kW至1mW以上)，轉距是旋轉速度的二次函數。強烈建議選擇可控的逐漸降速過程，防止水錘對管道的沖擊。

加藥泵為高啟動轉矩低功率(10) kW)電機一般用于在難以有效混合的調味水箱系統中注入液體劑。螺旋泵是一種穩定的低速電機，由減速齒輪驅動，用于在有限的高度增加大量的水或污泥。攪拌機通常是穩定轉速的中等功率(1到50 kW)電機、漿片由減速齒輪驅動，用于使液體同質。

此外，還有用于動作控制的格柵和閥門，以及用于污泥處理的輸送帶、研磨機、清洗臂、壓濾機、離心分離器和刮刀。

一般來說，電力成本在水處理設施的總運行成本中占很大比例，應特別注意節能減排。可采取以下優化措施：通過安裝電力監控系統，可以幫助用戶合理使用設備，改善財產，在萊鋼污水處理站使用新變壓器，減少空載損失，廣泛使用金屬鹵化物燈具，發揮節能效率的作用。此外，通過設置無功補償，電力因素調整到0.9以上，也避免了電力公司收取無功電費，降低了電力消耗。

二、農業灌溉節能

《實施方案》中的高效節水灌溉主要是指噴灌、微灌、管道灌溉(管道通水灌溉)等灌溉方式。《實施方案》指出，“十二五”期間，我國高效節水灌溉具有發展社會化、技術一體化、建設規模化、應用農田化、服務專業化等特點。地方有關部門實施了小型農田水利設施建設、東北四省(區)節水增糧、大型灌區配套節水改造、大型節水灌溉效率示范等特點，促進了高效節水灌溉的快速發展。截至2015年底，我國灌溉面積10.81億畝，其中高效節水灌溉面積2.69億畝，高效節水灌溉年節水能力約270億立方米，全國灌溉水有效利用率達到0.53。

然而，到“十二五”末，我國高效節水灌溉面積僅占灌溉面積的25%左右。受水污染、時空分布不均、農業用水方式普遍等因素的制約，我國高效節水灌溉支撐現代農業發展的潛力尚未得到充分發揮，還有很大的發展空間。截至2015年底，北京、河北、新疆、天津、內蒙古等省(自治州、市轄區)高效節水灌溉面積占灌溉面積的78%.59%、51%、47%、45%;湖南、廣東、安徽、江西、、四川等省(區)高效節水灌溉面積占灌溉面積的比例較低，分別為0.5%、2%、4%、4%、4%、5%。

施工目標及主要任務

1.建設目標

《實施方案》明確指出，“十三五”期間，我國新增高效節水灌溉面積1億畝。到2020年，高效節水灌溉面積將達到3.69億畝，占全國灌溉面積的32%以上。農業灌溉水的高效利用率將達到0.55以上，新增糧食生產能力將達到114億公斤，新增年節水能力將達到85億立方米。同時，推進體制機制改革創新，充分發揮工程效益。

2.主要任務

《實施方案》提出了工程建設和體制機制改革創新兩項任務。

(1)工程建設任務。“十三五”期間，我國新增高效節水灌溉面積1億畝，其中管道通水灌溉面積4015萬畝，噴灌面積2074萬畝，微灌面積3911萬畝。耕地高效節水灌溉面積8672萬畝，其中大中型灌溉面積3200萬畝，小型灌溉面積1868萬畝，純井灌溉面積3604萬畝;非耕地高效節水灌溉面積1328萬畝，其中牧區600萬畝。

從各省(區)公布的建設任務來看，新疆、河北、內蒙古、山東、河南等五省(區)任務量較大，分別為1200萬畝、1000萬畝、1000萬畝、950萬畝、650萬畝，總量4800萬畝，占“十二五”期間全國新增高效節水灌溉面積

的近一半。

(2)制度機制改革創新任務。《實施計劃》明確把農業水價綜合改革作為農田水利改革的“牛鼻子”，全面推進備項制度機制改革。一是創新建設管理模式。積極探索民辦支持、獎勵補貼、建設補貼等建設方式，鼓勵和引導農戶、農戶水合作組織和新型農業經營實體成為高效節水灌溉項目建設管理的主體。二是建立健全運行維護保護機制。明確高效節水灌溉項目產權償還，落實管理保護主體、責任、制度和資金，建立責任明確、權責明確、管理規范、運行高效的管理保護機制。三是建立健全農業水價形成機制。通過分級制定農業水價，探索分類水價，逐步實施分級水價，建立健全合理反映供水成本、有利于節水農田水利體系創新的農業水價形成機制，符合投融資體系。四是建立精準的補貼節水獎勵機制。

區域布局與技術模式

中國幅員遼闊，南北自然條件不同，水資源稟賦不同，種植結構復雜多變。根據東北、西北、華北、南方的氣候特點、水資源條件、農業種植結構等因素，確定了“十三五”期間分區發展的重點和技術方法。《實施方案》中東北地區指遼寧、吉林、黑龍江、內蒙古自治州東部;西北地區指陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆、內蒙古自治州中西部;華北地區指北京、天津、河北、山西、山東、河南六省(市);南部地區是指長江沿岸及以南的省(區、市)。

1.區域布局

“十三五”期間四大區域高效節水灌溉面積布局如下：

(1)東北高效節水灌溉面積1840萬畝，其中管灌面積260萬畝，噴灌面積855萬畝，微灌面積725萬畝

(2)西北地區高效節水灌溉面積2830萬畝，其中管灌面積517萬畝，噴灌面積188萬畝，微灌面積2125萬畝。

(3)華北高效節水灌溉面積2980萬畝，其中管灌面積2074萬畝，噴灌面積430萬畝，微灌面積476萬畝。

(4)南方高效節水灌溉面積2350萬畝，其中管灌面積1164萬畝，噴灌面積601萬畝，微灌面積585萬畝。

2.技術方法

(1)東北地區根據水資源承載能力，合理發展滴灌和噴灌技術，積極選擇耐旱坐水種;在有規模耕作要求的地區，大中型機械化步行噴灌集中發展。

(2)西北地區應優先在內陸河區和傳統井灌區開發高效節水灌溉。在地表水過度開發或供水矛盾突出的灌區，在加快骨干試壓渠道節水改造的基礎上，根據當地情況推廣滴灌、噴灌、管灌技術;在水源過多的開發區，應適當減少澆水面e，維護生態安全：在草原牧區，根據水源條件開發高效節水灌溉草原，嚴格控制生態敏感地區獲得地表水灌溉人工草原。

(3)華北地區禁止在地下水超采區改善灌溉面積，在農業灌溉中挖掘深層地下水，科學開展地下水源更換區高效節水灌溉工程建設，合理利用雨洪資源、微咸水、再生水等;在純井灌區和井渠結合灌區，以管道通水灌溉為核心，結合水肥一體化發展噴灌和微灌，推廣用水計量和智能控制技術，實現澆水量和地下水的雙重控制;在地表水灌區，大力推進高效、管理方便的高標準管道通水灌溉和條件成熟的區域，因時制宜開展噴灌和微灌工程建設。

(4)南方地區積極發展以往地表水灌溉區的管道通水灌溉：在丘陵山區建設的“五小水利”工程中，推廣高效節水灌溉技術，提高抗旱減災能力;在果園、茶樹、設施農業區等高經濟附加值作物區，大力推廣噴灌和微灌技術：大力推廣糖蔗種植地噴灌和微灌技術。

三、供熱機組節能

熱網循環泵是供熱機組中最重要的設備之一，其合理的選擇和設備設計直接關系到供熱系統的正常運行。就目前市場上的熱網循環泵而言，部分泵的設計選擇揚程較高，導致出口閥節流損失嚴重，不僅降低了運行經濟效益，而且增加了機器運行安全隱患[11.在這方面，本文優化了循環泵驅動節能的設計，并結合案例討論了改進過程，旨在提出最佳的補救措施。

節能減耗增強了設計的意義

就全球能源遍布情況而言，我國能源遍布較少，資源緊缺。改革開放后，國境大開，國內經濟發展迅速，各大產業發展迅速，整體產業水平較高。但隨著工業化進程的加快，出現了一系列的能源問題和環境問題。根據相關研究結果，[21.目前我國能源實際利用率相對較低，因此節能減耗的概念逐漸深深扎根于人們的心中，越來越多的人開始關注節能減耗措施的應用。國家提出了“資源節約型”社會發展戰略，建立了包括電力在內的節能減排重點產業，建立了中國十大節能項目，包括電力節能項目。可見，節能降耗措施的應用迫在眉睫。就目前國內電力電力行業的發展而言，能耗相對較大，消費趨勢逐年增加。作為一家大型電力企業，大唐張家口廠的電力需求一直很大，能耗也很大。一些趨勢表明，它的能耗正在增加。歸根結底，主要與行業發展有關，也與發電裝機容量小、系統落后等問題密切相關。然而，隨著行業的不斷發展，能源供應之間的矛盾日益突出，我公司逐漸認識到節能減耗的重要性，積極將其作為行業發展的重點內容之一。公司不斷采取和深化經濟型建設對策，全面調整行業設備，希望通過設備調整提高機器運行效率，降低能耗，最終促進行業和社會的可持續發展。

供熱機組熱網循環泵驅動節能優化措施

我國北方供暖時間長，設備需要長期運行。熱網循環泵作為供熱機組輸送供熱介質的重要途徑之一，能耗相對較大。為有效提高熱網循環泵的驅動節能效率，闡述了以下驅動節能提升措施:背壓機驅動熱網循環泵方案。該方案降低了變頻調速裝置在電泵方案中的應用，可以調節其轉速[3]。驅動汽源采用工業泵送方法，參數水平較高。它可以通過背壓機排出余熱，直接將排氣輸入熱網加熱器，最后用作熱網水。由于工業泵送的相關參數水平要求較高，具有較強的工作能力。由于小汽輪機的效率低于主汽輪機，從節能經濟的角度來看，工業泵送方法驅動小汽機，最終推動熱網循環泵的方式還有很大的改進空間。看，還有一定的改進空間。具體方案內容包括以下幾點:

1.測量熱過程

首先，建立循環泵軸功率，根據循環泵流量、效率、揚程和密度參數計算熱網循環泵軸功率。具體計算公式為：熱網循環泵軸功率=。

2.確定小汽輪機參數值

設置小汽輪機的相關參數，設置其功率、轉速、排氣溫度、進氣溫度、進氣壓力、背壓分別為1400kW、1500rmp、200℃、272℃、0.5Mpa、0.2Mpa。由于小型機器需要工作，應增加進入換熱器的加熱蒸汽量，以進一步滿足原換熱負荷[4]。因此，需要根據熱平衡原則和相關計算方法計算加熱的蒸汽量。具體過程應首先使用加熱蒸汽驅動小汽輪機工作，然后使用小汽機排氣加熱熱網水，充分利用低檔蒸汽的能量梯度。

3.分析其經濟性

應用上述方案后，可以有效節約電機驅動模式的功耗，但與電機驅動模式相比，這種方案會增加抽汽量，而增加的抽汽量最終會導致主機輸出損失，因為它沒有在主汽輪機中工作。如果前者的增量大于后者的輸出損失，可以說明該方案與電機驅動方案相比具有很高的優勢，可以看作是該方案以小損失獲得了較大的驅動能力，也在一定程度上反映了該方案的更好經濟性。相反，如果輸出損失更大，說明電機驅動模式更好。本研究表明，汽車機戰略具有很強的經濟性。討論本方案主機輸出損失的重要原因有兩個:一是汽車機在排氣加熱熱網水時擠出一些加熱泵送，這部分加熱泵送會在主機上工作。第二，汽車機消耗蒸汽，但沒有在主機上工作造成的損失。

4.比較不同抽汽策略的節能狀況

為了明確不同驅動策略的節能效果，本文以330MW雙抽凝汽輪機組為例，對單個熱網循環泵采用了不同的驅動方案。其經濟價值最終顯示了工業抽汽驅動策略的汽機消耗量、驅動引起的工業抽汽增量、進氣焓、排氣焓、排氣壓力和輸出損失。與電機策略相比，節能能量分別為27370kg/h、27370kg/h、3208kJ/kg·h-1.3050k/kg·h-1、0.4Mpa、1370W/kW、60kW。與電機策略相比，小汽機耗汽量、驅動引起的加熱增量、進氣焓、排氣焓、排氣壓力和輸出損失的節能能量分別為30155kg/h、71kg/h、3023k/kg·h-1、2880k/kg·h-1、0.16Mpa、10W/KW、1419KW。兩組數據對比顯示結果顯示，與電機驅動方案相比，工業抽汽驅動方案可節能60kW，與電機驅動方式相比，加熱抽汽驅動方式節能1419kW，但后者比前者總耗汽量多2785 kg小。歸根結底，主要考慮前者工業抽汽參數高，能耗損失大。由于在主汽輪機中工作造成的主機輸出損失與電機功率相似，因此其實際節能相對較小。后者加熱抽氣方法參數值低，主機功能小，一級熱網加熱器工作壓力低于二級熱網加熱器，企業流量為一級加熱器排氣熱量和單位流量加熱抽氣在二級加熱器中釋放熱量大致相當，因此部分加熱抽氣在加熱熱網水前先用于汽車機，對加熱抽氣總量影響很小。

最后，上述研究表明，三種熱網循環泵驅動方式中的第一種蒸汽品味較低，可實現能量梯度利用，綜合運行后經濟性最高。與第三種驅動方式相比，第二種驅動方式與整體運行經濟相似，但前者能有效降低工廠用電率，節能效果差距不大。綜上所述，選擇汽車泵方案可以在一定程度上提高企業的經濟效益和綜合熱效益。但需要正確調整，根據熱網水流量和壓力變化調整速度，提高設備運行效率，消除閥門沖洗，減少部分節流損失，最終提高系統安全，有效改善電力系統運行環境。

一般來說，熱網循環泵設計不當將直接導致能耗增加，傳統配置方法將提高冬季用電量，為了有效節約資源，采用加熱泵驅動小汽輪機驅動泵，計算工業泵驅動、電機驅動和加熱泵驅動三種方案的經濟性，最終發現加熱泵驅動方案更節能。但就本研究而言，研究方向仍不夠全面，未來作者將進行深入的研究和分析，努力提出更節能的設計和改進方案，提高設備節能效果，確保行業的可持續發展。

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