给流程设备穿上节能衣


作者:Wolfgang Ernhofer ,本文系PROCESS德 日期:2015/08/31 来源:流程工业

现代化的隔热层技术帮助提高能源利用效率——在机械加工设备中有效使用的技术对于化工设备同样适用,缺少正确的隔热层,流程设备在加热或冷却到理想温度时的能源消耗就会增加。在能源消耗很大的化学工业领域中,新型隔热材料每年可以节约16124MkWh的电力。本文将了介绍一些隔热材料生产厂家、行业协会和化工企业的情况。

它看起来不引人注目,大多数情况下都被金属板包裹,但却是设备节约能源的一个重要因素,尽管如今对流程设备的生产运行有着诸多提高能源利用效率的规定,但隔热保温材料的还是没有达成所有流程设备运营商的共识。虽然新型隔热材料技术的优点非常明显,但Thomas Ortlieb先生根据其日常工作得出的经验说到:“还是有些流程设备运营商根本没有听到过这种技术。”Ortlieb先生是G+H隔热技术公司有着14位隔热保温技术评审工程师的技术支持部门负责人。具有这一称号的工程师是欧盟范围内认可的、对工业设备隔热性能进行节能潜力评审的执行者,从节能评审开始到现在,不同企业里的隔热保温评审工程师共有大约100名左右。这些由EIIF欧盟工业隔热技术基金会任命的隔热保温技术评审工程师们能够合理地测定企业可以实现的节能潜力。Ortlieb先生和他的同事们不仅仅是对能够迅速实现节能的流程设备在成本费用的各个部件进行检测、给出相应的节能措施,进一步给出提高流程设备安全可靠性、提高整套流程设备能源利用率、提高CO2排放平衡和改进工艺流程的措施和意见。“在我们的隔热保温技术评审中,我们的评审工程师常常要和用户企业打交道,而其中有一部分企业隔热层对设备的作用并不认可。流程设备运营商需要对节能降耗具备更专业的技术知识,例如有些企业已经成为隔热技术领域中的领头羊了。

根据Ecofys的一份调查研究,当德国所有生产基地的流程工业技术设备都达到这些领头羊企业的隔热效果时,一年可以节约的热能高达80PJ,减少6.3Mt的CO2排放,这相当于150万家庭一年的能源消耗、430万辆中档轿车年行驶12500km的CO2排放量。“气候保护并短时间内收回投资费用——隔热技术的节能和二氧化碳减排潜力”调查报告假设:一次性投资1.8亿欧元,每年就可以节约7.5亿欧元。慕尼黑的一家能源经济研究机构的调查报告指出:可以把流程设备部件、管道的热能损失减少30%。能源效率研究组织Energieeffizienz+和德国能源促进署的报告显示,资本收益率一般会超过了50%。

技术隔热的优点是非常清楚的,但为什么许多企业还对技术隔热犹豫不决呢?“最根本的原因是:技术隔热保温常常不在节能措施之中。流程设备运营商更多的是考虑流程设备的控制和调节技术、是流程设备的运行方式中的节能措施。”Saint Gobain公司的Stepfan Geiger先生说。这位生产和技术规范领域内的专业咨询师给企业提出的建议是:不要把重点仅仅放在看得见、摸得着的地方。通过加大隔热层的厚度,改善隔热材料,就能实现想象不到的效果。恰恰有一些独立的工程设计单位掌管着项目的施工费用,而它们希望的是以最低的造价完成工程建设,在一年时间里收回工程项目的投资。

领先企业在行动

行业巨头巴斯夫公司像许多业内企业一样也有隔热保温的问题,并有专职人员负责有关节能措施的落实。其他技术领先的企业同样也通过现代化的隔热保温技术来挖掘节能潜力,例如陶氏公司,在1995年接收了德国中部的石油精炼协会,进行了大量的工厂改建、扩建后,不断地改进完善就成为Dow公司管理者的重要的工作了。在Schkopau市生产厂供应系统技术改造项目中,他们对蒸汽和冷凝水管道进行了现代化改造,公称直径DN 200的蒸汽管道隔热层已经使用了35年,热能损失非常大,也不符合现代技术标准的规定和要求。另外,就该厂现有的生产任务来讲,管道的直径也显得太大了,因此Dow公司决定把DN 200直径的蒸汽管道更换为DN 100,把DN 100直径的冷凝水管道改为DN 50。这一改进使得原有的管道支承构架和隔热层都无法继续使用,为了能够更好地估算其他管道的节能潜力,更换后的隔热层厚度与现有隔热层的厚度相同。而现有的管道系统间隔很小,常常无法增加隔热层的厚度。在这样的情况下,只能通过使用厚度相同、性能更好的隔热材料来优化管道系统的隔热性能了。在热工计算软件程序Tech Calc的帮助下,测算的节能潜力高达40%。在试验阶段中,Dow公司利用摄像技术和检测技术方法对测试结果进行了验证,最终确认了蒸汽管道和冷凝水管道采用新的技术隔热后,实际的运营成本节约额度比先前测算的还要多,超过了40%。

“对现有流程设备隔热层进行技术改造的最大挑战是空间位置非常紧凑。”非常熟悉这一技改项目的Geiger先生说道,Isover公司生产的钢丝网垫隔热材料给业留下了深刻的印象,尽管初期的采购成本较高,但其节能效果令人刮目相看。因此,Dow公司决定以后的管道系统和容器的隔热技术改造中都使用这种材料。

现实实践中的挑战

除了狭窄的空间问题,还有许多其它需要克服的难题。Ortlieb先生介绍了一些对新型隔热材料所持的怀疑观点。“流程设备运营商的技术规范常常是以前制定的技术规范,有些已经跟不上潮流,使得一些新产品的推广很难有所突破。”另一个不容忽视的因素是,现代化的隔热保温技术能够对流程工艺过程的能源平衡产生一定的影响,必需重新调整整个流程工艺设备的能源平衡。

各种热工计算工具,例如Isover公司的Tech Calc,或者德国建筑工业网站中的“快速检查”能够给出节约多少能源的第一印象。Rockwool岩棉保温技术公司开发的Rockassist软件适合于在移动终端设备中使用,“工程师们可以在工地现场计算不同隔热层厚度的节能潜力是多少。”该公司的技术主管Stephan Reichinger先生说。独立的保温技术研究所已经证实了新版的计算软件满足VDI 2055指南附录1的规定和要求。它能够准确地根据给出的应用条件完成隔热保温设计。“在准备工作和数据输入时要花费一定的时间,但在复杂特殊的使用情况中,会得到最佳的隔热层厚度数据和最小的热量损失,有着最佳隔热性能的好处。”Reichinger先生说。

关注总拥有成本TCO

到底需要使用什么样的隔热保温产品在很大程度上取决于使用场合的具体条件。柔性的弹性泡沫材料、玻璃纤维隔热材料、现场发泡的隔热材料、微孔隔热材料或者传统的矿物质隔热材料都是可以选用的隔热保温材料。矿棉是最常使用的隔热保温材料,在散发热量的产品输送管道和供应管道中有着非常可靠的隔热保温效果。矿物纤维绝缘材料的管壳、片状隔热层垫和钢丝网垫等都是阻燃的、疏水的,通常都可以简单、快捷地完成隔热层包装,也有着很好的经济性。Bohle隔热保温技术公司负责人Thomas Frank先生强调指出,但在中小型流程工业企业购置这些产品之前必须清楚,自己的节能潜力到底有多少。他建议阅读一下德国建筑工业KMU和德国能源促进署Dena共同编写的小册子“工业和商业领域中的设备隔热保温”一书。Bohle公司几十年来一直是大型化工企业制定框架合同时的合作者,在不同应用领域中的隔热技术方面积累了丰富的经验。

当企业要对自己的隔热系统投资时,Frank先生警告说:“把快速收回投资作为主要的决策标准常常是一个扭曲了的评判。在可持续发展的背景条件下,过分关注投资回收期是错误的,同样,那些只是用相同的隔热材料替换下出现问题的隔热层也不是有意义的做法。唯一客观的评价节能措施的标准应是计划使用寿命内的总成本。”因此,在按照VDI 2055标准进行经济性隔热层厚度计算时要计算隔热强度:总成本费用最小时能够实现的隔热能力。只有在这样前瞻性的计划和措施下,不显眼的隔热保温才能可持续地改进提高流程设备的能源利用率,帮助实现最大的节约。在能源管理需要认证、能源费用和CO2排放成本不断提高的时代,根本不应再有隔热保温方面的问题了。

四步获得成功

怎么做到有意义的隔热保温?

第一步:在维护保养工作中对原来没有隔热保温的设备部件做好隔热保温,更换下受损的隔热保温材料。

第二步:按照当前技术标准对现有隔热保温系统的经济性进行检验。

第三步:在隔热保温系统技术改造的早期阶段聘请受过专业培训的隔热技术专家,例如隔热技术评审工程师一起工作,设计具有长期经济效益的、节能型的隔热保温系统。

第四步:通过高素质的专业人员计划和实施所设计的隔热保温技术系统。


对话EIIF欧盟工业隔热技术基金会主任Andreas Gürtler先生

我们才刚刚开始

? 您对流程工业中隔热保温的什么问题最感惊讶?

Andreas Gürtler:最惊讶的倒不是有多大的节能潜力,相反是这些流程设备的部件、管道确实有经济损失,却没有采取相应的改进措施,带来了令人痛心的损失是非常令人惊讶的。

? 为什么会出现这种情况?

Andreas Gürtler:没有隔热保温的常常是一些特殊的专用零部件,例如控制阀和法兰或者流程设备,供应网络中不易接近的部位。只要它们还不至于带来高昂代价、还不属于有故障无法生产的管道时,有些流程设备运营商就不会采取隔热保温措施。流程设备隔热保温与建筑物的隔热保温有着完全不同的经济性,建筑物的隔热保温投资回收期在10~15年,而流程设备隔热保温技术措施的投资回收期在1~2年,有些甚至更短。这里的一个主要原因就是,工业企业原来的能源价格太便宜了。今天,由于能源价格的上涨,隔热保温技术措施的投资回收期明显变得更短了。

? 为什么流程设备运营商们慢慢的也发生了变化?

Andreas Gürtler:这是因为自能源变革以来很高的政策压力和明确的节约目标。流程工业企业不能预测能源的价格会有怎样的变化,也引进了认证和评审机制。法律法规要求所有没有通过ISO 50001或者EMAS能源管理系统认证的非中小型企业最迟到2015年12月5日完成符合欧盟DIN EN 16247-1标准的节能评审。

? 将来会怎么样呢?

Andreas Gürtler:我们才刚刚开始,工业企业在集中精力寻找节约能源的技术措施。隔热保温就是其中的一项在经济性上非常诱人的措施,而且也是免维护的技术。今天绝对不会有人盖房子不建造房门了,也不会因为“反正我天天都要进出房子而省去了房门”。但还是有许多企业在争论,为什么法兰不隔热保温起来,阀门没有隔热层。我们还要努力做许多说服工作,使企业有这方面的意识。不管怎么说,我们的方向是对的。

可持续性的隔热保温

设计标准的不同

今天的常规隔热保温 投资3% 经济性隔热保温 投资15%

热量损失的费用

占97% 比常规隔热保温 热量损失

节能53% 占32%