大力推行节能技术开发与应用，依靠科技进步实现节能减排

2011-03-18闵朝辉张晶华南丽欣

铁路节能环保与安全卫生 2011年2期

关键词：节电灯具供热

闵朝辉，张晶华，南丽欣

(哈尔滨铁路局计划统计处，黑龙江哈尔滨 150006)

大力推行节能技术开发与应用，依靠科技进步实现节能减排

闵朝辉，张晶华，南丽欣

(哈尔滨铁路局计划统计处，黑龙江哈尔滨 150006)

哈尔滨铁路局“十一五”以来，通过资金投入，实施以节能降耗、减小污染为目标的技术攻关和技术改造，取得了很好的节能减排成果。主要研发的技术改造项目有客车自动上水系统，新型复合材料反射罩灯具，铁路煤炭运输扬尘控制技术等。

节能减排;技术改造;效益分析

哈尔滨铁路局位于全国路网的东北端，管辖营业里程覆盖黑龙江省，兼跨内蒙古呼伦贝尔市。受地理环境和气候条件影响，能源消耗总量居全路第二位，排污量之高也居全路前列。因此，如何采取有效措施，实现国家“十一五”规划纲要和铁道部节能减排目标，是哈局生产经营工作的任务之一。

多年来，哈局的节能工作始终坚持管理和科技进步同步的原则，取得了良好收效。特别是“十一五”以来，通过资金投入，实施以节能降耗、减小污染为目标的技术攻关和技术改造，取得了很好的节能减排成果。“十一五”期间，全局共投入资金17 488万元，用于节煤、节油、节电、节水、能源计量以及新能源和资源综合利用等六大类28项节能技术开发与改造，每年可节约燃煤9.8万t，燃油150 t，电力1 650万kWh，水8万t，折合标准煤7.95万t，节约价值达5 748万元，综合回收期约3 a，取得了显著的节约效果。本文总结了哈局开发、改造重点项目及主要做法。

1 树立创新理念，积极探索节能环保新技术开发

科学技术是第一生产力，而开展技术创新是大力推行技术进步的重要源头。哈局科研人员和相关部门根据铁路改革发展变化形势，跟踪掌握铁路节能减排发展动态，积极致力于有针对性、迫切性、可操作性的课题研究，探索开发节能减排新技术。

1.1 客车自动上水系统

客车上水是旅客列车正常开行的重要工作流程。长期以来，由于我国旅客列车上水设备陈旧、技术落后，大多都是采用手动开阀上水、满水溢出后人工将阀门关闭的作业方式，导致上水过程缓慢，“跑冒滴漏”现象难以控制。尤其在北方的冬季，上水后为防止上水胶管内存水结冰而不得不将管内存水放掉，有的地区甚至采取长流水的办法防止结冻，不仅造成水资源的浪费，还由于车下溢水造成车站股道内外结冰，严重危及行车人员作业安全。以哈尔滨站为例，该站每天24小时到发需进行上水作业的列车60列，按每列平均上(补)水10 t计算，每天约用水600 t。而实际上水泵站计量显示，每天耗水约800 t，即约有1/4的水在作业中流失，每年至少损失20万元。并且在冬季每天都要抽调人员清理冰包，浪费财力、人力、物力。因此，铁路客车上水现状已不能适应国家、铁道部节水降耗和加强运输管理的需要。

鉴于此，哈局节能办、科研所等有关部门根据全路各局客车自动上水技术研发情况，综合国内外先进技术，研究开发了智能化客车自动上水系统。该系统采用创新结构设计和计算机软件技术，上水过程除插拔上水管需人工操作外，基本实现自动化。当水箱内水满时，上水阀会自动关闭，而水管内余水会被自动回抽到上水井内，基本解决了因无法观察而溢水和管内存留水冬季结冰问题。集成的计算机管理系统设计了编码识别上水车次、车号，可实现单车、全列上水量统计等功能。该系统经2年多的研究，于2006年在哈站4站台到发的K39/40次列车上试点使用，经过1年多的跟踪观察，总体效果良好。根据测算，该次列车3组车体年可节水2 200 t，节约资金6 500元。目前该系统正在逐步完善，其技术要点已被铁道部科技司列入全路客车上水科技开发备选方案。

1.2 高效照明节能灯具

目前我国铁路站场、厂房等处所使用照明灯具大多是采用铝合金壳体反射罩灯具，其光效率较低，一般在30% ～50%，照明光源功率一般在400W以上，耗电量大。针对这种情况，由哈局科研所和哈尔滨工业大学光学教研室专家教授经过2年时间研制一种新型复合材料反射罩灯具，反射材料采用航天技术，灯具光效率达80%以上，并具有耐高温、不氧化、耐酸碱、抗冲击、镀膜膜层自清洁等特性。采用这种灯具，原来400W的光源即使换成250W同型光源，其照度还要高出10%以上，达到了节电的目的。这项技术通过了哈尔滨铁路局科技成果鉴定，获得了哈尔滨铁路局2006年科技进步奖。

该技术成果于2005年投入试点，经过使用对比，完全能够实现小功率光源替代大功率光源，从2006年开始在哈局大面积推广，取得很好的节能效果(具体应用情况及成果将在下面第二部分做详细介绍)。

1.3 铁路煤炭运输扬尘污染控制技术

煤炭在铁路运输过程中，由于高速惯性、风力、颠簸等原因，会引起煤炭扬尘和散落，造成沿程大气和环境污染，同时也带来了煤炭运输损失等问题。据统计，随着运输距离的增加，每辆列车煤炭沿程损失约0.3～1.2 t。哈局每年运输煤炭约1亿t，按照平均损失0.75 t/辆、煤炭单价500元/t计算，每年损失煤炭约125万t，损失金额达6亿元左右。

为了解决该问题，哈尔滨铁路局和北方交通大学合作，共同研究开发了“铁路煤炭运输扬尘控制技术”。该技术就是研制一种对车厢没有腐蚀和破坏、对煤炭质量没有影响的固化剂，喷洒在敞车装载的煤炭表面，使之固化形成一个有足够强度、韧性和防水性的整体固化层，该固化层能够经受列车运行过程中的颠簸和风力产生的破坏力，并且在雨天遇水不溶，相当于一个硬盖子罩在煤炭表面，使煤炭在整个运输过程中不能被惯力或风力吹起形成扬尘和散落，不但大幅减少损失，还可以起脊装载，增加煤炭装载量。该技术从2006年起在哈局经过1年多的试验，于2007年底获得稳定数据，2008年1月通过铁道部审查鉴定，可在全路推广使用。这项技术的开发应用，不仅使全路煤炭运输沿程环境污染得到有效控制，更为重要的是还减少了因煤炭流失造成的经济损失。

1.4 节能环保管理信息系统

随着国家、铁道部节能减排力度的加大，铁路企业节能环保工作仅仅依靠以往常规的管理模式已不能适应当前高标准、高效率的需要。因此，依靠已开通的办公网络实现节能环保信息管理现代化，提高办公自动化管理水平，将使工作效率得到有效提高，实现管理创新。

为此，2006年哈局节能环保办和局科研所共同研究开发了《哈尔滨铁路局节能环保管理信息系统》。该系统以局内办公网站为平台，集节能环保信息交流与办公自动化于一体，既能发布节能环保工作中的日常信息，又有节能环保文件、台帐、计划、技改、奖惩、监察、培训、宣传等基础管理内容，供各级有关人员按权限查阅，更重要的是还能够实现各基层报表单位能源消耗分类统计报表网络传输、汇总，使路局能够及时掌握全局各类能源按用途的消耗量。

该系统的开发，不仅极大地提高了路局、站段节能环保人员工作效率，使之可以投入更大的精力加强对基层工作的监督和指导，同时由于节能环保管理信息实现了资源共享，还可以为领导者决策及时提供科学、准确的依据。

2 坚持科技挖潜，大力推进节能环保技术应用

在积极组织科技开发的同时，哈局十分重视引进采用成熟的节能环保新技术，特别是投资少、见效快的短平快项目，坚持走科技挖潜的道路。

2.1 绿色照明工程

多年来，哈局一直坚持推行绿色照明工程，特别是利用自身技术开发优势，采用高效照明灯具与智能照明节电装置相结合的优化方案，取得了很好的节能效果。

2.1.1 采用高效照明节能灯具

在2003年自行研制高效照明灯具前，哈局就通过调研了解到哈工大研制的远光系列高效照明灯具，该灯具以航天技术中的光学材料结合镜子作为灯罩反光材料，选配绿色照明光源，同等功率光源条件下照度提高1～3倍，同等照度要求下，用电功率降低，节约电能，平均节电率37.5%，当年在哈局三棵树车辆段等单位进行了试点使用，主要是把原来400W、250W的淘汰型灯具分别替换为250W、100W新型高效节能灯具(配绿色光源)，节能效果显著。2005年以后，随着哈局和哈工大共同研制的新型高效照明灯具的问世，局内绿色照明工程全部采用了新型灯具产品。如2006年在三棵树车辆段齐齐哈尔车间客车整备库、三棵树车间将186盏250W老型灯具更新为100W新型灯具，71盏 400W 老型灯具更新为250W新型灯具，共投入33.41万元，年节约电费和灯泡更换费用12.49万元，而且照明照度明显增加，深入基层站段欢迎。由于照明照度的增加，现场作业工人普遍感到工作职场视线、环境舒适，干起活来顺手，以至于有的站段反映说:“绿色照明工程不仅节能，还能提高我们的劳动生产效率”。

2.1.2 智能照明节电装置

照明电路中，由于供电系统的不稳定，使得线路电压波动很大:午夜前用电高峰期，电网电压低于额定值;午夜后用电低峰期，电网电压高于额定值。对于需要夜间长明的路灯、厂房照明灯来说，午夜后灯反而更亮，既浪费了电能，又大大减少灯具使用寿命。为此，经过比选，哈局在照明电路中加装了智能节电装置，采用电子控制技术，可根据不同需求适时调整照明电压，调整灯的亮度。如在夜间电压偏高时，将电压自动调整到合理电压值，对于不需要高照度的场所，又可降低电压降低照度，既节约电能，又延长灯的寿命。该照明节电技术节电率可达20%～30%，平均投资回收期为3 a。2006年，在牡丹江机务段段内灯塔安装试点，经跟踪对比，节电率达28.6%，而且由于电压稳定，光源更换周期由原来的 0.5 a延长到 1～1.5 a。

2.1.3 高效照明灯具与智能照明节电装置相结合

随着绿色照明工程的推进，引起了哈局节能工作者的进一步思考，如果在实施绿色照明中同时采用高效照明灯具和智能节电装置，虽然一次性投资增大，但对于照明时间较长的调车作业场、候车室以及客车、机车整备库等耗电大的场所，这种方案能够起到一举三得的作用:即光源功率下降实现节电、照明系统智能控制实现再节电、光源质量提高、用电品质提高实现光源寿命的延长。为此，从2006年起，哈局绿色照明全面采用该方案，节约效果更加明显。如2007年在三棵树机务段中修库照明节电改造中采用此方案，投入26.1万元将原来96盏400W老式灯具更新为250W新灯具，并安装智能节电装置3台，每年节电8.9万kWh，减少更换光源支出2.8万元，节约资金10.1万元。

经统计，“十一五”期间，哈局共在绿色照明项目上投入1 508万元，实现年节电693万kWh，不考虑节省更换灯泡的费用，每年可减少用电支出594万元。

2.2 沿线站区供热并网

长期以来，哈局各站区采暖供热一直是各自为政，有的站区各部门采暖锅炉多达6台，焚火工多达十几人(有的站区甚至由当班人员兼顾负责焚火)，而总供热面积却没有多少，造成供热能源消耗浪费、人力浪费、环境污染和安全隐患，增加了全局主业运输经营成本。鉴于此，哈局在积极推行大面积区域供热并网的同时，把工作视角向沿线小站区供热并网转移，力争实现条件允许站区采暖供热合并为由一处暖房完成，提高了供热效率，减少了煤、电消耗，减少了环境污染，同时减少了焚火工和维修费支出，经济效益和环境效益都很可观。

如2007年，哈局投入资金20.79万元将一面坡站区内列检、信号楼、通号楼3处采暖锅炉取消，供热管网并入站前集中锅炉房。经过一个采暖期的运行，共节煤162 t，节电0.5万kWh，节水305 t，节约人工费2.7万元，节约维修费3万元，合计节约金额10.91万元。

“十一五”期间，哈局投入740.8万元用于沿线站区的供热并网，实现了每个采暖期节约煤、水、电支出179万元。特别是对小站区供热并网投资采取了节能效益返还的模式，即按供热并网后节约能源支出金额35%的比例从该单位当年的成本有权支出中扣除，使路局投资的节能措施真正发挥降低运输经营成本的作用。

通过实践验证，这种小站区供热并网由于投入较少，但取得节能效益较为可观，其投资回收期往往要比大面积区域供热并网短，值得大力推广。

2.3 微纳米高温远红外锅炉节能涂料

微纳米高温远红外锅炉节能涂料为高科技节能产品，已获国家专利，通过国家科技产品鉴定，列入国家“十一五”十大重点节能工程系列和国家发改委节能信息传播中心推广技术。

该涂料喷刷在锅炉炉膛内的换热管和锅筒上，涂料固化后形成牢固涂层，根据黑度原理，涂刷本涂料后提高了锅炉炉膛温度(降低了排渣、排烟的可燃成份)和炉温的均匀性，降低了排烟温度，增强了被加热物体的热能吸收速度，缩短锅炉升温时间，提高炉膛温度，提高锅炉热效率，节能率在5% ～15%。哈局从2006年开始在局内试点，2007年全局推广使用，喷涂涂料的锅炉起炉升温时间缩短，节能效果比较明显。“十一五”期间共投入资金 651.6万元，每个采暖期节煤8 530 t、节电46.44万 kWh，节支金额329.51万元。

2.4 循环流化床锅炉

循环流化床锅炉燃烧技术是一项新型技术，其燃烧方式主要是将烟气携带出炉膛未燃尽的物料颗粒经气固分离再送回炉床反复燃烧，物料可多次循环，因此具有燃烧效率高、热效率高、煤种适应性广的特点。此外，由于燃烧温度较低(830～900℃)，有利于脱硫和固氮，是世界上公认的清洁燃烧方式，为国家节能环保技术政策推广的节能减排技术。该型锅炉燃烧效率在99%以上，热效率在85%以上，炉渣含碳量仅为 0.5% ～1%，采用流化床锅炉替代普通链条炉节煤率可达50%，目前在许多火力电站锅炉都采用大吨位的循环流化床锅炉。

哈局是供热燃煤消耗大户，年耗燃煤 140万t，多年来一直探索采用流化床锅炉的可行性。2006年，投资 190万元(含锅炉安装和辅助设备)，购置1台7MW热水循环流化床锅炉，安装在齐齐哈尔房产段炮台锅炉房进行试点。经过1个采暖期的运行调试，该锅炉使用状况良好，热效率达80%以上，同等外温条件下，与原7MW链条炉相比，节煤率为41.6%，一个采暖期共节约燃煤2 816 t，减少燃煤支出91.94万元。考虑到湿式除尘器每天要耗水36 t，去除用水费用，净节约资金为90.8万元，投资回收期2.1 a。

此外，由于受场地面积限制，锅炉房内无法修建满足传统工艺要求的除尘设施(净水池、过滤池、沉淀池容积小)，为此，该段打破传统工艺，通过方案论证比选，在除尘系统中增设了灰水分离器和带式压滤机，直接回收湿式除尘器的用水，缓解了沉淀池小的压力，而分离出来的灰浆浓缩后，经进一步机械脱水形成泥饼进行回收用作建筑材料，真正做到了资源的循环再利用。使用这套除尘系统，与传统工艺方式比每年可节水5.7万t，节约资金13.7万元，同时达到了洁净锅炉房工作环境的目的。

2.5 “超能士”电机节电器

通常情况下，企业生产过程中的动力电动机(如空压机电机、水泵电机、鼓引风机电机等)绝大多数都是不论负荷多少，对输出功率都不做调节，而实际上电动机经常处于空载或轻载状态，浪费了大量电能;另一方面，大多数电机都采用常规的串联电阻启动方式，启动电流大，减少电机寿命，对电网冲击也大。哈局仅机务、车辆、供水部门5.5 kW以上没有改造的供热循环泵电机、鼓引风机、空压机电机、扬水泵电机就达1 100台，年耗电7.5亿kWh，节电潜力巨大。为了解决该问题，通过调研论证，哈局引进了日本进口的“超能士”电机节电器。该装置通过微电脑对电动机各种工况的测定，适时控制电动机电压电流，完成电机的软启动、变速、多项自动控制等功能，提高功率因数，实现电机消耗功率的最优化，达到节电目的。从2006年开始试点跟踪，该装置平均节电率在25%以上，工况好的使用环境，节电率高达40%，平均投资回收期2.5 a。

如在齐齐哈尔房产段昂昂溪给水所安装1台45 kW节电器，原来供水高峰时需要启动2台水泵(40kW电机)，现在只需1台水泵即可满足需要，节电率为41.7%，年节电量12.9万kWh，节约金额10.07万元，该设备购置与安装投入资金5.1万元，投资回收期为0.5 a，节能效果显著。

为此，2007年末哈局投入 506万元为各车辆、机务、房产段安装了99台电机节电器，年节电246万kWh，节约用电支出202万元。