大型泵站工程节能设计编制要点分析.docx
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大型泵站工程节能设计编制要点分析
大型泵站工程节能设计编制要点分析
2008年第5期江苏水利
引言
为贯彻落实《国务院关于加强节
工作的决定》(国发[2006]28号)和
家发改委《关于加强固定资产投资
目节能评估和审查工作的通知》
:
改投资[2006]2787号)精神,水利
转发国家发改委通知(水规计
)07]10号)中明确提出:
"水利项目
劫察设计中,应当考虑节能要求,
胃节能技术,执行节能标准,降低
原消耗,合理有效地利用能源.在
目建议书,可行性研究报告中必须
盾节能分析篇(章);初步设计报告
页包括节能设计篇(章).节能分析
计)篇(章)的编制,要符合有关法
去规和产业政策,依据《中国节能
7I之政策大纲》和国家,行业有关设
觇范,能源标准.内容应包括:
项目
趁循的合理用能标准及节能设计
泡;项目能源消耗种类和数量分
;项目所在地能源供应状况分析;
陀指标,节能措施和节能效果分析
国家发改投资[2006]2787号通
要求,2007年1月1日以后报送国
荧展改革委审批,核准的项目可行
研究报告和项目申请报告必须按
求编制节能分析篇(章),否则,将
予受理.江苏省水利厅苏水计
)07]21号文明确:
"凡报送国家发
委,水利部以及省级审批,核准的
建水利项目,其项目建议书,可行
研究报告中必须包括节能分析篇
}),初步设计报告必须包括节能设
计篇(章).由省级审批,核准的项目,
自2007年4月1日起开始执行."水
利部即将发布的水利水电工程项目
建议书编制规程,可行性研究报告编
制规程和初步设计报告编制规程中
均增列了"节能设计"章及其编制要
求.由于水利水电行业至今尚未颁布
有关节能设计标准和规范,致使设计
人员在进行水利工程节能设计时无
章可循,目前,我省水利建设任务繁
重,将有很多泵站工程初步设计报告
将陆续编制上报,本文笔者对大型泵
站工程节能设计编制的要点进行了
初步分析.
1节能设计编制内容及依据
依据《水利水电工程初步设计报
告编制规程》(征求意见稿)(以下简
称《初设报告编制规程》),节能设计
安排在第13章,分4节编写,标题分
别为设计依据,工程节能设计,工程
能耗和节能效果综合评价.在第1节
"设计依据"中包含了项目应遵循的
合理用能标准及节能设计规范;项目
所在地能源供应状况分析等内容.在
第2节"工程节能设计"中包含了节
能设计原则和节能措施等内容.在第
3节"工程能耗"中包含了项目能源消
耗种类和数量分析,能耗指标等内
容.在第4节"节能效果综合评价"中
包含了节能效果分析与评价等内容.
上述各节内容涵盖了"水规计[2007]
10号"通知所要求的节能设计内容,
故大型泵站节能设计可按《初设报告
编制规程》要求编制.
节能设计依据主要包含两方面
的内容:
一是项目遵循的合理用能标
准及节能设计规范;二是国家的法
律,法规,政策文件和地方,行业制订
的节能中长期规划与节能目标.节能
设计依据也是上级主管部门组织项
目审查的依据,报告编制时应予以明
确.
大型泵站工程节能设计涉及多
个专业,技术复杂,目前还没有一个
统一的技术标准可作指导,但建筑,
机械,电子,水运等行业已发布了节
能设计标准,规范,故现阶段水利工
程节能设计可依据国家发展改革委
"关于印发固定资产投资项目节能评
估和审查指南(2006)的通知"精神,
参照执行国家和相关行业的节能设
计规范及标准.
根据大型泵站工程特点,节能设
计可遵循和参照下列标准,规范和文
件:
[1]中华人民共和国节约能源
法》(1998年1月1日起试行);
[2]《中华人民共和国电力法》
(1996年4月1日试行);
[3]《节能中长期专项规划》(发
改环资[2004]2505号);
[4]《"十一五"十大重大节能工
程实施意见》(发改环资[2006]1457
号);
[5]《关于加强节能工作的决定》
(国发[2oo6]28号);
[6]《水利项目节能评估和审查
暂行办法》;
■圆圈崮盈.圈
2008年第5期江苏水利
[7]《公共建筑节能设计标准》
GB50189—2005;
[8]《综合能耗计算通则》
GB2589;
[9]《企业节能量计算方法》GB/
T13234—91;
[1O]《泵站设计规范》GB/
T50265-97;
[11]《民用建筑热工设计规范》
GB50176;
[12]《夏热冬冷地区居住建筑节
能设计标准}JGJ134—2001;
[13]《水利发电厂照明设计规
范》DL/T5140—2001;
[14]《建筑照明设计标准》
GB50034—2O04:
[15]《城市道路照明设计标准》
GJJ45-91:
[1614建筑采光设计标准))GB/T
50033—2001;
[17]《工业企业能源管理导则》
GB厂r15587—1995;
[1814载重汽车运行燃油耗量》
GB4352;
[1914评价企业合理用电技术导
则》GB34585;
[20]《采暖通风与空气调节设计
规范》GB50019—2003;
[21]《三相配电变压器能效限定
值及节能评价值》GB20052—2006;
[22]《通风机能效限定值及节能
评价值》GB19761—2005;
[23]《用能单位能源计量器具配
备和管理导则》(GB17167);
[2414南水北调工程建设专用技
术规定》(NSBD1—2005);
[25]《水运工程设计节能设计规
范>)(JTJ228—2000).
2004年12月,国家发展改革委
发布了我国第一个《节能中长期专项
规划》,规划期分为"十一五"和2020
年,重点规划了到2010年节能的目
标和发展重点,并提出2020年的目
标.节能目标分述如下:
(1)宏观节能量指标:
到2010年
每万元GDP(1990年不变价,下同)
能耗由2002年的2.68t标准煤下降
到2.25t标准煤,2003~2010年年均
节能率为2.2%,形成的节能能力为4
亿t标准煤.
2020年每万元GDP能耗下降到
1.54t标准煤,2003~2020年年均节
能率为3%,形成的节能能力为14亿
t标准煤,相当于同期规划新增能源
生产总量12.6亿t标准煤的111%,
相当于减少二氧化硫排放2100万t.
(2)主要产品(工作量)单位能耗
指标:
2010年总体达到或接近2O世
纪9O年代初期国际先进水平,其中
大中型企业达到本世纪初国际先进
水平;2020年达到或接近国际先进水
平.
(3)主要耗能设备能效指标:
2010年新增主要耗能设备能源效率
达到或接近国际先进水平,部分汽
车,电动机,家用电器达到国际领先
水平.如中小电动机(设计)90~92%;
风机(设计)8o~85%;泵(设计)83~
87%;气体压缩机(设计)8O~84%;汽
车(乘用车)平均油耗8.2~6.7L/hkm;
房间空调器(能效比)3.2~4;电冰箱
(能效指数)62~50%.
(4)宏观管理目标:
2010年初步
建立与社会主义市场经济体制相适
应的比较完善的节能法规标准体系,
政策支持体系,监督管理体系,技术
服务体系.
2工程节能设计要点
大型泵站工程节能设计涉及的
面较为广泛,应积极采用符合现行国
家和行业标准的节能新技术,新材
料,新工艺和新设备.节能设计文件
编制应涵盖工程布置与建筑物节能
设计,机电及金属结构节能设计,施
工节能设计和工程运行节能管理等
内容.
2.1工程布置与建设物节能设计
工程布置与建筑物节能设计应
以站址选择,总体布置和建筑结构为
重点.
①站址选择除满足《泵站设计规
范))(GB/T50265—97)第4章中有关条
款外,应以输水河道水力损失最小为
节能原则;在输水河道断面确定的条
件下,站址应尽量选择在使上,下游
输水引河顺直且最短的位置上,以减
少河道弯曲和沿程水力损失,降低泵
站能耗;有条件时,引水口应布置在
水源地的上风口地带,以减少漂浮物
堆积在站下清污机前,可降低清污机
能耗.
②总体布置除满足《泵站设计规
范》(GB/T50265—97)第5章中有关
条款外,应按泵站运行区,职工办公
区,辅助生产区和生活区等使用功能
分区集中布置,以利于节能管理;站
区应结合地形,工程弃土情况做到平
面顺适,纵坡均衡,路面平整,排水畅
通,以降低能耗;供水塔,变配电所应
尽可能接近负荷中心布置;进站道路
除满足设备运输,消防和职工上,下
班要求外,应尽量结合堤防和防汛通
道布置,以节约土地资源.
③建筑结构设计应在保证室内
环境参数符合国家现行标准的条件
下,以降低采暖,通风,空气调节以及
照明等使用能耗为重点,采取相应的
节能措施.泵房,控制室,检修间和变
电所等生产用房的建筑设计.除满足
《泵站设计规范》(GB/T50265—97)第
6章和第1O.7节中有关条款外,还应
参照执行《公共建筑节能设计标准》
(GB50189—2005),《民用建筑热工设
计规范》(GB50176)和《夏热冬冷地区
居住建筑节能设计标准》(JGJ134—
2001).管理所办公用房,辅助生产用
房等建筑应严格执行现有建筑节能
设计标准和规范.泵房,控制室,检修
间和变电所等生产用房的建筑体型
系数应小于O.35,窗墙比不应大于
0.70;管理所办公用房,辅助生产用房
建筑体型系数宜小于0.40;窗墙比宜
控制在O.35以内.房屋应采取必要的
保温措施:
a.墙体可采用施工方便,且
保温,防火效果良好的聚氨酯硬质泡
沫塑料(PU)外保温;b.屋面采用高热
阻,低线胀率的挤塑板保温.c.门窗采
用隔热断桥铝合金型材,双层镀膜中
空玻璃制作.
2.2机电及金属结构节能设计
机电及金属结构节能设计,应以
设备选择与配套为重点,设计除满足
《泵站设计规范》(GB/T50265—97)第
9章,第1O章和第11章中有关条款
外,还应达到国家《节能中长期专项
规划》确定的节能目标.
对于泵站工程,反映能耗大小的
主要指标为泵站的整体运行效率.而
泵站的整体运行效率与水泵装置的
运行效率,电机的运行效率,变压器
—嘲鞠豳—],●●●●●●●●,一
2008年第5期江苏水利
的运行效率和配电装置的运行效率
等因数有关,故机电设备选型和配置
显得十分重要.
①水泵选型:
在给定水位,扬程
和流量等参数的条件下,应选择高效
区宽,平均扬程工况下效率高的泵型
和水泵结构;对于扬程,流量变化大
的泵站,水泵应配置叶片调节机构,
以便根据泵站不同的运行工况,适时
合理调节叶片角度,以达到降低能耗
的目的.水泵及其装置模型效率指标
可按国调办建管[2005]25号文件执
行.在平均扬程,
水泵的模型效率对应参考值为≥81~
85%,装置模型效率对应参考值为≥
66~78%.
②电动机选型:
根据大型泵站负
荷特性和运行要求,宜采用高效的同
步电动机和合适的功率,避免"大马
拉小车"的状态发生.电动机的效率
及功率因数是其节能的重要指标,且
随负荷率的高低变化而增加和降低,
达到电动机的额定功率时效率和功
率因数最高.对于扬程变幅大的泵
站,可采用变频调速或齿轮变速技
术,以满足水泵运行要求,提高电能
利用率.电动机效率应达到95%以
上.
③变压器选择:
应选用低损耗,
低噪声的节能变压器,并通过负荷计
算,利用最佳负载系数法确定其容
量,力求使变压器的实际负荷接近设
计的最佳负荷,以提高变压器的技术
经济效益,减少变压器能耗.变压器
的经常性负载应以在变压器额定容
量的6070%为宜.变压器的容量不
宜过大,以免增加线路的损耗.选择
变压器的接线组别应有利于抑制高
次谐波.
④配电装置:
配电系统应选择节
能设备,正确选定装机容量,减少设
备本身的能源消耗,提高系统的整体
节能效果;应合理选择变配电所位
置,正确选择导线截面,线路的敷设
方案,以利于降低配电线路的损耗.
此外,应采取无功功率补偿措施,提
高功率因数(高压不低于0.9,低压不
低于O.85),减少电能损耗;应采取通
风降温措施,以控制变压器的工作温
度;应配备能源管理系统,实现能耗
跟踪与控制.
⑤金属结构:
设计应根据工程运
行特点,合理选用节能型门体结构和
启闭设备,力求达到闸门止水效果理
想,启闭设备运转可靠灵活的目标.
2.3施工节能设计
施工组织设计除满足《水利水电
工程施工组织设计规范》(SL303—
2004)~b,还应考虑以下方面的节能
措施:
①合理选择导流方案,在条件许
可的情况下,尽量利用现有水利设施
进行施工导流;其次,通过优化施工
顺序,利用先建工程为后续工程施工
导流.施工导流优先采取自排方式,
以减少排水能耗.
②施工总布置应按生产区,辅助
生产区和生活区等使用功能分区布
置;场内道路和料场布置应有利于物
料输送,节约能源,降低能耗;临时码
头位置选择应与场内道路,堆场统筹
考虑,避免货物的迂回和折返运输.
③施工临时设施建设应与永久
管理设施相结合,按标准一步建设到
位,避免重复建设,造成浪费.
④土方调配方案应周密,施工机
具选择应合理,避免二次转运和回
运,防止重复做功.
⑤根据工程特点,合理选择混凝
土拌和系统,生产能力和浇筑工艺,
有条件时,优先采用商品混凝土浇
筑.
⑥合理安排施工程序,加强工序
管理,尽量缩短工期,以减少基坑降,
排水的能源消耗.
2.4工程运行节能管理
工程管理设计除按有关设计规
范和《泵站技术管理规程》(SL255—
2000)配备必要的管理设施,检测设
施和制定运行管理规程外,还应重视
以下节能措施,以提高节能效果:
①根据工程任务要求,梯级泵站
运行特点和上,下游不同水位组合情
况,制定泵站机组开启台数,叶片调节
角度等运行管理调度方案,使机组处
于高效区运行,以提高泵站运行效率.
②按《用能单位能源计量器具配
备和管理导则》(GB17167)配备必要
的计量仪表,建立能源计量数据中
心,为提高节能管理水平,节能考核
评价和降低能耗积累必要的数据资
料.
③根据生产设备组成及其性能
特点,提出各主要耗能设备的节能,
降耗运用措施和原则;制定照明,空
调等辅助生产设备的节能管理办法.
④根据应急用电负荷要求,合理
选择单位能耗低的备用柴油发电机
组.
⑤管理单位人员配制应设专职
节能管理人员,按有关节能管理的规
定和标准,负责能源消耗定额管理,
考核和奖惩,研究分析工程能源消耗
情况,提出节能方案或改进措施并组
织实施.
3工程能耗分析及节能效果综合评
价
按照《初设报告编制规程》要求,
本部分应根据工程所在地的条件,分
析项目所在地能源供应状况;针对建
设项目的具体情况,确定建设项目建
设期及运行期用能总量及用能品种;
根据国家及工程所在地区的节能目
标,确定建设项目建设期及运行期的
能耗指标.
对于工程所在地区能源供应状
况和节能目标,可根据工程的地理位
置,当地自然环境和节能规划目标具
体描述.大型泵站工程建设期的能耗
主要体现在工程施工过程中各种机械
设备运转所产生的能耗,能耗种类以
油,电,水和辅助性材料为主.土方工
程施工能源消耗以柴油消耗为主,混
凝土工程施工能源消耗以电和水消
耗为主,金属结构制作能源消耗以电
和焊材消耗为主.经初略测算,江苏
境内大型泵站工程建设期电能消耗
约占施工总能耗的90%以上.泵站运
行期的能源消耗主要体现在主机泵
及其辅助设备运转时的能源消耗,以
及管理人员办公,生活和工程日常维
护所发生的能源消耗,能源消耗以电
力为主,能源消耗总量可按泵站装机
容量,机组效率,计划运行时间以及选
配的各类机电设备容量计算得出.对
于年运行时间在5000h以上的大型
泵站,机电设备运行能耗约占运行期
总能耗的95%以上.因此,机电设备选
型和提高泵站整体运行效率是大型泵
站节能设计的关键.(下转第23页)
■团圆圈口一圈
2008年第5期江苏水利
cm;PE膜采用焊接工艺连接,焊接工
具采用自动调温(调速)电热模式双
道塑料热合机,由生产厂家派专业技
术人员到现场操作,采用土工膜专用
焊接设备进行.
2.焊接工艺:
第一幅土工膜铺好
后,将需焊接的边翻叠(约6Ocm
宽),第二幅反向铺在第一幅膜上,调
整两幅膜焊接边缘走向,使之搭接1O
cm0
3.焊接全部在现场进行,要求天
气晴好,风力3级以下,严禁在雨天,
高温和严寒天气下施工,焊接基底表
面应干燥,焊接前用电吹风吹去膜面
上的砂子,泥土等脏物,再用干净毛
巾擦净,保证膜面干净,在焊接部分
的底下垫一条长木板,以便焊机在平
整的基面上行走,保证焊接质量.
4.4复合土工膜的锚固
复合土工膜的锚固分底部锚固
与上部锚固.底部锚固即在坝脚下沿
轴线方向挖口宽0.4m×深0.7m的
一
条沟槽,铺设复合土工膜时将复合
土工膜紧贴在沟内侧,底部铺设至沟
槽底部外侧,铺设完成后在沟槽内浇
筑素混凝土.上部锚固采用将复合土
工膜铺设至设计高程,在坝体6Ocm
以下开挖一口宽0.3锄×深0.3cm的
三角沟槽,在槽内夯填土.然后再在
上面覆盖压实细土就可以了.
4.5上覆保护层
复合土工膜焊接后,及时在膜上
面均匀铺设15cm砂砾石垫层,找平
拍实后浇筑12cm混凝土至高程
35.5m,混凝土护坡以上(35.5~36.4
m)在复合土工膜上直接覆盖6O~8O
cm压实细粒土作为保护层.
5复合土工膜施工质量控制
5,1材料采购
结合工程实际选购符合规格的
复合土工膜.
5.2原材料质量控制
进场的复合土工膜必须有厂家
提供的合格证书,性能及特性指标和
使用说明书.进库后应随机抽检,要
求复测结果全部合格.
5_3施工操作过程控制
施工人员均应穿软底鞋进行复
合土工膜铺设,做到随铺随压.复合
土工膜铺设要与保护层铺设相协调.
焊缝质量是复合土工膜拼接的关键,
施工中尤其要加强接缝检测,检测方
法采用充水法,即焊缝为双条,两条
之间留有约1Omm的空腔,将待检测
段一端封死,另一端插入水针,充水
至0.05~0.20MPa,如无水从孔腔漏
出,表明焊缝合格.
6小结
砂墩水库除险加固工程完工后,
经过半年的运行,混凝土护面平整,
没有出现护面下滑,面板断裂,坝后
无水溢出点,防渗效果较好.采用复
合土工膜护坡防渗对于有渗漏现象
的中小型病险水库的除险加固,具有
较大的经济效益和很好的推广使用
价值.
(作者单位:
新沂市水利局
221400江苏省水利建设工程有限
公司225002)
!
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筇.筇不.尔筇筇筇乔乔乔..不尔尔尔乖乖
(上接第21页)
因目前水利水电行业尚未发布
有关节能设计标准和能耗指标,节能
目标可参照国家《节能中长期专项规
划》制定,建议新建泵站主要耗能设
备能效指标和装机效率接近本世纪
初国际先进水平.
因水利水电行业尚未发布节能
设计标准和建立节能评价体系,故根
据泵站工程节能设计具体情况,对节
能效果进行分项评价:
(1)对总体布置的节能设计进行
评价.若通过输水河道和建筑物的优
化布置,减少了水流沿程损失,应对
降低泵站扬程和能耗的情况作出评
价.
(2)对生产和辅助生产建筑物的
节能设计评价.应参照执行《公共建
筑节能设计标准》(GB50189),根据
围护结构热工设计情况选择不同的
评价方法:
规定性指标法,性能性指
标法,权衡判断法.对于泵站工程辅
助生产建筑,如控制室,办公楼,宿舍
楼,食堂等建筑物,在室内环境参数
以及围护结构的热工性能,窗床面积
比和体形系数等符合国家现行标准
的条件下,与未采取节能措施前相
比,全年采暖,通风,空气调节以及照
明的总能耗可减少50%.
(3)对机电设备节能设计评价,重
点说明选用的设备是否先进,节能和
高效,是否达到国内和国际先进水
平;机电设备配置数量是否合理,性
能是否配套,整个系统是否高效和节
能;与国内类似结构,扬程和规模的
泵站比较,预测能耗水平.
(4)对施工节能设计评价,应说
明临时设施建设是否兼顾永久设施;
施工导流路径是否最优;施工组织设
计方案是否合理;工序流程,工期安
排是否妥当;施工机械选择是否先
进,适用;建设期各种运行设备的节
能措施是否有效;按不同工程类别测
算单位工程能耗,与国内,国际单位
工程能耗指标进行比较.
(5)对工程运行节能管理评价,应
说明通过加强泵站运行管理,积累在
不同时段,不同工况下的机组运行数
据,对扬程,流量,叶片角度,机组功
率,运行台数和泵站整体效率进行统
计分析,制定机组最优运行模式,预
期kt水能耗指标达到或接近本世纪
初国际先进水平.
4结语
目前,水利水电行业尚未发布节
能设计规范和标准,笔者在参照其它
行业节能设计规范的基础上,结合大
型泵站工程的特点,对节能设计编制
的内容,依据,要点和能耗分析以及
节能效果评价进行了初步研究.由于
泵站工程节能设计涉及的专业面广,
如何确定项目建设期和运行期的能
耗指标,并建立科学的节能评价体
系,是摆在水利设计工作者面前的重
要课题,祈望诸位同仁共同探讨.
(作者单位:
江苏省水利勘测设
计研究院有限公司225009)
●舅醺簟国
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