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摘要：隨著近年來節能和環保領域的技術突破，一大批新材料、新技術、新產品相繼誕生。本文針對燃油熱水鍋爐的使用弊端，對現場及成功案例中使用的正溫度電磁感應加熱設備，進行成本比對分析，闡述節能技術改造對環境保護、降低成本支出的實際價值，以及指明未來節能減排投資方向、實現降低消耗的現實意義。
隨著京津冀一體化的快速發展，在生產力變革的同時也帶來了能源消耗、環境污染等影響，十八大以來，以同志為核心的黨中央，高度重視生態環境的保護，生態環境保護已經提升到一個新的層面。當前對節能減排的標準要求之高、要求之嚴，前所未有。黨的報告指出，建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節約資源和環境保護的基本國策，像對待生命一樣對待生態環境。因此，注重環境保護、堅持節能減排、努力降低支出，是企業未來發展的根本指導原則。
1節能環保投資情況
近年來，根據生產生活實際情況，結合地方政府及集團公司對節能環保的總體要求，不斷對節能環保方面進行資金投入，2015年以來，分別利用集團公司技術改造資金493.5萬元；利用生產成本資金315萬元，總計投入資金808.5萬元。先后完成了機車噴漆設施環保改造、管內燃煤取暖改電采暖改造、生產生活照明節能改造、內燃機車整備場、危廢儲備場地面環保改造、燃油鍋爐加裝SCR脫硝系統改造，首次在豐臺折返區域，嘗試使用電磁感應加熱系統為職工洗浴供熱等項目。通過投入，目前已初步實現管內無燃煤使用、所有照明設備采用節能燈或LED照明、污染物排放全部達標的目標。在節能減排，節支降耗方面取得一定成效，僅管內燃煤取暖改電采暖改造一項，就實現年燃煤成本較改造前節支80萬元；2019年還擬利用技術改造資金，消除燃油熱水鍋爐使用，實現“環保零排放，成本再降低”的新目標。上述改造中，以2018年豐臺折返職工浴室，嘗試使用的電磁感應加熱改造項目，在環境保護及降低運營成本方面效果顯著。
2既有供熱模式的弊端
目前豐西區域南北職工浴池供熱水一直沿用傳統的“氣熱交換”模式，即利用燃油鍋爐產生的熱蒸汽加熱浴池儲水罐，作為浴池熱水的主要供熱來源；豐臺折返區域部分生產生活房屋，冬季供暖還采用燃油鍋爐供熱，這些燃油熱水鍋爐在使用，不僅成本支出較大，而且還存在以下問題。
2.1環保檢測管理壓力非常之大
由于燃油鍋爐燃氣中排放的氮氧化物，為北京市重點監控的污染物之一，根據《北京鍋爐大氣污染物排放標-DB115012017》規定，在用燃油鍋爐氮氧化物嚴格執行80mg/m³的標準，使用的燃油鍋爐，為豐臺區企業單位里唯一排放氮氧化物80mg/m³的設備，受到地方環保局重點監測和檢查，環保壓力很大。
2.2設備陳舊待報廢且無法更新
隨著燃油鍋爐逐步已達報廢年限，根據北京市環保的要求，此類設備一旦報廢，將不在報批安裝，曾經也考慮過接引天然氣，使用燃氣鍋爐方案，但由于受地緣限制，投資又相對較大，現在基本放棄此解決方案。
2.3環保改造不能解決根本問題
2015年12月，為滿足北京市環保局最嚴格的氮排放要求（80mg/m³），對在用的所有燃油熱水鍋爐整體進行技術改造，即在鍋爐排煙管道上加裝1套SCR脫硝設備，目前已滿足北京市環保排放新標準。由于環保脫硝設備不屬于鍋爐本體設備，其原理為通過向排煙管道噴灑霧狀氨水降低氮氧化物排放數值，但由于脫硝設備所有氨水管道屬于暗管，同時噴頭口極小，易發生堵塞，無法確定氨水噴灑的實時狀態，一旦脫硝設備故障，鍋爐污染物將形成超標排放，遇到地方環保局監測時，存在較大環保隱患。
2.4生產成本支出壓力較大
根據節能部門及財務部門綜合統計，目前在用的燃油鍋爐年消耗生產用燃油約300噸左右，按照0號與-10市場評價綜合單價8000元/噸計算（2019年5月中石油油價：0號柴油6.65元/升、-10號柴油7.05元/升，密度均取0.85計算），支出成本達240萬元之多，這些費用還不包括環保監測費、設備維護費、環保稅等費用，成本支出壓力較大。
3電磁感應加熱設備的引入
隨著豐臺樞紐生產力布局的整體改造，于2018年分解搬遷至豐西區域和豐臺折返區域，為解決搬遷后豐臺折返職工的洗浴問題，將豐臺折返一處廁所改建成浴室，在供熱方案選定時，節能環保部門再充分考慮燃油鍋爐的種種弊端，決定改變當前傳統供熱模式，積極尋找合理高效解決方案，通過市場調研及實際計算比對，最終選定正溫度電磁感應加熱設備，作為燃油鍋爐熱能交換的替代產品,并于同年5月利用技術改造資金，首次嘗試安裝使用正溫度電磁感應加熱設備用于浴室供熱源，經過近9個月的使用，通過綜合比對計算，確認其具有良好的經濟效益。
4電磁感應加熱簡介
正溫度電磁感應加熱設備，采用三位一體的加熱方式，即：W（渦流加熱）、S（短路加熱）、M（漏磁加熱），是一種新型的加熱技術，利用磁力線導通特殊的材料做電加熱外殼產生熱能，從而實現電磁熱的轉換。其工作原理為：將交流電轉換為特定頻率電流產生交變磁場，當磁場內的磁力線作用在特殊的加熱外殼時磁力線被切割，產生大量的小渦流使特殊的加熱外殼迅速發生，達到加熱容器內水的目的。電磁感應加熱設備有以下優點。
4.1熱效能比很高
三位一體的加熱方式不僅利用電流中的有功率，還充分利用感應電路的銅損、鐵損、雜散損耗及短路漏磁等無功功率轉化為加熱水的熱能，現階段國家規定的電加熱能效比等于產生熱量/有功功率的前提下，經過國家權威檢測機構檢測，運行功率因數>0.98，產品效能和系統效能比可分別達99%和93%，詳見圖1。
4.2安全環保性高
電磁儲能設備為常壓設備，不存在高壓隱患，同時，設備采用水電分離的制造工藝，運行時設備外殼呈零電位，不存在漏洞隱患，運行十分安全；電磁儲能系統結構簡單，方便簡潔，無危廢氣體排放，符合國家節能減排及環保政策。
4.3故障低不積垢
電磁儲能設備的主機副邊外殼上的線圈與外殼之間形成磁化通道，水流通過此通道在加熱的同時水質也被磁化，磁化后的水質不易在電磁儲能加熱設備腔體內結垢，首先設備發熱效率不會衰減，其次不會因為過熱損壞設備，可保障設備長期保持穩定運行。
4.4使用壽命較長
電磁感應加熱設備本身參照變壓器國標（GB標準）使用壽命標準設計，設計使用壽命為20年，在眾多成功案例中，有著結構簡單、運行平穩、易維修、無故障的特點。
4.5節支效果較好
對比其他能耗對，以1m3自來水由18℃加熱至58℃的成本消耗（詳見表1），電磁感應加熱設備不僅在產品效能，系統能效比有著較高的優勢，在成本支出方面也有著明顯優勢，詳見圖2。
5現場應用情況分析
目前豐臺折返區域浴室安裝設備為，一臺40Kw的正溫度電磁感應加熱設備，對8m3儲水罐進行循環加熱，已滿足每天100余人的洗浴需求，設備自安裝運行9個月以來，未發生任何設備故障，總體運行平穩而且熱效率較高，即使在冬季仍能高效運行，較傳統的空氣源熱泵系統有著明顯的優勢，9個月中總計消耗電能3.9萬Kwh。根據實際消耗情況，按照該浴室日均需水量6噸計算，采用電磁感應加熱設備年消耗電量不超過5萬Kwh，按照集團公司公布電價標準0.85元計算，成本支出不超過4.3萬元；如采用燃油鍋爐供熱，按每噸水需要消耗燃油6公斤計算，年消耗燃油13.1噸，僅燃油成本支出10.5萬元；如采用電熱管加熱的電鍋爐供熱，按每噸水需要消耗耗電53Kwh計算，年消耗電能11.6萬Kwh，成本支出9.9萬元。詳見圖3。綜上計算，電磁感應加熱設備成本支出，較燃油鍋爐、電熱管鍋爐可分別減少6.2萬元和5.6萬元，同比減少達59.1%和56.6%，由此可見電磁加熱設備的節支效果非常顯著。
6成功案例簡介
6.1北京局集團公司北京通信段
2017年冬季北京局集團公司北京通信段，入冬之前通過集團公司煤改電技術改造項目，在該段管內30余處安裝了正溫度電磁加熱設備，用于供熱、取暖使用。經過一個采暖期的運行，未發生任何故障，按照供暖面積與實際用電計算，各處所一個采暖期每平方米的耗電量一般在30-70Kwh/m2，與供應商給出的標準不大于100Kwh/m2相符合。
6.2張家口市張北地區煤改電項目
2017年河北張家口市張北農村地區煤改電項目，政府公開招標采購電采暖設備，國內共有8個廠商應標，其中包括正溫度電磁感應加熱設備。張北縣政府環保局，采用標準房屋現場接表計量的驗證的方式進行測試，并且提出了每日每平方米耗電不得超過0.8Kwh/m2的苛刻標準，通過測試，此次應標的電熱轉換設備、高壓電極儲能磚產品，都應能耗每平方米耗電高達1.5-2Kwh，被縣政府拒付設備款并由廠家自己拆除設備，僅正溫度電磁加熱設備以低于張家口市張北縣政府規定的，每日每平方米耗電不得超過0.8Kwh/m2苛刻標準，在眾多產品中脫穎而出，一舉成為張北縣政府采購產品。
7成功案例能耗數據對比
我們從北京通信段（數據由北京通信段提供，詳見表2）與北京西車務段（數據由北京西車務段提供，詳見表3）分別采集電磁感應設備、空氣源熱泵及電熱鍋爐，在上述單位沿線部分工作場所一個采暖季（2017-2018年采暖季）的電能消耗情況，進行數據對此。通過數據對比得出，電磁感應加熱設備較空氣源熱泵及電鍋爐，具有明顯優勢，確實具備高效節能的特點。
8未來投資方向展望
目前豐西區域還有2臺燃油鍋爐，為南北兩職工浴池供熱使用；豐臺折返有1臺燃油鍋爐用于部分房屋的冬季供熱使用，結合成功案例，通過綜合考慮，2019年已向集團公司遞交可行性研究報告申請，擬利用技術改造資金，將現有燃油熱水鍋爐，全部替換為正溫度電磁加熱設備，徹底結束燃油鍋爐的使用，消除氮氧化物的排放設備。改造后，不僅完全決燃油鍋爐所存在的環保隱患，實現供熱設備0排放的綠色目標，而且可減少年生產用燃油支出，降低成本支出。根據節能部門保守數據統計，替換電磁加熱設備后，全段用于上述供熱的年總體電能消耗，預計不超過170萬Kwh，按照集團公司公布電價標準0.85元計算，用電成本支出不超過144.5萬元，相對使用燃油鍋爐年支出300噸，成本支出240萬元而言，可實現減少生產用燃油300噸，最終可降低成本節支95.5萬元，同時設備維護成本也大幅下降，環保監測費用、排污費、排污稅也隨之大幅下降。總之，正溫度電磁加熱設備，通過成功案例及豐臺折返區域近一年的使用情況，設備不僅運行平穩、無故障，而且有著完全消除環保排放隱患和節支效果明顯的特點，是秉承綠色發展原則的首選。當前國家高度重視環境保護與生存發展，我們將注重環境保護、堅持節能減排、努力降低支出，為京津冀協同發展，建設美麗和諧的社會主義國家貢獻力量。
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作者:孔為國 單位:北京潔利安時代能源科技中心
