一、钢铁行业节能

中国传统的社会发展模式具有“高投入、高污染、高消耗”的特点，直接导致生态环境整体恶化。然而，中国是世界上几个水最少的国家之一，人均水量排名世界第88位，仅为世界人均水资源的四分之一。如今，一些城市被迫限制供水，情况非常严重。

在钢铁企业中，工业用水量很大。钢铁生产过程中排放的污水主要来自生产工业用水、设备和商品冷却用水、烟尘清洗、设备和现场清洗用水。主要可分为含有有机污染物的有机废水、含有无机污染物的无机废水和仅受热污染的冷却水。

近年来，莱钢加强了工业废水的处理和再利用，各单位工业废水排放量日益减少，但工业废水异常排放仍存在，部分污水未得到有效处理。为贯彻我国水资源发展战略和水污染治理对策，减少莱钢水源短缺，促进污水资源化，确保莱钢经济建设的可持续发展，促进工业废水“零”排放，拟选择合适的地址建设综合污水处理设备。

在水处理厂，能源成本一般占总运营成本的30%~50%。因此，科学的电气安装设计在降低能耗、设备和能源成本方面起着至关重要的作用。严格的日常能源管理可以有效降低企业的运营成本。本文将结合菜钢污水处理厂的设计，介绍污水处理厂的配电、电机控制设计方案和先进的能源解决方案。

污水处理站按尺寸可分为四种规模。微型污水处理站：污水处理量1000~5000m3/天或覆盖1000~10000人，需用功率25~125KVA。小型污水处理厂：污水处理量5000~50000m3/天或覆盖10000~100000人，需用功率125~1250KVA。中型污水处理站：污水处理量50000~200000m3/天或覆盖居民人口1000000~5000000人，需用功率1.25~5MVA。大型污水处理站：污水处理量200000~100000m3/天或覆盖居民人口500000~100000000人需用功率5~25000000MVA。需要注意的是，如果在废水处理过程中选择反渗透技术进行操作，则需要使用功率远高于传统污水处理，供电时应适当考虑。

对应不同的污水处理站，按规模由小到大，可与公共配电网连接：低压或中压网络单回路供电;中压环网结构：高压双回路供电：高压双回路供电，双母线接线，

中压回路的主要配置方法有:单回路、单台或多台变压器:开环、一个中压变电站或开环、两个高压变电站。基本配置为放射式单回路系统和单台变压器。使用多台变压器时，一般采用开环结构，提高供电可用性。当有大功率电机时，可以直接采用高压供电的方法来降低电缆规格。论文参考。

低压回路段的主要配置方法有：

①)放射式单回路设备，可供参考，也是最简单的。负载只接收单电源，提供最低水平的供电可用性。由于供电中断时没有冗余，除非实际条件有限，否则应尽量少使用。②配备2台变压器。选用收到同一高压进线的两台变压器供电。论文参考。变压器全部投入运行时，一般收到低压主开关盘并联运行。③ 2台变压器，2段低压主开关柜，配有常开分段开关。2个变压器，2个低压主开关柜：当一个母线故障或授权维护其中一个变压器时，为了提高供电可用性，可采用常开分段开关分段运行低压主开关柜。④配备双终端供电，配备自动转换开关。这种设备用于要求最高的供电可用性，原则上有两个外部电源，如两个变压器、一个变压器和一个备用发电机，由不同的高压进线供电;一个变压器和一个UPSups电源。选择自动转换开关(ATS)避免电源并联运行。这类设备允许所有上级配电系统在不中断供电的情况下进行预防性或故障处理。

根据莱钢综合废水水体的特点，污水处理站采用生物接触氧化与超滤、反渗透相结合的方法进行处理。论文参考。它不仅能充分去除水中的污染物，还能用原水冲洗炼铁和炼钢的渣土，经过超滤和反渗透深度处理的水可以回用于工业循环水系统，真正实现零排放。因此，厂区用电功率相对较大，计算负荷为1345.7kW，1118.4无功负荷kvar，为提高供电稳定性，尽量避免供电中断，结合莱钢供电条件，采用两台变压器供电，设置两个低压主开关柜：同一高压站不同段母线的变压器供电，

在饮用水和污水处理站，电机用于驱动各种设备：水泵;移动终端(刮刀刮泥机);搅拌器(水和淤泥);污泥处理设备(蜗杆、离心机、压力、输送带);鼓风机(用于生物处理时的曝气)等。根据不同设备的特点，应采用不同的控制方法。

离心泵是水处理中常用的泵类型。通过侧叶轮的旋转运动产生向心力，将水从泵中分离出来。离心泵应用广泛，可满足各种体积/压力要求。通过调节泵的闸阀或旋转速度，可以方便地控制离心泵的排水量。离心泵多级泵专门用于反渗透过程中的高压膜通水。离心泵功率范围大(1kW至1mW以上)，转距是旋转速度的二次函数。强烈建议选择可控的逐渐降速过程，防止水锤对管道的冲击。

加药泵为高启动转矩低功率(10) kW)电机一般用于在难以有效混合的调味水箱系统中注入液体剂。螺旋泵是一种稳定的低速电机，由减速齿轮驱动，用于在有限的高度增加大量的水或污泥。搅拌机通常是稳定转速的中等功率(1到50 kW)电机、浆片由减速齿轮驱动，用于使液体同质。

此外，还有用于动作控制的格栅和阀门，以及用于污泥处理的输送带、研磨机、清洗臂、压滤机、离心分离器和刮刀。

一般来说，电力成本在水处理设施的总运行成本中占很大比例，应特别注意节能减排。可采取以下优化措施：通过安装电力监控系统，可以帮助用户合理使用设备，改善财产，在莱钢污水处理站使用新变压器，减少空载损失，广泛使用金属卤化物灯具，发挥节能效率的作用。此外，通过设置无功补偿，电力因素调整到0.9以上，也避免了电力公司收取无功电费，降低了电力消耗。

二、农业灌溉节能

《实施方案》中的高效节水灌溉主要是指喷灌、微灌、管道灌溉(管道通水灌溉)等灌溉方式。《实施方案》指出，“十二五”期间，我国高效节水灌溉具有发展社会化、技术一体化、建设规模化、应用农田化、服务专业化等特点。地方有关部门实施了小型农田水利设施建设、东北四省(区)节水增粮、大型灌区配套节水改造、大型节水灌溉效率示范等特点，促进了高效节水灌溉的快速发展。截至2015年底，我国灌溉面积10.81亿亩，其中高效节水灌溉面积2.69亿亩，高效节水灌溉年节水能力约270亿立方米，全国灌溉水有效利用率达到0.53。

然而，到“十二五”末，我国高效节水灌溉面积仅占灌溉面积的25%左右。受水污染、时空分布不均、农业用水方式普遍等因素的制约，我国高效节水灌溉支撑现代农业发展的潜力尚未得到充分发挥，还有很大的发展空间。截至2015年底，北京、河北、新疆、天津、内蒙古等省(自治州、市辖区)高效节水灌溉面积占灌溉面积的78%.59%、51%、47%、45%;湖南、广东、安徽、江西、、四川等省(区)高效节水灌溉面积占灌溉面积的比例较低，分别为0.5%、2%、4%、4%、4%、5%。

施工目标及主要任务

1.建设目标

《实施方案》明确指出，“十三五”期间，我国新增高效节水灌溉面积1亿亩。到2020年，高效节水灌溉面积将达到3.69亿亩，占全国灌溉面积的32%以上。农业灌溉水的高效利用率将达到0.55以上，新增粮食生产能力将达到114亿公斤，新增年节水能力将达到85亿立方米。同时，推进体制机制改革创新，充分发挥工程效益。

2.主要任务

《实施方案》提出了工程建设和体制机制改革创新两项任务。

(1)工程建设任务。“十三五”期间，我国新增高效节水灌溉面积1亿亩，其中管道通水灌溉面积4015万亩，喷灌面积2074万亩，微灌面积3911万亩。耕地高效节水灌溉面积8672万亩，其中大中型灌溉面积3200万亩，小型灌溉面积1868万亩，纯井灌溉面积3604万亩;非耕地高效节水灌溉面积1328万亩，其中牧区600万亩。

从各省(区)公布的建设任务来看，新疆、河北、内蒙古、山东、河南等五省(区)任务量较大，分别为1200万亩、1000万亩、1000万亩、950万亩、650万亩，总量4800万亩，占“十二五”期间全国新增高效节水灌溉面积

的近一半。

(2)制度机制改革创新任务。《实施计划》明确把农业水价综合改革作为农田水利改革的“牛鼻子”，全面推进备项制度机制改革。一是创新建设管理模式。积极探索民办支持、奖励补贴、建设补贴等建设方式，鼓励和引导农户、农户水合作组织和新型农业经营实体成为高效节水灌溉项目建设管理的主体。二是建立健全运行维护保护机制。明确高效节水灌溉项目产权偿还，落实管理保护主体、责任、制度和资金，建立责任明确、权责明确、管理规范、运行高效的管理保护机制。三是建立健全农业水价形成机制。通过分级制定农业水价，探索分类水价，逐步实施分级水价，建立健全合理反映供水成本、有利于节水农田水利体系创新的农业水价形成机制，符合投融资体系。四是建立精准的补贴节水奖励机制。

区域布局与技术模式

中国幅员辽阔，南北自然条件不同，水资源禀赋不同，种植结构复杂多变。根据东北、西北、华北、南方的气候特点、水资源条件、农业种植结构等因素，确定了“十三五”期间分区发展的重点和技术方法。《实施方案》中东北地区指辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古自治州东部;西北地区指陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、内蒙古自治州中西部;华北地区指北京、天津、河北、山西、山东、河南六省(市);南部地区是指长江沿岸及以南的省(区、市)。

1.区域布局

“十三五”期间四大区域高效节水灌溉面积布局如下：

(1)东北高效节水灌溉面积1840万亩，其中管灌面积260万亩，喷灌面积855万亩，微灌面积725万亩

(2)西北地区高效节水灌溉面积2830万亩，其中管灌面积517万亩，喷灌面积188万亩，微灌面积2125万亩。

(3)华北高效节水灌溉面积2980万亩，其中管灌面积2074万亩，喷灌面积430万亩，微灌面积476万亩。

(4)南方高效节水灌溉面积2350万亩，其中管灌面积1164万亩，喷灌面积601万亩，微灌面积585万亩。

2.技术方法

(1)东北地区根据水资源承载能力，合理发展滴灌和喷灌技术，积极选择耐旱坐水种;在有规模耕作要求的地区，大中型机械化步行喷灌集中发展。

(2)西北地区应优先在内陆河区和传统井灌区开发高效节水灌溉。在地表水过度开发或供水矛盾突出的灌区，在加快骨干试压渠道节水改造的基础上，根据当地情况推广滴灌、喷灌、管灌技术;在水源过多的开发区，应适当减少浇水面e，维护生态安全：在草原牧区，根据水源条件开发高效节水灌溉草原，严格控制生态敏感地区获得地表水灌溉人工草原。

(3)华北地区禁止在地下水超采区改善灌溉面积，在农业灌溉中挖掘深层地下水，科学开展地下水源更换区高效节水灌溉工程建设，合理利用雨洪资源、微咸水、再生水等;在纯井灌区和井渠结合灌区，以管道通水灌溉为核心，结合水肥一体化发展喷灌和微灌，推广用水计量和智能控制技术，实现浇水量和地下水的双重控制;在地表水灌区，大力推进高效、管理方便的高标准管道通水灌溉和条件成熟的区域，因时制宜开展喷灌和微灌工程建设。

(4)南方地区积极发展以往地表水灌溉区的管道通水灌溉：在丘陵山区建设的“五小水利”工程中，推广高效节水灌溉技术，提高抗旱减灾能力;在果园、茶树、设施农业区等高经济附加值作物区，大力推广喷灌和微灌技术：大力推广糖蔗种植地喷灌和微灌技术。

三、供热机组节能

热网循环泵是供热机组中最重要的设备之一，其合理的选择和设备设计直接关系到供热系统的正常运行。就目前市场上的热网循环泵而言，部分泵的设计选择扬程较高，导致出口阀节流损失严重，不仅降低了运行经济效益，而且增加了机器运行安全隐患[11.在这方面，本文优化了循环泵驱动节能的设计，并结合案例讨论了改进过程，旨在提出最佳的补救措施。

节能减耗增强了设计的意义

就全球能源遍布情况而言，我国能源遍布较少，资源紧缺。改革开放后，国境大开，国内经济发展迅速，各大产业发展迅速，整体产业水平较高。但随着工业化进程的加快，出现了一系列的能源问题和环境问题。根据相关研究结果，[21.目前我国能源实际利用率相对较低，因此节能减耗的概念逐渐深深扎根于人们的心中，越来越多的人开始关注节能减耗措施的应用。国家提出了“资源节约型”社会发展战略，建立了包括电力在内的节能减排重点产业，建立了中国十大节能项目，包括电力节能项目。可见，节能降耗措施的应用迫在眉睫。就目前国内电力电力行业的发展而言，能耗相对较大，消费趋势逐年增加。作为一家大型电力企业，大唐张家口厂的电力需求一直很大，能耗也很大。一些趋势表明，它的能耗正在增加。归根结底，主要与行业发展有关，也与发电装机容量小、系统落后等问题密切相关。然而，随着行业的不断发展，能源供应之间的矛盾日益突出，我公司逐渐认识到节能减耗的重要性，积极将其作为行业发展的重点内容之一。公司不断采取和深化经济型建设对策，全面调整行业设备，希望通过设备调整提高机器运行效率，降低能耗，最终促进行业和社会的可持续发展。

供热机组热网循环泵驱动节能优化措施

我国北方供暖时间长，设备需要长期运行。热网循环泵作为供热机组输送供热介质的重要途径之一，能耗相对较大。为有效提高热网循环泵的驱动节能效率，阐述了以下驱动节能提升措施:背压机驱动热网循环泵方案。该方案降低了变频调速装置在电泵方案中的应用，可以调节其转速[3]。驱动汽源采用工业泵送方法，参数水平较高。它可以通过背压机排出余热，直接将排气输入热网加热器，最后用作热网水。由于工业泵送的相关参数水平要求较高，具有较强的工作能力。由于小汽轮机的效率低于主汽轮机，从节能经济的角度来看，工业泵送方法驱动小汽机，最终推动热网循环泵的方式还有很大的改进空间。看，还有一定的改进空间。具体方案内容包括以下几点:

1.测量热过程

首先，建立循环泵轴功率，根据循环泵流量、效率、扬程和密度参数计算热网循环泵轴功率。具体计算公式为：热网循环泵轴功率=。

2.确定小汽轮机参数值

设置小汽轮机的相关参数，设置其功率、转速、排气温度、进气温度、进气压力、背压分别为1400kW、1500rmp、200℃、272℃、0.5Mpa、0.2Mpa。由于小型机器需要工作，应增加进入换热器的加热蒸汽量，以进一步满足原换热负荷[4]。因此，需要根据热平衡原则和相关计算方法计算加热的蒸汽量。具体过程应首先使用加热蒸汽驱动小汽轮机工作，然后使用小汽机排气加热热网水，充分利用低档蒸汽的能量梯度。

3.分析其经济性

应用上述方案后，可以有效节约电机驱动模式的功耗，但与电机驱动模式相比，这种方案会增加抽汽量，而增加的抽汽量最终会导致主机输出损失，因为它没有在主汽轮机中工作。如果前者的增量大于后者的输出损失，可以说明该方案与电机驱动方案相比具有很高的优势，可以看作是该方案以小损失获得了较大的驱动能力，也在一定程度上反映了该方案的更好经济性。相反，如果输出损失更大，说明电机驱动模式更好。本研究表明，汽车机战略具有很强的经济性。讨论本方案主机输出损失的重要原因有两个:一是汽车机在排气加热热网水时挤出一些加热泵送，这部分加热泵送会在主机上工作。第二，汽车机消耗蒸汽，但没有在主机上工作造成的损失。

4.比较不同抽汽策略的节能状况

为了明确不同驱动策略的节能效果，本文以330MW双抽凝汽轮机组为例，对单个热网循环泵采用了不同的驱动方案。其经济价值最终显示了工业抽汽驱动策略的汽机消耗量、驱动引起的工业抽汽增量、进气焓、排气焓、排气压力和输出损失。与电机策略相比，节能能量分别为27370kg/h、27370kg/h、3208kJ/kg·h-1.3050k/kg·h-1、0.4Mpa、1370W/kW、60kW。与电机策略相比，小汽机耗汽量、驱动引起的加热增量、进气焓、排气焓、排气压力和输出损失的节能能量分别为30155kg/h、71kg/h、3023k/kg·h-1、2880k/kg·h-1、0.16Mpa、10W/KW、1419KW。两组数据对比显示结果显示，与电机驱动方案相比，工业抽汽驱动方案可节能60kW，与电机驱动方式相比，加热抽汽驱动方式节能1419kW，但后者比前者总耗汽量多2785 kg小。归根结底，主要考虑前者工业抽汽参数高，能耗损失大。由于在主汽轮机中工作造成的主机输出损失与电机功率相似，因此其实际节能相对较小。后者加热抽气方法参数值低，主机功能小，一级热网加热器工作压力低于二级热网加热器，企业流量为一级加热器排气热量和单位流量加热抽气在二级加热器中释放热量大致相当，因此部分加热抽气在加热热网水前先用于汽车机，对加热抽气总量影响很小。

最后，上述研究表明，三种热网循环泵驱动方式中的第一种蒸汽品味较低，可实现能量梯度利用，综合运行后经济性最高。与第三种驱动方式相比，第二种驱动方式与整体运行经济相似，但前者能有效降低工厂用电率，节能效果差距不大。综上所述，选择汽车泵方案可以在一定程度上提高企业的经济效益和综合热效益。但需要正确调整，根据热网水流量和压力变化调整速度，提高设备运行效率，消除阀门冲洗，减少部分节流损失，最终提高系统安全，有效改善电力系统运行环境。

一般来说，热网循环泵设计不当将直接导致能耗增加，传统配置方法将提高冬季用电量，为了有效节约资源，采用加热泵驱动小汽轮机驱动泵，计算工业泵驱动、电机驱动和加热泵驱动三种方案的经济性，最终发现加热泵驱动方案更节能。但就本研究而言，研究方向仍不够全面，未来作者将进行深入的研究和分析，努力提出更节能的设计和改进方案，提高设备节能效果，确保行业的可持续发展。

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