能源是發展國民經濟的重要基礎，能源問題舉世矚目，從長遠預測我國的能源供需，矛盾仍很突出，因此開發第五種能源─節能，至關重要。節約能源對保證我國經濟的快速發展、提高經濟效益、推動技術進步、合理利用資源、減少環境污染等方面起著積極的作用，也是實現我國經濟增長方式從粗放型走向集約型的重要途徑和實施“可持續發展戰略”的必要措施。
我院熱電工程設計研究所，主要從事熱電及集中供熱方面的基礎設計工作。自1984年以來，主要在北京地區配合北京市實施集中供熱工程，設計了為國家重點工程西客站等5項重點工程配套的熱電工程，亞運村等30多個集中供熱工程。北京是我國的首都，是政治、經濟、文化中心，北京城市環境的好壞，直接關系到我國的形象和聲譽。為了改善北京的環境，提高鍋爐的熱效率，提高集中供熱的管理水平，節約供熱系統能源，我們結合北京市各供熱工程的特點，分別采取了各種形式的節能措施，把最新的科研成果應用到工程設計中。并且把節能的管理列入設計的議事日程中去，如：初步設計中設有節能篇，供有關部門審批，工程投產后，搜集用戶的反饋意見，以利于改進。
下面就結合具體的工程實例，介紹我們在設計中幾例節能措施及新技術成果應用，并把搜集到的用戶反饋信息提供給大家參考。
1、變頻調速技術應用
北京經濟技術開發區是國家級開發區，它主要依靠國外企業投資，實行滾動開發，鍋爐蒸汽的需求量隨著開發區的滾動發展逐步增加。
經濟技術開發區的前期供熱工程，先設計5臺35t/h蒸汽鍋爐，鼓、引風機總安裝容量935kW，是用電大戶，每kW·h電費按六角五分計，一年電費非常可觀。
以往鍋爐鼓、引風機的風量調節采用風門擋板的調節方式，即通過調節風門擋板改變風道的流通能力，達到調節風量的目的。這種調節方式，電機處在滿負荷工作狀態，電流量變化很小，風道風量的調節是風門擋板開閉改變風道阻力實現的，人為地造成能量損失，降低了鍋爐鼓、引風機運行效率，即使鍋爐鼓、引風機在低負荷、高消耗的運行狀態，造成電能的極大浪費，我們結合該項工程設計，提出了采用最新的變頻調速技術。
變頻調速技術的迅猛發展，大量新型元器件的使用，為變頻調速裝置的運用奠定了技術基礎，變頻調速技術已基本成熟。為了適應開發區滾動發展的具體特點，我們在設計中確定鍋爐鼓、引風機的風量調節選用變頻調速裝置，通過改變電動機的供電頻率改變風道風量，以達到調節風道風量的目的，以適應供熱系統鍋爐變負荷下，改變供電頻率調節風量，使電機消耗功率隨之大幅度減小，從而達到真正的低負荷、低消耗運行。
經過幾年的實際運行，開發區供熱廠反映變頻調速裝置有以下優點：
a. 節能效果十分明顯，每月每臺鍋爐節電近3萬元（電費0.65元/kW·h）。
b. 適應了經濟開發區滾動發展的特點，解決了建區初期低負荷運行問題。
c. 對延長設備壽命、降低噪音、減少運行及維護費用有十分顯著的效果。
d. 變頻調速器的可靠性很高，保護功能很強，有失速防止、過流、欠壓、過壓、瞬時停電、逆變器過熱、電機過載、外部故障輸入、輸入缺相、輸出短路等保護，曾出現過外線短路事故，但變頻調速器未受到任何損壞。
e. 變頻調速器雖然結構復雜，但操作調整比較方便，一般操作人員比較容易掌握，便于進行操作管理。
正因為變頻調速器有如此之多的優點，所以受到了用戶的青睞，他們希望實現對整個供熱系統的節能，如：鍋爐給水泵的恒壓給水，爐排變頻調速。
根據北京經濟技術開發區反饋的信息，我們認真總結了成功和不足的地方，在亞運村等供熱廠進行了推廣和改進。
2、計算機技術應用
亞運村供熱廠是整個亞運村工程的配套工程之一，鍋爐房設計總量為9臺35t/h蒸汽鍋爐，工程要求建設速度快、節能效果顯著。已往鍋爐的燃燒控制系統大多采用DDZ─Ⅱ儀表，操作工憑借各自的技術水平，通過觀察鍋爐蒸汽流量、壓力、爐筒水位、煙氣含氧量、爐膛負壓等，調整爐排速度、鼓風機風量、引風機風壓，這種人工控制方法一般很難達到滿意的節能效果，原因是工業鍋爐的燃燒系統是一個多變量輸入多變量輸出的復雜系統，影響燃燒效果的因素十分復雜，較正確的數學模型難于建立，以經典的PID為基礎的常規儀表控制已很難達到最佳狀態，靠人工手燒控制，又受人為因素（經驗、責任心、白夜班）的影響。我們結合亞運村整個工程的技術要求，用計算機控制調節鍋爐的風煤比，以提高鍋爐的熱效率，降低鍋爐的煤耗。計算機技術在國外已深入到經濟和日常生活的各個領域，特別是在科研、教育、工業生產上已普及應用。我國由于經濟技術落后，當時計算機工業控制技術尚在研究開發之中，為趕上國際先進水平，縮短差距，我們抽出相關技術人員，組織班子，進行了鍋爐計算機的開發工作，開發了IYY鍋爐微機控制系統，使其具備以下功能：
a. 巡檢采樣
b. 手動及自動控制調節
c. 漢字彩色顯示畫面
d. 數據累計及報表打印
e. 聲光報警
f. 電機啟停聯鎖
該套系統經過幾年的實際運行，亞運村等幾個供熱廠反映有以下優點：
a. 提高了鍋爐的運行經濟性，節約了能源，降低了成本。
b. 增加了運行的安全可靠性。
c. 減輕了勞動強度，節省人力。
通過多年的實踐摸索，我們感到工業鍋爐計算機控制的核心，目的是提高燃燒自控系統（包括給風、給煤、引風）的自適應能力和尋找最佳風煤比。燃燒自控系統是一個多變量輸入的復雜系統，風煤配比必須隨負荷、煤質等因素變化而變化，燃燒效果才能始終保持在最佳狀態，固定風煤比的PID調節已不能適應這種復雜系統的要求，必須尋求更先進的控制算法。
我院銀燕電腦控制公司和亞運村供熱廠繼續合作，對原有計算機系統進行改進，采用了PLC作為主系統，一套PLC主機控制4臺35t/h鍋爐，用一套計算機供司爐人員監視。該套系統投運2年來，效果較好，表現在可靠性提高，編程簡單，操作容易，司爐人員可減少30%，煤汽比提高了0.1∽0.2（原煤汽比為1:7）。這種控制系統把自適應、自尋優理論和模糊控制理論等適應能力更強的算法引入燃燒系統的控制中，這就大大改善了燃燒工況，達到經濟燃燒的目的。
3、冷凝水加緩釋劑應用
對亞運村供熱廠幾年來的水質運行觀察結果發現，凝結水返回鍋爐房回水箱時，質量不高，帶有大量的腐蝕物質，含鐵離子量大，出現紅水現象，有時只得將大量凝結水排掉，既浪費了大量的軟水，又浪費了熱能，降低了鍋爐的效率。
經分析，凝結水中含鐵量大的主要原因是凝結水中有CO2，CO2主要來源于鍋爐給水中構成堿度的離子在鍋爐內的熱分解：
2HCO3-—→CO2+H2O+CO32-
由于鍋爐水的pH值一般只維持在12，偏堿性，所以不可避免地會在鍋爐中受熱分解，釋放出CO2，并通過蒸汽管道隨蒸汽一起進入換熱設備及凝結水設備管道中。
CO2可溶解在水中產生下列反應：
CO2+ H2O—→H2CO3—→H++ HCO3-
因為蒸汽形成的凝結水純度很高，所以即使有少量的H2CO3也會顯著降低凝結水的pH值，引起金屬表面的腐蝕，特別是在蒸汽形成凝結水的初始階段，pH值最低，此時的腐蝕危害性最大。
根據以上分析，凝結水中含鐵量大的主要原因是凝結水中水CO2所造成。經了解國外處理同類情況時采用加藥的方法，我們向亞運村供熱廠推薦在蒸汽系統中加入冷凝水緩釋劑，結果有效地中和了蒸汽及凝結水回水系統中的酸性CO2，凝結水中的鐵離子含量由原來的2∽4mg/L下降到0.5mg/L，回水質量提高，由渾濁變成無色，全部凝結水都可回用，避免了水質不合格造成的浪費。凝結水回收率由75%上升到85%，提高了10%，以凝結水每噸價格10元計，5臺鍋爐每天按多回收300t凝結水計，價值為3000元，每月可獲得經濟效益9萬元，全年按4個月計，可節約36萬元/年。此外，還降低了鍋爐的排污，提高了鍋爐的熱效率，降低了管道及設備的維修費用，在延長鍋爐使用壽命等方面具有更大的經濟性。
4、合理設計水處理系統
北京南小營供熱廠是北京市環保局重點抓的集中供暖試點，設計供熱廠規模5×29MW高溫熱水鍋爐，供200萬m2面積采暖，鍋爐房與熱用戶之間設10個換熱站，將150℃高溫熱水交換成95℃低溫水。
以往供熱設計中，鍋爐房及換熱站分別設置軟化水處理設備，軟化的自來水作為供熱系統的補給水，以避免設備結垢，造成熱能浪費。這種設計方案，供熱面積越大，換熱站越多，水處理設備也就越多，節水效果也就越差。我們結合南小營供熱系統集中的有利條件，將軟化水處理設備集中在鍋爐房內，集中制水，用一根Ф150管道將軟化水送至各換熱站。經南小營供熱廠使用后反映有以下優點：
a. 在換熱站內不設軟化水設備，節省占地面積，并節省基建投資100多萬元。
b. 既減少了浪費，節省了運行費用，又確保了軟化水質量。
c. 減少了換熱站的專職人員。
在合理設計水處理系統時，我們還精選水處理設備，選用我院研制的負壓逆流再生離子交換器，經測試，節能效果顯著，與常規水處理設備相比，節鹽、節水2倍以上，其綜合指標達到國內先進水平，并榮獲國家發明獎勵。
以上4例，僅是我院在3個工程供熱系統中的部分節能設計及新技術應用，從用戶的反饋信息看取得了較好的節能效果。
節能是減少投資、縮短周期、提高效率不可忽視的重要方面，適應《中國節能技術政策大綱》的要求，符合國家的長遠利益。設計人員是節能的先行者，有不可推卸的節能責任，要加強節能意識，全方位地考慮節能設計，使我國的節能指標盡快趕上世界水平。
我院熱電工程設計研究所，主要從事熱電及集中供熱方面的基礎設計工作。自1984年以來，主要在北京地區配合北京市實施集中供熱工程，設計了為國家重點工程西客站等5項重點工程配套的熱電工程，亞運村等30多個集中供熱工程。北京是我國的首都，是政治、經濟、文化中心，北京城市環境的好壞，直接關系到我國的形象和聲譽。為了改善北京的環境，提高鍋爐的熱效率，提高集中供熱的管理水平，節約供熱系統能源，我們結合北京市各供熱工程的特點，分別采取了各種形式的節能措施，把最新的科研成果應用到工程設計中。并且把節能的管理列入設計的議事日程中去，如：初步設計中設有節能篇，供有關部門審批，工程投產后，搜集用戶的反饋意見，以利于改進。
下面就結合具體的工程實例，介紹我們在設計中幾例節能措施及新技術成果應用，并把搜集到的用戶反饋信息提供給大家參考。
1、變頻調速技術應用
北京經濟技術開發區是國家級開發區，它主要依靠國外企業投資，實行滾動開發，鍋爐蒸汽的需求量隨著開發區的滾動發展逐步增加。
經濟技術開發區的前期供熱工程，先設計5臺35t/h蒸汽鍋爐，鼓、引風機總安裝容量935kW，是用電大戶，每kW·h電費按六角五分計，一年電費非常可觀。
以往鍋爐鼓、引風機的風量調節采用風門擋板的調節方式，即通過調節風門擋板改變風道的流通能力，達到調節風量的目的。這種調節方式，電機處在滿負荷工作狀態，電流量變化很小，風道風量的調節是風門擋板開閉改變風道阻力實現的，人為地造成能量損失，降低了鍋爐鼓、引風機運行效率，即使鍋爐鼓、引風機在低負荷、高消耗的運行狀態，造成電能的極大浪費，我們結合該項工程設計，提出了采用最新的變頻調速技術。
變頻調速技術的迅猛發展，大量新型元器件的使用，為變頻調速裝置的運用奠定了技術基礎，變頻調速技術已基本成熟。為了適應開發區滾動發展的具體特點，我們在設計中確定鍋爐鼓、引風機的風量調節選用變頻調速裝置，通過改變電動機的供電頻率改變風道風量，以達到調節風道風量的目的，以適應供熱系統鍋爐變負荷下，改變供電頻率調節風量，使電機消耗功率隨之大幅度減小，從而達到真正的低負荷、低消耗運行。
經過幾年的實際運行，開發區供熱廠反映變頻調速裝置有以下優點：
a. 節能效果十分明顯，每月每臺鍋爐節電近3萬元（電費0.65元/kW·h）。
b. 適應了經濟開發區滾動發展的特點，解決了建區初期低負荷運行問題。
c. 對延長設備壽命、降低噪音、減少運行及維護費用有十分顯著的效果。
d. 變頻調速器的可靠性很高，保護功能很強，有失速防止、過流、欠壓、過壓、瞬時停電、逆變器過熱、電機過載、外部故障輸入、輸入缺相、輸出短路等保護，曾出現過外線短路事故，但變頻調速器未受到任何損壞。
e. 變頻調速器雖然結構復雜，但操作調整比較方便，一般操作人員比較容易掌握，便于進行操作管理。
正因為變頻調速器有如此之多的優點，所以受到了用戶的青睞，他們希望實現對整個供熱系統的節能，如：鍋爐給水泵的恒壓給水，爐排變頻調速。
根據北京經濟技術開發區反饋的信息，我們認真總結了成功和不足的地方，在亞運村等供熱廠進行了推廣和改進。
2、計算機技術應用
亞運村供熱廠是整個亞運村工程的配套工程之一，鍋爐房設計總量為9臺35t/h蒸汽鍋爐，工程要求建設速度快、節能效果顯著。已往鍋爐的燃燒控制系統大多采用DDZ─Ⅱ儀表，操作工憑借各自的技術水平，通過觀察鍋爐蒸汽流量、壓力、爐筒水位、煙氣含氧量、爐膛負壓等，調整爐排速度、鼓風機風量、引風機風壓，這種人工控制方法一般很難達到滿意的節能效果，原因是工業鍋爐的燃燒系統是一個多變量輸入多變量輸出的復雜系統，影響燃燒效果的因素十分復雜，較正確的數學模型難于建立，以經典的PID為基礎的常規儀表控制已很難達到最佳狀態，靠人工手燒控制，又受人為因素（經驗、責任心、白夜班）的影響。我們結合亞運村整個工程的技術要求，用計算機控制調節鍋爐的風煤比，以提高鍋爐的熱效率，降低鍋爐的煤耗。計算機技術在國外已深入到經濟和日常生活的各個領域，特別是在科研、教育、工業生產上已普及應用。我國由于經濟技術落后，當時計算機工業控制技術尚在研究開發之中，為趕上國際先進水平，縮短差距，我們抽出相關技術人員，組織班子，進行了鍋爐計算機的開發工作，開發了IYY鍋爐微機控制系統，使其具備以下功能：
a. 巡檢采樣
b. 手動及自動控制調節
c. 漢字彩色顯示畫面
d. 數據累計及報表打印
e. 聲光報警
f. 電機啟停聯鎖
該套系統經過幾年的實際運行，亞運村等幾個供熱廠反映有以下優點：
a. 提高了鍋爐的運行經濟性，節約了能源，降低了成本。
b. 增加了運行的安全可靠性。
c. 減輕了勞動強度，節省人力。
通過多年的實踐摸索，我們感到工業鍋爐計算機控制的核心，目的是提高燃燒自控系統（包括給風、給煤、引風）的自適應能力和尋找最佳風煤比。燃燒自控系統是一個多變量輸入的復雜系統，風煤配比必須隨負荷、煤質等因素變化而變化，燃燒效果才能始終保持在最佳狀態，固定風煤比的PID調節已不能適應這種復雜系統的要求，必須尋求更先進的控制算法。
我院銀燕電腦控制公司和亞運村供熱廠繼續合作，對原有計算機系統進行改進，采用了PLC作為主系統，一套PLC主機控制4臺35t/h鍋爐，用一套計算機供司爐人員監視。該套系統投運2年來，效果較好，表現在可靠性提高，編程簡單，操作容易，司爐人員可減少30%，煤汽比提高了0.1∽0.2（原煤汽比為1:7）。這種控制系統把自適應、自尋優理論和模糊控制理論等適應能力更強的算法引入燃燒系統的控制中，這就大大改善了燃燒工況，達到經濟燃燒的目的。
3、冷凝水加緩釋劑應用
對亞運村供熱廠幾年來的水質運行觀察結果發現，凝結水返回鍋爐房回水箱時，質量不高，帶有大量的腐蝕物質，含鐵離子量大，出現紅水現象，有時只得將大量凝結水排掉，既浪費了大量的軟水，又浪費了熱能，降低了鍋爐的效率。
經分析，凝結水中含鐵量大的主要原因是凝結水中有CO2，CO2主要來源于鍋爐給水中構成堿度的離子在鍋爐內的熱分解：
2HCO3-—→CO2+H2O+CO32-
由于鍋爐水的pH值一般只維持在12，偏堿性，所以不可避免地會在鍋爐中受熱分解，釋放出CO2，并通過蒸汽管道隨蒸汽一起進入換熱設備及凝結水設備管道中。
CO2可溶解在水中產生下列反應：
CO2+ H2O—→H2CO3—→H++ HCO3-
因為蒸汽形成的凝結水純度很高，所以即使有少量的H2CO3也會顯著降低凝結水的pH值，引起金屬表面的腐蝕，特別是在蒸汽形成凝結水的初始階段，pH值最低，此時的腐蝕危害性最大。
根據以上分析，凝結水中含鐵量大的主要原因是凝結水中水CO2所造成。經了解國外處理同類情況時采用加藥的方法，我們向亞運村供熱廠推薦在蒸汽系統中加入冷凝水緩釋劑，結果有效地中和了蒸汽及凝結水回水系統中的酸性CO2，凝結水中的鐵離子含量由原來的2∽4mg/L下降到0.5mg/L，回水質量提高，由渾濁變成無色，全部凝結水都可回用，避免了水質不合格造成的浪費。凝結水回收率由75%上升到85%，提高了10%，以凝結水每噸價格10元計，5臺鍋爐每天按多回收300t凝結水計，價值為3000元，每月可獲得經濟效益9萬元，全年按4個月計，可節約36萬元/年。此外，還降低了鍋爐的排污，提高了鍋爐的熱效率，降低了管道及設備的維修費用，在延長鍋爐使用壽命等方面具有更大的經濟性。
4、合理設計水處理系統
北京南小營供熱廠是北京市環保局重點抓的集中供暖試點，設計供熱廠規模5×29MW高溫熱水鍋爐，供200萬m2面積采暖，鍋爐房與熱用戶之間設10個換熱站，將150℃高溫熱水交換成95℃低溫水。
以往供熱設計中，鍋爐房及換熱站分別設置軟化水處理設備，軟化的自來水作為供熱系統的補給水，以避免設備結垢，造成熱能浪費。這種設計方案，供熱面積越大，換熱站越多，水處理設備也就越多，節水效果也就越差。我們結合南小營供熱系統集中的有利條件，將軟化水處理設備集中在鍋爐房內，集中制水，用一根Ф150管道將軟化水送至各換熱站。經南小營供熱廠使用后反映有以下優點：
a. 在換熱站內不設軟化水設備，節省占地面積，并節省基建投資100多萬元。
b. 既減少了浪費，節省了運行費用，又確保了軟化水質量。
c. 減少了換熱站的專職人員。
在合理設計水處理系統時，我們還精選水處理設備，選用我院研制的負壓逆流再生離子交換器，經測試，節能效果顯著，與常規水處理設備相比，節鹽、節水2倍以上，其綜合指標達到國內先進水平，并榮獲國家發明獎勵。
以上4例，僅是我院在3個工程供熱系統中的部分節能設計及新技術應用，從用戶的反饋信息看取得了較好的節能效果。
節能是減少投資、縮短周期、提高效率不可忽視的重要方面，適應《中國節能技術政策大綱》的要求，符合國家的長遠利益。設計人員是節能的先行者，有不可推卸的節能責任，要加強節能意識，全方位地考慮節能設計，使我國的節能指標盡快趕上世界水平。
