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摘要：本文介绍了目前北京市商业建筑中的蒸汽系统的运行现状，并在调查和测量了大量蒸汽系统的基础上，对现有的蒸汽系统中存在的问题进行了分析，并提出了一定的改造意见，同时着重介绍了一种适用于蒸汽系统的新设备。
1 中国商业建筑蒸汽能耗现状
蒸汽用户一般有以下四个：第一个是建筑内所需生活热水，通过与蒸汽换热的方式提供；第二个是是空调和供暖系统在冬季时使用的热水通过与蒸汽换热提供；第三个是洗衣房，使用蒸汽熨洗衣服；最后是厨房，使用蒸汽蒸煮食品和消毒餐具。此外对于一些采用吸收式冷机的商场、饭店，蒸汽系统还提供溴化锂吸收式冷机运行所需的高压蒸汽。对于医院，蒸汽系统还提供蒸汽供大部分医疗室消毒器械使用。表1 显示了北京市几种不同的商业建筑的蒸汽消耗各成份比例。
表1 ：北京市几种不同的商业建筑的蒸汽消耗各成份比例（％）
生活热水 空调采暖 洗衣房、厨房 消毒用 备注 宾馆1 21 58 21 -- 夏季用吸收式冷机 宾馆2 48 30 22 -- 医院 40 32 20 8
2 蒸汽系统存在的问题和节能潜力
通过对北京市商业建筑中蒸汽系统的调查和分析发现，目前蒸汽系统的应用中还存在着很大的问题，这同时也反应了蒸汽系统具有巨大的节能潜力。主要表现在以下几方面：
从蒸汽系统的凝水回收系统运行情况看，各个宾馆之间也存在着很大的差异。由于蒸汽凝水中含有大量的水的显热，因此凝水回收率越低，系统的能耗损失就约大。图2显示的是我们调查的北京市几个宾馆、医院的蒸汽凝水回收情况。从图2中可以看出，一些宾馆蒸汽凝水回收率达到80％以上，凝水回收效果较好，而还有一些系统的凝水回收率低于20％，且大部分蒸汽系统的凝水回收率较低。
* 近年来已有不少的节能改造项目竣工，这些改造项目都显示出较大的经济效益，说明商业建筑有巨大的节能潜力。例如在亮马河大厦，提高蒸汽凝水的回收率和减少二次蒸汽的产生等技术手段，一年可以节约运行费用80多万，所需的投资不到一年的时间即可回收。
上述分析表明，中外对比、同类建筑的对比和商业建筑成功的改造实例都充分说明中国的商业建筑蒸汽系统具有巨大的节能潜力，蒸汽系统节能改造有很好的经济效益。
3 蒸汽系统节能的途径和方法
蒸汽系统包括蒸汽输送系统，蒸汽用户，蒸汽凝水回收系统。因此蒸汽系统节能必须从这三个方面分别下手。从调查情况看目前高压蒸汽输送系统其输送效率较高，节能潜力较少；而蒸汽用户的节能潜力则主要体现在空调用户如何有效的利用冷、热源上，在这里就不详细说明了；所以目前蒸汽系统的节能则主要体现在蒸汽凝水回收系统上，即如何提供凝水回收率和减少系统的二次蒸汽产生。
3.1 提高工作人员的管理运行水平
* 对运行管理人员、操作工人进行思想品质，培养他们的责任感和事业心，提高觉悟，尽职尽责地运行管理设备。
* 建立严格的管理制度，规范职员、工人行为，这是实现良好运行管理的客观保证。
* 对职工、工人进行技术培训，提高他们的技术水平和运行管理水平，有益于改善他们的工作，减少能耗。
末端蒸汽用户的节能意识也对蒸汽系统的能耗有很大的影响。例如北京市某宾馆的洗衣房，洗衣房的工作人员为了工作方便，大部分用汽设备（如熨烫机等）都采用无疏水阀运行，这不仅使得整个洗衣房的蒸汽凝水温度偏高，造成了大量的二次蒸汽损失，同时还使一部分动力蒸汽也由凝水管道排到室外，造成了大量的能耗损失。
3.2 提高系统设备的管理运行水平
这主要体现在
* 对设备进行严格管理、合理使用，确保使之高效运转。
* 及时对设备进行更新换代，更换低效设备，避免不必要的能源消耗。
* 建立详细的工作计划和节能措施，确保节能改造工程的节能效果，防止徒劳无功。
由于设备老化造成的蒸汽系统的能耗增加，在我们的测试调查中经常发现。如北京市某四星级宾馆，其凝水箱内凝水长期硬度检查不合格，被迫再度软化或者就地排走，造成很大的能源和经济损失。经调查发现是由于一台生活热水用的壳管式蒸汽热水交换器的内管破裂，使得大量的未软化的生活热水直接进入蒸汽管道回到凝水箱而造成的。
3.3 節能新技术的推广
技术手段的推广和合理利用是商业建筑节能的关键。适合中国商业建筑的节能的方法并不是建造一两幢新的商业建筑来展示新技术，而是通过一些投资小见效快的技术手段对现有商业建筑的改造和提高运行管理水平来提高能源利用效率。
从蒸汽系统自身的特点来看，蒸汽系统问题最大的地方是蒸汽凝水回收系统。目前一种射流－喷射泵系统非常适合于代替蒸汽系统中蒸汽热水换热器。它采用的是将蒸汽直接喷到需要加热的水中，通过混合来达到换热的效果。由于它不存在凝水回收系统，固避免了目前蒸汽凝水回收系统中的大量问题。但由于它将处理过的软化水直接喷到了未处理的热水中，其增加了锅炉房处理软化水的费用。
如下是喷射泵系统与传统的板式热交换器的运行能耗费用比较：
初始条件：
1． 采用燃气锅炉，燃料为天然气，价钱为1.8元/m3，热值为44175kj/m3，锅炉效率93％
2． 都提供4公斤压力的蒸汽，温度为143.4，蒸汽热值为2732kj/kg
3． 自来水价格为3元/吨，软水价钱为5元/吨，自来水水温为15℃，热值为62.85 kj/kg
4． 生活热水供应水温为60℃，热值为251.4kj/kg
5． 板式换热器的凝水温度为70℃，热值为293.3kj/kg
计算步骤：
1、 采用FTS系统生产1吨生活热水所需耗费
(1) 耗蒸汽量
设生产1吨生活热水的蒸汽耗量为Gsteam，由：
Gsteam×2732＋（1000－Gsteam）×62.85＝1000×251.4
可得蒸汽耗量为：Gsteam=70.64kg
(2) 耗燃气量
由于FTS系统无凝水，所以生产1吨蒸汽所需燃气量为：
1000×（2732－62.85）/（44175×h1）＝64.97（m3）
所以生产70.64kg蒸汽需燃气量为
Ggas＝64.97×70.64/1000＝4.589（m3）
(3) 耗自来水量
从上面计算可知消耗自来水量为1000－70.64=929.36kg
(4) 耗软化水量
消耗软化水量为70.64kg
(5) 总费用
总费用为：4.589*1.8+929.36*3/1000+70.64*5/1000=11.40（元）
2、 采用蒸汽－热水换热器生产1吨生活热水所需耗费
(1) 耗蒸汽量
设生产1吨自来水的蒸汽耗量为Gsteam，认为换热器换热效率为1，由：
Gsteam×（2732－293.3）×＝1000×（251.4－62.85）
可得蒸汽耗量为：Gsteam=77.32kg
(2) 耗燃气量
设凝水回收率为X（以下计算数据基于X＝100％）
生产1吨蒸汽所需燃气量为：
{1000*(1-X)*( 2732－62.85 )+1000*X*(2732－293.3)}/ （44175×h1）＝59.36（m3）
所以生产70.4kg蒸汽需燃气量为
Ggas＝59.36×77.32/1000＝4.589（m3）
1 中国商业建筑蒸汽能耗现状
蒸汽用户一般有以下四个：第一个是建筑内所需生活热水，通过与蒸汽换热的方式提供；第二个是是空调和供暖系统在冬季时使用的热水通过与蒸汽换热提供；第三个是洗衣房，使用蒸汽熨洗衣服；最后是厨房，使用蒸汽蒸煮食品和消毒餐具。此外对于一些采用吸收式冷机的商场、饭店，蒸汽系统还提供溴化锂吸收式冷机运行所需的高压蒸汽。对于医院，蒸汽系统还提供蒸汽供大部分医疗室消毒器械使用。表1 显示了北京市几种不同的商业建筑的蒸汽消耗各成份比例。
表1 ：北京市几种不同的商业建筑的蒸汽消耗各成份比例（％）
生活热水 空调采暖 洗衣房、厨房 消毒用 备注 宾馆1 21 58 21 -- 夏季用吸收式冷机 宾馆2 48 30 22 -- 医院 40 32 20 8
2 蒸汽系统存在的问题和节能潜力
通过对北京市商业建筑中蒸汽系统的调查和分析发现，目前蒸汽系统的应用中还存在着很大的问题，这同时也反应了蒸汽系统具有巨大的节能潜力。主要表现在以下几方面：
从蒸汽系统的凝水回收系统运行情况看，各个宾馆之间也存在着很大的差异。由于蒸汽凝水中含有大量的水的显热，因此凝水回收率越低，系统的能耗损失就约大。图2显示的是我们调查的北京市几个宾馆、医院的蒸汽凝水回收情况。从图2中可以看出，一些宾馆蒸汽凝水回收率达到80％以上，凝水回收效果较好，而还有一些系统的凝水回收率低于20％，且大部分蒸汽系统的凝水回收率较低。
* 近年来已有不少的节能改造项目竣工，这些改造项目都显示出较大的经济效益，说明商业建筑有巨大的节能潜力。例如在亮马河大厦，提高蒸汽凝水的回收率和减少二次蒸汽的产生等技术手段，一年可以节约运行费用80多万，所需的投资不到一年的时间即可回收。
上述分析表明，中外对比、同类建筑的对比和商业建筑成功的改造实例都充分说明中国的商业建筑蒸汽系统具有巨大的节能潜力，蒸汽系统节能改造有很好的经济效益。
3 蒸汽系统节能的途径和方法
蒸汽系统包括蒸汽输送系统，蒸汽用户，蒸汽凝水回收系统。因此蒸汽系统节能必须从这三个方面分别下手。从调查情况看目前高压蒸汽输送系统其输送效率较高，节能潜力较少；而蒸汽用户的节能潜力则主要体现在空调用户如何有效的利用冷、热源上，在这里就不详细说明了；所以目前蒸汽系统的节能则主要体现在蒸汽凝水回收系统上，即如何提供凝水回收率和减少系统的二次蒸汽产生。
3.1 提高工作人员的管理运行水平
* 对运行管理人员、操作工人进行思想品质，培养他们的责任感和事业心，提高觉悟，尽职尽责地运行管理设备。
* 建立严格的管理制度，规范职员、工人行为，这是实现良好运行管理的客观保证。
* 对职工、工人进行技术培训，提高他们的技术水平和运行管理水平，有益于改善他们的工作，减少能耗。
末端蒸汽用户的节能意识也对蒸汽系统的能耗有很大的影响。例如北京市某宾馆的洗衣房，洗衣房的工作人员为了工作方便，大部分用汽设备（如熨烫机等）都采用无疏水阀运行，这不仅使得整个洗衣房的蒸汽凝水温度偏高，造成了大量的二次蒸汽损失，同时还使一部分动力蒸汽也由凝水管道排到室外，造成了大量的能耗损失。
3.2 提高系统设备的管理运行水平
这主要体现在
* 对设备进行严格管理、合理使用，确保使之高效运转。
* 及时对设备进行更新换代，更换低效设备，避免不必要的能源消耗。
* 建立详细的工作计划和节能措施，确保节能改造工程的节能效果，防止徒劳无功。
由于设备老化造成的蒸汽系统的能耗增加，在我们的测试调查中经常发现。如北京市某四星级宾馆，其凝水箱内凝水长期硬度检查不合格，被迫再度软化或者就地排走，造成很大的能源和经济损失。经调查发现是由于一台生活热水用的壳管式蒸汽热水交换器的内管破裂，使得大量的未软化的生活热水直接进入蒸汽管道回到凝水箱而造成的。
3.3 節能新技术的推广
技术手段的推广和合理利用是商业建筑节能的关键。适合中国商业建筑的节能的方法并不是建造一两幢新的商业建筑来展示新技术，而是通过一些投资小见效快的技术手段对现有商业建筑的改造和提高运行管理水平来提高能源利用效率。
从蒸汽系统自身的特点来看，蒸汽系统问题最大的地方是蒸汽凝水回收系统。目前一种射流－喷射泵系统非常适合于代替蒸汽系统中蒸汽热水换热器。它采用的是将蒸汽直接喷到需要加热的水中，通过混合来达到换热的效果。由于它不存在凝水回收系统，固避免了目前蒸汽凝水回收系统中的大量问题。但由于它将处理过的软化水直接喷到了未处理的热水中，其增加了锅炉房处理软化水的费用。
如下是喷射泵系统与传统的板式热交换器的运行能耗费用比较：
初始条件：
1． 采用燃气锅炉，燃料为天然气，价钱为1.8元/m3，热值为44175kj/m3，锅炉效率93％
2． 都提供4公斤压力的蒸汽，温度为143.4，蒸汽热值为2732kj/kg
3． 自来水价格为3元/吨，软水价钱为5元/吨，自来水水温为15℃，热值为62.85 kj/kg
4． 生活热水供应水温为60℃，热值为251.4kj/kg
5． 板式换热器的凝水温度为70℃，热值为293.3kj/kg
计算步骤：
1、 采用FTS系统生产1吨生活热水所需耗费
(1) 耗蒸汽量
设生产1吨生活热水的蒸汽耗量为Gsteam，由：
Gsteam×2732＋（1000－Gsteam）×62.85＝1000×251.4
可得蒸汽耗量为：Gsteam=70.64kg
(2) 耗燃气量
由于FTS系统无凝水，所以生产1吨蒸汽所需燃气量为：
1000×（2732－62.85）/（44175×h1）＝64.97（m3）
所以生产70.64kg蒸汽需燃气量为
Ggas＝64.97×70.64/1000＝4.589（m3）
(3) 耗自来水量
从上面计算可知消耗自来水量为1000－70.64=929.36kg
(4) 耗软化水量
消耗软化水量为70.64kg
(5) 总费用
总费用为：4.589*1.8+929.36*3/1000+70.64*5/1000=11.40（元）
2、 采用蒸汽－热水换热器生产1吨生活热水所需耗费
(1) 耗蒸汽量
设生产1吨自来水的蒸汽耗量为Gsteam，认为换热器换热效率为1，由：
Gsteam×（2732－293.3）×＝1000×（251.4－62.85）
可得蒸汽耗量为：Gsteam=77.32kg
(2) 耗燃气量
设凝水回收率为X（以下计算数据基于X＝100％）
生产1吨蒸汽所需燃气量为：
{1000*(1-X)*( 2732－62.85 )+1000*X*(2732－293.3)}/ （44175×h1）＝59.36（m3）
所以生产70.4kg蒸汽需燃气量为
Ggas＝59.36×77.32/1000＝4.589（m3）