在德国纽伦堡,百年工业底蕴与现代绿色制造理念正迎来一场深刻变革。曼恩卡车与巴士(MAN Truck & Bus)工厂作为传统重工业代表,正致力于开发超现代无二氧化碳驱动系统,但其生产过程中的热能需求却长期依赖燃烧褐煤和天然气,这与碳中和目标形成尖锐矛盾。为彻底摆脱化石燃料,曼恩与当地能源供应商N-ERGIE合作,探索了一条通过区域供热实现深度脱碳的创新路径。
这一连接项目初期面临严峻挑战。N-ERGIE管网开发资产经理安德烈亚斯·温拉姆回忆道,将大型工业客户接入区域供热网曾引发激烈讨论,因为曼恩工厂的低温回水温度难以满足德国《技术连接条件》(TAB)的标准要求。高效区域供热网通常要求极低的回水温度,而大型工业客户往往难以保证。然而,出于气候保护与城市发展的考量,双方决定定制一套兼顾供需双方利益的解决方案,既保障电网冗余,又支持新社区供热。
项目由GEF Ingenieur AG负责规划,Bilfinger Life Science GmbH负责施工,目标是在投运时提供15兆瓦的热能,并预留未来扩容至30兆瓦的空间。核心挑战在于利用曼恩工厂高温回水中的可用能量(Exergy),通过混合将其输送至下游用户,同时应对巨大的调节范围和管网压差的季节性波动。为此,项目方选用了舒伯特&萨尔策(Schubert & Salzer)的阀门产品,凭借其在生物甲烷项目中的成功经验,确保了系统的可靠性与紧凑性。
在主管道流量控制方面,项目采用了六台DN100的滑动闸门阀,单台重量仅24.9公斤。这些阀门分为两组,每组三台串联运行,根据中央控制系统指令**调节每台换热器机组的流量。得益于其独特的中间法兰设计和仅需普通球阀10%的驱动力,滑动闸门阀结构极其紧凑,无需额外支撑,且易于保温,显著降低了热损失,维护便捷高效。其核心原理在于两片带槽密封盘叠层滑动,仅需6至9毫米的短行程即可开启流道,实现了快速响应与精准控制。
在热回收装置中,三台分段式碟阀(Segmented Disc Valves)负责维持抽吸压力,确保在三管连接模式下,即使供回水压差剧烈波动,反馈泵仍能高效运行。与滑动闸门阀不同,分段式碟阀的密封盘通过旋转叠加开启流道,不仅实现了更高的流通能力(KVS值)和更宽的调节范围,还通过集成弹簧和高压差自动压紧机制,确保了可靠的反向密封。此外,针对工厂紧邻控制中心的严格噪音限制,分段式碟阀通过将流体分割为多个小流束,有效抑制了湍流噪音,加之厚重的阀体壁进一步吸音,即使在部分阀门维护运行时,噪音也极少超标。
这一“量身定制”的解决方案成效显著。通过接入区域供热网络,曼恩工厂每年可减少约20,000吨二氧化碳排放,使其2030年全球生产基地减排70%的目标(较2019年)加速实现。未来,该工厂甚至可将废热反向输送至区域供热网,成为所谓的“产消者”(Prosumers)。N-ERGIE方面表示,该项目不仅验证了此类定制化方案的可行性,更为未来整合更多工业废热资源提供了宝贵经验。
对中国制造业而言,曼恩案例展示了在现有工业设施基础上,通过精细化热网改造与先进阀门技术结合,实现低碳转型的可行路径,值得国内高能耗企业在“双碳”目标下借鉴参考。