在MAN卡车与巴士公司的可持续发展战略中,脱碳占据着核心地位。位于纽伦堡的历史悠久的工厂,正经历着从传统化石燃料供热向现代化区域供热网络的转型。该工厂拥有百年工业历史,过去依赖燃烧褐煤粉和天然气产生热量,如今却需生产无CO2的先进推进系统和高压电池组。为摆脱化石燃料依赖,MAN与本地能源供应商N-ERGIE合作,将工厂接入区域供热网络,这一举措不仅具有巨大的气候保护潜力,还能通过增加网络冗余性,为周边新社区提供可靠的供热服务。
然而,项目初期面临严峻挑战。德国区域供热网络对回水温度有严格要求,以确保系统高效运行,但像MAN这样的大型工业客户往往难以满足这一条件。N-ERGIE管网公司资产经理Andreas Wunram回忆道:“将MAN接入供热网在当时是一个极具争议的话题,因为项目初期与德国的技术连接条件(TAB)并不兼容。”尽管如此,双方仍决定推进合作,因为该项目在气候保护和城市发展方面潜力巨大,关键在于找到一种能同时满足供应商和消费者需求的定制化解决方案。
项目由GEF Ingenieur AG负责规划,Bilfinger Life Science GmbH负责施工。系统设计要求在投运时提供15兆瓦的额定功率,并预留了未来扩展至30兆瓦的潜力。由于MAN工厂回水温度较高,其中蕴含的大量可用能量(㶲)必须与区域供热网络的供应水混合,这要求阀门具备极宽的控制范围,并能应对网络一次侧压力的季节性波动。同时,MAN对系统的能源效率提出了极高要求。
基于在生物甲烷项目中的成功经验,Wunram选择了Schubert&Salzer的滑阀来解决流量控制和回水压力维持两大关键问题。他特别提到:“滑阀在超大公称直径下依然保持紧凑和极轻的重量,给我留下了深刻印象。这种可靠性和紧凑性正是MAN工厂安装所必需的。”最终,系统采用了6台DN100的滑阀,单台重量仅24.9公斤,用于主供回水系统的流量控制。这些阀门以两组三阀串联的方式,根据中央过程控制系统指令,**调节每个换热器模块的体积流量。
滑阀的紧凑设计使其无需额外支撑即可安装在狭小空间,且易于隔离以最小化热损失,维护工作也更为简便经济。其轻量化和紧凑性源于两大设计因素:一是采用阀瓣式(wafer)结构,显著减小了阀体尺寸;二是采用小型执行器,因为滑阀仅需约10%于传统座阀的调节力。其工作原理基于两个带槽密封盘片的相对滑动,仅需克服极低的静摩擦和滑动摩擦,行程仅需6至9毫米,从而实现了快速响应和优异的控制动态。
在供热网络回水站,系统采用了类似的扇形盘阀(segmented disc valves)。这些阀门同样采用阀瓣式设计,单台重仅38.4公斤。与滑阀不同,扇形盘阀的密封盘片是相互旋转而非滑动,这使得其CV值更高,控制范围更宽。其密封性能不仅依赖于压差,还通过集成弹簧组实现了可靠的反向密封。此外,系统核心采用了三管连接方案,通过回水站将部分或全部回水流量重新导向一次网供应流,有效解决了高回水温度问题,确保了与N-ERGIE技术连接条件的兼容性。
工厂紧邻MAN控制中心,因此必须遵守极其严格的噪音排放标准。Schubert&Salzer的扇形盘阀通过巧妙设计解决了这一难题。盘片将流体分割成多个小流,减少了湍流和噪音的产生,这种效果通常需借助穿孔板实现,而在此已内建。同时,厚重的阀体壁进一步衰减了噪音。即使在维护期间仅两台阀门运行时,噪音水平也极少超标。
通过接入区域供热网络,MAN卡车工厂每年可减少约20,000吨二氧化碳排放,使其2030年全球工厂碳排放较2019年减少70%的目标更加触手可及。未来,该工厂甚至可能将余热反向输送至区域供热网络。N-ERGIE计划将更多工业客户作为“产消者”接入网络,将工业余热整合进供热系统。Wunram表示:“这是一个证明定制化解决方案可行性和潜力的试点项目,我们正致力于挖掘所有能源潜力。”
德国工业脱碳实践表明,通过创新阀门技术与区域供热网络的深度耦合,大型制造企业可有效解决高回水温度与网络效率的矛盾。对于中国制造业而言,随着“双碳”目标的推进,借鉴此类“产消者”模式,利用定制化流体控制设备优化余热回收与区域能源系统,将是实现绿色转型的关键路径。