山東某鋼鐵廠雙蓄熱步進(jìn)梁式加熱爐節(jié)能專項技術(shù)服務(wù)項目

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一、案例名稱

山東某鋼鐵廠雙蓄熱步進(jìn)梁式加熱爐節(jié)能專項技術(shù)服務(wù)項目

二、案例業(yè)主

山東某鋼鐵廠隸屬于山東某集團(tuán)公司，主要生產(chǎn)機械用圓鋼，年產(chǎn)50萬噸。集團(tuán)公司現(xiàn)有570立方米高爐4座，65噸轉(zhuǎn)爐3只，集團(tuán)年產(chǎn)鋼材300萬噸，全國500強企業(yè)，注冊資本5億元，總資產(chǎn)160億元，是以鋼坯、焦化、螺紋、圓鋼生產(chǎn)為主，集燒結(jié)、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、發(fā)電、鑄造等一體化的新型企業(yè)集團(tuán)，現(xiàn)有職工5000人，專業(yè)技術(shù)人員500余人，各類大中專畢業(yè)生1000余人。公司產(chǎn)品通過ISO9001國際質(zhì)量體系認(rèn)證和ISO014001國際環(huán)境體系認(rèn)證及職業(yè)健康安全管理體系認(rèn)證。

三、案例內(nèi)容

1．技術(shù)原理及適用領(lǐng)域

蓄熱式燃燒技術(shù)又被稱為高溫空氣燃燒技術(shù)，具有高效煙氣回收和高溫余熱空氣助燃以及低NOx排放等優(yōu)越性，其基本思想是讓燃料在高溫、低氧氣氛下燃燒。它包含兩項基本技術(shù)措施，一項是采用溫度效率高達(dá)95%、熱回收率達(dá)80%以上的蓄熱式換熱裝置，極大限度地回收高溫?zé)煔庵械娘@熱，獲得高溫助燃空氣和燃?xì)猓瑢崿F(xiàn)極限熱回收；另一項是采取燃料分級燃燒和高速氣流卷吸爐內(nèi)燃燒產(chǎn)物，稀釋反應(yīng)區(qū)的含氧濃度，實現(xiàn)低NOx排放。

對加熱爐而言，其熱收入主要來源于燃料燃燒的化學(xué)熱、燃料帶入的物理熱、空氣預(yù)熱帶入的物理熱、金屬氧化放出的熱量、金屬帶入的物理熱；熱支出項包括金屬加熱所需的熱量、出爐廢氣帶走的熱量、燃料化學(xué)不完全燃燒所損失的熱量、燃料機械不完全燃燒損失的熱量、經(jīng)過爐子砌體散失的熱量、爐門及開孔熱輻射損失、爐門及開孔逸氣的熱損失、爐子水冷構(gòu)建的吸熱損失和其他熱損失。根據(jù)熱力學(xué)第一定律（能量守恒），熱收入項等于熱支出項總和。

節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)駐業(yè)主生產(chǎn)現(xiàn)場，通過對現(xiàn)場考察、與相關(guān)人員溝通交流，對加熱爐存在問題有了較為全面的了解。在生產(chǎn)工藝情況、運行能力、控制水平、測量準(zhǔn)確、節(jié)能潛力和環(huán)保方面進(jìn)行現(xiàn)場跟蹤調(diào)查與檢測，得出對應(yīng)的節(jié)能改造具體措施，最終達(dá)到較為明顯的節(jié)能減排效果。

該節(jié)能原理適用于鋼鐵行業(yè)蓄熱式加熱爐。

2．節(jié)能服務(wù)具體內(nèi)容

該項目是針對雙蓄熱步進(jìn)梁式加熱爐，通過提高專家型技術(shù)指導(dǎo)、設(shè)備優(yōu)化、管理提升的節(jié)能專項技術(shù)服務(wù)，在不影響生產(chǎn)的前提下，實現(xiàn)降低噸鋼煤氣消耗和降低煙氣中一氧化碳含量。該項目分為爐況評估診斷，節(jié)能設(shè)備改造與節(jié)能專項技術(shù)服務(wù)。

該爐于2009年6月建成投產(chǎn)。由于設(shè)計原因檢測儀表和控制系統(tǒng)存在檢測不準(zhǔn)導(dǎo)致的控制策略偏差，同時由于缺乏規(guī)范的操作規(guī)程，現(xiàn)場生產(chǎn)操作存在很大隨意性，導(dǎo)致加熱爐煤氣泄漏很嚴(yán)重、空燃比控制不合理、爐壓過高、冒火比較嚴(yán)重使燃燒環(huán)境惡化，不能充分有效的利用燃料的熱量，造成能源浪費比較嚴(yán)重、能耗過高。

（1）爐況評估診斷。

在爐況評估階段，節(jié)能服務(wù)公司派出熱能工程、儀表、自動控制等專業(yè)人員對該加熱爐進(jìn)行了爐況調(diào)查評估，在生產(chǎn)工藝、控制水平、測量準(zhǔn)確、節(jié)能潛力和環(huán)保等各個方面進(jìn)行現(xiàn)場綜合調(diào)查和檢測，并由威仕爐專家診斷。

經(jīng)診斷，該爐主要存在問題有：加熱爐爐體狀態(tài)不佳，保溫性能較差；排煙溫度過高，蓄熱體破損嚴(yán)重，換向閥密封圈老化；煙氣CO含量過高；爐膛壓力偏高且波動大；檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)失真，基本上停留在操作工手動調(diào)節(jié)；操作工水平不佳且參差不齊；由于軋機故障頻繁，鋼坯無法及時入庫，使得加熱爐長期處于保溫待坯狀態(tài)，導(dǎo)致噸鋼煤氣消耗增加。

（2）節(jié)能設(shè)備改造。

增加一倍的排煙溫度檢測點，PLC硬件增設(shè)，對新舊煙溫檢測點重新合理布置，改進(jìn)控制系統(tǒng)的溫度檢測軟件和畫面，進(jìn)鋼爐口安裝擋火板等。

投入運營專家系統(tǒng)，恢復(fù)和提高設(shè)備使用性能，采用專項節(jié)能產(chǎn)品和節(jié)能技術(shù)等手段實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，保持設(shè)備可靠性，

（3）節(jié)能專項技術(shù)服務(wù)。

節(jié)能服務(wù)公司派出具有節(jié)能項目管理經(jīng)驗及相關(guān)專業(yè)知識的節(jié)能工程師進(jìn)駐現(xiàn)場，針對該爐存在的問題，通過建立優(yōu)化加熱爐工藝和操作制度、培訓(xùn)節(jié)能知識和技術(shù)、增強操作工節(jié)能減排意識等管理節(jié)能手段。診斷和分析工藝參數(shù)，提出經(jīng)濟(jì)運行方案，提供設(shè)備操作、維護(hù)，檢修技術(shù)支持，加強操作管理，提高操作維護(hù)水平等操作節(jié)能手段和爐體改造等措施。

在具體的節(jié)能技術(shù)服務(wù)上，節(jié)能工程師通過優(yōu)化空燃比、規(guī)范鋼坯出鋼溫度、分析爐體散熱、提供檢修及維護(hù)技術(shù)支持等手段，并派人常駐作業(yè)區(qū)每月形成分析總結(jié)報表，提出合理建議。

3．項目實施情況

該項目于2011年4月開展調(diào)查并分析處理，3個月內(nèi)節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)駐現(xiàn)場開始實施節(jié)能服務(wù)，7月正式進(jìn)入運行服務(wù)分享期。至2012年6月，共12個月的時間內(nèi)（項目目前仍處于服務(wù)分享期），對投產(chǎn)以來加熱爐生產(chǎn)狀況跟蹤統(tǒng)計表明此次節(jié)能服務(wù)取得成功，獲得了理想的節(jié)能效果及經(jīng)濟(jì)效益。噸鋼煤氣消耗由原來的545m3/t，降低到485m3/t以下，甚至有時候降到400m3/t以下。煙氣中CO含量大大降低。在節(jié)約煤氣的同時，還取得了其他明顯效果如鋼坯氧化燒損情況有所改善、爐體散熱和CO泄漏情況有所改善、減少鋼坯加熱缺陷，提高了加熱質(zhì)量、改善了爐內(nèi)環(huán)境、增加了加熱爐使用壽命等。

四、項目年節(jié)能量及節(jié)能效益

1．節(jié)能量

根據(jù)業(yè)主方提供的生產(chǎn)統(tǒng)計表，項目實施12個月，高爐煤氣消耗及噸鋼單耗情況如下表：

高爐煤氣消耗及噸鋼單耗情況

上表顯示降低噸鋼高爐煤氣消耗17.13%，共節(jié)約了32874680m3高爐煤氣。按高爐煤氣熱值800大卡計算，節(jié)能量為：

節(jié)能量=節(jié)約高爐煤氣量×高爐煤氣折標(biāo)系數(shù)

=32874680m3×（800/7000/1000）tce/m3=3757.106tce

2．節(jié)能效益

業(yè)主單位所用高爐煤氣從集團(tuán)內(nèi)其他單位購入，購入價格為0.08元/m3，根據(jù)此高爐煤氣報價，該項目12個月直接經(jīng)濟(jì)效益為：

直接節(jié)能效益=節(jié)約高爐煤氣量×高爐煤氣單價

=32874680m3×0.08元/m3=263萬元。

五、商業(yè)模式

該項目在合同能源管理節(jié)能效益分享型模式的基礎(chǔ)上，將項目后期的運營管理服務(wù)與節(jié)能效益相結(jié)合，采用節(jié)能服務(wù)公司生產(chǎn)用能管理模式，為客戶用能設(shè)備提供全方位的節(jié)能服務(wù)，取得了良好的效果。

在該項目中，節(jié)能服務(wù)公司提供爐體改造的技術(shù)支持并承擔(dān)設(shè)備改造費用，同時提供生產(chǎn)用能服務(wù)，即組織專業(yè)節(jié)能工程師常駐現(xiàn)場為加熱爐設(shè)備的安全運行提供技術(shù)保證，并參與日常生產(chǎn)操作以及檢修維護(hù)，為業(yè)主提供長期有效的節(jié)能技術(shù)服務(wù)，效益分享期3年。

節(jié)能服務(wù)公司與業(yè)主雙方三年分成比例分別為第一年7∶3，第二年6∶4，第三年5∶5。3年分享期滿后，改造設(shè)備歸業(yè)主方所有，節(jié)能服務(wù)公司仍無償提供技術(shù)咨詢服務(wù)。

此類節(jié)能專項技術(shù)服務(wù)項目投資小、見效快、效果好，在充分優(yōu)化原有設(shè)備、制度、管理水平等基礎(chǔ)上實現(xiàn)節(jié)能效果。除作為單個項目單獨執(zhí)行外，還可作為其他節(jié)能改造項目的配套，有效提高節(jié)能效率。

六、融資渠道

該項目總投資180萬元，其中設(shè)備投入60萬元，施工及運行維護(hù)費用120萬元（3年），全部為節(jié)能服務(wù)公司自有資金。