山東某鋼鐵廠雙蓄熱步進梁式加熱爐節能專項技術服務項目

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一、案例名稱

山東某鋼鐵廠雙蓄熱步進梁式加熱爐節能專項技術服務項目

二、案例業主

山東某鋼鐵廠隸屬于山東某集團公司，主要生產機械用圓鋼，年產50萬噸。集團公司現有570立方米高爐4座，65噸轉爐3只，集團年產鋼材300萬噸，全國500強企業，注冊資本5億元，總資產160億元，是以鋼坯、焦化、螺紋、圓鋼生產為主，集燒結、高爐煉鐵、轉爐煉鋼、發電、鑄造等一體化的新型企業集團，現有職工5000人，專業技術人員500余人，各類大中專畢業生1000余人。公司產品通過ISO9001國際質量體系認證和ISO014001國際環境體系認證及職業健康安全管理體系認證。

三、案例內容

1．技術原理及適用領域

蓄熱式燃燒技術又被稱為高溫空氣燃燒技術，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措施，一項是采用溫度效率高達95%、熱回收率達80%以上的蓄熱式換熱裝置，極大限度地回收高溫煙氣中的顯熱，獲得高溫助燃空氣和燃氣，實現極限熱回收；另一項是采取燃料分級燃燒和高速氣流卷吸爐內燃燒產物，稀釋反應區的含氧濃度，實現低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熱、燃料帶入的物理熱、空氣預熱帶入的物理熱、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、爐子水冷構建的吸熱損失和其他熱損失。根據熱力學第一定律（能量守恒），熱收入項等于熱支出項總和。

節能服務公司進駐業主生產現場，通過對現場考察、與相關人員溝通交流，對加熱爐存在問題有了較為全面的了解。在生產工藝情況、運行能力、控制水平、測量準確、節能潛力和環保方面進行現場跟蹤調查與檢測，得出對應的節能改造具體措施，最終達到較為明顯的節能減排效果。

該節能原理適用于鋼鐵行業蓄熱式加熱爐。

2．節能服務具體內容

該項目是針對雙蓄熱步進梁式加熱爐，通過提高專家型技術指導、設備優化、管理提升的節能專項技術服務，在不影響生產的前提下，實現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，節能設備改造與節能專項技術服務。

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

（1）爐況評估診斷。

在爐況評估階段，節能服務公司派出熱能工程、儀表、自動控制等專業人員對該加熱爐進行了爐況調查評估，在生產工藝、控制水平、測量準確、節能潛力和環保等各個方面進行現場綜合調查和檢測，并由威仕爐專家診斷。

經診斷，該爐主要存在問題有：加熱爐爐體狀態不佳，保溫性能較差；排煙溫度過高，蓄熱體破損嚴重，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；檢測系統和控制系統失真，基本上停留在操作工手動調節；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，導致噸鋼煤氣消耗增加。

（2）節能設備改造。

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

投入運營專家系統，恢復和提高設備使用性能，采用專項節能產品和節能技術等手段實現穩定生產，保持設備可靠性，

（3）節能專項技術服務。

節能服務公司派出具有節能項目管理經驗及相關專業知識的節能工程師進駐現場，針對該爐存在的問題，通過建立優化加熱爐工藝和操作制度、培訓節能知識和技術、增強操作工節能減排意識等管理節能手段。診斷和分析工藝參數，提出經濟運行方案，提供設備操作、維護，檢修技術支持，加強操作管理，提高操作維護水平等操作節能手段和爐體改造等措施。

在具體的節能技術服務上，節能工程師通過優化空燃比、規范鋼坯出鋼溫度、分析爐體散熱、提供檢修及維護技術支持等手段，并派人常駐作業區每月形成分析總結報表，提出合理建議。

3．項目實施情況

該項目于2011年4月開展調查并分析處理，3個月內節能服務公司進駐現場開始實施節能服務，7月正式進入運行服務分享期。至2012年6月，共12個月的時間內（項目目前仍處于服務分享期），對投產以來加熱爐生產狀況跟蹤統計表明此次節能服務取得成功，獲得了理想的節能效果及經濟效益。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，提高了加熱質量、改善了爐內環境、增加了加熱爐使用壽命等。

四、項目年節能量及節能效益

1．節能量

根據業主方提供的生產統計表，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%，共節約了32874680m3高爐煤氣。按高爐煤氣熱值800大卡計算，節能量為：

節能量=節約高爐煤氣量×高爐煤氣折標系數

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

2．節能效益

業主單位所用高爐煤氣從集團內其他單位購入，購入價格為0.08元/m3，根據此高爐煤氣報價，該項目12個月直接經濟效益為：

直接節能效益=節約高爐煤氣量×高爐煤氣單價

=32874680m3×0.08元/m3=263萬元。

五、商業模式

該項目在合同能源管理節能效益分享型模式的基礎上，將項目后期的運營管理服務與節能效益相結合，采用節能服務公司生產用能管理模式，為客戶用能設備提供全方位的節能服務，取得了良好的效果。

在該項目中，節能服務公司提供爐體改造的技術支持并承擔設備改造費用，同時提供生產用能服務，即組織專業節能工程師常駐現場為加熱爐設備的安全運行提供技術保證，并參與日常生產操作以及檢修維護，為業主提供長期有效的節能技術服務，效益分享期3年。

節能服務公司與業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，改造設備歸業主方所有，節能服務公司仍無償提供技術咨詢服務。

此類節能專項技術服務項目投資小、見效快、效果好，在充分優化原有設備、制度、管理水平等基礎上實現節能效果。除作為單個項目單獨執行外，還可作為其他節能改造項目的配套，有效提高節能效率。

六、融資渠道

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