山東鐵雄新沙能源有限公司煤氣10kV/400kW加壓風機變頻節能改造項目

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一、案例名稱

山東鐵雄新沙能源有限公司煤氣10kV/1400kW加壓風機變頻節能改造項目。

二、案例業主

山東鐵雄新沙能源有限公司成立于2007年，是由山東鐵雄冶金科技有限公司、山東新礦投資控股集團有限公司和江蘇沙鋼集團合資創建的大型煤化工企業，注冊資本11.5億元，規劃產能300萬噸冶金焦，主要經營焦炭、工業燃氣、焦油、粗苯、甲醇等產品。公司的組成模式實現了上下游產業的有機結合，是全國首家煤、焦、鋼配套項目，屬于國家產業結構調整目錄鼓勵類項目。公司于2008年10月投入生產。

公司現有兩座75孔ZHJL-5552D型焦爐，與焦爐生產能力相配套的備煤系統、污水處理系統、煤氣凈化回收系統，具備年產焦炭90萬噸、焦油5萬噸、粗苯1.5萬噸，年產煤氣量3億立方米的生產能力。

三、案例內容

1．技術原理及適用領域

通過流體力學的基本定律可知風機屬于平方轉矩負載，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。因此，降低電機轉速來滿足運行工況具有極大的節能空間。

高壓變頻調速是一種新型的電力傳動調速技術，主要用于交流電動機的變頻調速，其技術和性能優于以往的任何一種調速方式。高壓變頻調速以其顯著的節能效益，高精度的調速精度，寬泛的調速范圍，完善的電力電子保護功能以及易于實現的自動通信功能，得到廣大用戶的認可。

該技術適用于鋼鐵、冶金、建材、石化等行業。

2．節能改造具體內容

改造項目涉及的主體為2號煤氣風機，煤氣風機原使用液力偶合器調速，此次改為變頻調速。

煤氣風機位于回收車間冷鼓工段，共計3臺，一開兩備，為沈陽透平機械股份有限公司生產的D2000-23型離心式鼓風機，額定功率1187kW，進口流量1567.78Nm3/min、進口壓力0.005Mpa、出口壓力0.025Mpa、主軸轉速5270r/min，電機型號為YB 710M3-2隔爆型三相異步電機、額定功率1400kW、額定電壓10kV、額定電流95.2A、額定轉速2985r/min。

焦爐產生的荒煤氣經吸氣管送至冷鼓工段后由煤氣鼓風機進行加壓送往脫硫、無水氨、粗苯回收工段，最終在煤氣儲柜儲存。

回收系統總工藝流程如圖1。

圖1　回收系統總工藝流程

改造內容：

（1）原系統風機為一用一備，確保風機系統正常工作。圖2為高壓一次側提供一對一工/變頻手動切換的旁路系統。QS2與QS3采用一個雙投隔離開關，實現自然機械互鎖。當QS1、QS2閉合，QS3斷開時，電機運行在節電狀態；當QS1、QS2斷開，QS3閉合時，電機工頻運行，此時節電裝置從高壓中隔離出來，便于檢修、維護和調試。

圖2　高壓一次側提供一對一工/變頻手動切換旁路系統

（2）高壓變頻節電柜安裝在原高壓配電室。原高壓起動柜的輸出電纜通過旁路柜接入高壓變頻節電柜的變壓器的一次側，變頻器的輸出與旁路柜的輸出連接至電機。二次回路的壓力控制信號及數據由控制電纜傳送到原控制室計算機端，可以實行本地與遠程高低速切換控制。

（3）系統中采用了水電阻軟起動裝置，以確保電機工頻旁路運行時的啟動性能，實現工頻旁路啟動時對電機及電網的保護。

（4）拆除液力耦合調速裝置，電機向風機側移位，由于液耦器的安裝基礎比電機基礎高，需要現場制作電機安裝基礎，電機與風機側的變速器之間直接采用膜片聯軸器，以保證電機與鼓風機的穩定性。

圖3　移機前后示意圖

（5）由于現場是易燃易爆場所，對焊接工序帶來困難，受現場環境的限制，要按照一級防火標準實施辦法，實時監測可燃氣體的濃度，在明火區域把空氣中的可燃物降低至安全范圍內，通過加大空氣流通等措施。

3．項目實施情況

項目于2011年10月與山東鐵雄新沙能源有限公司簽訂合同，2011年12月8日正式開始實施，2012年4月10日竣工。2012年10月30日通過江蘇省節能服務中心合同能源管理項目節能量審核，獲取節能量審核報告。

四、項目年節能量及節能效益

1．節能量

（1）原系統用能情況。

改造前電表數據如表1。

表1　改造前電表數據

該電表倍率為1∶3000，則改造前（2012年3月30日—2012年5月13日），工頻運行狀態下的用電量為1161600kW·h。同時期內，用能單位共生產3520孔焦炭，單孔為28噸，則產量為98560噸。則改造前單位產品耗電量為：1161600kW·h÷98560t=11.79kW·h/t。

（2）系統（設備）改造后用能情況。

改造后電表數據如表2。

表2　改造后電表數據

本電表倍率為1∶3000，則改造后（2012年5月30日—9月1日），變頻運行狀態下的用電量為903300kW·h。同時間段內，用能單位共生產5940孔焦炭，單孔為28噸，則產量為166320噸。則改造后單位產品耗電量為903300kW·h÷166320t=5.43kW·h/t。

（3）節能量計算方法。

該項目節能量按照單位產量耗電核算。

表3　項目改造前后耗電量

（4）節能量。

△E=（1161600kW·h÷98560t-903300 kW·h÷161224t）×（166320t÷95天×360天）

=（11.79-5.43）×630265=400.8萬kW·h。

折合標煤：400.8萬kW·h×0.00034tce/kW·h=1362.72tce。

2．節能效益

按照合同約定電價0.7元/kW·h計算，年節電費用為400.8×0.7=280.56萬元。

五、商業模式

該項目采用合同能源管理機制中的節能效益分享模式運作，即節能服務公司就該項目與客戶簽訂節能服務合同，節能服務公司為業主提供能源審計、節能改造的可行性研究報告，節能改造所需的全部資金，設備設計、選擇及采購、施工、安裝和調試，為業主單位的操作和維修人員提供相關培訓、項目建成后的維護和保養等專業服務。

節能服務公司與業主單位對該項目所產生的節能效益進行分享。合同期為3年，節能服務公司分享53.3%的項目節能效益，具體的分享比例為節能服務公司第一年占75%、第二年占50%、第三年占35%。在合同期內，項目的所有權屬于節能服務公司；合同期滿且業主付清所有合同款項后，節能服務公司向業主轉移項目所有權，將設備無償贈予業主，之后的節能收益為業主所有。在項目合同期內，節能服務公司向業主委派長駐技術人員，提供所安裝設備的維護服務，保證項目的節能效果，并與業主保持密切聯系，對設備可能出現的問題快速診斷和處理。

六、融資渠道

該項目投資額為228萬元，均為節能服務公司自有資金。