關(guān)于鋼鐵企業(yè)節(jié)能技改項目節(jié)能量計算方法的探討

張　敏

（天津市節(jié)能中心天津300151）

關(guān)于鋼鐵企業(yè)節(jié)能技改項目節(jié)能量計算方法的探討

張敏

（天津市節(jié)能中心天津300151）

本文針總結(jié)了鋼鐵企業(yè)常見的三種節(jié)能技改項目節(jié)能量計算公式，并列舉了節(jié)能量計算實例。

鋼鐵；節(jié)能量計算；變頻；余熱發(fā)電；余熱回收

1　引言

近年來，鋼鐵企業(yè)實施了大量節(jié)能技改項目，改造完成后的節(jié)能量計算和確定工作卻成為一個難題。主要問題包括：項目邊界不清晰、節(jié)能量計算方法選取不正確、能耗選取時段不科學(xué)。筆者依據(jù)國家發(fā)改委關(guān)于節(jié)能量審核的相關(guān)文件，并結(jié)合節(jié)能量審核工作經(jīng)驗，就將鋼鐵企業(yè)常見的節(jié)能技改項目節(jié)能量計算方法展開討論。

2　鋼鐵行業(yè)節(jié)能技改項目的分類

國內(nèi)鋼鐵企業(yè)實施的節(jié)能技改項目主要圍繞節(jié)電和余熱回收兩方面展開，項目主要分為三大類：風(fēng)機(jī)水泵變頻改造、余熱發(fā)電和其他余熱回收項目。

2.1變頻改造項目

在鋼鐵企業(yè)中，有大量的風(fēng)機(jī)、水泵等流體輸送設(shè)備，這些設(shè)備基本靠閥門開度的大小調(diào)節(jié)流量，即使流量很小，也需開足電機(jī)馬力，造成了極大的電能浪費。

變頻改造類項目從根本上改變了風(fēng)機(jī)、水泵的流量控制方式，通過改變電機(jī)的頻率控制風(fēng)機(jī)、水泵的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)液體和氣體流量的大小，減少電能消耗。

2.2余熱發(fā)電項目

鋼鐵生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣，這兩種煤氣具有熱值高、產(chǎn)生量大等特點。以前都通過火炬燃燒放散，造成了極大地能源浪費。近年來鋼鐵企業(yè)紛紛上馬余熱發(fā)電項目，回收高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行發(fā)電。

此類項目配套建設(shè)高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣回收裝置,回收利用富裕放散的高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣，并配備余熱鍋爐，產(chǎn)生的高溫高壓蒸氣進(jìn)入汽輪機(jī)，蒸氣冷凝后產(chǎn)生動力帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

2.3其它余熱回收項目

鋼鐵企業(yè)有高爐沖渣水、冷卻循環(huán)水等豐富的中、低溫余熱資源可進(jìn)行回收利用。很多鋼鐵企業(yè)設(shè)置高效換熱器，將高爐沖渣水、冷卻循環(huán)水的余熱置換出來，產(chǎn)生熱水用于采暖或用作生活熱水。

3　節(jié)能量計算方法及計算實例

目前，國家出臺的關(guān)于節(jié)能量計算的標(biāo)準(zhǔn)和文件包括：《企業(yè)節(jié)能量計算方法》(GB/T 13234-2009)和國家發(fā)改委印發(fā)的《節(jié)能項目節(jié)能量審核指南》，這兩個文件中給出了各種節(jié)能技改項目的節(jié)能量計算方法。筆者參考這兩個文件，并結(jié)合自身的節(jié)能量審核工作經(jīng)驗，總結(jié)出鋼鐵行業(yè)常見的三種節(jié)能技改項目節(jié)能量計算方法及計算實例如下：

3.1風(fēng)機(jī)、水泵變頻改造項目節(jié)能量計算

3.1.1節(jié)能量計算方法

此類項目改造前、后一般都會進(jìn)行耗電量對比測試，以確定設(shè)備節(jié)電率，根據(jù)節(jié)電率和改造前設(shè)備實際的用電量計算出節(jié)能量，具體計算公式如下：

其中：ΔE—項目年節(jié)電量，單位萬kW·h；

E1—改造前設(shè)備在工頻狀態(tài)下年耗電量，單位萬kW·h；

β—設(shè)備平均節(jié)電率，單位%。

3.1.2節(jié)能量計算實例

（1）項目介紹

某鋼鐵企業(yè)對廠內(nèi)高壓、低壓風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)安裝變頻設(shè)備共計107臺（套）；總功率44145kW。

（2）項目邊界圖

圖1　改造前系統(tǒng)邊界圖

圖2　改造后系統(tǒng)邊界圖

（3）項目能耗核實情況

根據(jù)企業(yè)提供的能耗數(shù)據(jù)，項目實施前2010～2011年被改造電機(jī)在工頻狀態(tài)下的耗電量平均值E1=24648.81×104kW·h；根據(jù)對比測試結(jié)果，安裝變頻后設(shè)備平均節(jié)電率β=32.97%。

（4）節(jié)能量計算

3.2余熱發(fā)電項目

3.2.1節(jié)能量計算方法

此類項目建成后發(fā)電機(jī)組年發(fā)電量減去發(fā)電機(jī)組年自用電量即為項目年節(jié)電量，具體計算公式如下：

ΔE=E1-E2

其中：ΔE—項目年節(jié)電量，單位萬kW·h；

E1—發(fā)電機(jī)組年發(fā)電量，單位萬kW·h；

E2—發(fā)電機(jī)組年自用電量，單位萬kW·h；

3.2.2節(jié)能量計算實例

（1）項目介紹

某鋼鐵企業(yè)建設(shè)1座220t/h高溫高壓燃?xì)忮仩t，配套建設(shè)1臺50MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)施，以放散的高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣為燃料進(jìn)行發(fā)電。

（2）項目邊界圖

項目改造前，高、轉(zhuǎn)爐煤氣除用于生產(chǎn)需要外，其余放散，具體邊界圖如圖3。

圖3　改造前項目邊界圖

項目改造后，高轉(zhuǎn)爐煤氣除用于生產(chǎn)需要外，放散部分用于發(fā)電；蒸氣全部用于發(fā)電，具體邊界圖如圖4。

圖4　改造后項目邊界圖

（3）項目能耗核實情況

該項目為余熱余壓綜合利用項目，改造前沒有能源消耗。

根據(jù)企業(yè)提供的發(fā)電機(jī)組運行數(shù)據(jù)，項目改造完成后2013年發(fā)電量為7090.62×104kW·h，廠自用電量為496.34×104kW·h，電力折標(biāo)系數(shù)為3.3 tce/×104kW·h。

（4）項目節(jié)能量計算

3.3其他余熱回收項目

3.3.1節(jié)能量計算方法

根據(jù)國家發(fā)改委相關(guān)文件的要求，余熱回收類項目節(jié)能量為最終回收利用的熱量。通常熱回收的載體為水，此類項目的節(jié)能量計算可轉(zhuǎn)化為水溫升高吸收的熱量，具體計算公式如下：

其中：△E—項目節(jié)能量，單位tce

C—水的比熱容，取值為4.2kJ/kg

△t—換熱器吸熱側(cè)供、回水溫差

3.3.2節(jié)能量計算實例

（1）項目介紹

某鋼鐵企業(yè)400m2燒結(jié)機(jī)配備有余熱鍋爐，回收燒結(jié)機(jī)的煙氣余熱，燒結(jié)機(jī)煙氣進(jìn)入余熱鍋爐產(chǎn)生低壓蒸氣，并通過板換進(jìn)行采暖供熱，換熱后的煙氣降經(jīng)引風(fēng)機(jī)后排放煙囪排入大氣。

（2）項目邊界圖

項目實施前，400m2燒結(jié)機(jī)的煙氣余熱直接排放，項目改造前的系統(tǒng)邊界圖如圖5。

圖5　改造前項目邊界圖

項目實施后，將400m2燒結(jié)余熱鍋爐生產(chǎn)的低壓蒸氣引致?lián)Q熱站進(jìn)行加熱。改造完成后的系統(tǒng)邊界圖如圖6。

圖6　改造后項目邊界圖

（3）項目能耗核實情況

該項目改造完成后，400m2燒結(jié)機(jī)余熱鍋爐供回水溫度為65℃/50℃,鍋爐循環(huán)水量為515t/h,此項改造新增用電設(shè)備總功率P=303kW。

（4）項目節(jié)能量計算

當(dāng)?shù)囟静膳瘯r間為4320h，水的比熱容C=4.1868kJ/kg·℃,熱量折標(biāo)系數(shù)為0.03412tce/GJ，則14MW汽輪機(jī)進(jìn)行低真空改造換熱采暖項目可回收的熱量為：

此項改造新增用電設(shè)備總功率P=303kW，采暖季運行時間h=4320h，電力折標(biāo)系數(shù)取3.3tce/萬kW·h，則項目新增設(shè)備耗電量折標(biāo)為：

則該項目節(jié)能量為

4　結(jié)語

本文采用理論結(jié)合實例的方法，論述了鋼鐵企業(yè)變頻改造、余熱發(fā)電以及余熱回收節(jié)能技改項目的節(jié)能量計算方法，希望本文能夠?qū)︿撹F企業(yè)和第三方節(jié)能量審核機(jī)構(gòu)計算項目節(jié)能量起到一定的借鑒和參考作用。

[1]節(jié)能項目節(jié)能量審核指南.國家發(fā)改委．

[2]節(jié)能量確定和監(jiān)測方法.國家發(fā)改委．

[3]北京鑒衡認(rèn)證中心．節(jié)能量認(rèn)證關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用.中國質(zhì)檢出版社,中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011．