山東國大黃金股份有限公司冶煉二公司風(fēng)機(jī)變頻改造項(xiàng)目

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一、案例名稱

山東國大黃金股份有限公司冶煉二公司風(fēng)機(jī)變頻改造項(xiàng)目

二、案例業(yè)主

山東國大黃金股份有限公司前身為招遠(yuǎn)黃金冶煉廠，1986年成立，是中國第一家專業(yè)黃金冶煉企業(yè)?，F(xiàn)占地68萬平方米，職工1550人，其中專業(yè)技術(shù)人員400人，公司年產(chǎn)黃金15噸、白銀40噸、工業(yè)硫酸40萬噸、陰極銅3萬噸，余熱發(fā)電總量5000萬kW·h。

國大公司是亞洲規(guī)模最大的黃金冶煉企業(yè)之一，主要耗能設(shè)備為風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備。

三、案例內(nèi)容

1．技術(shù)原理及適用領(lǐng)域

由流體力學(xué)的原理得知，使用感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，軸功率P與流量Q、風(fēng)壓H的關(guān)系為P ∝Q×H，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由N1變化到N2時(shí)，Q、H、P與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下：

Q2=Q1×n2/n1；

H2=H1×（n2/n1）2；

P2=P1×（n2/n1）3。

n1代表風(fēng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的特性，n2代表風(fēng)機(jī)降速運(yùn)行在n2轉(zhuǎn)速時(shí)的特性，R1代表風(fēng)機(jī)管路阻力最小時(shí)的阻力特性，R2代表風(fēng)機(jī)管路阻力增大到某一數(shù)組時(shí)的阻力特性。

可見流量Q和電機(jī)的轉(zhuǎn)速n是成正比關(guān)系的，而所需的軸功率P與轉(zhuǎn)速的立方成正比關(guān)系。所以當(dāng)需要80%的額定流量時(shí)，通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的80%。當(dāng)所需流量從Q1減小到Q2時(shí)，如果采用調(diào)節(jié)閥門的辦法，管網(wǎng)阻力將會(huì)增加，管網(wǎng)特性曲線將會(huì)上移，系統(tǒng)的運(yùn)行工況點(diǎn)從A點(diǎn)變到新的運(yùn)行工況點(diǎn)B點(diǎn)運(yùn)行，所需軸功率P2與面積H2×Q2成正比；如果采用的是調(diào)速控制方式，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，其管網(wǎng)特性并不發(fā)生改變，但風(fēng)機(jī)的特性曲線將下移，因此其運(yùn)行工況點(diǎn)由A點(diǎn)移至C點(diǎn)。此時(shí)所需的軸功率P3與面積HB×Q2成正比。從理論上分析，所節(jié)約的軸功率△P與（H2-HB）×（C-B）的面積成正比。

該技術(shù)可應(yīng)用于石油、化工、制藥、冶金、環(huán)保、市政等行業(yè)。

2．節(jié)能改造具體內(nèi)容

針對(duì)原系統(tǒng)控制風(fēng)量使用人工手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥開度，調(diào)節(jié)風(fēng)量不穩(wěn)定、系統(tǒng)風(fēng)壓波動(dòng)較大、閥門易損壞、操作危險(xiǎn)性大、調(diào)節(jié)時(shí)間長等特點(diǎn)提出技術(shù)改造升級(jí)方案。

通過在原管道上安裝負(fù)壓變送器采集風(fēng)壓信號(hào)，風(fēng)壓信號(hào)接入變頻器模擬端子，通過變頻器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能對(duì)風(fēng)壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足壓力穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)和精細(xì)化生產(chǎn)。變頻調(diào)節(jié)時(shí)風(fēng)門全開，只需調(diào)節(jié)頻率即可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。通過遠(yuǎn)程控制柜可以實(shí)時(shí)設(shè)定管道需求壓力，無需到現(xiàn)場調(diào)節(jié)風(fēng)門（現(xiàn)場存在硫磺氣體）。

主電路原理圖

系統(tǒng)方案為現(xiàn)場變頻器可與原DCS監(jiān)控操作系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，原DCS監(jiān)控操作系統(tǒng)可發(fā)出變頻器的啟動(dòng)、停機(jī)、頻率設(shè)定等信號(hào)。變頻器反饋以下信號(hào)接入到現(xiàn)場監(jiān)控操作系統(tǒng)上，故障報(bào)警、警告報(bào)警、待機(jī)狀態(tài)、正常運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、系統(tǒng)旁路狀態(tài)、電流信息等。

3．項(xiàng)目實(shí)施情況

現(xiàn)場二氧化硫風(fēng)機(jī)為離心風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)為生產(chǎn)系統(tǒng)提供負(fù)壓，生產(chǎn)中通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)入口閥門使生產(chǎn)工藝最前端焙燒爐爐頂呈現(xiàn)負(fù)壓操作，壓力最高不得超過正壓200Pa。

車間二氧化硫風(fēng)機(jī)采用450kW/10kV電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)通過調(diào)節(jié)閥門開度滿足生產(chǎn)工藝實(shí)際需要的流量。

通過變頻改造實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度，滿足生產(chǎn)工藝實(shí)際需求量，也達(dá)到節(jié)能降耗目的。

項(xiàng)目簽訂合同于2012年6月16日，2012年8月15日完成安裝調(diào)試工作，在業(yè)主要求下進(jìn)入試運(yùn)行階段，無故障運(yùn)行60天，滿足合同及技術(shù)協(xié)議要求。2012年10月18日驗(yàn)收完成。

四、項(xiàng)目年節(jié)能量及節(jié)能效益

1．節(jié)能量

（1）原系統(tǒng)（設(shè)備）主要參數(shù)及用能情況。

表1　動(dòng)力設(shè)備參數(shù)分析表

表2　5套設(shè)備耗能現(xiàn)狀

（2）系統(tǒng)（設(shè)備）改造后用能情況。

表3　5套設(shè)備節(jié)電數(shù)據(jù)分析表

（3）節(jié)能量計(jì)算方法。

參與改造的440kW電機(jī)采用供電主線路總表減去電爐支路分表的方式進(jìn)行計(jì)量，此兩電表之差額包括的計(jì)量設(shè)備有二氧化硫風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)變壓器（S7 800kVA）、電爐變壓器（S9 1000kVA）。改造之后風(fēng)機(jī)變壓器停用，供電主線路總表減去電爐支路分表涵蓋的計(jì)量設(shè)備有二氧化硫風(fēng)機(jī)、電爐變壓器。

業(yè)主和節(jié)能服務(wù)公司雙方按照2012年4月10日至6月10日兩個(gè)月計(jì)量電表的平均數(shù)值（扣除系統(tǒng)停車時(shí)間）作為核算節(jié)能效果的初始數(shù)據(jù)，節(jié)能服務(wù)公司對(duì)電機(jī)進(jìn)行變頻改造之后每月測量實(shí)耗電量（扣除系統(tǒng)停車時(shí)間）與初始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，差額作為節(jié)能量，用于結(jié)算節(jié)能效益。

雙方對(duì)參與改造的設(shè)備負(fù)荷變化發(fā)生疑議時(shí)，可以每月提議進(jìn)行設(shè)備切換，進(jìn)行48小時(shí)的初始數(shù)據(jù)復(fù)驗(yàn)復(fù)驗(yàn)數(shù)據(jù)與初始數(shù)據(jù)偏差超過3%時(shí)，則由復(fù)驗(yàn)數(shù)據(jù)替代初始數(shù)據(jù)作為復(fù)驗(yàn)當(dāng)季及后續(xù)還款期計(jì)算節(jié)能效益的依據(jù)；復(fù)驗(yàn)數(shù)據(jù)與初始數(shù)據(jù)偏差未超過3%時(shí)，則初始數(shù)據(jù)不變，結(jié)算節(jié)能效益依據(jù)不變。

計(jì)算方法：

改造前年耗電費(fèi)=設(shè)備實(shí)際功率（kW）×臺(tái)數(shù)×每年工作時(shí)間（小時(shí)）×電費(fèi)單價(jià)；

改造后年耗電費(fèi)=年耗電費(fèi)×（1-節(jié)電率）。

（4）項(xiàng)目年節(jié)能量。

該項(xiàng)目年節(jié)電327.282萬kW·h，折算1112噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

2．節(jié)能效益

該項(xiàng)目年節(jié)能效益（節(jié)約電費(fèi)）225萬元。

五、商業(yè)模式

該項(xiàng)目采用節(jié)能效益還款方式。還款期限為節(jié)能效益累計(jì)總額等同于業(yè)主此次簽訂合同額。

設(shè)備調(diào)試完成，經(jīng)雙方驗(yàn)收合格投入運(yùn)行后，業(yè)主按照實(shí)際節(jié)能效益每季度向節(jié)能服務(wù)公司以合同預(yù)付款的形式進(jìn)行付款，節(jié)能服務(wù)公司向業(yè)主出具收款收據(jù)。

若業(yè)主支付節(jié)能效益累計(jì)總額達(dá)70%（157.5萬元），則由節(jié)能服務(wù)公司開具225萬元的17%專用發(fā)票給業(yè)主。業(yè)主接票后20個(gè)工作日內(nèi)支付合同款的20%（45萬元）給節(jié)能服務(wù)公司。余款10%（22.5萬元）為質(zhì)保金，質(zhì)保期滿無質(zhì)量問題后由業(yè)主一次性付清。

業(yè)主支付節(jié)能服務(wù)公司節(jié)能效益累計(jì)總額等同于業(yè)主此次簽訂合同額（225萬元）后，以上所有設(shè)備所有權(quán)歸業(yè)主。

六、融資渠道

該項(xiàng)目總投資171.25萬元。資金來源于節(jié)能服務(wù)公司自有資金，包括采購設(shè)備125萬元、運(yùn)費(fèi)1.5萬元、增值稅38.25萬元、安裝調(diào)試費(fèi)4.5萬元、設(shè)備維護(hù)費(fèi)2萬元。