山東鐵雄新沙能源有限公司煤氣10kV/400kW加壓風(fēng)機(jī)變頻節(jié)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(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造項目。

二、案例業(yè)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(tuán)有限公司和江蘇沙鋼集團(tuán)合資創(chuàng)建的大型煤化工企業(yè)，注冊資本11.5億元，規(guī)劃產(chǎn)能300萬噸冶金焦，主要經(jīng)營焦炭、工業(yè)燃?xì)?、焦油、粗苯、甲醇等產(chǎn)品。公司的組成模式實現(xiàn)了上下游產(chǎn)業(yè)的有機(jī)結(jié)合，是全國首家煤、焦、鋼配套項目，屬于國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目錄鼓勵類項目。公司于2008年10月投入生產(chǎn)。

公司現(xiàn)有兩座75孔ZHJL-5552D型焦?fàn)t，與焦?fàn)t生產(chǎn)能力相配套的備煤系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、煤氣凈化回收系統(tǒng)，具備年產(chǎn)焦炭90萬噸、焦油5萬噸、粗苯1.5萬噸，年產(chǎn)煤氣量3億立方米的生產(chǎn)能力。

三、案例內(nèi)容

1．技術(shù)原理及適用領(lǐng)域

通過流體力學(xué)的基本定律可知風(fēng)機(jī)屬于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。因此，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速來滿足運(yùn)行工況具有極大的節(jié)能空間。

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

該技術(shù)適用于鋼鐵、冶金、建材、石化等行業(yè)。

2．節(jié)能改造具體內(nèi)容

改造項目涉及的主體為2號煤氣風(fēng)機(jī)，煤氣風(fēng)機(jī)原使用液力偶合器調(diào)速，此次改為變頻調(diào)速。

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

焦?fàn)t產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)吸氣管送至冷鼓工段后由煤氣鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)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(tǒng)總工藝流程如圖1。

圖1　回收系統(tǒng)總工藝流程

改造內(nèi)容：

（1）原系統(tǒng)風(fēng)機(jī)為一用一備，確保風(fēng)機(jī)系統(tǒng)正常工作。圖2為高壓一次側(cè)提供一對一工/變頻手動切換的旁路系統(tǒng)。QS2與QS3采用一個雙投隔離開關(guān)，實現(xiàn)自然機(jī)械互鎖。當(dāng)QS1、QS2閉合，QS3斷開時，電機(jī)運(yùn)行在節(jié)電狀態(tài)；當(dāng)QS1、QS2斷開，QS3閉合時，電機(jī)工頻運(yùn)行，此時節(jié)電裝置從高壓中隔離出來，便于檢修、維護(hù)和調(diào)試。

圖2　高壓一次側(cè)提供一對一工/變頻手動切換旁路系統(tǒng)

（2）高壓變頻節(jié)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(jié)電柜的變壓器的一次側(cè)，變頻器的輸出與旁路柜的輸出連接至電機(jī)。二次回路的壓力控制信號及數(shù)據(jù)由控制電纜傳送到原控制室計算機(jī)端，可以實行本地與遠(yuǎn)程高低速切換控制。

（3）系統(tǒng)中采用了水電阻軟起動裝置，以確保電機(jī)工頻旁路運(yùn)行時的啟動性能，實現(xiàn)工頻旁路啟動時對電機(jī)及電網(wǎng)的保護(hù)。

（4）拆除液力耦合調(diào)速裝置，電機(jī)向風(fēng)機(jī)側(cè)移位，由于液耦器的安裝基礎(chǔ)比電機(jī)基礎(chǔ)高，需要現(xiàn)場制作電機(jī)安裝基礎(chǔ)，電機(jī)與風(fēng)機(jī)側(cè)的變速器之間直接采用膜片聯(lián)軸器，以保證電機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定性。

圖3　移機(jī)前后示意圖

（5）由于現(xiàn)場是易燃易爆場所，對焊接工序帶來困難，受現(xiàn)場環(huán)境的限制，要按照一級防火標(biāo)準(zhǔn)實施辦法，實時監(jiān)測可燃?xì)怏w的濃度，在明火區(qū)域把空氣中的可燃物降低至安全范圍內(nèi)，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(jié)能服務(wù)中心合同能源管理項目節(jié)能量審核，獲取節(jié)能量審核報告。

四、項目年節(jié)能量及節(jié)能效益

1．節(jié)能量

（1）原系統(tǒng)用能情況。

改造前電表數(shù)據(jù)如表1。

表1　改造前電表數(shù)據(jù)

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(yùn)行狀態(tài)下的用電量為1161600kW·h。同時期內(nèi)，用能單位共生產(chǎn)3520孔焦炭，單孔為28噸，則產(chǎn)量為98560噸。則改造前單位產(chǎn)品耗電量為：1161600kW·h÷98560t=11.79kW·h/t。

（2）系統(tǒng)（設(shè)備）改造后用能情況。

改造后電表數(shù)據(jù)如表2。

表2　改造后電表數(shù)據(jù)

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(yùn)行狀態(tài)下的用電量為903300kW·h。同時間段內(nèi)，用能單位共生產(chǎn)5940孔焦炭，單孔為28噸，則產(chǎn)量為166320噸。則改造后單位產(chǎn)品耗電量為903300kW·h÷166320t=5.43kW·h/t。

（3）節(jié)能量計算方法。

該項目節(jié)能量按照單位產(chǎn)量耗電核算。

表3　項目改造前后耗電量

（4）節(jié)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(biāo)煤：400.8萬kW·h×0.00034tce/kW·h=1362.72tce。

2．節(jié)能效益

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

五、商業(yè)模式

該項目采用合同能源管理機(jī)制中的節(jié)能效益分享模式運(yùn)作，即節(jié)能服務(wù)公司就該項目與客戶簽訂節(jié)能服務(wù)合同，節(jié)能服務(wù)公司為業(yè)主提供能源審計、節(jié)能改造的可行性研究報告，節(jié)能改造所需的全部資金，設(shè)備設(shè)計、選擇及采購、施工、安裝和調(diào)試，為業(yè)主單位的操作和維修人員提供相關(guān)培訓(xùn)、項目建成后的維護(hù)和保養(yǎng)等專業(yè)服務(wù)。

節(jié)能服務(wù)公司與業(yè)主單位對該項目所產(chǎn)生的節(jié)能效益進(jìn)行分享。合同期為3年，節(jié)能服務(wù)公司分享53.3%的項目節(jié)能效益，具體的分享比例為節(jié)能服務(wù)公司第一年占75%、第二年占50%、第三年占35%。在合同期內(nèi)，項目的所有權(quán)屬于節(jié)能服務(wù)公司；合同期滿且業(yè)主付清所有合同款項后，節(jié)能服務(wù)公司向業(yè)主轉(zhuǎn)移項目所有權(quán)，將設(shè)備無償贈予業(yè)主，之后的節(jié)能收益為業(yè)主所有。在項目合同期內(nèi)，節(jié)能服務(wù)公司向業(yè)主委派長駐技術(shù)人員，提供所安裝設(shè)備的維護(hù)服務(wù)，保證項目的節(jié)能效果，并與業(yè)主保持密切聯(lián)系，對設(shè)備可能出現(xiàn)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(jié)能服務(wù)公司自有資金。