上海寶鋼集團(tuán)公司 1號高爐出鐵場除塵系統(tǒng)節(jié)能技改項目

一、案例名稱

上海寶鋼集團(tuán)公司1號高爐出鐵場除塵系統(tǒng)節(jié)能技改項目

二、案例業(yè)主

上海寶鋼集團(tuán)公司是以寶山鋼鐵（集團(tuán)）公司為主體聯(lián)合重組上海冶金控股（集團(tuán)）公司和上海梅山（集團(tuán)）公司，于1998年11月17日成立的特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。寶鋼年產(chǎn)鋼能力3000萬噸左右，位列全球鋼鐵企業(yè)第三位。

該項目是針對上海寶鋼集團(tuán)公司1號高爐的一次、二次除塵風(fēng)機及原脫硅除塵風(fēng)機進(jìn)行改造。

1號高爐共有4個出鐵口，4個出鐵口輪流出鐵，每個出鐵口出鐵時間為2小時，按出鐵制度，一個鐵口尚未出完鐵，另一個鐵口就開始出鐵，整個出鐵場為輪流不間斷出鐵，煙塵的散發(fā)量也是連續(xù)不斷的。當(dāng)一個出鐵口出鐵時所需風(fēng)量為額定風(fēng)量的80%，另一個出鐵口準(zhǔn)備出鐵時需提前0.5小時打開出鐵口擋板，這時所需風(fēng)量為額定風(fēng)量的100%。

圖1　寶鋼1號高爐出鐵制度（時序與風(fēng)量要求）

三、案例內(nèi)容

1．技術(shù)原理及適用領(lǐng)域

從流體力學(xué)的原理得知，使用感應(yīng)電動機驅(qū)動的風(fēng)機、水泵負(fù)載，軸功率P與流量Q，揚程H的關(guān)系為：P∝Q×H。

當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速由n1變化到n2時，Q、H、P與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下：

可見流量Q和電機的轉(zhuǎn)速n成正比，而所需的軸功率P與轉(zhuǎn)速的立方成正比。所以當(dāng)需要80%的額定流量時，通過調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的80%，即調(diào)節(jié)頻率到40Hz即可，這時所需功率僅為原來的51.2%。

如圖2所示，從風(fēng)機、水泵的運行曲線圖來分析采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果。

圖2　風(fēng)機、水泵的運行曲線圖

當(dāng)所需風(fēng)量、流量從Q1減小到Q2時，如果采用調(diào)節(jié)閥門的辦法，管網(wǎng)阻力將會增加，管網(wǎng)特性曲線上移，系統(tǒng)的運行工況點從A點變到新的運行工況點B點運行，所需軸功率P2與面積H2×Q2成正比；如果采用調(diào)速控制方式，風(fēng)機、水泵轉(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、水泵的特性曲線將下移，因此其運行工況點由A點移至C點。此時所需軸功率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）×（B-C）的面積成正比。

考慮減速后效率下降和調(diào)速裝置的附加損耗，通過實踐的統(tǒng)計，風(fēng)機泵類通過調(diào)速控制可節(jié)能20%～50%，有些風(fēng)機負(fù)載節(jié)能比例達(dá)60%以上。

上圖所示，對于入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的離心式風(fēng)機的H-Q性能曲線為與導(dǎo)流器或風(fēng)門開度相關(guān)的一簇曲線，開度越?。ń嵌仍酱螅﹦t風(fēng)機H-Q曲線越向下，達(dá)到的風(fēng)壓力與流量越小；而風(fēng)機的等效率曲線是類似一簇橢圓曲線，其長軸方向與管路特性曲線方向垂直，如圖所示，對于入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的離心式風(fēng)機的H-Q性能曲線為與導(dǎo)流器或風(fēng)門開度相關(guān)的一簇曲線，開度越?。ń嵌仍酱螅﹦t風(fēng)機H-Q曲線越向下，達(dá)到的風(fēng)壓力與流量越??；而風(fēng)機的等效率曲線是類似一簇橢圓曲線，其長軸方向與管路特性曲線方向垂直，在圖3中所示可見其高效區(qū)比較窄，在風(fēng)機入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)角度改變時，風(fēng)機的效率變化顯著。一般地，風(fēng)機采用入口導(dǎo)流器的調(diào)節(jié)角度30°以內(nèi)（開度在65%以上時）的風(fēng)機內(nèi)效率可保持較高值，隨著入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)角度的增大風(fēng)機的效率有顯著下降。

圖3　風(fēng)機的運行曲線示意圖

2．節(jié)能改造具體內(nèi)容

采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)對除塵風(fēng)機進(jìn)行改造，具體實現(xiàn)過程為變頻器運行頻率由現(xiàn)場出鐵口出鐵控制信號遠(yuǎn)程操作，當(dāng)所有的出鐵口煙塵撲集罩閥門全部打開時，風(fēng)機以最高轉(zhuǎn)速運行；其他情況在保證每一煙罩除塵效果的前提下，根據(jù)煙罩閥門的開、關(guān)情況自動調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，盡量降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速。變頻器內(nèi)置一臺PLC用于接收現(xiàn)場出鐵口開關(guān)信號并進(jìn)行邏輯處理協(xié)調(diào)控制頻率輸出調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，并且可以根據(jù)用戶的需要擴展控制開關(guān)量，增強系統(tǒng)的接口靈活性。變頻器也可由控制室的上位機或操作臺進(jìn)行操作，保證兩個出鐵口出鐵時控制變頻器高速運行（對應(yīng)兩個出鐵口的各進(jìn)風(fēng)口的閥門打開），并可以根據(jù)工況需要強制高速運行半小時或一個周期（兩個半小時）然后自動恢復(fù)運行。出鐵口的各除塵點進(jìn)風(fēng)口閥門需根據(jù)出鐵口開啟、關(guān)閉的過程自動控制完成，以確保滿足出鐵除塵要求的工藝條件下，出鐵口的除塵在單個出鐵口工作時減速運行并實現(xiàn)節(jié)能。

該項目主要設(shè)備為5臺高壓變頻調(diào)速裝置，通過變頻調(diào)速調(diào)節(jié)負(fù)載出力以滿足工況需要。高壓變頻器對應(yīng)的適配電機參數(shù)如表1。

表1　高壓變頻器對應(yīng)的適配電機參數(shù)

3．項目實施情況

項目于2012年1月開工建設(shè)，2012年7月竣工。項目目前正常運行。

四、項目年節(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2　1號一次除塵風(fēng)機電機參數(shù)

1號一次除塵風(fēng)機改造前工頻運行功率：

P1=×U×I×cosφ=1261.75kW。

表3　2號一次除塵風(fēng)機電機參數(shù)

2號一次除塵風(fēng)機改造前工頻運行功率：

P1=×U×I×cosφ≈1304.84kW。

表3　1號二次除塵風(fēng)機參數(shù)

1號二次除塵風(fēng)機改造前工頻運行功率：

P1=×U×I×cosφ≈1511.66kW。

表4　2號二次除塵風(fēng)機參數(shù)

2號二次除塵風(fēng)機改造前工頻運行功率：

P1=×U×I×cosφ≈1286.05kW。

表5　原脫硅除塵風(fēng)機參數(shù)

原脫硅風(fēng)機改造前工頻運行功率：

P1=×U×I×cosφ≈886.65kW。

（2）系統(tǒng)（設(shè)備）改造后用能情況。

1號一次除塵風(fēng)機改造后變頻運行功率：

P2≈950kW；

2號一次除塵風(fēng)機改造后變頻運行預(yù)計功率：

P2≈856kW；

1號二次除塵風(fēng)機改造后變頻運行預(yù)計功率：

P2≈926kW；

2號二次除塵風(fēng)機改造后變頻運行預(yù)計功率：

P中≈842kW；

原脫硅風(fēng)機改造后變頻運行預(yù)計功率：

P2≈669kW。

（3）節(jié)能量計算方法。

節(jié)能基準(zhǔn)線：

改造前風(fēng)機的年度、月度實際耗電量：

月耗電基準(zhǔn)線M1:以兩臺風(fēng)機耗電量連續(xù)一個月監(jiān)測，測量出的風(fēng)機實際月耗電量；

年耗電基準(zhǔn)線Y1=M1×12；

改造后的實際耗電量：

此次改造中將安裝電量計量系統(tǒng)，以實測值作為月度實際耗電量M2和年度實際耗電量Y2。

節(jié)能量計算方法：

月度節(jié)電量△M=M1-M2；

年度節(jié)電量△Y=Y1-Y2。

項目年節(jié)能量：

項目年節(jié)省電量352萬kW·h，折合標(biāo)煤約1179.2噸。

2．節(jié)能效益

項目年節(jié)省電量352萬kW·h，平均電價0.75元/kW·h，年節(jié)能效益352×0.75=264萬元。

五、商業(yè)模式

該項目采用節(jié)能效益分享型的合同能源管理模式，節(jié)能服務(wù)的合同期為7年，用能單位分享節(jié)能收益的15%，節(jié)能服務(wù)公司分享85%（工程服務(wù)提供方分享其中67%，設(shè)備服務(wù)提供方分享其中33%）。在合同到期并且業(yè)主向賣方履行完付款義務(wù)之前，該項目下的所有由節(jié)能服務(wù)公司采購并安裝的設(shè)備、設(shè)施和儀器等財產(chǎn)（簡稱“項目財產(chǎn)”）的所有權(quán)屬于節(jié)能服務(wù)公司；合同順利履行完畢之后，項目財產(chǎn)的所有權(quán)無償轉(zhuǎn)移給業(yè)主。

六、融資渠道

上海寶鋼節(jié)能技術(shù)有限公司項目總包，相關(guān)工程費用由其出資承擔(dān)；廣州智光節(jié)能有限公司以帶資提供設(shè)備及服務(wù)方式共同為客戶實施項目。項目內(nèi)容包括工程設(shè)計、設(shè)備供貨及其安裝和調(diào)試、運行和維護(hù)，并對其完整性、可靠性、先進(jìn)性向?qū)毶戒撹F股份有限公司煉鐵廠負(fù)責(zé)。主要設(shè)備及其配套設(shè)施總價值344萬元，所使用的資金全部為自有資金。

七、優(yōu)惠政策

該項目符合合同能源管理財政獎勵專項資金的申請條件，由上海寶鋼節(jié)能技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)在上海市申請。