關于鋼鐵企業節能技改項目節能量計算方法的探討

張　敏

（天津市節能中心天津300151）

關于鋼鐵企業節能技改項目節能量計算方法的探討

張敏

（天津市節能中心天津300151）

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

鋼鐵；節能量計算；變頻；余熱發電；余熱回收

1　引言

近年來，鋼鐵企業實施了大量節能技改項目，改造完成后的節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、節能量計算方法選取不正確、能耗選取時段不科學。筆者依據國家發改委關于節能量審核的相關文件，并結合節能量審核工作經驗，就將鋼鐵企業常見的節能技改項目節能量計算方法展開討論。

2　鋼鐵行業節能技改項目的分類

國內鋼鐵企業實施的節能技改項目主要圍繞節電和余熱回收兩方面展開，項目主要分為三大類：風機水泵變頻改造、余熱發電和其他余熱回收項目。

2.1變頻改造項目

在鋼鐵企業中，有大量的風機、水泵等流體輸送設備，這些設備基本靠閥門開度的大小調節流量，即使流量很小，也需開足電機馬力，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機、水泵的流量控制方式，通過改變電機的頻率控制風機、水泵的轉速，從而調節液體和氣體流量的大小，減少電能消耗。

2.2余熱發電項目

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

此類項目配套建設高爐煤氣、轉爐煤氣回收裝置,回收利用富裕放散的高爐煤氣和轉爐煤氣，并配備余熱鍋爐，產生的高溫高壓蒸氣進入汽輪機，蒸氣冷凝后產生動力帶動發電機發電。

2.3其它余熱回收項目

鋼鐵企業有高爐沖渣水、冷卻循環水等豐富的中、低溫余熱資源可進行回收利用。很多鋼鐵企業設置高效換熱器，將高爐沖渣水、冷卻循環水的余熱置換出來，產生熱水用于采暖或用作生活熱水。

3　節能量計算方法及計算實例

目前，國家出臺的關于節能量計算的標準和文件包括：《企業節能量計算方法》(GB/T 13234-2009)和國家發改委印發的《節能項目節能量審核指南》，這兩個文件中給出了各種節能技改項目的節能量計算方法。筆者參考這兩個文件，并結合自身的節能量審核工作經驗，總結出鋼鐵行業常見的三種節能技改項目節能量計算方法及計算實例如下：

3.1風機、水泵變頻改造項目節能量計算

3.1.1節能量計算方法

此類項目改造前、后一般都會進行耗電量對比測試，以確定設備節電率，根據節電率和改造前設備實際的用電量計算出節能量，具體計算公式如下：

其中：ΔE—項目年節電量，單位萬kW·h；

E1—改造前設備在工頻狀態下年耗電量，單位萬kW·h；

β—設備平均節電率，單位%。

3.1.2節能量計算實例

（1）項目介紹

某鋼鐵企業對廠內高壓、低壓風機、水泵電機安裝變頻設備共計107臺（套）；總功率44145kW。

（2）項目邊界圖

圖1　改造前系統邊界圖

圖2　改造后系統邊界圖

（3）項目能耗核實情況

根據企業提供的能耗數據，項目實施前2010～2011年被改造電機在工頻狀態下的耗電量平均值E1=24648.81×104kW·h；根據對比測試結果，安裝變頻后設備平均節電率β=32.97%。

（4）節能量計算

3.2余熱發電項目

3.2.1節能量計算方法

此類項目建成后發電機組年發電量減去發電機組年自用電量即為項目年節電量，具體計算公式如下：

ΔE=E1-E2

其中：ΔE—項目年節電量，單位萬kW·h；

E1—發電機組年發電量，單位萬kW·h；

E2—發電機組年自用電量，單位萬kW·h；

3.2.2節能量計算實例

（1）項目介紹

某鋼鐵企業建設1座220t/h高溫高壓燃氣鍋爐，配套建設1臺50MW凝汽式汽輪發電機組及其輔助設施，以放散的高爐煤氣和轉爐煤氣為燃料進行發電。

（2）項目邊界圖

項目改造前，高、轉爐煤氣除用于生產需要外，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，高轉爐煤氣除用于生產需要外，放散部分用于發電；蒸氣全部用于發電，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。

根據企業提供的發電機組運行數據，項目改造完成后2013年發電量為7090.62×104kW·h，廠自用電量為496.34×104kW·h，電力折標系數為3.3 tce/×104kW·h。

（4）項目節能量計算

3.3其他余熱回收項目

3.3.1節能量計算方法

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

其中：△E—項目節能量，單位tce

C—水的比熱容，取值為4.2kJ/kg

△t—換熱器吸熱側供、回水溫差

3.3.2節能量計算實例

（1）項目介紹

某鋼鐵企業400m2燒結機配備有余熱鍋爐，回收燒結機的煙氣余熱，燒結機煙氣進入余熱鍋爐產生低壓蒸氣，并通過板換進行采暖供熱，換熱后的煙氣降經引風機后排放煙囪排入大氣。

（2）項目邊界圖

項目實施前，400m2燒結機的煙氣余熱直接排放，項目改造前的系統邊界圖如圖5。

圖5　改造前項目邊界圖

項目實施后，將400m2燒結余熱鍋爐生產的低壓蒸氣引致換熱站進行加熱。改造完成后的系統邊界圖如圖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燒結機余熱鍋爐供回水溫度為65℃/50℃,鍋爐循環水量為515t/h,此項改造新增用電設備總功率P=303kW。

（4）項目節能量計算

當地冬季采暖時間為4320h，水的比熱容C=4.1868kJ/kg·℃,熱量折標系數為0.03412tce/GJ，則14MW汽輪機進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備總功率P=303kW，采暖季運行時間h=4320h，電力折標系數取3.3tce/萬kW·h，則項目新增設備耗電量折標為：

則該項目節能量為

4　結語

本文采用理論結合實例的方法，論述了鋼鐵企業變頻改造、余熱發電以及余熱回收節能技改項目的節能量計算方法，希望本文能夠對鋼鐵企業和第三方節能量審核機構計算項目節能量起到一定的借鑒和參考作用。

[1]節能項目節能量審核指南.國家發改委．

[2]節能量確定和監測方法.國家發改委．

[3]北京鑒衡認證中心．節能量認證關鍵技術與應用.中國質檢出版社,中國標準出版社，2011．