关于钢铁企业节能技改项目节能量计算方法的探讨

张　敏

（天津市节能中心天津300151）

关于钢铁企业节能技改项目节能量计算方法的探讨

张敏

（天津市节能中心天津300151）

本文针总结了钢铁企业常见的三种节能技改项目节能量计算公式，并列举了节能量计算实例。

钢铁；节能量计算；变频；余热发电；余热回收

1　引言

近年来，钢铁企业实施了大量节能技改项目，改造完成后的节能量计算和确定工作却成为一个难题。主要问题包括：项目边界不清晰、节能量计算方法选取不正确、能耗选取时段不科学。笔者依据国家发改委关于节能量审核的相关文件，并结合节能量审核工作经验，就将钢铁企业常见的节能技改项目节能量计算方法展开讨论。

2　钢铁行业节能技改项目的分类

国内钢铁企业实施的节能技改项目主要围绕节电和余热回收两方面展开，项目主要分为三大类：风机水泵变频改造、余热发电和其他余热回收项目。

2.1变频改造项目

在钢铁企业中，有大量的风机、水泵等流体输送设备，这些设备基本靠阀门开度的大小调节流量，即使流量很小，也需开足电机马力，造成了极大的电能浪费。

变频改造类项目从根本上改变了风机、水泵的流量控制方式，通过改变电机的频率控制风机、水泵的转速，从而调节液体和气体流量的大小，减少电能消耗。

2.2余热发电项目

钢铁生产过程中会产生大量的高炉煤气和转炉煤气，这两种煤气具有热值高、产生量大等特点。以前都通过火炬燃烧放散，造成了极大地能源浪费。近年来钢铁企业纷纷上马余热发电项目，回收高炉煤气、转炉煤气进行发电。

此类项目配套建设高炉煤气、转炉煤气回收装置,回收利用富裕放散的高炉煤气和转炉煤气，并配备余热锅炉，产生的高温高压蒸气进入汽轮机，蒸气冷凝后产生动力带动发电机发电。

2.3其它余热回收项目

钢铁企业有高炉冲渣水、冷却循环水等丰富的中、低温余热资源可进行回收利用。很多钢铁企业设置高效换热器，将高炉冲渣水、冷却循环水的余热置换出来，产生热水用于采暖或用作生活热水。

3　节能量计算方法及计算实例

目前，国家出台的关于节能量计算的标准和文件包括：《企业节能量计算方法》(GB/T 13234-2009)和国家发改委印发的《节能项目节能量审核指南》，这两个文件中给出了各种节能技改项目的节能量计算方法。笔者参考这两个文件，并结合自身的节能量审核工作经验，总结出钢铁行业常见的三种节能技改项目节能量计算方法及计算实例如下：

3.1风机、水泵变频改造项目节能量计算

3.1.1节能量计算方法

此类项目改造前、后一般都会进行耗电量对比测试，以确定设备节电率，根据节电率和改造前设备实际的用电量计算出节能量，具体计算公式如下：

其中：ΔE—项目年节电量，单位万kW·h；

E1—改造前设备在工频状态下年耗电量，单位万kW·h；

β—设备平均节电率，单位%。

3.1.2节能量计算实例

（1）项目介绍

某钢铁企业对厂内高压、低压风机、水泵电机安装变频设备共计107台（套）；总功率44145kW。

（2）项目边界图

图1　改造前系统边界图

图2　改造后系统边界图

（3）项目能耗核实情况

根据企业提供的能耗数据，项目实施前2010～2011年被改造电机在工频状态下的耗电量平均值E1=24648.81×104kW·h；根据对比测试结果，安装变频后设备平均节电率β=32.97%。

（4）节能量计算

3.2余热发电项目

3.2.1节能量计算方法

此类项目建成后发电机组年发电量减去发电机组年自用电量即为项目年节电量，具体计算公式如下：

ΔE=E1-E2

其中：ΔE—项目年节电量，单位万kW·h；

E1—发电机组年发电量，单位万kW·h；

E2—发电机组年自用电量，单位万kW·h；

3.2.2节能量计算实例

（1）项目介绍

某钢铁企业建设1座220t/h高温高压燃气锅炉，配套建设1台50MW凝汽式汽轮发电机组及其辅助设施，以放散的高炉煤气和转炉煤气为燃料进行发电。

（2）项目边界图

项目改造前，高、转炉煤气除用于生产需要外，其余放散，具体边界图如图3。

图3　改造前项目边界图

项目改造后，高转炉煤气除用于生产需要外，放散部分用于发电；蒸气全部用于发电，具体边界图如图4。

图4　改造后项目边界图

（3）项目能耗核实情况

该项目为余热余压综合利用项目，改造前没有能源消耗。

根据企业提供的发电机组运行数据，项目改造完成后2013年发电量为7090.62×104kW·h，厂自用电量为496.34×104kW·h，电力折标系数为3.3 tce/×104kW·h。

（4）项目节能量计算

3.3其他余热回收项目

3.3.1节能量计算方法

根据国家发改委相关文件的要求，余热回收类项目节能量为最终回收利用的热量。通常热回收的载体为水，此类项目的节能量计算可转化为水温升高吸收的热量，具体计算公式如下：

其中：△E—项目节能量，单位tce

C—水的比热容，取值为4.2kJ/kg

△t—换热器吸热侧供、回水温差

3.3.2节能量计算实例

（1）项目介绍

某钢铁企业400m2烧结机配备有余热锅炉，回收烧结机的烟气余热，烧结机烟气进入余热锅炉产生低压蒸气，并通过板换进行采暖供热，换热后的烟气降经引风机后排放烟囱排入大气。

（2）项目边界图

项目实施前，400m2烧结机的烟气余热直接排放，项目改造前的系统边界图如图5。

图5　改造前项目边界图

项目实施后，将400m2烧结余热锅炉生产的低压蒸气引致换热站进行加热。改造完成后的系统边界图如图6。

图6　改造后项目边界图

（3）项目能耗核实情况

该项目改造完成后，400m2烧结机余热锅炉供回水温度为65℃/50℃,锅炉循环水量为515t/h,此项改造新增用电设备总功率P=303kW。

（4）项目节能量计算

当地冬季采暖时间为4320h，水的比热容C=4.1868kJ/kg·℃,热量折标系数为0.03412tce/GJ，则14MW汽轮机进行低真空改造换热采暖项目可回收的热量为：

此项改造新增用电设备总功率P=303kW，采暖季运行时间h=4320h，电力折标系数取3.3tce/万kW·h，则项目新增设备耗电量折标为：

则该项目节能量为

4　结语

本文采用理论结合实例的方法，论述了钢铁企业变频改造、余热发电以及余热回收节能技改项目的节能量计算方法，希望本文能够对钢铁企业和第三方节能量审核机构计算项目节能量起到一定的借鉴和参考作用。

[1]节能项目节能量审核指南.国家发改委．

[2]节能量确定和监测方法.国家发改委．

[3]北京鉴衡认证中心．节能量认证关键技术与应用.中国质检出版社,中国标准出版社，2011．