山東國大黃金股份有限公司冶煉二公司風機變頻改造項目

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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機變頻改造項目

二、案例業主

山東國大黃金股份有限公司前身為招遠黃金冶煉廠，1986年成立，是中國第一家專業黃金冶煉企業。現占地68萬平方米，職工1550人，其中專業技術人員400人，公司年產黃金15噸、白銀40噸、工業硫酸40萬噸、陰極銅3萬噸，余熱發電總量5000萬kW·h。

國大公司是亞洲規模最大的黃金冶煉企業之一，主要耗能設備為風機、水泵等設備。

三、案例內容

1．技術原理及適用領域

由流體力學的原理得知，使用感應電機驅動的風機，軸功率P與流量Q、風壓H的關系為P ∝Q×H，當電動機的轉速由N1變化到N2時，Q、H、P與轉速的關系如下：

Q2=Q1×n2/n1；

H2=H1×（n2/n1）2；

P2=P1×（n2/n1）3。

n1代表風機在額定轉速運行時的特性，n2代表風機降速運行在n2轉速時的特性，R1代表風機管路阻力最小時的阻力特性，R2代表風機管路阻力增大到某一數組時的阻力特性。

可見流量Q和電機的轉速n是成正比關系的，而所需的軸功率P與轉速的立方成正比關系。所以當需要80%的額定流量時，通過調節電機的轉速至額定轉速的80%。當所需流量從Q1減小到Q2時，如果采用調節閥門的辦法，管網阻力將會增加，管網特性曲線將會上移，系統的運行工況點從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；如果采用的是調速控制方式，風機轉速由n1下降到n2，其管網特性并不發生改變，但風機的特性曲線將下移，因此其運行工況點由A點移至C點。此時所需的軸功率P3與面積HB×Q2成正比。從理論上分析，所節約的軸功率△P與（H2-HB）×（C-B）的面積成正比。

該技術可應用于石油、化工、制藥、冶金、環保、市政等行業。

2．節能改造具體內容

針對原系統控制風量使用人工手動調節風閥開度，調節風量不穩定、系統風壓波動較大、閥門易損壞、操作危險性大、調節時間長等特點提出技術改造升級方案。

通過在原管道上安裝負壓變送器采集風壓信號，風壓信號接入變頻器模擬端子，通過變頻器內置PID調節功能對風壓進行調節，滿足壓力穩定，實現動態調節和精細化生產。變頻調節時風門全開，只需調節頻率即可實現風機平穩運行。通過遠程控制柜可以實時設定管道需求壓力，無需到現場調節風門（現場存在硫磺氣體）。

主電路原理圖

系統方案為現場變頻器可與原DCS監控操作系統進行協調控制，原DCS監控操作系統可發出變頻器的啟動、停機、頻率設定等信號。變頻器反饋以下信號接入到現場監控操作系統上，故障報警、警告報警、待機狀態、正常運行狀態、故障狀態、系統旁路狀態、電流信息等。

3．項目實施情況

現場二氧化硫風機為離心風機，風機為生產系統提供負壓，生產中通過調節風機入口閥門使生產工藝最前端焙燒爐爐頂呈現負壓操作，壓力最高不得超過正壓200Pa。

車間二氧化硫風機采用450kW/10kV電動機傳動，風機工頻運行時通過調節閥門開度滿足生產工藝實際需要的流量。

通過變頻改造實現自動調節閥門開度，滿足生產工藝實際需求量，也達到節能降耗目的。

項目簽訂合同于2012年6月16日，2012年8月15日完成安裝調試工作，在業主要求下進入試運行階段，無故障運行60天，滿足合同及技術協議要求。2012年10月18日驗收完成。

四、項目年節能量及節能效益

1．節能量

（1）原系統（設備）主要參數及用能情況。

表1　動力設備參數分析表

表2　5套設備耗能現狀

（2）系統（設備）改造后用能情況。

表3　5套設備節電數據分析表

（3）節能量計算方法。

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

業主和節能服務公司雙方按照2012年4月10日至6月10日兩個月計量電表的平均數值（扣除系統停車時間）作為核算節能效果的初始數據，節能服務公司對電機進行變頻改造之后每月測量實耗電量（扣除系統停車時間）與初始數據進行對比，差額作為節能量，用于結算節能效益。

雙方對參與改造的設備負荷變化發生疑議時，可以每月提議進行設備切換，進行48小時的初始數據復驗復驗數據與初始數據偏差超過3%時，則由復驗數據替代初始數據作為復驗當季及后續還款期計算節能效益的依據；復驗數據與初始數據偏差未超過3%時，則初始數據不變，結算節能效益依據不變。

計算方法：

改造前年耗電費=設備實際功率（kW）×臺數×每年工作時間（小時）×電費單價；

改造后年耗電費=年耗電費×（1-節電率）。

（4）項目年節能量。

該項目年節電327.282萬kW·h，折算1112噸標準煤。

2．節能效益

該項目年節能效益（節約電費）225萬元。

五、商業模式

該項目采用節能效益還款方式。還款期限為節能效益累計總額等同于業主此次簽訂合同額。

設備調試完成，經雙方驗收合格投入運行后，業主按照實際節能效益每季度向節能服務公司以合同預付款的形式進行付款，節能服務公司向業主出具收款收據。

若業主支付節能效益累計總額達70%（157.5萬元），則由節能服務公司開具225萬元的17%專用發票給業主。業主接票后20個工作日內支付合同款的20%（45萬元）給節能服務公司。余款10%（22.5萬元）為質保金，質保期滿無質量問題后由業主一次性付清。

業主支付節能服務公司節能效益累計總額等同于業主此次簽訂合同額（225萬元）后，以上所有設備所有權歸業主。

六、融資渠道

該項目總投資171.25萬元。資金來源于節能服務公司自有資金，包括采購設備125萬元、運費1.5萬元、增值稅38.25萬元、安裝調試費4.5萬元、設備維護費2萬元。