上海寶鋼集團公司 1號高爐出鐵場除塵系統節能技改項目

一、案例名稱

上海寶鋼集團公司1號高爐出鐵場除塵系統節能技改項目

二、案例業主

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

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

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，煙塵的散發量也是連續不斷的。當一個出鐵口出鐵時所需風量為額定風量的80%，另一個出鐵口準備出鐵時需提前0.5小時打開出鐵口擋板，這時所需風量為額定風量的100%。

圖1　寶鋼1號高爐出鐵制度（時序與風量要求）

三、案例內容

1．技術原理及適用領域

從流體力學的原理得知，使用感應電動機驅動的風機、水泵負載，軸功率P與流量Q，揚程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：

可見流量Q和電機的轉速n成正比，而所需的軸功率P與轉速的立方成正比。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%，即調節頻率到40Hz即可，這時所需功率僅為原來的51.2%。

如圖2所示，從風機、水泵的運行曲線圖來分析采用變頻調速后的節能效果。

圖2　風機、水泵的運行曲線圖

當所需風量、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；如果采用調速控制方式，風機、水泵轉速由n1下降到n2，其管網特性并不發生改變，但風機、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速裝置的附加損耗，通過實踐的統計，風機泵類通過調速控制可節能20%～50%，有些風機負載節能比例達60%以上。

上圖所示，對于入口導流器調節的離心式風機的H-Q性能曲線為與導流器或風門開度相關的一簇曲線，開度越?。ń嵌仍酱螅﹦t風機H-Q曲線越向下，達到的風壓力與流量越小；而風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，對于入口導流器調節的離心式風機的H-Q性能曲線為與導流器或風門開度相關的一簇曲線，開度越小（角度越大）則風機H-Q曲線越向下，達到的風壓力與流量越小；而風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比較窄，在風機入口導流器調節角度改變時，風機的效率變化顯著。一般地，風機采用入口導流器的調節角度30°以內（開度在65%以上時）的風機內效率可保持較高值，隨著入口導流器調節角度的增大風機的效率有顯著下降。

圖3　風機的運行曲線示意圖

2．節能改造具體內容

采用高壓變頻調速系統對除塵風機進行改造，具體實現過程為變頻器運行頻率由現場出鐵口出鐵控制信號遠程操作，當所有的出鐵口煙塵撲集罩閥門全部打開時，風機以最高轉速運行；其他情況在保證每一煙罩除塵效果的前提下，根據煙罩閥門的開、關情況自動調節風機轉速，盡量降低風機轉速。變頻器內置一臺PLC用于接收現場出鐵口開關信號并進行邏輯處理協調控制頻率輸出調節風機轉速，并且可以根據用戶的需要擴展控制開關量，增強系統的接口靈活性。變頻器也可由控制室的上位機或操作臺進行操作，保證兩個出鐵口出鐵時控制變頻器高速運行（對應兩個出鐵口的各進風口的閥門打開），并可以根據工況需要強制高速運行半小時或一個周期（兩個半小時）然后自動恢復運行。出鐵口的各除塵點進風口閥門需根據出鐵口開啟、關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節能。

該項目主要設備為5臺高壓變頻調速裝置，通過變頻調速調節負載出力以滿足工況需要。高壓變頻器對應的適配電機參數如表1。

表1　高壓變頻器對應的適配電機參數

3．項目實施情況

項目于2012年1月開工建設，2012年7月竣工。項目目前正常運行。

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2　1號一次除塵風機電機參數

1號一次除塵風機改造前工頻運行功率：

P1=×U×I×cosφ=1261.75kW。

表3　2號一次除塵風機電機參數

2號一次除塵風機改造前工頻運行功率：

P1=×U×I×cosφ≈1304.84kW。

表3　1號二次除塵風機參數

1號二次除塵風機改造前工頻運行功率：

P1=×U×I×cosφ≈1511.66kW。

表4　2號二次除塵風機參數

2號二次除塵風機改造前工頻運行功率：

P1=×U×I×cosφ≈1286.05kW。

表5　原脫硅除塵風機參數

原脫硅風機改造前工頻運行功率：

P1=×U×I×cosφ≈886.65kW。

（2）系統（設備）改造后用能情況。

1號一次除塵風機改造后變頻運行功率：

P2≈950kW；

2號一次除塵風機改造后變頻運行預計功率：

P2≈856kW；

1號二次除塵風機改造后變頻運行預計功率：

P2≈926kW；

2號二次除塵風機改造后變頻運行預計功率：

P中≈842kW；

原脫硅風機改造后變頻運行預計功率：

P2≈669kW。

（3）節能量計算方法。

節能基準線：

改造前風機的年度、月度實際耗電量：

月耗電基準線M1:以兩臺風機耗電量連續一個月監測，測量出的風機實際月耗電量；

年耗電基準線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，以實測值作為月度實際耗電量M2和年度實際耗電量Y2。

節能量計算方法：

月度節電量△M=M1-M2；

年度節電量△Y=Y1-Y2。

項目年節能量：

項目年節省電量352萬kW·h，折合標煤約1179.2噸。

2．節能效益

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

五、商業模式

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

六、融資渠道

上海寶鋼節能技術有限公司項目總包，相關工程費用由其出資承擔；廣州智光節能有限公司以帶資提供設備及服務方式共同為客戶實施項目。項目內容包括工程設計、設備供貨及其安裝和調試、運行和維護，并對其完整性、可靠性、先進性向寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠負責。主要設備及其配套設施總價值344萬元，所使用的資金全部為自有資金。

七、優惠政策

該項目符合合同能源管理財政獎勵專項資金的申請條件，由上海寶鋼節能技術有限公司負責在上海市申請。