內蒙古第一機械集團有限公司蒸汽蓄熱技術應用節能改造項目

如需了解更多節能方案和節能改造服務，請咨詢低碳網專業專家團隊。

一、案例名稱

內蒙古第一機械集團有限公司蒸汽蓄熱技術應用節能改造項目

二、案例業主

內蒙古第一機械集團有限公司是國家五”期間156個重點建設項目之一，隸屬于中國兵器工業集團公司，軍品輪、履兩大系列、鐵路車輛、工程機械是公司的核心業務和支柱產品。公司擁有冶煉、鑄造、鍛造機加、沖壓、熱處理到整機裝配一體化的能力，各類機動設備1萬多臺(套)。公司使用的能源消費有熱力、天然氣、電力、原煤、汽油、柴油、煤油、水等，其中:熱力占43.31%，天然氣占25.70%，電力占18.69%。

三、案例內容

1.技術原理及適用領域

企業的絕大多數蒸汽加熱工藝采取0.8MPa蒸汽(300°C過熱蒸汽)減壓供給換熱效率較低。在電廠供應企業的過熱蒸汽管道的廠區入口上增加蒸汽蓄熱器，將0.8MPa蒸汽(300°C過熱蒸汽)轉化輸出為0.5MPa飽和蒸汽。蒸汽蓄熱器相等于熱能的存儲倉庫,通過蓄熱器對熱能的吞吐作用，使供用熱系統平穩運行，從而可使運行工況達到平穩。蓄熱器中的水既是蒸汽和水進行熱交換的介質，又是蓄存熱能的載體。蒸汽蓄熱器其作用是均衡供汽和用汽負荷瞬時波動之間的矛盾，將蒸汽蓄熱器并入蒸汽管網系統后即成為供汽與用汽部門之間的熱平衡庫。

適用于鍋爐房和電廠供應蒸汽的領域。

2.節能改造具體內容

根據現有蒸汽管網的實際情況，在內蒙古一機集團廠內蒸汽管道的進口處，增設蒸汽蓄熱器。由于企業蒸汽使用量存在季節性差異，選用2臺100m’蒸汽蓄熱器。蒸汽熱器熱力系統采用直接平衡方式，與汽源的連接方式采用串聯方式。考慮到蓄熱器體積較大，將蓄熱器安裝在室外，從設計、施工上加強保溫。

由蓄熱器供出兩根0.6MPa蒸汽管道分供生產與廠區采暖補充用能。生產供汽管全年開啟，采暖補充用能管冬季采暖期開啟運行，對蓄熱器進出管道及8號點蒸汽管道進行調整和改造?？紤]到東部區采暖6號站蒸汽規劃以及北方奔馳公司冬季采暖用量大的特點，同時由于硫化罐工藝蒸汽用能壓力要求較高、用量較小的特點，將東部區及橡膠硫化采取單獨高壓蒸汽直供方式

地下車庫伏系統原理圖

增加蓄能自動控制系統，包括:可編程序控制器CPU模塊、可編程序控制器模擬量輸入、輸出模塊、蓄能控制系統軟件、7臺壓力傳感器及變送器、4臺溫度傳感器及變送器、3臺氣動壓力調節裝置，可以進行自動運行和遠程監控。

3.項目實施情況

企業在2011年隨著蒸汽鍛錘的改造，蒸汽使用要求和結構已有較大改變。項目從2012年5月開始論證，通過對2011年用熱的數據分析，認為存在的問題有:加熱工藝極大多數為<0.4MPa蒸汽用能，使用中采取0.8MPa蒸汽，300°C過熱蒸汽減壓供給，換熱效率較低;蒸汽系統負荷波動大，對用汽設備及管道附件影響很大，易造成一定的損壞;蒸汽采取300°C過熱蒸汽直供，管道輸送距離較長，存在較大能量損失。確定采用在入口增加蒸汽蓄熱設備和配套自動控制可以取得明顯的節能效果。在2012年8月簽訂采用合同能源管理方式實施改造合同，2012年10月8日設備到場并安裝調試及運行:2012年12月30日整體完工，2013年4月15日整個項目通過驗收，目前運行良好。

四、項目年節能量及節能效益

1.年節能量

(1)改造前后系統(設備)用能情況及主要參數。

一機集團蒸汽熱源由內蒙古包頭市第二熱電廠供應。所供蒸汽為0.8MPa過熱蒸汽(協議溫度280°C，實際溫度300°C左右)，蒸汽焓值2.985GJ/T。蒸汽系統由三條Ф325蒸汽管道組成;整個系統的冷凝水設計回水壓力為≤0.2Mpa;冷凝水(廢汽)回水管為中530。蒸汽系統遍布企業的各分、子公司，管線較長。隨著2011年電液錘替代蒸汽鍛錘的改造完成，內蒙一機集團蒸汽用能主要為:力克橡塑公司硫化工藝(0.65MPa)、六分公司和北實公司電鍍及表面處理工藝(0.4MPa)、十分公司化與脫蠟工藝(0.4MPa)、四分公司和五分公司噴漆與烘干工藝(0.4MPa)、以及其他低溫生產加熱工藝和冬季采暖補充用能(0.4MPa)等。

改造前:2011年，一機集團外購蒸汽總量為889447GJ，1.3MPa蒸汽用量375866GJ，0.8MPa汽用量387788GJ，測算蒸汽管網管耗為125793 GJ。

改造后:2013年，一機集團外購蒸汽總量為592475GJ，0.8MPa蒸汽用量478299GJ，測算蒸汽管網管耗為114176GJ。

(2)節能量計算方法，

節能量為兩個部分組成:從過熱蒸汽改為飽和蒸汽使熱損失減少和從0.8MPa蒸汽輸出變為0.5MPa蒸汽輸出，減少外購蒸汽量。

①熱損失減少量計算方法

利用表面熱散失計算公式計算，改造前后管網輸送溫度不一樣，改造后造成的損耗減少。管網保溫層表面熱散失測算:

蒸汽管道因分多次改造，保溫材料較為多樣，基本上為巖棉、水泥蛭石等材料。根據管道保溫層表面熱散失公式計算:

其中:q-單位表面保溫層熱損失，w/m;

電廠供應的過熱蒸汽經現場測量保溫結構周圍環境空氣溫度為40°C。改造前管道外壁溫度按照電廠0.8MPa過熱蒸汽溫度320°C計算，改造后0.5MPa飽和蒸汽溫度為151.84°C。

巖棉保溫材料導熱系數入=0.047 w/(m·C)，水泥蛭石保溫材料導熱系數入=0.07w/(m·C)，因無法統計出具體的蒸汽管道不同保溫材料的延長米數，因此在計算中按加權平均值計算，即入=0.0585w(m·°C)。

管網裸管道表面熱散失測算:

由于蒸汽輸送管道、漲力等設備有部分裸管存在，其散熱量計算公式如下

qo=kxsx(t-to)

其中 qo--光管表面熱損失，w;

t-管道外壁溫度，℃;

to-保溫結構周圍環境的空氣溫度，℃;

s--光管測算面積，㎡;

k--光管傳熱系數為50.25，w/h(m·℃)。

②減少蒸汽外購量計算方法。

過熱蒸汽經過蒸汽蓄熱器后，熱量儲存到蒸汽蓄熱器的高壓水中，高壓水再產生飽和蒸汽供用戶使用。在這個過程中，當運行正常的時候，由熱力學第一定律可知:

Q1h1=Q2h2

式中:h-0.8Mpa過熱蒸汽焓值;

h2-蓄熱器內高壓水焓值(0.5Mpa);

Q1-過熱蒸汽流量;

Q2-飽和蒸汽流量;

3057.3xQ1,=2747.5xQ2,;

即:Q1:=0.9 Q2。

(3)項目年節能量。

①熱損失減少量計算

由管道保溫層表面熱散失公式可知0.5MPa飽和蒸汽管網的熱散失量為0.8MPa

過熱蒸汽熱散失量的40%，改造后蒸汽管網的損耗量減少4.7GJ/h，管網全年運行。

年節約量=4.7x24x365=41172 GJ

②減少蒸汽外購量計算。

從Q1:=0.9 Q2可見，改造后二電廠供應的過熱蒸汽可以節約10%。由2013年蒸汽用能情況，改造后0.8MPa蒸汽用量為478299GJ，核算蒸汽外購量減少為47829.9GJ.

以上合計，項目節能量(41172+47829.9)GJx0.03412=3036.74噸標煤。

2.年節能效益

項目實施后帶來的年節能效益，以萬元計

2013年外購蒸汽單價為28.6元/GJ。

年節能效益=89001.9x28.6/10000=254.55萬元。

五、商業模式

采用節能效益分享型合同能源管理模式，合同期3年，節能效果測定和驗證為按管網熱損失計算公式和熱力學第一定律計算;節能服務公司分享比例為90%、70%、50%;支付方式為項目驗收后，節能服務公司向用戶發出書面的付款請求，敘明付款的金額、方式，用戶在收到上述付款請求之后的10日內，將相應的款項支付給節能服務公司，每三個月付一次，直至合同期結束;支付總額為279.3萬元;項目(設備)所有權在合同期結束后按1元資產轉交用戶。

六、融資渠道

項目投資額203萬元，均為自有資金。