能源绩效改进机会识别评价

能源管理体系实施指南GB/T29456-2012能源管理体系策划与能源评审示例能源管理体系策划与能源评审示例本附录以某炼钢厂硅钢冷轧连退机组为例，重点对如何策划能源管理体系并实施能源评审进行了示例。1能源评审输入信息1.1冷轧连退机组工艺流程冷轧连续退火机组生产无取向硅钢的工艺流程如图A.1所示。带钢首先由开卷机开卷，经过入口活套后进入前清洗段去除带钢表面的轧制油等，而后进入退火炉段，出来后进入后清洗段进行表面清洗，之后进入涂层室进行涂覆，然后再进入烘烤炉形成最终的涂层，进入出口活套，最终由卷取机进行出口卷取。1.2相关能耗及财务信息该机组消耗的能源及耗能工质主要有焦炉煤气、电、蒸汽、氮气、氢气、纯水、工业水等，用能比例如图2所示，电、焦炉煤气、蒸汽用量占机组耗能总量的97%。图2连退机组能源消耗结构图图3连退机组2009年工序能耗趋势图2能源评审的实施2.1用能状况分析由机组相关工艺、设备、能源技术人员、作业长、设备点检、技师等组成能源评审小组，按照能源品种，利用工艺流程图、能流图、计量网络图等工具，将对该机组的能源评审细分到可独立控制的最终用能部位。制定相应终端耗能设备的岗位规程表1连退机组部分能耗设备清单序号能源种类能耗设备区域是否连续使用对应岗位岗规名称1COG退火炉退火炉是连续退火连续退火岗位规程2烘烤炉烘烤炉是涂覆调整涂覆调整岗位规程3蒸汽1#清洗循环槽前清洗是焊接清洗焊接清洗岗位规程4前清洗热风干燥器前清洗是焊接清洗焊接清洗岗位规程5后清洗热风干燥器后清洗是涂覆调整涂覆调整岗位规程6配液间B1槽配液间是涂覆调整涂覆调整岗位规程7…………………………表1连退机组部分能耗设备清单8氮气退火炉退火炉是连续退火连续退火岗位规程9氢气退火炉退火炉是连续退火连续退火岗位规程10工业水前后清洗供液泵地下循环槽是焊接清洗、涂覆调整焊接清洗岗位规程涂覆调整岗位规程11涂层室地面清洗涂层室是涂覆调整涂覆调整岗位规程12碱雾洗涤塔3-5门外是焊接清洗焊接清洗岗位规程13…………………………14纯水1#清洗循环槽前清洗地下室是焊接清洗焊接清洗岗位规程15后清洗漂洗槽后清洗是涂覆调整涂覆调整岗位规程16配液间B1槽配液间是涂覆调整涂覆调整岗位规程17配液间250L混合槽配液间是涂覆调整涂覆调整岗位规程18…………………………在设备测试和收集数据的基础上，进行用能状况分析，评价过去和现在的能源使用和消耗状况。本示例中采用热平衡测试的方法，对退火炉，主要包括辐射管加热段和均热段进行热平衡测试；表2加热段热平衡测试结果序号测试项目%序号测试项目%1焦炉煤气化学热100Q1带钢带走热量57.26Q2烟气带走物理热21.85Q3化学不完全燃烧热损失0.01Q4炉内气氛散失带走物理热0.4Q5炉体散热14.75Q6管道散热3.39Q7其他2.35由表2可计算出机组主要经济技术指标：辐射管炉加热效率：57.26%，排烟热损失：21.85%。2.2识别相关变量2.2.1识别不可控变量基于用能状况分析，要进一步识别对能源消耗有重要影响的设备设施、系统、过程和人员，并确定其现状；识别其他影响能源消耗的变化因素，如：市场供需状况、产量、天气等。为客观、真实反映能耗指标的水平，采用该机组工序能耗2009年度实绩值作为机组能耗基准值，通过讨论、分析、采用回归分析、理论计算等工具，确定基准值的若干个主要影响因素，以及这些影响因素每增减一个单位对能源消耗的影响。以某月份能耗分析为例，该机组的主要影响因素包括月产量、收得率、故障时间等，因为各影响因素每增减一个单位对机组吨钢能耗的影响已经确定，可以通过对比影响因素当月实绩与水平值的差异，清楚分析当月能耗与基准值的差异原因（如表4所示）。表4连退机组工序能耗基准值月度差异分析表内容水平值变化影响实绩分析变化影响能耗本月实绩影响能耗kgce/t影响因素1月产量27299.81t-0.001%26770.50.45影响因素2收得率99.47%1%-1.000%99.56%-0.06影响因素3故障时间4.21h0.140%12.640.72影响因素4定修时间601h0.023%0-0.86影响因素5操调时间131h0.140%5.81-0.62影响因素6新产品调试时间101h0.140%11.330.11影响因素7高牌号产品产量8.5%1%0.256%8.3%-0.03影响因素8气温变化18.3℃1℃-0.012%20℃-0.01影响因素9其它因素\\\\-0.13合计-0.41上述分析出来的影响因素可以作为识别、评价能源绩效改进机会的参考依据。以下从能流和物流等角度对该机组主要相关可控变量的识别进行了示例。2.2.2焦炉煤气煤气消耗量取决于炉温设定值的高低，即某钢种牌号工艺所要求的温度。可以通过退火工艺的调整、优化，实现节约煤气的目的。该机组涂层种类繁多，每种涂层烘烤工艺不同，在涂层切换时要通入过渡卷进行炉温过渡。如果能够优化涂层烘烤工艺，在涂层切换时不通过渡卷直接进行过渡，则可提高煤气的利用效率。退火炉和烘烤炉的空气过剩系数也对煤气耗量有一定影响。可以通过合理设定空气过剩系数来减少煤气消耗。2.2.3余热该机组使用焦炉煤气作为燃料。燃烧后烟气进入烟气总管温度在450～650℃。在进入废气风机前采用冷风稀释降低烟气温度，将最终排烟温度控制在400℃左右。而实际上机组排烟温度高达450~650℃，这部分烟气显热较高，根据热平衡测试的结果，烟气带走的余热在能源平衡表中占22%。如将此部分烟气余热回收利用，降低烟气排放温度，可节约能源，降低机组运行费用。2.2.4电机电耗是机组能耗的主要组成部分，占总能耗约26%，主要被各类中小型电机所消耗，具有潜在的节能空间。2.2.5纯水该机组纯水主要用于前后清洗及配液等。当带钢从退火炉出来进入到后清洗槽进行清洗的同时，通过清洗槽中的冷却水将带钢冷却，然后再在其表面进行涂层。按照工艺要求，后清洗槽内的冷却水水温需要控制在10～25℃的范围。后清洗漂洗槽使用的冷却水为纯水，纯水来水温度在夏季时约为35℃，现冷冻水换热器冷却后，水温度在夏季只能控制在27.5℃左右，高于10～25℃的工艺要求。另外，原系统在设计时没有带自循环的冷却系统，为了降低板温，带钢的热量只能靠不断补充大量的纯水通过溢流排放的方法带走，这样就造成纯水的消耗量较大，年消耗纯水约19200t。采用外循环的方式将清洗漂洗槽内的水进行冷却2.2.6收得率从前面该机组基准值及其影响因素分析中发现，收得率指标对于机组能耗影响较大，因此生产和设备管理部门对其进行优化，通过提高产品的收得率进行节后清洗漂洗槽使用的冷却水为纯水，纯水来水温度在夏季时约为35℃，现冷冻水换热器冷却后，水温度在夏季只能控制在27.5℃左右，高于10～25℃的工艺要求。另外，原系统在设计时没有带自循环的冷却系统，为了降低板温，带钢的热量只能靠不断补充大量的纯水通过溢流排放的方法带走，这样就造成纯水的消耗量较大，年消耗纯水约19200t。采用外循环的方式将清洗漂洗槽内的水进行冷却2.2.6收得率从前面该机组基准值及其影响因素分析中发现，收得率指标对于机组能耗影响较大，因此生产和设备管理部门对其进行优化，通过提高产品的收得率进行节能。2.3识别改进机会以烟气余热回收利用和电机改造为例阐述识别节能机会。表5连退加热炉烟气余热6种利用方案的比较序号方案优点缺点1使用烟气直接预热带钢烟气直接加热带钢、换热效率高不利于带钢表面清洁，新机组基本不采用2设置气/气换热器加热保护气体来预热带钢可回收烟气余热的20%左右用于带钢的升温，直接有效适合新建机组，旧机组改造若使用该方案需增加预热段，需有相应的场地，投资也较高3使用烟气加热空气用于前清洗后的带钢干燥可节约前清洗带钢干燥用蒸汽-4使用余热锅炉产生蒸汽并入蒸汽管网能将排烟温度降至200度以下，最大程度的回收烟气预热-5使用气/水换热器获得140°C左右的过热水用于带钢的前清洗及干燥可节约前清洗和干燥用蒸汽-6使用气/水换热器获得60~80°C左右的热水用于带钢的前清洗可节约前清洗部分蒸汽-通过以上余热回收方式的比较分析，对于已有机组的余热回收改造，方案3、4、5、6比较适合。这三种方案都是将烟气的余热通过换热器回收用于前清洗段，减少前清洗的蒸汽使用。方案4回收的余热品质最高，因此决定采用该方案回收该机组的余热。2.3.2电机改造以一台18.5kW四极电机为例，国内目前应用广泛的Y系列电机效率值为90%（国家能效3级），高效电机效率值为92.2%（国家能效2级），超高效电机效率值为93.3（国家能效1级）。按照85%平均负荷率，年运行时间6000小时来进行计算，电机改造的投资回报期对比见表6。投资回报时间在3年左右,有潜力表6连退机组电机节电效益分析表能效效率值(%)估计价格价格（元）年耗电（度）年节电量（度）年节电效益（元）投资回报期（年）新品投资回报期（年）半价利旧投资回报期（年）考虑补贴普通电机90330010483300000高效电机92.24300102331250212513.442.121.6超高效电机93.36600101125370818543.562.672.27表7连退机组具有节电潜力的电机安装部位（用途名称）型号数量容量（kW）节能量（kWh）风机Y3-280S-217510583Y3160M-22116635YTSP225M-424516524YTSP225S-41377448YTSP200L-4103068294YTSP225M-41458262YTSP180L-41225636YTSP160L-481535399YPT160L-451522125QABP250M4A75561007合计381171241913经对上述节能潜力分析，综合考虑所需资源、投资回报期以及实施难易程度，确定优先需要通过管理（不需要资金投入）或项目（需要资金投入，科研、技改、维修、EPC、六西格玛等）途径实施的节能方案，作为该机组优先控制的能源绩效改进机会，见表8。表8连退机组优先控制能源绩效改进机会序号优先控制的改进机会目标/节能潜力属性拟控制的措施1无冷却系统导致纯水浪费9600t/年项目后清洗漂洗槽改善，新增冷却系统2烟气余热未回收20592t/年项目回收烟气余热产生蒸汽3未采用高效电机24万kWh/年项目机组高效电机节能改造4工艺设置不够合理焦炉煤气消耗高700km3/年管理优化工艺参数，降低机组煤气单耗六西格玛项目：加强管理，降低机组煤气吨钢能耗为实现该工序的设立的目标指标设定的管理方案表9。序号主要能源使用/改进机会控制措施时间进度实施效果预计1后清洗设备/无冷却系统导致纯水浪费机组后清洗漂洗槽改善2010.1-2010.11改造后清洗漂洗槽可减少纯水注入量约为30t/天，年可节约纯水约为30t/天×320天=9600t，经济效益约为：9600t×10元/t=9.6万元。2退火炉/烟气余热未回收回收机组烟气余热产生蒸汽2010.6-2011.5——3电机/未采用高效电机机组高效电机节能改造2011-2012年——4退火炉/工艺设置不够合理焦炉煤气消耗高优化工艺参数，降低*机组煤气单耗六西格玛项目：加强管理降低机组煤气吨钢能耗2010.5-2012.122011.5-2012.5部分牌号退火炉炉温降低40℃；退火炉和烘烤炉燃烧系数从1.15降至1.05。——谢谢！能源绩效改进机会识别的步骤其基本流程如下图所示：划分作业活动----确定耗能类别----识别能源因素-----评价优控因素-----制定控制计划-----评审控制计划-----控制计划实施-----实施情况验证4、能源绩效改进机会的识别：4.1划分作业活动划分作业活动,从（公司）集团-----厂（分厂）-----车间（作业区、工段），也就是独立耗能单位。1）可按统计核算单位分，如进行考核能源的最小单位；2）可按耗能种类分，如按照条线消耗、管网的介值传递；3）可按主要耗能设施、装置分，如单台设备、单一设备、独立设施等；4）可按作业区域分，单独区域、