山东铁雄新沙能源有限公司煤气10kV/400kW加压风机变频节能改造项目

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一、案例名称

山东铁雄新沙能源有限公司煤气10kV/1400kW加压风机变频节能改造项目。

二、案例业主

山东铁雄新沙能源有限公司成立于2007年，是由山东铁雄冶金科技有限公司、山东新矿投资控股集团有限公司和江苏沙钢集团合资创建的大型煤化工企业，注册资本11.5亿元，规划产能300万吨冶金焦，主要经营焦炭、工业燃气、焦油、粗苯、甲醇等产品。公司的组成模式实现了上下游产业的有机结合，是全国首家煤、焦、钢配套项目，属于国家产业结构调整目录鼓励类项目。公司于2008年10月投入生产。

公司现有两座75孔ZHJL-5552D型焦炉，与焦炉生产能力相配套的备煤系统、污水处理系统、煤气净化回收系统，具备年产焦炭90万吨、焦油5万吨、粗苯1.5万吨，年产煤气量3亿立方米的生产能力。

三、案例内容

1．技术原理及适用领域

通过流体力学的基本定律可知风机属于平方转矩负载，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。因此，降低电机转速来满足运行工况具有极大的节能空间。

高压变频调速是一种新型的电力传动调速技术，主要用于交流电动机的变频调速，其技术和性能优于以往的任何一种调速方式。高压变频调速以其显著的节能效益，高精度的调速精度，宽泛的调速范围，完善的电力电子保护功能以及易于实现的自动通信功能，得到广大用户的认可。

该技术适用于钢铁、冶金、建材、石化等行业。

2．节能改造具体内容

改造项目涉及的主体为2号煤气风机，煤气风机原使用液力偶合器调速，此次改为变频调速。

煤气风机位于回收车间冷鼓工段，共计3台，一开两备，为沈阳透平机械股份有限公司生产的D2000-23型离心式鼓风机，额定功率1187kW，进口流量1567.78Nm3/min、进口压力0.005Mpa、出口压力0.025Mpa、主轴转速5270r/min，电机型号为YB 710M3-2隔爆型三相异步电机、额定功率1400kW、额定电压10kV、额定电流95.2A、额定转速2985r/min。

焦炉产生的荒煤气经吸气管送至冷鼓工段后由煤气鼓风机进行加压送往脱硫、无水氨、粗苯回收工段，最终在煤气储柜储存。

回收系统总工艺流程如图1。

图1　回收系统总工艺流程

改造内容：

（1）原系统风机为一用一备，确保风机系统正常工作。图2为高压一次侧提供一对一工/变频手动切换的旁路系统。QS2与QS3采用一个双投隔离开关，实现自然机械互锁。当QS1、QS2闭合，QS3断开时，电机运行在节电状态；当QS1、QS2断开，QS3闭合时，电机工频运行，此时节电装置从高压中隔离出来，便于检修、维护和调试。

图2　高压一次侧提供一对一工/变频手动切换旁路系统

（2）高压变频节电柜安装在原高压配电室。原高压起动柜的输出电缆通过旁路柜接入高压变频节电柜的变压器的一次侧，变频器的输出与旁路柜的输出连接至电机。二次回路的压力控制信号及数据由控制电缆传送到原控制室计算机端，可以实行本地与远程高低速切换控制。

（3）系统中采用了水电阻软起动装置，以确保电机工频旁路运行时的启动性能，实现工频旁路启动时对电机及电网的保护。

（4）拆除液力耦合调速装置，电机向风机侧移位，由于液耦器的安装基础比电机基础高，需要现场制作电机安装基础，电机与风机侧的变速器之间直接采用膜片联轴器，以保证电机与鼓风机的稳定性。

图3　移机前后示意图

（5）由于现场是易燃易爆场所，对焊接工序带来困难，受现场环境的限制，要按照一级防火标准实施办法，实时监测可燃气体的浓度，在明火区域把空气中的可燃物降低至安全范围内，通过加大空气流通等措施。

3．项目实施情况

项目于2011年10月与山东铁雄新沙能源有限公司签订合同，2011年12月8日正式开始实施，2012年4月10日竣工。2012年10月30日通过江苏省节能服务中心合同能源管理项目节能量审核，获取节能量审核报告。

四、项目年节能量及节能效益

1．节能量

（1）原系统用能情况。

改造前电表数据如表1。

表1　改造前电表数据

该电表倍率为1∶3000，则改造前（2012年3月30日—2012年5月13日），工频运行状态下的用电量为1161600kW·h。同时期内，用能单位共生产3520孔焦炭，单孔为28吨，则产量为98560吨。则改造前单位产品耗电量为：1161600kW·h÷98560t=11.79kW·h/t。

（2）系统（设备）改造后用能情况。

改造后电表数据如表2。

表2　改造后电表数据

本电表倍率为1∶3000，则改造后（2012年5月30日—9月1日），变频运行状态下的用电量为903300kW·h。同时间段内，用能单位共生产5940孔焦炭，单孔为28吨，则产量为166320吨。则改造后单位产品耗电量为903300kW·h÷166320t=5.43kW·h/t。

（3）节能量计算方法。

该项目节能量按照单位产量耗电核算。

表3　项目改造前后耗电量

（4）节能量。

△E=（1161600kW·h÷98560t-903300 kW·h÷161224t）×（166320t÷95天×360天）

=（11.79-5.43）×630265=400.8万kW·h。

折合标煤：400.8万kW·h×0.00034tce/kW·h=1362.72tce。

2．节能效益

按照合同约定电价0.7元/kW·h计算，年节电费用为400.8×0.7=280.56万元。

五、商业模式

该项目采用合同能源管理机制中的节能效益分享模式运作，即节能服务公司就该项目与客户签订节能服务合同，节能服务公司为业主提供能源审计、节能改造的可行性研究报告，节能改造所需的全部资金，设备设计、选择及采购、施工、安装和调试，为业主单位的操作和维修人员提供相关培训、项目建成后的维护和保养等专业服务。

节能服务公司与业主单位对该项目所产生的节能效益进行分享。合同期为3年，节能服务公司分享53.3%的项目节能效益，具体的分享比例为节能服务公司第一年占75%、第二年占50%、第三年占35%。在合同期内，项目的所有权属于节能服务公司；合同期满且业主付清所有合同款项后，节能服务公司向业主转移项目所有权，将设备无偿赠予业主，之后的节能收益为业主所有。在项目合同期内，节能服务公司向业主委派长驻技术人员，提供所安装设备的维护服务，保证项目的节能效果，并与业主保持密切联系，对设备可能出现的问题快速诊断和处理。

六、融资渠道

该项目投资额为228万元，均为节能服务公司自有资金。