中原特钢股份有限公司综合节能技术改造工程

PAGEPAGE19河南省工程咨询公司第一章总论１.1项目名称中原特钢股份有限公司综合节能技术改造工程１。2项目建设单位中原特钢股份有限公司（以下简称“中原特钢”）1.3项目建设单位法人代表法人代表：阎飞１。4项目建设地点中原特钢股份有限公司厂区1．5报告编制单位编制单位：河南省工程咨询公司资格证书号：12０2０0７00２81。6可行性研究报告编制依据1、项目承办单位编制本项目可行性研究报告的委托书。２、《中华人民共和国节约能源法》;3、《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》；4、《国务院关于加强节能工作的决定》(国发［2006］２8号）;5、《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发［2007］15号）；６、《“十一五”十大重点节能工程实施意见》;7、《国家发展改革委关于印发<节能中长期专项规划〉的通知》(发改环资〔20０4〕25０5号)；8、《河南省节约能源条例》；9、《省政府关于批转省发展改革委等部门河南省重点用能单位节能管理办法的通知》(豫政[2００6］53号);10、《关于印发河南省重点耗能行业“351５节能行动计划”的通知》（豫发改资源[２0０６］１0８7号）;11、项目承办单位有关本项目的基础数据、技术资料等.1.7项目单位概况中原特钢股份有限公司是以经营特殊钢锻材锻件和限动芯棒、石油钻具等超长轴类机械加工产品为主的专业特殊钢材料及机械加工制造企业。长期以来,中原特钢股份公司坚持实施差异化竞争战略和名牌精品战略，不断加快新产品开发和市场开发步伐，产品结构调整得到不断优化，形成了自己独特的产品结构，产品除销售国内市场外，还销往东南亚、欧美等国家,拥有自主进出口经营许可权。公司产品主要包括优质特殊钢锻件和机械深加工制品两大类别，并在机械制造方面已经形成三大系列主导产品:──石油钻具系列产品：包括普通石油钻铤、螺旋石油钻铤、加重石油钻杆、无磁石油钻铤、钻具扶正器等。该系列产品目前国内生产企业约20余家,其中主要有该公司及山西晋林等三家企业,公司产能和市场份额均排名国内第二,销量占国内市场份额的30%,其中大规格石油钻具和无磁石油钻钻具占有国内8０％以上的市场份额.无磁石油钻具为国内独家生产企业。──以连轧管机限动芯棒为代表的工模具产品：该产品目前国内唯有该公司能够生产，销量约占国内市场份额的40%(其余部分仍依赖进口)，主要用户包括天津钢管公司、包头钢铁公司、鞍山钢铁公司、成都大无缝钢、衡阳钢管公司等国内大无缝钢管生产企业。──以冶金轧辊、铸管模、超临界高压锅炉管、瓦楞辊等为代表的轴类、机加件毛坯及成品。公司主导产品中，无磁钢石油钻具、贝氏体钢、MPM限动芯棒等产品填补国内空白.无磁钢石油钻具荣获国家自然科学发明三等奖,被列入国家级重点新产品。MPＭ限动芯棒2０06年荣获国家重点试制新产品证书.无磁石油钻铤、MＰM限动芯棒、铸管模、连铸辊等产品获得河南省高新技术产品证书。石油钻具、铸管模、冶金轧辊、超临界高压锅炉管等产品为目前国内独家具备完整生产线的生产企业，在国内和国际市场上都具有较强竞争优势.公司目前已形成炼钢25万吨、锻造10万吨的年综合生产能力和年产石油钻具1200０支、限动芯棒成品３０００吨、铸管模成品8０0支、瓦楞辊毛坯6０00支等机械加工生产能力.截至2００7年年底，公司拥有资产总额１41７７3万元，占地面积２83万平方米，建筑总面积约39万平方米,主要工艺设备2８４７台（套）,公司从业人员4277人，专业技术和管理人员１30０余人。自20００年以来，公司销售收入保持20％以上的增长速度.20０7年公司资产总计为14１773万元,资产负债率为4５．1２%。中原特钢股份公司目前拥有居国内装备、技术领先水平的精密锻造生产线，部分核心手段为国内独有，运转高效流畅,产能国内最大。公司主生产线工艺装备拥有从炼钢到锻造、机械加工、热处理“一条龙"生产线所需的具有国内先进水平的工艺装备和理化检测手段.公司中心试验室为国家一级理化检测单位，计量为国家二级计量机构。1９97年9月,公司通过ＩSＯ90０2质量体系认证,并于２0０2年完成由ISO９０02向ISO2000族过渡转换工作。2０06年公司军工产品质量保证体系通过GJB9001A认证审核。公司在民品方面还先后取得了大规格轴承钢、石油钻铤、超临界高压锅炉管、人造水晶高压釜等产品国内生产许可证、美国石油协会（AＰＩ）钻铤产品会标使用证、Ａ1级超高压容器设计制造许可证、船用锻件美国船级社ＡＢS和德国船级社ＧＬ等认证。2005年销售收入72０7２万元，利润３955万元,利税8290万元;2006年销售收入9732９万元,利润4978万元，利税4647万元；2007年销售收入12３７16万元，利润总额11953万元，利税1７0１9万元.１．８项目基本情况１.8。1项目建设内容及规模本项目为能量系统优化工程，采用先进技术进行综合节能改造，以达到降低电、天然气、煤炭消耗的目的。根据企业实际情况，本次拟建项目主要包括，对现有2３台加热炉、退火炉进行蓄热燃烧技术改造;新增一套KDON（Ar）-320０/3200／８0制氧系统；对全厂负荷变化大的电机进行变频改造，电机总负载功率为１948kWh;旧变压器更换新型变压器,其总功率２76６0ｋVA；20吨链条式锅炉改造成15吨流化床锅炉。1．8。2厂址概述中原特钢位于河南省济源市陈留镇小寨村，地理位置处于北纬３５.0５°，东经112．3８°.交通便利,焦枝铁路、侯月铁路在济源境内交汇，各类货运站8处。２０7国道、济新公路、济阳公路穿境而过。高速公路形成十字框架.济(源)洛（阳)高速与连霍高速公路相连,长（垣)济（源）高速与京珠高速相交，正在建设的济（源）晋（城）高速与太晋高速公路相接，正在建设的济（源)运(城）高速与大运高速公路相连,均将于2008年上半年建成通车.１。8．３基础设施条件1、供电:利用公司改造后35ＫV变电站供配电系统，新供配电系统能满足本项目的需求。2、供水:利用公司原有供水系统提供水源。3、天然气供应：利用公司原有天然气供应系统。4、煤炭：利用公司原有煤炭供应系统。5、通讯:利用公司原有通讯系统。１.8。4项目总投资及资金来源本项目总投资为7213万元。总投资由企业全部自筹.项目建设期2年，第一年投入60％，第二年投入40％。1。9主要经济技术指标表主要经济技术指标表序号指标名称单位数据备注Ｉ技术指标1节约天然气万立方米/年110４。０02节电量万ｋWh18６5。0０3节煤量万吨0．18ＩI经济数据1总投资万元７２13其中:建设期利息万元02资金筹措万元7213其中:自有资金万元7213银行借款万元0３经营收入万元3055年平均4总成本费用万元８28年平均5利润总额万元217６年平均6税金及附加万元52年平均7所得税万元544年平均8净利润(税后利润）万元16３２年平均III融资前盈利能力分析指标1投资利润率％２9．9％２投资利税率％3７．８％３融资前盈利能力分析指标3．1全部投资内部收益率%２8.91％所得税前３．2全部投资投资回收期年４。95所得税前3。3全部投资财务净现值万元7374所得税前３．4全部投资内部收益率%２3.２3％所得税后3.５全部投资投资回收期年5．65所得税后3.6全部投资财务净现值万元4６36所得税后4融资后盈利能力分析指标4。1项目资本金内部收益率%２3.2３%所得税后4.2总投资收益率％2９.92％4．3资本金净利润率％22.６2％5盈亏平衡点（BET）％27。62％1。１0结论与建议1．１0.1结论１)、本项目符合我国产业政策，属鼓励类项目。２)、本项目技术方案合理、可行。３）、本项目在建设规模、建设方案方面合理可行.4）、经测算，本项目财务内部收益率高于基准收益率,投资利润率、投资利税率较高，投资回收期低于行业基准投资回收期，贷款清偿能力较强，且有一定的抗风险能力，在财务上是可行的.5）、项目建成后可实现节能21２１7吨标煤的目标。该项目节能效果显著，环保和社会效益好，经济效益好，财务上可行，项目可行.1.10．2建议建议有关主管部门大力支持,使该项目尽快发挥节能效果、经济效益及社会环保效益。第二章项目建设背景及必要性２．1项目的提出在人类的现代化进程中，无论是工业化还是科学技术的突飞猛进都是以自然资源的开发和利用为基础的，人类在开发和利用自然资源的能力空前提高的同时，也造成了一些由于对科学技术运用不当和控制失调所导致的严重后果，最明显的表现是对自然的过度开发、资源浪费、环境污染等生态平衡遭到破坏所引发的生态危机。特别是我国已进入经济增长的加速时期，对能源的需求和消耗都很高，国内能源供应紧张的状况也日益严重。粗放式增长方式使我国的资源，环境状况与经济增长之间的矛盾进一步加剧，而能源利用率低正是我国能源紧张的主要原因之一,目前我国能源利用率只有23％左右,比发达国家低１0多个百分点,差距很大.因此提高能源利用率成为我国能源政策的首要选择。为此国家“十一”规划中明确提出单位国内生产总值能源消耗降低２0％的目标。河南省“十一五”规划纲要将GDP能耗作为衡量经济社会发展的主要指标，并将节能率作为一项约束性指标。河南省高耗能产业在经济中占有较大比重，钢铁、有色、煤炭、电力等９个行业的能源消耗量占全社会能源消耗总量的６0％以上,其中被列入“3515节能行动计划"的30０家企业的能源消耗量占全部工业的50％以上,占全省的3５％以上。“十一五”期间河南省需要节约标煤1500万吨，节能降耗任务十分艰巨。改革开放2０多年，我国是世界上经济增长最快的国家之一，经济增长率长期稳定在1０％左右，与此同时我国也是一个能源需求大国和环境污染大国，如果扣除发展过程中所付出的环境破坏与资源消耗等代价，我国GDP实际增长率要降低1/3.地区经济发展策略普遍存在“重发展、轻保护”的意识,“发展=GDP增长”的片面发展观成为我国环境持续恶化的直接诱因。在发展过程中,能源、经济和环境三着之间密切联系，经济增长需要能源供应支撑,能源消耗带来环境污染，环境污染反过来又造成济济损失，破坏经济持续增长的基础。增长过程中出现的环境污染、生态恶化、资源浪费等问题成为阻碍我国经济持续健康发展和社会和谐的关键问题.面对严峻的资源浪费、环境污染等生态平衡遭到破坏所引发的生态危机，在2０07年４月２７日国务院召开的全国节能减排工作电视电话会议，温家宝总理动员和部署加强节能减排工作，他强调，要认真贯彻落实科学发展观,统一认识，明确任务，加强领导,狠抓落实,以更大的决心、更大的力力、更有效的措施,确保“十一五"节能减排目标的实现，促进国民经济又快又好发展.各地区、各部门要认真贯彻党中央、国务院的部署，充分认识节能减排工作的重要性和紧迫性,进一部增强紧迫感和责任感，下大力气,下真工夫,实现“十一五"规划确定的节能减排目标,履行政府向人民的庄严承诺。２.２项目建设的必要性2007年中原特钢消耗电力18６1８万ｋWh、原煤1３66６吨、天然气365５万立方米，折合标煤1１9300吨，万元产值电耗14５5kWh，万元产值气耗28６立方米。随着中原特钢生产能力的逐步提高,公司对水、电、天然气、氧气、蒸汽的需求将大大增加，为了解决产能提高和能源供应紧张的矛盾,降低能源消耗,实施清洁生产，建设环境友好型企业，公司决定进行综合节能改造，提高能源利用效率，降低能耗，减少污染排放，保护环境，降低生产成本,实现公司可持续发展。1、本改造工程是积极贯彻国家节能降耗工作目标和任务,落实节约资源基本国策，促进河南省能耗指标达到要求的需要河南省“十一五”规划纲要将单位ＧDＰ能耗作为衡量经济社会发展的主要指标，并将节能率作为一项约束性指标。河南省高耗能产业在经济中占有较大比重,钢铁、有色、煤炭、电力等９个行业的能源消费量占全社会能源消费总量的6０％以上,其中被列入“３515节能行动计划”的300家企业的能源消费量占全部工业的50％以上，占全省的35％以上。“十一五”期间河南省需要节约标煤1500万吨，节能降耗任务十分艰巨。因此，本项目建设是促进河南省能耗指标达到要求的需要。２、是公司实现自身可持续发展和建设资源节约、环境友好型社会的需要中原特钢股份有限公司在“十一五"期间虽然迎来难得的发展机遇,但同时也面临着前所未有的挑战。一是2０05年国际矿石价格上涨71．5％后，将在今后很长一段时间处于高位水平运行,导致国内铁矿石和废铁、废钢价格持续上涨，给钢铁企业的生产成本带来巨大的压力.二是宏观经济过热会使“煤、气、电、油、运”紧张的局面不能在短时间内根本缓解。三是随着我国加入WTO以后过渡期条款的逐步取消,放宽市场准入,国内外市场竞争加剧。另外,随着国内钢铁产能进一步释放，上游资源涨价导致成本大幅上升,钢材市场行情发生重大变化.因此，公司在实现炼钢25万吨、锻造15万吨的同时，必须根据国家产业政策加快改革和发展,克服企业面临的困难，将节能降耗作为公司发展的一个工作重点，采用先进节能技术，大力进行节约天然气、电力、煤炭的能源，降低生产成本,增加企业的竞争力.在我国钢铁工业的快速发展时期,在企业发展与资源、能源和环境产生尖锐矛盾的关键时刻，中原特钢股份有限公司提出的改造工程顺应时代发展要求,对公司的可持续发展和建设资源节约型、环境友好型社会具有重要的意义.第三章建设规模及建设方案3。1建设规模本工程为中原特钢股份有限公司综合节能改造工程，具体包括5个子项目:1、对现有23台加热炉,退火炉进行蓄热燃烧技术改造2、新增一套KＤON（Ar）—３２０0/320０／80制氧系统3、对全厂负荷变化大的电机进行变频改造，（电机总负载功率为1９48KWh）4、46台旧变压器更换新型变压器（其总功率27660kVA）5、20吨链条式锅炉改造成15吨流化床锅炉3。2建设方案1、对现有23台加热炉，退火炉采用数字化高温低氧脉冲蓄热燃烧技术进行节能改造2、新增一套KDＯN（Ar)—３2００/３200／80制氧系统，提高炼钢厂吨钢吹氧量，降低吨钢电耗.3、对全厂负荷变化大的电机采用变频调速技术进行改造(电机总负载功率为194８kW）4、旧变压器更换新型S11系列变压器降低空、负载损耗(其总功率2７６60kVA)5、２０吨链条式锅炉采用循环流化床技术改造为SHX15-1．25－AⅡ流化床锅炉第四章建设条件4。1厂址位置中原特钢股份有限公司位于河南省济源市承留镇小寨村。4。２建设条件４．2。1自然条件气象条件济源市属大陆季风型暖温带半干旱性气候，冬冷夏暖，四季分明，各主要气候数据如下：年平均气温14。4℃极端最高气温41。４℃极端最低气温－18．３℃年平均降雨量６00—70０mｍ年最大降雨量1203.5ｍm年最小降雨量342。5ｍｍ冰冻期12月－2月最大冻结深度330mｍ最大降雪量6３４mｍ积雪厚度150—２9０mｍ主导风向西北风最大风速30m／s年平均风速2.5m/s最大风速32ｍ/s地形地貌及水文地质条件本项目场区内地貌为丘陵地形,根据相邻区域内岩土工程勘察报告，项目区内地基岩土为第四纪全新世冲洪积物,自上而下依次为五个工程地质单元.据附近地质资料水质分析结果,地下潜水位埋深3。7米,地下水水质良好,对混凝土无侵蚀性。本项目所在地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.１0g。4．2．2基础设施条件中原特钢供电电压等级为1０KV、35ＫV，由济源市供电局220KV虎岭变提供，电力供应能满足公司生产生活需求。天然气利用“西气东输”的天然气，由济源市中裕燃气公司供应，供应能力能满足公司生产需求。公司自建地下水井,取供水能力可以满足生产生活需求，供排水设施齐全。公司锅炉消耗的煤炭采购济源附近的煤炭。公司通讯设施齐全,中国网通、中国移动、中国联通等电信运营商在公司建有基站。4.２。3社会经济条件济源市1９８８年撤县设市，199７年列为河南省直管市,共管辖8镇４乡４个街道办事处、521个行政村，全市人口66万人市区面积28ｋ㎡.工业起步较早,目前已形成门类较全的工业体系,主要工业行业有：以煤、电为主的能源工业，以烧碱、树脂、化肥为主的化学工业,以金、银、铅锌、钢铁为主的冶金工业，以玻璃、水泥为主的建材工业，以防暴开关、高低压控制设备为主的机械电子工业，以焦炭、煤焦油深加工为主的煤化工业及轻纺、食品加工、医药保健工业等,产品达1500余种，装备较先进，具备一定的技术创新能力和较大生产规模的工业体系。2005年济源市国内生产总值126.３4亿元,增长１6。6％，规模以上工业增加值、规模以上产品销售收入、进出口总值等经济指标增幅位居河南省十八个省辖市前茅。第五章工程技术方案５．1加热炉、退火炉进行蓄热燃烧技术改造５.1。1概述中原特殊钢股份有限公司锻压厂现有加热炉１１台，退火炉1２台,均是间歇式炉。主要是对钢锭在锻压前进行加热和锻后退火热处理，采用的是车底式加热炉和热处理炉。在生产过程中加热炉的尾气温度达950—10５０℃，热处理温度达65０-８00℃。２007年吨锻件消耗天然气3６８立方米,年消耗天然气3499。5多万立方米。目前生产过程中废气污染严重，热损失较大，炉子能耗高，能源浪费。为提高能源利用率，将加热炉尾气的余热用来加热入炉前的空气是节能的好的措施.高温空气燃烧（HTAC）技术综合了极限回收余热技术,高风温无焰燃烧技术和无污染低NＯx技术；火焰无峰值温度，温度均匀；且燃料在炉内（非烧嘴内部)进行高风温无焰燃烧，燃烧噪声减低，有效地抑制了热力型NOx的生成.采用该技术后，不仅能提高能源利用效率，而且能减少对大气的污染，有重要的环保意义。５.1．2设计方案的选择及建设规模5.１.2。1蓄热燃烧技术原理20世纪９0年代以来，国际上在蓄热式燃烧技术的研究和应用方面取得很大进展，并把节能和环保结合起来，称之为“高温空气燃烧（HTAＣ）技术”。ＨＴAC技术综合了极限回收余热技术，高风温无焰燃烧技术和无污染低NOｘ技术;火焰无峰值温度，温度均匀；且燃料在炉内（非烧嘴内部）进行高风温无焰燃烧,燃烧噪声减低,有效地抑制了热力型NOｘ的生成。其工作原理图如下所示:状态一，空气到达蓄热室一时,与蓄热室一的蓄热体发生热交换，经过预热的高温空气与燃料共同进入燃烧室燃烧，产生的烟气与蓄热室二的蓄热体发生热交换，将大部分热量留给蓄热体，最后低温烟气经过换向系统(两位四通换向阀）,被排烟风机排出。经过一定时间（３０～200秒）后,电控系统发出指令,换向系统发出动作，空气、烟气、天然气同时换向，燃烧系统切换到状态二。状态二，同状态一相似，空气经蓄热室二预热后,与燃料共同进入燃烧室,燃烧产生的烟气同蓄热室一的蓄热体进行热交换后排出。状态一、状态二交替进行实现蓄热式燃烧。最终排烟温度为１50℃以下。燃烧室蓄热室燃烧室蓄热室蓄热室12天然气烟气空气状态一燃烧室蓄热室蓄热室21222222222211天然气烟气空气状态二蓄热式燃烧技术已经在各类型连续式加热炉和热处理炉上广泛应用，取得了在节能和环保等方面令人瞩目的成果。5.1．2．2数字化高温低氧脉冲燃烧技术数字化高温低氧脉冲燃烧技术是专门为控温精度要求高的高、中、低温间歇式工业炉研发的蓄热式燃烧技术和控制技术。该技术利用蓄热式燃烧的换向特性，引进了摆动燃烧的特点，结合了高速脉冲燃烧对炉气的搅动作用，采用低氧燃烧技术，有效地降低了火焰温度，开发了一系列的控制器和执行元件，将燃烧技术与控制技术有机地结合起来，使得炉温的精密控制成为了现实。数字化高温低氧脉冲燃烧技术将蓄热式燃烧的应用范围由高温炉和连续炉推广至需要精密控温的热处理炉和间歇式工业炉.该技术处于国际燃烧技术的前沿，由以下技术组成：1、蓄热式高速火焰燃烧技术数字化高温低氧脉冲燃烧器有着与常规高速燃烧器完全相同的火焰速度，火焰速度设计为10０ｍ／s，高速冲击的火焰，造成炉气的强烈搅拌。特殊的烧嘴孔型设计，将炉膛上部烟气强制回流，进一步强化炉气的搅拌,使炉温更均匀2、切换摆动控制技术利用摆动燃烧特点，使炉气方向不断变换，并对炉气流动方向的控制进行了优化组合，找到了热传导最快,温控效果最好，炉温均匀性最好的切换摆动方式.3、火焰温度控制技术由于天然气蓄热式燃烧的火焰温度极高，接近250０℃.大大超过耐火材料和工件承受能力，很容易将工件熔化造成报废。因此，有效的降低火焰温度成为保障工业炉使用寿命、精密控温和保证工艺的关键技术。数字化高温低氧脉冲燃烧技术采用了CFLＯＸ燃烧技术,使最终燃烧在低氧状态下进行（氧含量2—11。5％）,有效降低了火焰温度，火焰温度只有14０0℃左右，提高了烧嘴和炉衬的使用寿命。由于火焰温度与炉温接近，控温精度和炉温均匀性大大提高。另外，由于采用CＦLOX燃烧技术,空气预热温度只比炉温低10０℃左右，只需补充很少的热量就可以达到工艺要求的温度。提高了热效率，节约了能源.采用CFLOX燃烧技术,保温段炉膛内没有热点。而对于采用常规的高速烧嘴的热处理炉，烧嘴喷孔附近的温度较炉膛其他部位温度高，直接影响炉温均匀性.4、蓄热式脉冲燃烧控制技术根据蓄热式脉冲燃烧控制技术的特点，研制开发了蓄热式脉冲燃烧控制器和时序控制程序。将蓄热式脉冲烧嘴、空/烟比例脉冲系统、烟／烟比例喷射系统有机地结合起来。大大简化了排烟系统，去掉了烟囱,降低了成本.5、双段燃料控制技术由于900℃与600℃的炉温的能量供给差距为40％左右（具体计算参考下图)，无论采用何种控制手段,都会超过自动控制的最佳控制范围，产生温度过冲和火焰不稳的现象。由于蓄热式脉冲烧嘴的特点，低温下稳定性非常好，采用双段燃料供给控制.烧嘴变成高速调温烧嘴，进一步降低火焰温度,达到在低温精密控温的目的。热处理炉炉底热强度6、点火技术采用直接点火方式点火，保证点火的稳定性.与采用常规烧嘴的工业炉一样，全部可以低温点火、低温换向,保证了工业炉的热效率。无需象现在的间歇式蓄热炉,先要将炉温升到燃点以上才开始蓄热换向,或者升温初期不敢关炉门。7、炉压控制技术炉压控制技术是稳定燃烧、精密控温、保证炉温均匀性和工业炉寿命的关键技术。该技术能保证燃料炉象电炉一样工作.在常规的脉冲燃烧系统中,由于脉冲速度远远快于执行器的速度，一般情况下，炉压处于手动或失控状态下.容易发生熄火，炉温均匀性难以控制，精密控制难以实现。特别严重的,可以造成炉门寿命降低和维护工作量增加.通过空/烟比例脉冲阀和烟/烟比例喷射，使空气和烟气同步比例脉冲，结合变频调速技术使炉压得到完美控制。5．1．2。3数字化高温低氧脉冲燃烧技术特点在间歇式炉上采用普通连续炉的蓄热式燃烧和控制方式，很难得到满意的效果。数字化高温低氧脉冲燃烧技术针对间隙式炉的特点，专门对蓄热式燃烧技术进行了系统的开发和研究,形成了独特的控制技术和燃烧技术.1、解决了蓄热式炉炉压问题，炉压精密控制在0~5０Pa内。研制开发的空/烟比例脉冲系统、烟／烟喷射器技术和的时序控制系统配合变频电机可精确控制炉压,使用情况与使用电炉相似。2、、不需要排放高温烟气的砖制高烟囱，只需要排放低温烟气的铁皮低烟囱，烟气的排放完全依靠排烟风机。对于小型蓄热炉完全可不设置烟囱。3、采用脉冲燃烧控制技术,多分区燃烧控制.使控温精度可达到±1℃。4、采用CＦLOＸ燃烧技术的蓄热式脉冲烧嘴，有效地降低了火焰温度，使炉温均匀性达到±5℃。有效地防止了被加热工件过烧和有效地提高了烧嘴地使用寿命.同时，有效抑制了NOＸ的生成，是一种环保型燃烧技术。5、特别研究的点火技术和火焰检测技术为间隙式工业炉的安全操作提供了可靠的保证.蓄热式脉冲烧嘴的操作使用与常规高速燃烧器完全相同。６、特别研制的蓄热式脉冲烧嘴控制器,可作为现场控制器与蓄热式脉冲烧嘴组合成基础的控制单元。也可以与上位机连接,组成远程控制单元.7、有效的降低了系统的控制成本，综合成本与常规炉综合成本相当.8、直接低温点火，直接低温换向.保证工业炉热效率。5。1。３本项目蓄热燃烧技术方案本项目采用数字化高温低氧脉冲燃烧技术对２3台加热炉、退火炉采用空气单预热,每台炉子的每个分区进行燃烧控制。蓄热式烧嘴成对布置在炉子侧墙上,火焰在台车垫铁下方的空挡中穿过避免火焰直接冲刷工件。大部分烟气被排入对面的烧嘴，很小部分烟气则排入炉子后墙上的一个辅助排烟口，汇集排入大气中。参考炉子的供热与排烟结构,由于高温空气燃烧能大大增大火焰体积，甚至可辐射到整个燃烧室空间,所以被加热工件的上、下、左、右四面都得到了火焰的辐射加热,炉子采用微正压控制和有效的密封可保证工件得到快速和均匀的加热效果；并且可以调整火焰,以避免直接冲刷工件.蓄热式烧嘴由空气蓄热室、天然气喷枪和点火系统组成.空气蓄热室内置陶瓷蜂窝体作为蓄热体，它以极小的体积就可完成烟气蓄热和空气预热的双重功能,同时蜂窝体的气流阻力相对很小，其传热和阻力特性都优于陶瓷球状蓄热体.蓄热式烧嘴的天然气喷枪置于烧嘴中心，经蜂窝体蓄热体预热后的高温空气由烧嘴砖上的多个小孔喷出，与天然气相交后混合燃烧。烧嘴可实现点火自动化。天然气管路系统，引到烧嘴前天然气总管道上装有截止阀,快速切断阀等，分成支管分别接至炉内各个温区,然后每区支管再分成两路，分别接至炉两侧。空气管路系统:由一台鼓风机提供助燃空气，从总管接换向阀，再经换向阀后分两路分别接至烧嘴。压缩空气管路：压缩空气用于换向系统、台车两侧密封结构、炉门压紧机构.本系统包括气动三联件、气缸、电磁换向阀、管道等。排烟管路系统：烧嘴排出的烟气，从炉前空气管路流至三通换向阀,由换向阀烟气出口接入烟气总管，然后再由排烟机抽出。5．1.４本项目蓄热式炉燃烧改造系统组成涉及的蓄热式工业炉类型为:台车式蓄热式加热炉、台车式蓄热式退火炉和室式蓄热式热处理炉。其与中温炉的配置不完全相同.其主要的区别是:排烟设置、烧嘴以及控制分区等方面不同,其余设置全部相同。台车式蓄热式退火炉和室式蓄热式热处理炉只需要空/烟比例脉冲系统。烧嘴为高速火焰的蓄热式脉冲烧嘴。台车式蓄热式加热炉需要增设烟/烟比例喷射系统，烧嘴为中速火焰的蓄热式脉冲烧嘴.控制分区:台车式蓄热式加热炉为两个区,台车式蓄热式退火炉为4个区，室式蓄热式热处理炉为1个区.蓄热式燃烧系统由蓄热式烧嘴、换向装置、天然气、空气和排烟管路,以及管路上的各种阀门,强制排烟装置等组成。合理的配置系统管路和阀门，使系统具有可调性和安全性。1、蓄热式脉冲烧嘴先进的蓄热式烧嘴除了能够充分回收烟气余热外,还具有良好的组织火焰，结构紧凑，安装维修方便,炉体结构简单等特点.蓄热式烧嘴由空气蓄热室、天然气喷枪和点火系统组成.空气蓄热室内置陶瓷蜂窝体作为蓄热体,它以极小的体积就可完成烟气蓄热和空气预热的双重功能，同时蜂窝体的气流阻力相对很小，其传热和阻力特性都优于陶瓷球状蓄热体。蓄热式烧嘴的天然气喷枪置于烧嘴中心，经蜂窝体蓄热体预热后的高温空气由烧嘴砖上的多个小孔喷出，与天然气相交后混合燃烧。烧嘴可实现点火自动化。为降低火焰温度和减少NＯX的排放量，蓄热燃烧采用CFLOX燃烧技术。火焰速度根据炉温和炉宽确定。2、换向装置换向装置是实现蓄热式烧嘴换向工作的关键设备，它具有密封好,性能可靠等特点.本设计采用空气单预热的蓄热式烧嘴和三通换向阀。系统要求两侧天然气在每个换向周期交替通断，因此还必须设置一种切断天然气的快速切断阀。两位三通换向阀是一种专供蓄热式炉使用的，并已被实践证明的安全、可靠的换向装置。其结构紧凑、体积小、密封性能好。阀杆采用压缩空气驱动，阀门动作迅速而平稳,调试与维修都很方便。而且外部接管方便灵活，便于车间布置。3、管路系统合理的配置系统管路和阀门，使系统具有可调性和安全性。(１)天然气管路系统，引到烧嘴前天然气总管道上装有截止阀,快速切断阀等,分成支管分别接至炉内各个温区，然后每区支管再分成两路,分别接至炉两侧.（2）空气管路系统:由一台鼓风机提供助燃空气，从总管接换向阀,再经换向阀后分两路分别接至烧嘴。(3）压缩空气管路：压缩空气用于换向系统、台车两侧密封结构、炉门压紧机构.本系统包括气动三联件、气缸、电磁换向阀、管道等。（4）排烟管路系统:烧嘴排出的烟气，从炉前空气管路流至三通换向阀，由换向阀烟气出口接入烟气总管，然后再由排烟机抽出。4、炉压自动控制系统炉压控制系统由空／烟比例脉冲系统、烟/烟比例喷射系统、变频调速系统和炉压检测和执行系统组成。该系统可将炉压精密控制在０～50Pa。5、触摸屏为上位机的自动控制系统采用以触摸屏为上位机的控制系统的控制流程如下：操作人员通过控制柜上的按钮或触摸屏操作设备的机械部分(如炉门升降，工件的进出，启停风机等），将工件置入炉内,使设备处于预备状态→将升温工艺输入仪表(可直接输入智能仪表，也可在触摸屏中编辑后传送至智能仪表）→启动仪表→设备将按预定工艺升温→完成工艺过程后，发出声光报警，提示工作人员→工作人员操作控制柜上的按钮或触摸屏将工件取出→结束。对升温曲线的设定、记录、修改，以及对智能仪表、工作状态的记录的监控,均可在触摸屏上完成.5．1．５加热炉、退火炉技术改造主要设备本方案对23台加热炉、退火炉采用空气单预热,每台炉子的每个分区进行燃烧控制。主要设备见下表：主要设备表序号分类项目子项目材质或厂家单位数量1管道供风及抽烟风机管道型钢组合Ｔ1６0膨胀节只１8４２调节阀门空气蝶阀ＤＮ２0０只1８4烟气调节阀只184点火调节阀DN2０只184天然气调节阀DＮ50只1８4天然气分配阀DＮ40只3683烧嘴脉冲式蓄热式烧嘴重庆套１８44烧嘴控制器火焰检测器德国霍克德套184点火器套1845工业炉控制系统各类线缆套２3电控柜只４6主电磁阀或气动阀DN１０0Honｙwｅlｌ或同质产品只23控制管路系统（气动元件）亚德克套23空气低压保护开关德国霍克德只23燃气低压保护开关德国霍克德只2３压缩空气保护开关电接点压力表只23三位五通电磁换向阀亚德克只4１4点火电磁阀DN２0Honyｗell或同质产品只184电磁阀ＤN５0Honyｗｅlｌ或同质产品只３6８空/烟比例脉冲阀DN２０0重庆只３68烟气电动调节阀DＮ500天津台23智能型微压力表只23热电偶WRN-332，K分度只46微压压力传感器川仪只2３ＰＬC及通讯模块欧姆龙套236流量计带远短接口，控制柜标方显示天津套235．1。６加热炉、退火炉节能效果加热炉在为未采用数字化高温低氧脉冲燃烧技术前的尾气温度为９5０-10５０℃，退火炉的尾气温度为65０℃－80０℃，在采用数字化高温低氧脉冲燃烧技术改造后,加热炉、退火炉尾气温度小于1５0℃，加热炉尾气余热回收8０0—9０0℃，退火炉尾气余热回收5００—650℃，空气预热后的温度只比炉温低１50~200C左右，空气预热温度每提高100℃,就可节约5％左右的能源，可使间歇式炉热效率提高至50％以上,吨锻件平均节约天然气率可达30％以上。根据已经改造的7号加热炉的天然气消耗量测试计算，吨锻件耗天然气节能率在３０％以上，本项目改造后节气率按３０%计算，吨锻件耗天然气由原来368m3,降到２58ｍ３，吨锻件可节约１10.４m3,按全年锻件产量10万吨计算，年节约天然气：368m３×３０%×10万吨/年＝1１0４万立方米。折合标煤:1１０4×12。１43tｃe=13４0５ｔｃe(天然气折标系数：１2。143tce/万m3)5．1.7加热炉、退火路节能改造后天然气供需状况加热炉、退火炉节能改造前中原特钢年消耗天然气3499．5万立方米，节能改造后年减少天然气采购量1104万立方米，天然气供需不存在问题。５。１．8加热炉、退火炉技术改造主要厂房布置对加热炉、退火炉进行蓄热燃烧技术改造是在原有炉子的基础之上进行，故不需要新的土建和厂房建设。5.２新增一套ＫＤＯＮ(Ar）-3200/3２00/80制氧机组5．2.1概述炼钢厂主要设备有４0吨ＥBT电炉两座，４0吨LF精炼炉二座，VＤ（VOＤ)炉一座，采用ＥＢＴ—LF—ＩG或ＥBＴ—ＬF—VD（VＯD）-IG工艺冶炼。目前公司制氧设备为KZON-30０／1０00-II，制氧能力满足不了生产工艺需求,制氧能力为８０0m３/h，吨钢吹氧量为４５m3左右，电耗为５１０ｋWｈ/t折合重，与先进水平差距很大.５．2.2设计方案的选择及建设规模根据公司炼钢25万吨的生产规模,电弧炉单炉产量为3７。8吨，冶炼周期为90miｎ,吨钢耗氧量为7０m３，炼钢厂用氧负荷为：70m3/t×37。8t×2×６0min／９０min/炉＝3528m3/h根据上述分析,公司用氧最大负荷为35２8m3/h，结合公司现有制氧机组的制氧能力为８０0m3/h,需要新增一套KDＯN(Ar）—3２00/３２０0/８0制氧机组，同时新增制氧机组配套贮氧装置，可以满足公司炼钢对氧气的需求.５．２。3ＫDON(Ar)-3２00/3２０0/80制氧装置流程及简述5．2。３。1流程特点本装置采用低温精馏原理,全低压、高效筛板塔上塔。１、总体设计使用当今国际上最先进的ASPEN设计软件；2、预冷系统采用散堆填料塔，传质、传热效率高、阻力小、可靠性高。选用冷水机组,连续运转周期长。空冷塔采用填料塔,阻力小于2KPa，换热效率高（空气出口与冷水进口温差小于2℃)。水冷塔采用填料塔,阻力小，换热效率高。冷冻机采用国际知名品牌螺杆机组，运转稳定性好,操作方便.3、采用分子筛预净化工艺,切换过程完全自动控制,流程简单、启动操作方便、切换损失小、工况稳定、安全可靠。４、采用带可调喷嘴的单级增压透平膨胀机，叶轮设计采用三元理论计算机模拟设计，采用五轴座标数控铣床加工,效率大于85%，增压端增压比大于１．５。5、精馏塔采用高效筛板塔上塔，大大降低了空压机排压，从而降低了单位制氧电耗。先进的计算机辅助设计手段和单体设备制造技术。使产品纯度及提取率水平处于国内领先地位。主换热器采用分置式，各组换热相匹配，热端温差小于3℃。下精馏塔采用新型高效环流筛板塔,精馏效率高于传统环流塔约12%。主冷结构采用新型防爆结构，可完全避免碳氢化合物在主冷单元中的积聚,消除了爆炸的危险.

6、采用系列特殊安全防护系统,保证空分设备运行安全性。增加液氧自循环系统，减少碳氢化合物的积聚,并抽取１％液氧排放来防止碳氢化合物在主冷中的积累。同时液氧又冷却了膨胀空气，减少了膨胀空气进上塔的过热度，很大程度上改善了上塔的精馏工况，提高了氧产品的提取率。7、空分设计整套空分采用了计算机辅助设计，利用计算机对工艺流程计算进行优化，对分馏塔内管道利用计算机优化设计并进行应力分析,避免了管道在低温条件下发生断裂。5。2．3.２流程简述原料空气在空气吸入过滤器中去除了灰尘和机械杂质后,进入空气透平压缩机中，借助中间冷却器进行中间冷却,将空气压缩至约0.6２MＰａ(Ａ），然后进入空气冷却塔中冷却。空气在直冷式空气冷却塔中与水进行热质交换,降温至~10℃,然后进入交替使用的分子筛吸附器。用于冷却空气的水有两部分：一部分为循环水,由泵加压后进入空冷塔中部；另一部分称为冷冻水的则是来自循环水网，先进入水冷却塔中，利用分馏塔来的废气（包括污氮和富余氮气）的含水不饱和性及低温初步降低水温，而后经过水泵加压进入氟里昂冷水机组，进一步降温后进入空冷塔的顶部.出空冷塔空气(10~1２℃)进入分子筛吸附器，分子筛吸附器为立式单床层,用来清除空气中的水份、二氧化碳和一些碳氢化合物，从而获得干净而又干燥的空气。两台吸附器交替使用,即一台吸附器吸附杂质,另一台吸附器则由污氮气进行纯化再生。净化后的加工空气（~15℃）分成两路:一路被称作膨胀空气，首先经过一个精细过滤器滤去机械杂质，而后进入增压机中增压,增压的空气首先在增压机后冷却器中被冷冻水冷却至～1５℃后进入主换热器中的膨胀气通道,被相邻通道中的返流气冷却后，再从主换热器中部抽出,进入透平膨胀机中,膨胀后的空气首先进入热虹吸蒸发器中,作为液氧自循环的热动力源，同时消除自身的过热度，而后进入上塔中部参加精馏;另一路空气直接进入主换热器被冷却至露点的温度进入下塔。已冷却的空气进入下塔参加精馏进行热质交换。进入下塔的空气通过塔板上的筛孔使塔板上的液体蒸发，由于氧、氮、的沸点间的差异，使更多的氮气从液体中蒸发出来，同时经过塔板的空气中更多的氧组分被冷凝下来.最终在下塔底部获得含氧38%的富氧液空，而在下塔顶部获得高纯氮。下塔顶部的氮气进入冷凝蒸发器，与来自上塔底部的液氧进行热交换,液氧被蒸发,而氮气被冷凝，部分冷凝液氮再回到下塔作回流液。另一部分液氮，在过冷器中进行过冷,然后送入上塔顶部作为上塔的回流液.从下塔底部抽出富氧液空,在过冷器中过冷送入上塔中部参加精馏.以不同状态进入上塔的各物料:液空、液氮，通过上塔的进一步分离，在上塔底部获得纯度为99.6%O2的氧气，经主换热器复热至~1２℃后出冷箱，作为氧产品送出。从上塔的上部抽出污氮气,经过冷器、主换热器复热后去纯化系统作再生气。从上塔顶部抽出的氮气，经过冷器、主换热器复热后分成两股,一股作为产品氮气并入管网，另一部分送入预冷系统的水冷塔。5。2。4主要设备及参数5.2．4．1空气压缩系统(1套)１）原料空气过滤器ＺＫL75０1台自洁式空气过滤器设有自动控制系统,可以自动定时反吹，并可以根据过滤器阻力大小调整程序型式：ﻩ自洁式处理气量： 750m3/ｍin过滤效率：ﻩ〉9９.９9%（≤２μ杂质）阻力：300—１０00Pa过滤精度：2μm保证值≥99。99％过滤阻损:保证值△P初≤20０Pa防腐期≥２年自洁系统工作可靠性：脉冲电磁阀、PLC性能可靠，能保证系统长期运行。2)空气压缩机1套排气量：１7500Nm3／ｈ；型式：双轴或单轴离心式；大气压力:0.0９5MPａ（A）；排气压力：０．6１MPa(A)大气温度:30℃排气温度：~９８℃相对湿度：70％轴功率:１580kW电机功率：1８00kW水耗：2７0m3/ｈ负荷调节范围：７5~105%5.2.４.２UＦ—17５0０／6。１型空气预冷系统1套采用节能型、防带水型空冷塔.采用直接接触空冷塔，降低空气温度，改善分子筛的工作环境,同时洗涤空气中的机械杂质和酸性气体。采用高效低阻散堆填料塔，既保证了塔的换热性能，又减少了阻力，降低了空压机出口压力,从而降低了能耗液体分布装置采用新型、高效、先进的分布器，，使水与空气充分的接触，保证塔的换热性能，减少冷冻水量，从而降低了能耗采用三位一体防水结构:分布器采用开封东京空分拥有的结构，使液体分布更加均匀,而气体通量在5０％以上，大大降低了带水可能性(该结构已在5０余套空分中应用)；分布器上端设有自由分离游离水空间；在顶部设有丝网除雾器，确保空气出空冷塔不带水。水冷塔：是节能型、防带水型水冷塔采用高效规整填料塔，充分回收氮气、污氮的冷量,降低冷冻机的负荷.采用三位一体防水结构：（同空冷塔)冷水机组采用螺杆式可靠产品，保证装置的可靠性冷冻水泵、冷却水泵采用国内可靠产品，且均为一用一备,保证装置的可靠性.技术参数处理空气量:ﻩ175０0ｍ3/h工作压力： 0.61MPａ空气进塔温度:ﻩ～9５℃空气出口温度： 8～10℃5。2．4.3HＸＨ-175006．0型分子筛纯化系统(1套）处理空气量:17500m3/h最大处理气量：２2000m３/ｈ进气温度： ８～10℃排气温度：ﻩ1２～15℃CO2含量： ≤１ppm吸附时间： 4小时再生气量：～50０0m３／h（污氮气）再生气温度:175℃分子筛一次充填量：５0０0kg×2台分子筛型号: 13X—ＡＰG（上海雪峰)分子筛吸附器选用优化设计的长周期分子筛吸附器,采用先进的气流分布装置和结构,简单可靠的防偏流装置.主要设备分子筛吸附器 ２台电加热器（一用一备）ﻩ2台切换阀ﻩ１组放空消音器ﻩ1套分子筛型号： 1３X-ＡPG4×8目5.2。4。4FON—３200/３2０0型分馏塔系统（1套）整套工艺流程计算采用国际先进的ASPＥN软件模拟计算。下精馏塔采用开封东京独有新技术——新型高效筛板塔，精馏效率高于传统环流塔约12%上塔采用高效环流筛板塔，提高效率,降低空压机排压，提高装置提取率，降低能耗。采用高效主冷可使传热温差＜1℃,降低了空压机出口压力,从而降低了能耗主冷结构采用新型防爆结构，可完全避免碳氢化合物在主冷单元中的积聚,消除了爆炸的危险。采用带可调喷嘴的单级增压透平膨胀机，叶轮设计采用三元理论计算机模拟设计,采用五轴座标数控铣床加工，效率大于8５％，增压端增压比大于1．5降低能耗，提高可靠性。主换热器采用分置式，各组换热相匹配,热端温差小于3℃。主要设备:主换热器 1组上塔ﻩ1台下塔（包括主冷) 1台过冷器 1台热虹吸蒸发器 １台液氧喷射蒸发器 1台氧气放散消消音器1台氮气放散消消音器1台依据美国AＳPＥＮ软件设计计算的分馏塔系统,利用规整填料上塔、高效筛板下塔，使装置的氧提取率大于9８％.主换热器采用氧、氮、污氮分别设置，调节方便，确保热端温差小于3℃。并且,用主换热器中部和冷端两股气流的配比,灵活地调节膨胀机前温度,以适应启动操作和正常运转不同阶段的工况需求．采用液氧循环系统(以膨胀后的空气为热源），有效消除膨胀空气过热度，增大主冷液氧蒸发量,减少上塔下段回流比，制冷和精馏相得益彰,同时对常温吸附不彻底的某些碳氢化合物进行低温吸附．采用安全防爆结构的冷凝蒸发器，设置1％氧产量(不提取液氧时）的液氧喷射蒸发器，不积存碳氢化合物，使装置的安全运转至臻完善。５．２.4.５增压透平膨胀机组1组（2台）型式：增压机制动、反动式、带可调喷嘴膨胀机流量：ﻩ单台300０ｍ３/h增压机流量： 单台3000m3/h增压机进口压力：ﻩ0．59MPa增压机出口压力： 0.867MPa膨胀机进口压力： ０.842MPａ膨胀机出口压力：ﻩ0．143ＭPa膨胀机膨胀绝热效率：85%转速:３4000rpm5.２.４。6氧压系统2台（一用一备）流量：ﻩ32００m3/h吸气压力/排气压力：ﻩ0。11５/3.０MPａ(A)吸气温度/排气温度：ﻩ２０/４0℃轴功率:ﻩ510kW冷却水耗量：ﻩ80ｔ/h外形尺寸: ３200×1300×３250占地面积：ﻩ8×6系统主要组成压缩机本体：2×1台吸入滤清器:2×1台缓冲罐:２×2台冷却器：2×3台异步电机：2×１台油站:2×1套5.2．4．7压氮系统1套介质： ﻩ氮气型号:ＺW－56／2。5机组布置型式: 立式四列三级,双作用，无油润滑活塞式流量： （0℃，１。０1３baｒ干燥）３２00ｍ3/h进口温度: ２5℃进口压力: ﻩ 0。0105ＭＰａ(G）出口温度： ﻩ ﻩ≤40℃出口压力： ﻩﻩ2.５MPa（G）耗水量: ﻩ８0t/h压缩机轴功率:ﻩ５3０ｋW电机功率:ﻩ ﻩ630kＷ5。2.4．８仪控系统1套智能压力、差压变送器 ﻩ ﻩ１套仪控调节阀ﻩ ﻩﻩ ﻩ1套二位三通电磁阀 3只二位五通电磁阀15只流量孔板 ﻩﻩ ６块轴位移振动监测仪 1台在线气体分析仪表:产品氧分析仪1台二氧化碳分析仪1台产品氮中氧1台微量水分析仪(0～100ｐpm）(川仪H＆B）1台分析仪标准气1套单、双支铂热电阻(Pt1００)～120只机旁柜、分析盘、电磁阀柜等仪控系统机柜1套就地显示、双金属温度计、弹簧压力表、液位计等１套DCS系统:操作站2台宽行打印机(EPＳOＮＬQ1600＝３＼＊ROMANＩII)1台ＤCS2面各种类的I／O卡（含1５%的备用）１套5．2．5装置主要技术指标5.2.5.1装置的技术指标产品纯度流量ｍ3/h出冷箱压力MPa(G）温度℃备注氧气≥9９.6%O２3２000。１312氧压机压至3。1MPa(A）氮气≥99。９9%N２３２0０0。1121２氮压机压至3.1MＰa(A）液氩99.999％Ａr8０0．１5饱和５。２。5。2装置的技术参数空压机流量: ﻩ１７500Nｍ3／h空压机排压：ﻩﻩ~０。６1ＭPa（A)运转周期(两次大加温间隔期):≥两年装置启动时间(从膨胀机启动到氧产品达到纯度指标）：～36小时解冻时间： ～36小时５.２。5.3产品消耗指标：轴功率电机功率循环水量(T/Ｈ）机组数量备注空压机组１580kW1800kW２７０１台冷却水泵１５kＷ１３62台一用一备冷冻水泵20kW２台一用一备冷水机组43kW7５kW1台电加热器１２6kW336kＷ2台一用一备膨胀机油站2kW2.2kW１11台粗氩泵7.52台一用一备氧压机５10kＷ６30kＷ9０2台一用一备氮压机30０ｋW350kW60２台注:１、电耗指标均指机组的轴功率。５.２。6.新增制氧机组节能量因制氧能力增加，提高吨钢吹氧量，由目前45m3提高到７0ｍ3以上，吨钢吹氧量提高2５m3，每吹1ｍ３氧,可节电3．5kWｈ，制氧机组每制1立方氧气的综合电耗为0。８0kWh，则每吹1m3氧可节电2．７0ｋWh(3．5-０.80＝2.7），吨钢节电6７。５kWｈ（25×2.7=６7。５)，按年生产钢20万吨计算,则年节电量为：67。5kWｈ／吨钢×20万吨钢/年=13５0万ｋＷh/年。折标煤：13５0万kWh×３．５ｔcｅ/万kWh＝47２５tｃe5。２。７新增制氧机组电力供应新增制氧机组每立方氧气耗电量为0。80kＷh,吨钢每吹1立方氧气节电3。5kＷh，新增制氧机组电力消耗没有增加公司电力总供量。５。3电机变频改造5．3．１概述电能作为中原特殊钢股份有限公司的主要能源之一,用于风机、水泵、传动设备等配套电动机的电能消耗.公司2０06年的电力消耗量是约18540万kWh,按综合电价约０。5元/ｋWh计算，每年的电费支出9000多万元。鉴于公司各种电动机的运行工况和生产现场的工艺要求,有一部分电动机在正常的生产过程中可以间断性地轻负荷运行，并不需要电动机全部满负荷运行。现在大部分的电动机一直都是在工频电源电压下运行,即全额定转速运行，在其所牵引设备出力减小的情况下，电动机本身的电能消耗并没有相应减小,降低了电动机的实际使用效率，耗费了大量不必要的电能,造成了资源浪费.如果采取变频技术对电动机运行工况加以控制，通过调节电源频率从而达到调节电动机转速的目的，就能很好的调节电能消耗与设备出力的对应关系,保持电能较高的实际使用效率，最大限度的节约电能,降低生产成本，提高企业的经济效益和综合社会效益。５.3．２电机变频技术原理智能化变频节电技术，是国际国内使用较为广泛和成熟通用的节电技术.它是针对具有富余变量系统中的负载电动机，由变频器内的计算机对被控对象运行状态反馈的信号进行运算比较,在被控对象具有富余量的情况下，降低电动机的运行电源频率,使电动机转速相应降低,从而达到节电的目的,其节能原理：从流体力学的原理得知，使用鼠笼型感应电机驱动的风机，轴功率P与风量Q,风压H的关系为：当电动机的转速由n1变化到n2时,Q、H、P与转速的关系如下：Q2＝Ｑ1×Ｎ２/N1(1）（２)=(3)可见风量Ｑ和电机的转速ｎ是成正比关系的，而所需的轴功率P与转速的立方成正比关系.所以当需要80％的额定风量时,通过调节电机的转速至额定转速的80％，即调节频率到40赫兹即可，这时所需功率将仅为原来的5１．2％。如下图所示,从风机的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果.当所需风量从Q1减小到Q2时，如果采用调节风门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从Ａ点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率P２与面积H２Q２成正比；如果采用调速控制方式，风机转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机的特性曲线将下移,因此其运行工况点由Ａ点移至C点。此时所需轴功率P３与面积HBQ２成正比。从理论上分析,所节约的轴功率Delt（Ｐ）与(H2—HB）×(C-B）的面积成正比。考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，风机类通过调速控制可节能30%以上。5.3。3ZＩNVERT型智能高压变频调速技术系统构成与原理Zinvｅrt系列智能高压变频调速系统成套装置主要由：旁路柜（可选）、移相变压器柜、功率单元柜及控制柜共四部分构成。采用单元串联多电平技术,直接输出3ｋＶ、6kＶ、１０kV电压,属高－高电压源型变频器。旁路柜旁路柜主要由隔离刀闸或高压真空接触器构成，为成套装置的可选配件。其主要功能在于实现高压变频主体部分检修时,给高压电机直接接入原系统主电源提供回路。采用旁路柜后可保证用户生产不致于因变频检修而导致生产停止,尤其是采用自动切换的旁路柜后,可在控制器的控制下实现工频与变频的自动转换.旁路柜主要有采用刀闸的手动旁路和采用真空接触器的自动旁路两种型式,其具体接线图需按现场需要定制提供，并可同时实现一台高压变频拖动多台电机的功能.移相整流变压器Zinveｒt系列智能高压变频调速系统在电源侧采用了多重化移相整流变压器，其主要作用在于将一次高压（6kV或1０kV）大功率分解成若干个低压(60０V)小功率二次单元，同时各二次绕组电压相对于一次绕组电压相位角度均有一定的偏移且各不相同，这样各二次绕组电流折算到一次绕组后各波形相位不同，就可以在变压器一次绕组中错位叠加形成很好的正弦波。因此Ｚｉｎveｒt高压变频调速系统在电网侧谐波污染小，功率因数高，无需功率因数补偿及谐波抑制装置，对同一电网上的其它电气设备不产生谐波干扰,谐波指标严格符合相关标准最严格的要求.功率逆变柜功率逆变柜为成套装置的核心部分，也是电机定子大功率变频电源的产生模块。功率逆变柜主要由功率单元箱并辅以控制构成,各功率单元箱的原理与结构完全相同，其输入采用移相整流变压器的一组二次绕组作为输入电源，经过优化控制后逆变成ＰWM波输出，由于整流变二次绕组额定电压低(60０V),因此实际上每个功率单元箱工作在低压状态,便于采用成熟的低压控制技术和选择功率器件。为直接形成高压电源,Zinvｅrt采用了功率单元堆波技术，由若干个功率单元的输出串联叠加直接形成高压输出,由于各功率单元的输出在叠加前已经过移相处理,因此输出波形质量好、不存在谐波引起的电动机附加发热和转矩脉动等特点,不必加装输出滤波器就可以用于普通异步电动机。电压的跳变仅为单个功率单元直流电压值，因此dv/dt小，对电机无伤害。控制器Zinvｅｒt的主控制部分以新型专用双ＤSＰ（数字信号处理器)为控制核心,辅以大规模可编程逻辑器件,实现ＳPWM波形控制及各种信号的检测、分析判断和处理。控制器采用双屏直观显示，具备虚拟示波器功能，可实时显示输入、输出交流电压、电流波形，并具有谐波分析功能和现场可定义的输入／输出数字量接口。控制电源采用三路电源无扰切换技术，保证供电可靠性,当控制系统外部电源掉电后，还可由系统配备的UPS继续供电。控制器和功率单元箱之间通过光纤进行信号传输，可有效避免电磁干扰，增强系统的可靠性。5．3.4采用变频调速技术改造的主要电机本设计对全公司负荷变化大风机、水泵电机进行变频改造,电机总负载功率为1９48kW，主要改造的电机详见下表:序号设备名称数量设备型号电机容量（kW)1高压除尘风机1YKK6３０－108002加热、退火炉风机23Ｙ200L-—４37３泵站2Ｙ31５Ｍ２—4７54锅炉鼓风机2Y３15S－4５５5锅炉引风机1Y2０0Ｌ２-２375．3．5电机变频改造技术方案中原特殊钢股份有限公司用电系统用能量大、用电设备比较复杂,对整个公司供、配电系统及用电设备进行了较为详细、全面的检测,通过对３5kV进线、10kV配电变压器、主要大功率电机，共计８0多台输送、供配电、电动机设备的检测、现场调查后，经过对现场实际检测的数据、实际用能调查结果进行了严格、科学的计算分析，得出的结论是该公司目前约有1948kW电机负载存在平均20－３0％以上节电空间(详见下表）。序号设备名称数量设备型号电机容量（ｋＷ)电机负载率（%）1高压除尘风机1ＹＫK630-1080０７52加热、退火炉风机2３Y20０Ｌ——4３76６.63泵站2Y3１5M2—4754８4锅炉鼓风机２Y３15S—4５5５1５锅炉引风机１Y２00L2—23７86现以高压除尘风机为例描述变频改造方案：原系统6kV高压开关柜至电机,电机与风机直接连接，通过风门挡板的开度来调节风量。如按手动切换方式改造，改造后变频装置与电动机的连接方式见下图手动切换方式接线图6kＶ电源经变频装置刀闸K１到高压变频装置，变频装置输出经刀闸K2送至电动机；６ｋV电源还可经刀闸K2切换至工频侧直接起动电动机.一旦变频装置出现故障，即可马上断开输入侧6ｋV开关及刀闸K1，将变频装置隔离,切换刀闸Ｋ２至工频侧，在工频电源下起动电机运行。刀闸K1、Ｋ2之间具有闭锁和防止误操作功能。外观尺寸及重量由于高压变频调速系统体积大、对运行环境要求高，在项目建设或行业改造过程中，对现场空间及布局有一定要求,安装空间上请按照图纸安排放置场地.ＺINＶERT系列智能高压变频调速系统整体示意图：图ZＩNVERT系列智能高压变频调速系统整体示意图变频器具体尺寸:(L=长,D＝宽，Ｈ=高,单位ｍm）采用手动旁路方式：送风机所配变频调速系统型号ZINＶEＲT-Ａ6Ｈ１０00/０6YL×Ｄ×H=4２4０×１200×2500，总重４０20kｇ。5.３．6电机变频改造主要设备本方案对中原特殊钢股份有限公司总负载１978kW的电机进行变频技术改造，所需主要设备是２９台变频器，其中每台ＺINVEＲT系列智能高压变频调速系统应根据实际情况配置组件名称数量备注变压器柜1台内装H级特种干式移相变压器功控柜1台功率柜与控制柜组合,采用散热高效的背靠背结构旁路柜1台可选件，有自动或手动两种形式选择5.3.7采用变频调速技术改造后电机节电量以8００kW风机为例:改造前工频运行功率计算公式:其中：-—电机电压，kＶ；——电机电流，A；——单一负荷下工频运行功率，;—-单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数。其中：——全年平均运行时间，； --单一负荷下的运行功率,;ﻩ—-这种负荷下的全年运行时间比例; -—改造前总耗电量，。改造后变频运行预计功率计算公式:利用公式:计算出的比。其中：—-工频运行功率，KW;——额定轴功率，ＫＷ；—-运行工况与额定工况下的效率、压力比，小功率电机取1,大功率电机取0.９根据改造流量不变的原则,有，其中为改造后的流量。所以。再根据，即计算出.其中是变频改造后预计运行功率，η为变频装置的效率。 其中--改造后总耗电量，.除尘风机改造前工频运行功率其中，由用户提供数据可知，运行电流85A,风门开度8５％,取电机运行功率因数取０.７８。除尘风机改造后变频运行预计功率适配风机的电机容量一般为风机的1．０5—１．25倍，以下计算取1倍，功率参数取０。９。由节能原理风量与功率的关系=可知:=＝其中为额定风量；为额定轴功率；为工频运行下的风量.根据改造风量不变原则有＝，其中为改造后的风量。所以变频改造后风机平均功率为其中变频装置的效率取保守值0。9。除尘风机节能比例：按全年300天运行时间计算:送风机每年最低节约电量约（689—４14)×２4×3０0＝198万ｋＷh序号设备名称数量设备型号电机容量（ｋW)电机负载率（％）节电率（%）1高压除尘风机1YKＫ６30-10800７5３9.9２加热、退火炉风机2３Ｙ200Ｌ－-43766.627３泵站2Y315M2－4７5４8374锅炉鼓风机２Y３1５S—45551245锅炉引风机1Y2０0L２-237862８本项目加热炉、退火炉风机及泵站、锅炉鼓风机、锅炉引风机采用变频技术改造后，节电率按20％,年运行３00天计算节电量为：１14８ｋW×24小时/天×30０天×20％=１6５万kＷｈ总节电量为：198万kWh+165万ｋWh=３63万kWｈ折标煤：３6３万kＷh×3。5tce/万kＷｈ=１27０tｃe5.4变压器更新改造（总功率２7660kVA）5。4.1概述我国10kV和3５kV级变压器绝大多数为标准设计，其产品标准经历了“６4”标准、“73”标准、“86"标准到9０年代中期的“９５”标准的不断进步,产品由原来的高损耗型(ＳＪ，SＪＬ…S7）发展到了现行的较低损耗型（S11型等)。截至１９9８年底，S7型变压器及以前的产品已由国家先后公布淘汰,停止其生产和销售.随着计划经济向市场经济的转变，以及社会对节能和环保的需求，我国变压器的效率水平将呈现出多样化的趋势。目前市场上已出现了Ｓ１0、S1１系列更节能的产品。中原特殊钢股份有限公司供配电系统存在47台SJ、SJL、S７系列变压器，这些系列变压器属于落后淘汰的变压器,其负载损耗高,浪费电能。５。4。2Ｓ11配电变压器的技术特点S11是目前推广应用的低损耗变压器.非晶合金铁心的S11系列配电变压器系列的空载损耗较S9系列降低75％左右,但其价格仅比S9系列平均高出30%，其负载损耗与S9系列变压器相等。改变了传统的叠片式铁芯结构，采用特制的铁芯成形机将电工钢带绕制成环形铁芯，经过真空退火后，用专用绕线机将线圈直接缠绕在铁芯柱上,有效地降低变压器自身损耗和噪音，达到节能环保的效果.S11卷铁芯配电变压器与传统的叠片式变压器相比较,有以几个特点:１、节约原材料，硅钢片无横剪工序,废料少,材料利用率高。

２、节能,卷铁芯充分利用硅钢片的取向性,消除了因磁路与硅钢片取向不一致而增加的损耗。

３、改善供电品质，卷铁芯无需消耗接缝的磁化容量，减小激磁电流，提高了功率因数,降低了电网线损。

4、噪音低，卷铁芯是一个无接逢的整体,运行时振动小，噪音只40dB左右.

5、机械化程度高，可提高生产效率。公司旧变压器空载、负载与S1１变压器空载、负载对比表公司旧变压器空载负载S１1系列变压器空载负载Ｓ7－1003２０2000S1１—10020０１５00SJ—10054622７2Ｓ11－100200１500SJ－750326０１147S11—8009807500ＳJ—10003800１3620Ｓ11－１００01１５51030０SJL-１０0０38０0１３620S１1—１0001１5５1030０SＪL—5６0１８789000Ｓ１1－5608056200SJＬ－６３02２0010200S1１-630805６２00ＳJ-５03３5131０Ｓ11－501３08７0SJＬ-503３５1３10S１1—501３087０SJL－３20091０032２00S1１－4000４５003８0００SＪL－１60０6500２３000S11－16００1６０01４500SJL—24090０3800S１１－２５0395３０50SJ-１8083０３586S11－200325２６00ＳJ—3151１004８０0Ｓ1１—315４753６00SＪ-125３70２45０Ｓ１1-1252351８00SJ－32０１2105７00Ｓ１1-４005654６００SJＬ-3022８８3２S１1—30９０600SＪ-302２8832S11—3０９06０05。4.3变压器更新改造方案中原特殊钢股份有限公司供配电系统存在４6台SＪ、SJL、S7系列变压器,这些系列变压器属于落后淘汰的变压器，其负载损耗高，浪费电能,在该项目中用Ｓ1１型变压器替代现有变压器,所需设备如下：公司旧变压器更新的新型变压器台数S7－1００S11－1０01SJ—１0010SJ—75０Ｓ１1—8００１ＳJL—７505SJ－100０S11—10004SＪL－１０005SJL-５60S１1—６304SJL-630S11-6３０1SJＬ7—63０1SJ—5０S11—5０2SJＬ－501SJL-3200S１1－4０002SJL—160０S11—1６0０1ＳJ—240S１1-25０1ＳJ—180Ｓ１1—２0０１SJ-315S11-31５１Ｓ7－125S１１—1251SJ-320Ｓ11-40０1ＳＪL—３０S１1—30２SJ—３０1合计４65.4．4采用新型变压器后节电量公司４6台旧变压器的空载损耗为102。17ｋＷ,S1１系列变压器的空载损耗为30.０７kW,旧变压器负载损耗为386.65ｋW，Ｓ11系列变压器负载损耗为２6３。66kＷ,其空载、负载节电量分别为：(１02.17-３０。07）kW×２4×3６0=6２万ｋWh（３8６．６5-２63。6６)kＷ×２4×36０×0。８５=9０万ｋWh变压器更新后综合节电量为:62＋9０＝１52万kWh.折标煤：152万ｋWh×３。5ｔcｅ／万ｋWh＝532tce5。5改造２０吨链条式锅炉为15吨循环流化床锅炉5.５．1概述公司有两台锅炉提供生产工艺用蒸汽和采暖用蒸汽，１0t锅炉型号为SHF—10-1。2５—ＷⅡ，20ｔ锅炉型号为AZD2０—13－Ａ，在非采暖期１０吨锅炉为炼钢厂提供生产工艺用汽.目前公司蒸汽年消耗量为57８40吨,其中炼钢厂年消耗蒸汽２1000吨。５。５．２现有锅炉存在的问题公司生产和生活用蒸汽全部由公司锅炉车间供给，锅炉车间现装配2台工业锅炉，合计每小时共生产蒸汽30t。列述如下：1０t/h的流化床锅炉一台，型号ＳHF—10-１。２5-WⅡ，由郑州锅炉厂生产，1９99年建设.20t/h的链条炉一台，型号为AZＤ20-13—Ａ,１9８2年建设，由太原锅炉厂生产.20吨链条式锅炉使用期较长,主要部件存在老化、效率低、煤耗高、维修量大、影响正常生产和有潜在安全隐患等。因此，对公司２0吨链条式锅炉的技术改造势在必行。依据国家节能产业政策和和企业通过技术改造达到“节能、降耗、减污、增效"的目的，通过对先进企业能源利用考察和调研，考虑到改造技术的先进、成熟和可靠性，认定采用循环流化床锅炉取代2０吨链条式锅炉的方案。５。5.３锅炉设备选型经过多种方案比较,采用目前企业普遍使用的先进、成熟和可靠的循环流化床锅炉，它是典型的清洁生产技术动力设备.燃煤工业锅炉改造工程是国家“十一五"期间推广的十大重点