合同能源管理在梅山鋼鐵公司的應(yīng)用實(shí)踐

黃美華，劉廣莉

（梅山鋼鐵公司 能源環(huán)保部，南京 210039）

合同能源管理是指從事節(jié)能服務(wù)的公司通過與客戶簽訂節(jié)能服務(wù)合同，由自己擔(dān)負(fù)風(fēng)險(xiǎn)為客戶提供節(jié)能改造的一整套服務(wù)，并從客戶節(jié)能改造后獲得的節(jié)能效益中收回投資和取得利潤的一種商業(yè)運(yùn)作模式，其實(shí)質(zhì)就是一種以減少能源消費(fèi)來支付節(jié)能項(xiàng)目全部投資的營運(yùn)方式，對(duì)于缺少資金支持又有節(jié)能需求的企業(yè)來說，合同能源管理模式是最佳的選擇。梅山鋼鐵公司（以下簡(jiǎn)稱“梅鋼公司”）2011年采取此種模式運(yùn)作了5個(gè)合同能源管理項(xiàng)目。

1 項(xiàng)目推進(jìn)工作思路

在合同能源管理項(xiàng)目正式啟動(dòng)前，梅鋼公司能源環(huán)保部通過制定宣傳教材、聘請(qǐng)專家培訓(xùn)、開展會(huì)議研討等方式從管理層、具體工作人員到一線員工進(jìn)行了一次全方位的宣貫培訓(xùn)工作，在公司范圍內(nèi)進(jìn)行合同能源管理模式的宣貫和培訓(xùn)，讓各部門熟悉合同能源管理相關(guān)政策及其他單位的成功案例。同時(shí)，編寫了梅鋼公司《合同能源管理項(xiàng)目管理辦法》，明確各部門管理職責(zé)和項(xiàng)目流程，并組織會(huì)簽，公司最高領(lǐng)導(dǎo)簽發(fā)管理文件，使得開展合同能源管理項(xiàng)目有了組織保障。

考慮梅鋼公司處于合同能源管理模式的嘗試階段，先選擇針對(duì)單體耗能設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)施高效照明、變頻調(diào)速技術(shù)等簡(jiǎn)單且成熟的項(xiàng)目開展工作，逐步向水泵4A技術(shù)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、冷卻塔總體解決方案等系統(tǒng)性節(jié)能項(xiàng)目過渡。

能源環(huán)保部首先要求各單位結(jié)合實(shí)際，按照節(jié)能減排的新要求，全面梳理本單位2011年合同能源管理項(xiàng)目。在寶鋼能源部的大力支持下，對(duì)各廠提出的項(xiàng)目進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、改造必要性和項(xiàng)目可行性分析，并在每個(gè)分廠組織召開技術(shù)交流會(huì)，從照明系統(tǒng)開始組織召開項(xiàng)目可研、概算審查會(huì)。

通過局部能耗點(diǎn)的節(jié)能改造帶動(dòng)全工序全系統(tǒng)性專項(xiàng)節(jié)能的工作推進(jìn)，如：能效電廠、高效爐窯、余能回收等專項(xiàng)評(píng)估，提供一攬子解決方案。

寶鋼節(jié)能技術(shù)有限公司成立的專家團(tuán)隊(duì)以能效電廠、高效爐窯和余能回收為專項(xiàng)工作，開展了從煉焦到冷軋的全流程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，挖掘了45個(gè)用電設(shè)備的可節(jié)電空間，項(xiàng)目全部實(shí)施可使噸鋼電耗下降26 kWh/t，前期先以5個(gè)項(xiàng)目為試點(diǎn)開展。

2 合同能源管理項(xiàng)目的實(shí)施

2.1 照明系統(tǒng)節(jié)能

2.1.1 改造的必要性

梅鋼公司大多采用的是石英金鹵燈，因其技術(shù)壁壘的限制，光源發(fā)光效率低，損失效率大，壽命短，光衰快，不能保證正常照明，維護(hù)成本高，不符合當(dāng)今照明節(jié)能的要求。

選用新型陶瓷金鹵燈，利用光源的優(yōu)化設(shè)計(jì)，自身具備發(fā)光效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、長壽命、光衰慢等優(yōu)勢(shì)對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行更換，達(dá)到提高清晰度、節(jié)約能耗、降低維護(hù)成本的目的，并通過變頻電子鎮(zhèn)流器自動(dòng)調(diào)控功率輸出，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

2.1.2 改造方案

在滿足廠房照明照度標(biāo)準(zhǔn)（100～150 lux）的前提下，將冷軋廠廠房照明燈具由原624套400 W石英金鹵燈更換為250 W陶瓷金鹵燈并配備高效燈具。

在滿足道路照度要求(10～15 lux)的前提下，將廠區(qū)道路照明的原707套250 W石英金鹵燈和高壓鈉燈更換為100 W陶瓷金鹵燈并配備高效燈具。

2.1.3 改造前后節(jié)電率的測(cè)定

項(xiàng)目節(jié)電量按實(shí)施雙方樣板照明裝電能表及時(shí)間累時(shí)器實(shí)測(cè)耗電量，選取18盞250 W石英金鹵燈與18盞100 W陶瓷金鹵燈采集15天內(nèi)總使用時(shí)間及耗電量進(jìn)行對(duì)比，得出單燈每小時(shí)平均節(jié)電量，以此為能耗基準(zhǔn)，雙方商定結(jié)算電價(jià)按市價(jià)確定。以實(shí)際測(cè)量出單燈每小時(shí)的平均節(jié)電量作為基準(zhǔn)單位依據(jù)，利用照明同開同關(guān)的特殊性，安裝一只時(shí)間累時(shí)裝置統(tǒng)計(jì)亮燈時(shí)間。

照明的總節(jié)電量=單燈每小時(shí)平均節(jié)電量×光源總數(shù)×亮燈時(shí)間。

2.1.4 取得成效

將原400 W石英金鹵燈更換為250 W陶瓷金鹵燈并配備高效燈具，計(jì)算平均照度接近104 lux,滿足照度標(biāo)準(zhǔn)值。共更換624套廠房照明燈具，理論每年節(jié)電效果如下。

節(jié)約電量為 624×365天×12h/天×（0.445kW-0.27 kW）/10 000=47.83萬kWh。式中，0.445 kW為原廠房石英金鹵燈額定功率，0.27 kW為更換成陶瓷金鹵燈后的額定功率。

生活區(qū)共更換707套道路照明，每套光源電器配有自動(dòng)調(diào)節(jié)功率功能，在連續(xù)亮燈6 h/d后功率自動(dòng)從100 kW調(diào)節(jié)為70 kW,理論每年節(jié)電效果：

707×365天×6 h/天×（0.284 kW-0.11 kW）+707×365天×6 h/天×（0.284 kW-0.08 kW）=58.53萬kWh。式中，0.284 kW為原道路石英金鹵燈和高壓鈉燈的額定功率，0.11 kW為更換成陶瓷金鹵燈的額定功率，0.08 kW為自動(dòng)調(diào)節(jié)后陶瓷金鹵燈額定功率。

2.2 風(fēng)機(jī)、水泵系統(tǒng)節(jié)能

2.2.1 改造的必要性

梅鋼煉鐵廠4號(hào)高爐熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊較大；助燃風(fēng)機(jī)一直高速運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)機(jī)壽命較短；風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，工作噪聲較大；電動(dòng)機(jī)長期在工頻50 Hz運(yùn)行，通過操作風(fēng)門來調(diào)節(jié)熱風(fēng)爐助燃空氣量的大小，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。

梅鋼連鑄水處理二期結(jié)晶器泵共有3臺(tái)水泵，根據(jù)運(yùn)行參數(shù)，可以計(jì)算出1號(hào)和2號(hào)泵的運(yùn)行效率為61%，而3號(hào)泵的運(yùn)行效率則達(dá)到75%，比老泵高出14個(gè)百分點(diǎn)。根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)測(cè)算，單臺(tái)新泵與老泵相比，運(yùn)行1 h可節(jié)電40 kWh。

2.2.2 改造方案

對(duì)2號(hào)助燃風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制改造：正常情況下變頻器對(duì)助燃風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制，如果變頻器故障，利用旁路裝置切換到工頻狀態(tài)，確保助燃風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行。

2.2.3 改造前后節(jié)能率的測(cè)算

改造前先在系統(tǒng)每臺(tái)風(fēng)機(jī)或水泵的控制柜上安裝精度為0.5級(jí)的三相有功電能表，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行電耗進(jìn)行確認(rèn)。系統(tǒng)運(yùn)行能耗以單位時(shí)間的功耗作為計(jì)量依據(jù)，雙方對(duì)改造前系統(tǒng)的單位耗電量進(jìn)行確認(rèn)，記錄系統(tǒng)運(yùn)行30天風(fēng)機(jī)（水泵）所消耗的電量P和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間T，按公式（1）計(jì)算出每臺(tái)助燃風(fēng)機(jī)（水泵）的單位小時(shí)耗電量λ1作為改造前的能耗基準(zhǔn)值。

改造工程完成后，在同等的工藝運(yùn)行條件下，記錄系統(tǒng)運(yùn)行30天所消耗的電量和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，按公式（1）計(jì)算出改造后每臺(tái)助燃風(fēng)機(jī)（水泵）的單位小時(shí)耗電量λ2，從而得出改造前后助燃風(fēng)機(jī)（水泵）單位小時(shí)的節(jié)電量為

在進(jìn)行節(jié)能效益回收計(jì)算時(shí)，可以得出當(dāng)期節(jié)電量=Δλ×當(dāng)期運(yùn)行時(shí)間。

功耗確定時(shí)，電量計(jì)量工具采用安裝的三相有功電能表，運(yùn)行時(shí)間計(jì)量采用累時(shí)器。安裝的三相有功電能表和累時(shí)器的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、改造前后單位時(shí)間的耗電量及改造后的當(dāng)期節(jié)電量均需雙方簽字認(rèn)可。

2.2.4 理論節(jié)能效果

風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)電效益見表1所示。

表1 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)電效益

風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造后節(jié)電率25%，年節(jié)約用電量約177.3萬kWh，年節(jié)約電費(fèi)約106.4萬元。

水泵優(yōu)化改造后，在滿足系統(tǒng)供水量的前提下，提高了水泵的運(yùn)行效率，降低了水泵能耗。按每年生產(chǎn)12個(gè)月，每月25天，每天24 h生產(chǎn)計(jì)，水泵全年可節(jié)約耗電量約28萬kWh。

2.3 冷卻塔系統(tǒng)節(jié)能

2.3.1 改造的必要性

煉鋼中心轉(zhuǎn)爐濁循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行中冷卻塔水質(zhì)情況較差，硬度為95，pH值11.6。填料易結(jié)垢，在堵塞嚴(yán)重時(shí)，易造成填料崩塌的安全隱患。由于填料塔的降溫效果不穩(wěn)定，且生產(chǎn)裝置的熱負(fù)荷較大，要達(dá)到設(shè)備工藝要求則必須加大循環(huán)水量，才能提高冷卻效果，因此必須對(duì)冷卻塔進(jìn)行改造。

2.3.2 改造方案

對(duì)轉(zhuǎn)爐濁循環(huán)水系統(tǒng)5臺(tái)冷卻塔進(jìn)行優(yōu)化改造，取消冷卻塔填料，采用高效噴霧水分散裝置改造冷卻塔布水裝置。

2.3.3 改造前后節(jié)能率的測(cè)算

該泵組現(xiàn)場(chǎng)安裝有獨(dú)立的水量表和電量表，當(dāng)期節(jié)電量=（當(dāng)期耗電總量/當(dāng)期送水總量-基準(zhǔn)值）×當(dāng)期送水總量。

2.3.4 理論節(jié)能效果

電動(dòng)機(jī)功率18.5 kW（按運(yùn)行功率15.5 kW計(jì)），電動(dòng)機(jī)改造后因冷卻塔風(fēng)阻下降，功率下降16%,節(jié)省功率2.5 kW,按每年運(yùn)行時(shí)間7.5個(gè)月計(jì)算,年節(jié)省電量

2.5 kW×7.5×30天×24 h/10 000＝1.35萬kWh。

2.4 空調(diào)節(jié)能

2.4.1 改造的必要性

檔案館庫房采用的是恒溫恒濕中央空調(diào)系統(tǒng)。機(jī)組夏季采用7℃出水的方式為將新風(fēng)和回風(fēng)統(tǒng)一降溫至露點(diǎn)溫度以下，新風(fēng)與回風(fēng)的比例為1：4。而實(shí)際上室內(nèi)回風(fēng)不需要除濕，只需要降溫即可，降溫不需要7℃冷凍水作為冷源，這種將溫度和濕度一起處理的方式造成了中央空調(diào)主機(jī)能量的大量浪費(fèi)。

2.4.2 改造方案

對(duì)科技部檔案館庫房中央空調(diào)系統(tǒng)改造，對(duì)倉庫中央空調(diào)系統(tǒng)采用溫濕度分開控制的方法，減少室內(nèi)回風(fēng)降溫負(fù)荷。

2.4.3 改造前后節(jié)能率的測(cè)算

以每年84萬kWh用電量作為基準(zhǔn)單位依據(jù)，安裝電能表統(tǒng)計(jì)年度耗電量并與基準(zhǔn)電量比較。計(jì)算公式為：年度節(jié)能量＝年度基準(zhǔn)電量-年度實(shí)際耗電量。

2.4.4 理論節(jié)能效果

檔案館倉庫空調(diào)系統(tǒng)改造后，電能消耗下降，每年節(jié)約30%,電耗約12.6萬kWh。

3 后期更多新技術(shù)的應(yīng)用

后期梅鋼公司將從以下幾個(gè)方面通過合同能源管理項(xiàng)目降低能源成本：一是高效照明，采用陶瓷金鹵燈光源和燈具替換原有的高能耗光源和燈具；二是風(fēng)機(jī)、水泵系統(tǒng)節(jié)能，對(duì)586臺(tái)風(fēng)機(jī)、1 590臺(tái)水泵進(jìn)行能效評(píng)價(jià)，更換為高效葉輪；三是高效電動(dòng)機(jī)，對(duì)334臺(tái)高壓電動(dòng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，更換為高效電動(dòng)機(jī)；四是低溫余熱發(fā)電技術(shù)。熱軋加熱爐低溫蒸汽、高爐沖渣水、冷軋減溫減壓采用PowerBox發(fā)電，可以大幅度提高自發(fā)電比例。

［1］ 劉子成.合同能源管理在新鋼釩公司的應(yīng)用實(shí)踐[J]．四川冶金，2009(4)：48-49．