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“十三五”期间上海节能项目情况分析与实践

北极星环保网  来源:上海节能  作者:张禕 申沛  2021/4/16 11:36:35  我要投稿  
所属频道: 节能  关键词:余热余压 节能技改 上海

北极星环保网讯:上海市为了响应国家的节能减排政策,完成 “十三五”的节能目标,即到 2020 年全国万元国内生产总值能耗比 2015 年下降 15%,能源消费总量 控制在50亿tce以内,依据国务院印发的相关工作 方案,在“十三五”期间继续推进工业节能工作,归 并整合了节能方面的扶持办法,对工业节能、合同 能源管理、高效电机等三项节能政策进行归并整 合,确定了五个重点支持方向,推进工业节能全领 域、全过程、全模式的升级改造。 

1 工业节能技术改造的背景 

为了落实节约资源的基本国策,加快建设节 约型社会,实现节能目标,2006 年 8 月,国务院印 发了《国务院关于加强节能工作的决定》,提出要 在六个方面着力抓好重点领域的节能,大力推进 节能工作的落地实施。2007 年 6 月,国务院印发 了《节能减排综合性工作方案》,对节能减排工作 作出了部署,提出要完善政策,形成激励和约束 机制。2013 年 7 月,国务院再次印发《节能减 排综合性工作方案》,针对用能规划及用能形势, 继续加大节能投入,从四个方面和十大重点节能 工程(比如能量系统优化、工业锅炉窑炉等)持续 推进节能减排工作。 

为了积极完成本地区的节能减排任务目标,上 海市也先后出台了《上海市节能技术改造项目专项 扶持实施办法》《关于做好节能项目节能量核定工 作的通知》等文件,确定由市级财政安排专项资金 “以奖代补”方式对企业实施节能技术改造给予适 当支持和奖励[2]。 

2 上海市“十三五”期间节能技改政策的更新 

上海市依据国家和本地节能减排政策,发布了 节能技术改造项目的专项扶持办法,旨在提高工业 能源利用效率,加快工业节能改造升级。随着节能 工作的不断深入,工业节能成本大幅上升。因此, 2017年上海市更新了相关扶持办法,主要加大了支持力度,降低了补贴门槛。在节能技改方面,补贴 标准由 300 元/tce 提高到 600 元/tce,补贴门槛由 500 tce降低到300 tce。 

3 节能量审核项目的总体情况 

“十三五”期间(2016年没有项目申报和审核, 因此仅考虑2017-2020年期间项目)上海市工业节 能专项共补贴节能技改项目 114 个,投资额总计 14.9亿元,节能量总计24.3万tce,专项补助资金共 计0.98万元。 按照年份来统计项目数量、投资额和节能量的 情况详见表1。

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3.1 按照打包和单一项目分析 

根据项目打包申报(即同一个企业将不同设备 的节能改造项目作为一个项目申报)或单一申报 (即同一个企业仅对某个设备节能改造项目进行申 报)的数量变化情况可知,打包项目占比不断增加, 而单一项目占比不断下降(见图1)。

图1.png

这一变化趋势表明,随着节能技改工作的不断 深入,许多节能技术成熟、效果好的项目已经完成, 而企业在不断的节能技术改造过程中,可挖掘的节 能潜力变小,只能从多种设备的小改造入手。因 此。300 tce节能量的申报门槛导致了越来越多的 小项目通过打包才能进行申报。 

3.2 按照五大领域汇总的项目特点分析 

“十三五”期间,上海市市级财政奖励节能技改项目按照能量系统优化工程、电机系统节能工程、 余热余压利用工程、工业锅炉窑炉工程、绿色照明 工程这五大领域进行划分,其中:能量系统优化项 目53个,投资额120 916万元,节能量15.5万tce; 电机系统节能项目36个,投资额16 230万元,节能 量 2.8 万 tce;余热余压利用项目 13 个,投资额 5 901万元,节能量4.5万tce;工业锅炉和窑炉工程 项目5个,投资额4 442万元,节能量1.1万tce;绿 色照明项目7个,投资额1 773万元,节能量0.4万 tce(见表2)。

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 “十三五”节能技改审核项目中能量系统优化 和电机系统节能这两个领域的技改项目数量,合计 占到总量的 78%(见图 2)。

图2.png

同时,图 3 反映了能量 系统优化领域的项目数量随着年份变化,逐渐减 少。而相反,电机系统节能领域的项目数量则不断增加。其它三类领域的项目数量比较稳定,变化趋 势不明显(见表3)。

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结合图 3 和图 4 分析,余热余压和工业锅炉窑 炉工程进行节能技改产生的节能量效果的性价比 较高,且投资门槛低,但考虑到大部分企业没有余 热余压或采用工业锅炉窑炉,且锅炉提标改造适用 其他专项政策,因此每年的项目总数量变化不大。 绿色照明工程的投资门槛低,而且节能技术成熟, 考虑大体量的节能项目改造已在前几年完成,目前 大多数是较小体量的改造工程,不一定满足申报门 槛,因此项目总数量处于较低水平。电机系统节能 工程的适用性非常广,且投资门槛低,因此项目总数 量逐年递增。能量系统优化工程节能量较高,但投 资门槛也较高,出现了项目数量逐年下降的趋势。

3.3 按照年度汇总的项目特点分析 

按照年份来比较投资额和单个项目产生的平 均节能量,查看所有的项目发现,某几个重大项目 的投资额或节能量占比非常大,从而影响了节能效 果对于总体节能技改情况的分析。因此,我们剔除 以下几个项目,分别为:2017 年的宝钢和上电的 2 个技改项目,其投资额占比为 95.2%,节能量占比 为 60.0%;2018 年宝钢的 3 个技改项目,其投资额 占比为 56.8%,节能量占比为 36.4%;2019 年的漕 泾热电和吴泾第二电厂的2个技改项目,其投资额 占比为 68.8%,节能量占比为 41.7%;2020 年宝钢 的技改项目,其投资额占比不高,为5.8%,但其节能 量占比为37.1%。

依据以上调整,将原始数据作为调整前数据, 剔除上述项目后的作为调整后数据,对比调整后每 年的情况如表4。

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通过图 5 和图 6 可知,每万元投资额和每个项 目产生的平均节能量均呈现阶梯式下降,但后者较 前者下降趋势更缓慢,而两者的线性趋势均为逐年 减少。 

4 节能技改项目典型案例介绍 

从审核项目中按照不同节能领域,选取节能技 术成熟且效果较好的典型案例作简要介绍,其中绿 色照明工程的技术已经非常成熟,普及性容易且改 造要求低,因此不在此进行赘述,仅从另外四个领域中选取了典型案例。 

4.1 能量系统优化项目案例 

1)某粮油公司优化精炼生产线中车间的工艺 流程。在两个车间中均增加一台换热器并通过管 路改造,使车间一中的中间油产品与精炼油产品进 行换热,减少精炼油的热量浪费。改造后中间油产 品温度提高 30 ℃,减少后续加热中间油产品的蒸 汽消耗。车间二中的油产品二与精炼油换热,提高 了油产品二的出油温度,改造后油产品二温度上升 5 ℃,减少后续燃气炉燃料气消耗。项目最终节约 了蒸汽和天然气的消耗。

 2)某电脑公司的中央空调系统冷回收。该项 目通过增加冷却塔板式换热器,在冬季室外温度较 低的情况下替代冰机制冷,节约冰机的用电量。 

工厂中共有4台不同制冷量的冰水主机,一般夏 季4台全开,春秋季开2台,冬季开1台。考虑到冬 季室外温度为8 ℃或者更低,而冷却塔系统中的循 环水经冷却后温度为5~8 ℃或者更低,所以,工厂结 合实际情况进行流程优化设计。在冷却塔系统中增 加板换来回收冷却水中的冷量,转换成冷水后接入 冰水系统,供给车间使用,能够完全满足冬季车间冷 负荷的使用要求,节省了冬季冰机的运行费用。

4.2 电机系统节能项目案例 

1)某公司传动系统的工厂空调系统原先使用 两台溴化锂机组及两台螺杆式冷水机组。此次改 造是将一台离心式冷水机组(制冷量4 650 kW)替 换原先的一台溴化锂机组(制冷量6 265 kW),即拆 除一台溴化锂机组,另一台作为备用。 

新增的离心式冷水机组采用变频磁悬浮压缩 技术,无任何接触摩擦,因此无需润滑油,也不产生 无换热器油膜热阻,可提高蒸发、冷凝换热效率 15%以上。采用永磁同步电机实现变频驱动,其转 速随负荷变化进行自动调节,确保机组在不同工况 下的高效运行。 

该改造实现了用一台离心式冷水机组完全替 代一台溴化锂机组,并且改造后在夏季制冷时,备用溴化锂机组在未开启状态已经能满足工厂内需 求,达到了很好的节电效果。 

2)某仪表公司通过增加伺服系统来改变传统注 塑机的定量泵液压系统的缺点。传统的注塑机的液 压传动装置中的油泵都是定量油泵,电动机提供额定 功率和转速,油泵将电动机所输入的机械能转变为 压力能,然后向液压系统的液压元件输送具有一定 压力的恒定流量液压油,满足液压执行机构驱动负 载所需能量的要求,但从注塑成型整个过程来看,在 加料及冷却这两个阶段所需的液压油量要求较低, 完全可以通过减少供油量来减少油泵的用电量。 

因此,伺服马达通过编码器传输信号回馈至驱 动器进行精准的回转控制,来调节输出合适的液压 流量,且油泵上串联压力传感器,将压力信号反馈至 驱动器端进行连续的闭回路控制来精准调节液压油 的压力,通过伺服控制系统匹配注塑成型各阶段所 需要的压力与流量,大幅降低非必要的电力消耗。 

另一部分改造是采用新型的电磁感应加热系 统,来替代传统的电热圈即电阻丝发热方式。其采 用磁场感应涡流加热原理,即电流通过线圈产生磁 场,磁场内磁力线通过导磁性金属材料时会使金属 体内产生无数小涡流,使金属材料本身自行高速发 热,达到加热金属材料体内物件温度。另外,可以 根据具体情况在料筒外部包裹一定厚度的隔热保 温材料,这样就大大减少了热量的散失,提高了热 效率,因此节电效果十分显著,可达30%~75%。 

4.3 余热余压利用项目案例 

1)某化工塑料公司的增设预加热器回收蒸汽 余热技改项目。原先工艺是需要通过一股额外蒸 汽循环加热温度为20~30 ℃ A+B的混合溶剂,在 精馏分离塔进行分离提纯。混合溶剂进入分离塔 后,其中低沸物A经过塔顶流出,而含有水蒸气的气 相混合物B需要先进入冷凝器,使用冷却循环水降 低混合物温度,最后进入静置分离槽分离回收B。 

改造增设预加热器,使用未冷却前的气相混合 物作为热源,对混合溶剂进行预加热,使其升温至 45 ℃,从而减少额外蒸汽的加入量。而在预加热器中,换热冷凝后的气相混合物B可直接送入静置分 离槽,分离后回收B,减少使用冷却循环水,降低了 水泵等耗电量。 2)某材料公司原先车间的蒸汽加热布匹后冷凝 水未进行回收直接排走。公司通过节能技改增加冷 凝水收集箱,用2台水泵供给锅炉房,用于补充锅炉 水。锅炉房供水温度提高了,软水的使用量也减少 了,不仅节约了天然气用量,也减少了新水的用量。 

4.4 工业锅炉窑炉项目案例 

1)某陶瓷公司的干燥窑在设备改造前采用天 然气直接燃烧产热对生坯进行加热干燥,需要消耗 大量的能源。本次改造主要包括将原来的单层干 燥窑改造为双层干燥窑,放慢干燥速度,使得窑体 内的热气和坯体充分交换热量,与原来的单层干燥 窑相比提高了热交换效率。改为双层窑炉后,干燥 窑通过热风管与后工段烧成窑炉的窑头尾气排放 管进行连通,直接利用后工段烧成过程中排放的尾 气预热(尾气温度在200~250 ℃)对坯体进行加热 干燥。后工段烧成窑炉尾气提供的热量可以完全 满足干燥窑加热干燥坯体的需要,大幅减少了天然 气的使用量。双层干燥窑全部改装了变频器,将原 来单层干燥窑使用的50 Hz 变频器全部改为20 Hz 的变频器,可以使干燥窑内热风温度自动控制,同 时也使窑内的湿气快速而有效地排出体外,干燥效 率提高,减少电能消耗。 

2)某化工公司新增一套废热锅炉及配套的给 水泵组锅炉,使700 ℃的烟气经过废热锅炉换热后 降至550 ℃,然后再经过水冷却到240 ℃后进入袋 式过滤器(袋式过滤器的最高温度为 260 ℃)。减 少原先直接采用喷水将高温烟气从 700 ℃冷却至 240 ℃的过程中,浪费的大量水蒸气。同时又产生 2.2 Mpa 的蒸汽用于加热其它产品。 

废热锅炉采用的是效率高,产气量大的带汽包的 管壳式余热锅炉,烟气由管层由上至下流经换热器, 经过处理的软水进入汽包后在重力作用下由下降管 进入换热器壳层,所产生的蒸汽由上升管进入汽包后 进行气液分离,分离后的气体通过蒸汽出口进入系统,而液体则再通过下降管进入换热器本体进行热交 换。同时,项目采用了大量的先进仪表,如双液位控 制、温度、压力、流量测量、智能调节阀调节、DCS 实时 监测控制等措施保证锅炉的高效安全运行。 项目运行后,根据车间产品生产情况的不同, 废热锅炉吸收的烟气余热所产生蒸汽,可年产 2.2 MPa 的蒸汽 3.2 万 t,用于加热某原料油到 200 ℃,对于未使用完的蒸汽通过减压阀降压至 1.2 MPa 后供另外两个车间生产使用。 

5 结语和建议 

5.1“十三五”节能技改项目的主要趋势 

1)节能技改项目的总投资额每年波动变化,但 整体呈现下降趋势。对应的每万元平均节能量呈 现阶梯式下降,整体呈现减少的趋势。 

2)每年的总节能量整体变化较平稳,但单个项 目产生的平均节能量呈现阶梯式下降,整体呈现减 少的趋势。

3)企业申报项目多为几个子项目的打包项目, 单一项目节能量超过 300 tce 的难度增大,改造项 目的节能挖掘难度增大,节能潜力随着改造工作的 实施逐步减小。 

5.2 建议 

1)深入挖掘新的节能技术和节能产品,需要从 审核完成并且节能效果好的项目中总结适用性广 的技术和产品,通过各种宣传渠道推广,让企业能 够了解并转化为己用。 

2)对于采用新的节能技术和节能产品的项目, 提高补贴标准,提高企业对新技术的应用意愿。

3)引入专业的第三方机构对企业能源利用状 况进行全方位的诊断,采用新技术、系统能源利用 优化等节能措施,进一步提升企业能效水平。


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