机械制造企业能源管理体系要求应用示例.docx
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机械制造企业能源管理体系要求应用示例
机械制造企业能源管理体系要求应用示例
B.1零部件制造企业能源评审和策划的应用案例
B.1.1企业概况
某零部件制造企业,包括:
熔炼、造型、清理、机械加工四个生产车间及一个动力车间。
产品有发动机缸体、缸盖、离合器壳;变速箱壳体;车桥壳体等。
铸件材质有HT250、HT300灰铸铁;QT450-10、QT400-15球墨铸铁。
生产采用冷风冲天炉及感应电炉双联熔炼(部分铸件单用感应电炉熔化)及粘土砂湿型造型、冷热
芯盒制芯工艺,具有热处理及机加工能力,年生产能力为12万吨铸铁件,分别用于汽车、农机、工程机械及中小型船舶,2012年实际生产10万吨。
B.1.2能源评审输入及能源管理现状初步分析
B.1.2.1工艺流程
该厂主要生产系统工艺流程参见图B.1。
图B.1主要生产系统工艺流程
B.1.2.2采集分析能耗和能效数据,编制能源管理基础图表
B.1.2.2.1吨出厂铸铁件能源结构
2012年吨出厂铸铁件能源结构参见表B.1。
表B.12012年吨出厂铸铁件能源消耗结构
能耗及占比
能源结构
电力
焦炭
天然气
柴油
新水
合计
能源单耗/t
出厂铸铁件
1500(kW?
h)180(kg)20(m3)10(kg)1(t)
能源比例(%)
70.2
24.1
3.662.0
0.01100
注:
该厂电力标煤系数采用2012年公布的等价值
0.34kgce/kW?
h计算
从表B.1可见,该厂的主要用能品种为电力和焦炭,合计占用能总量的
94.3%。
B.1.2.2.2产品单位产量综合能耗
2012年该厂产品单位产量综合能耗经计算结果为624kgce/t铸件。
B.1.2.2.3能流示意图
该厂能流示意图参见图B.2。
图B.2零部件厂能流示意图
注:
通过能流图可了解全厂能源使用的种类、来源、转换及分配的流向以及最终用途。
B.1.2.2.4能源流向
2012年能源流向一览表表参见B.2,其中能耗较大的部门是熔炼、清理和造
主要生产系统
型三个生产车间和空压站,为主要能源使用的区域。
表B.22012年能源流向一览表
辅助生产系统
附属系统
天然气
熔炼车间造型车间清理车间机加车间变电站空压站
柴油库供水站
办公
照明
运输
食堂
调压站
0.36
0.30
0.40
0.08
1.5
0.13
0.04
0.04
0.05
0.05
0.03
(1.23)(1.02)(1.36)(0.27)(5.1)(0.44)
(0.136)(0.136)(0.17)(0.17)(0.10
1.8
(1.75)
100
200
50
(1330)
(2660)
(665
1000
1000
(1457)
(1457)
2
2
2
0.5
0.5
10
1
(1.71)(1.71)(1.71)(0.43)
(0.43)
(8.57)
(0.86
3.1141.0211.3610.2710.4420.1360.1360.170.31570.1006
4314.2193.86.11.91.92.34.41.4
B.1.2.3主要终端耗能工序、设备设施的识别分析
通过对各车间能源消耗的计算,识别出双联熔炼、铸件热处理和树脂砂制芯过程是占比例最大的终端耗能工序,主要能源使用区域涉及的设备设施能耗状况及比例参见表B.3。
表B.3主要能源使用区域涉及的设备设施能耗状况及比例
设备设施
能耗占比
车间工序
消耗能源
主要用能设备
辅助用能设备
(%)
熔炼双联熔炼
冷风冲天炉、
除尘设备、应急发电
焦炭、电力、新53
车间
感应电炉
机、循环冷却水设备、
水、压缩空气、
叉车
软水
烘包/炉前
铁水包、烘包
处理及浇
双制动吊车、除尘设备
电力、天然气
3
器、浇注机
注
砂处理
混砂机及砂处
旧砂再生设备、除尘设
电力、新水、压
5
理系统
备、叉车
缩空气
粘土砂造
静压造型线、
电力、压缩空
4
造型
除尘设备
型
挤压造型线
气、新水
车间
树脂砂制
覆膜砂热芯
电力、压缩空
机、三乙胺冷
除尘、除雾设备
10
芯
气、新水
芯机
落砂除芯
落砂机、除芯
除尘设备、吊车、叉车
电力、压缩空气
3
机
清理
砂轮机、抛丸
电力、压缩空
7
后处理
除尘设备、吊车、叉车
气、氧气、乙
车间
机、切割设备
炔、新水
热处理
箱式电阻炉、
吊车、叉车
电力、压缩空气
11
台车式电阻炉
机加
普通机床、数
4
机械加工
吊车、叉车
电力、压缩空气
车间
控机床
注:
辅助生产、附属系统能耗已按比例分摊到表内终端耗能工序中。
B.1.2.4主要用能设备热效率测试计算
因冷风冲天炉是该厂能耗最大的设备,对其进行了热平衡及热效率测试与计
算,结果表明冷风冲天炉热效率只有26%,有很大提高潜力,冷风冲天炉热平衡及
热效率测试与计算结果参见表B.4。
表B.4冷风冲天炉热平衡及热效率测试与计算结果(以熔化1吨铁料计)
测试条件
测试与计算结果
占比
热效
冷风冲天序
热量
率
设备名称
项目
例
炉
号
(kJ)
(%)
容量
15t/h
1
排出烟气带走的物理热
972470119
2
焦炭不完全燃烧的化学热损失
204732040
燃料
焦炭
3
炉壁及冷却水散热损失
51183010
4
炉渣、金属残料热损失
2559155
26%
1吨铁料从室温熔化到1500℃铁液所
5
132260026
铁液出炉
需热量(有效热)
1500℃
温度
1吨铁料从室温熔化到1500℃铁液实
6
5118300100
际消耗热量
B.1.3识别主要能源使用
根据对表B.3的分析,该厂能源消耗占比较大并具有能源绩效改进潜力的是熔炼车间的双联熔炼、造型车间的树脂砂制芯和清理车间的热处理,因此其主要能源使用的工序/设备参见表B.5。
表B.5主要能源使用的工序/设备
序区域(车主要用能工序主要用能设备主要能源类能耗占
号
间)
别
比
1
熔炼车间
冲天炉/感应电炉双
冷风冲天炉、感应电炉
焦炭、电力
53%
联熔炼
2
造型车间
树脂砂制芯
覆膜砂热芯机、三乙胺
电力
10%
冷芯机
3
清理车间
铸铁热处理
箱式电阻炉、台车式电
电力
11%
阻炉
B.1.4主要能源使用相关变量(影响因素)分析
对主要能源使用的工序/设备的相关变量进行分析,参见表B.6。
表B.6主要能源使用的工序/设备的相关变量分析
序主要用
相关变量(影响因素)
相关变量分析
号能工序
现状
存在问题
可选措施
①使用冶金焦,
1可以采用铸
双联熔
①铁焦比很低
造用焦炭,提
焦炭品种及性能、铁焦
强度低,反应能
炼
(7:
1),焦
高铁焦比
比、排烟温度、排烟处
力过强,不符合
(冲天
炭消耗过高,
2回收冲天炉
CO体积分数、余热回收
法规要求
炉熔
②冲天炉热效
炉气余热,提
率、冲天炉热效率
②冲天炉炉气余
化)
率很低(26%)高冲天炉热效
1
热未回收利用
率
双联熔
①有一台10t工
感应电炉功率
①更换工频电
炼
感应电炉功率因数、电
频电炉,为落后
炉为中频电
因数低,电力
(感应源高次谐波、感应电炉
设备,能耗很高
炉,降低能耗
消耗及无功损
炉升温热效率
②一台中频感应
②对中频感应
耗大
保温)
电源无就地功率
电源就地功率
补偿并存在高次
补偿
谐波
80%采用覆膜砂
采用冷芯盒工
树脂砂芯盒温度、硬化时间、
热芯工艺,芯盒热芯盒制芯工
2
温度280~
艺,减少电力
制芯
射砂时间
艺电力消耗大
300℃
消耗
原铁液成分、孕育剂球
采用先进的无
化剂成分及处理工艺、
球铁高温退火
铸铁热
两种球铁件采用
退火的铸态球
3
浇注温度及速度、热处
热处理的电力
处理
高温退火热处理
铁技术,取消
理电耗、高温退火温
无谓消耗大
度、保温时间
高温退火
B.1.5识别改进能源绩效机会并排序
根据表B.6的结果,并对对主要能源使用的工序/设备进行节能诊断,识别改进能源绩效的机会。
按照其技术、资金难易程度、需求迫切性、投资回报期,作出排序,能源绩效改进机会识别及排序结果参见表B.8。
表B.8能源绩效改进机会识别及排序
排
改进机会
现状
改进措施内容
实现目标
排序
序
冲天炉采用铸造
冲天炉焦炭
①试验并优化铸造焦冶
同样铁液质量,
优先,
1
焦替代冶金焦,
炼的工艺参数
铁焦比由7:
1提第一年
消耗过高
优化能源结构
②优选铸造焦供应商
高到8:
1
实施
采用铸态球墨铸
球墨铸铁热优化熔炼、球化孕育及
球墨铸铁件铸态
优先,
2
铁技术,取消球
处理电力无浇注工艺,采用铸态球
满足金相和力学
第一年
墨铸铁件高温退
谓消耗大
墨铸铁技术取代高温退
性能要求,取消
实施
火
火
退火
感应电炉电
①10t工频炉改用8吨
第二年
降低感应电炉电
中频炉;两台8吨中频节电20%-30%
力消耗及电
实施
3
力消耗和无功损
炉采用“一拖二”电源
源无功损耗
耗
②采用无功补偿兼谐波
功率因数从0.80
第二年
大
治理设备提高功率因数
提高至0.95
实施
提高冷芯制芯工
热芯盒制芯采用“冷芯代热芯工
降低制芯电耗
第二年
4
艺比例,降低制
工艺能耗过艺”,使冷芯比例提高
30%
实施
芯工序能耗
高
至80%
冲天炉炉气
“采用热风冲天炉替代
调研
回收利用冲天炉
冷风冲天炉”充分回收
节约熔炼能耗
后,第
5
余热未回收
炉气余热
炉气中的化学热及物理
25%~30%
三年实
利用
热
施
B.1.6能源策划输出
B.1.6.1能源策划输出的内容
a)能源基准
b)能源绩效参数
c)能源目标指标
d)能源管理实施方案
B.1.6.2能源基准年及各相关数值的确定原则和方法
a)该厂2012年生产稳定,能源统计数据比较齐全、真实可靠,以该年的数
据作为能源基准,参见B.1.2.2。
b)能源基准应符合行业相关限额标准和设备经济运行标准;能源目标指标应
结合企业情况,在能源基准的基础上确定;能源绩效参数应根据企业主要能源使用
和主要用能设备设施的情况确定。
B.1.6.3能源基准、标杆、绩效参数及目标指标
根据上述原则和方法,建立能源基准、标杆、绩效参数及目标指标,参见表
B.9。
表B.9能源基准、绩效参数、目标指标及标杆一览表
层
能源基
能源目标指标
能源标杆
2014
2015
2016
类别
级
能源绩效参数
(参考)
准
年
年
年
公
t铸铁件综合能耗
540
440
420
380
司
624
级
(kgce/t)
冲天炉熔炼t铁液能耗
148
125
105
100
175
(kgce/t)
能
感应电炉熔化t铁液电
700
600
550
500
800
耗
车
耗(kW?
h/t)
间
感应电炉保温t铁液电
180
150
120
100
200
级
耗(kW?
h/t)
球铁件高温退火电耗
250
50
0
0
550
(kW?
h/t)
灰铁件去应力退火电耗330
320
310
300
230
(kW?
h/t)
工
空气压缩机用电单耗
序
0.140
0.1300.1100.1050.100
(kW?
h/m3)
级
公
司
全厂用电功率因数
0.93
0.93
0.94
0.95
0.95
级
能
冲天炉热效率(%)
26
30
32
48
50
效
车
中频感应电炉功率因数
0.80
0.82
0.90
0.92
0.95
间
级
冲天炉炉气余热回收率
0
0
0
40
45
(%)
冲天炉出铁温度
1480
1500
1500
1500
1520
(℃)
工
8.5:
冲天炉铁焦比
7:
1
8:
1
8:
1
9:
1
序
1
︵
用能工序/设
冲天冲天炉送风温度
设
25
25
25
450
500
备工艺参数
炉
(℃)
备
冲天炉排烟温度
︶
250
220
220
50
40
(℃)
级
排烟中CO体积分
16
15
15
2
0
数(%)
请核实数据,功率因数需要大于0.9,但并不是越高越好。
冲天炉排烟温度到40度,如何达到。
排烟中CO体积分数0是不可能的。
B.1.6.4能源目标、指标、管理实施方案一览表
为实现上述能源目标指标,以持续改进绩效,制订动态的节能目标、指标和管理实施方案,参见表B.10。
表B.10能源目标、指标和能源管理实施方案一览表
能源目标
能源指标
能源管理实施方案
实施时间
序
项目
序
项目
序
项目
启动
完成
号
号
号
通过优化燃料结构,节
采用铸造焦替代冶
2014
2014
1
约焦炭10%以上,热效
1
节约焦炭,
金焦
年1月年3月
率由26%提高到30%
1
提高冲天炉
通过回收利用烟气余
采用长炉龄热风冲
热效率
2016
2016
2
热,节约焦炭30%,热
2
天炉替代冷风冲天
年1月年4月
效率由30%提高到48%
炉
提高感应电炉功率因数
“一拖二”中频电
2014
2014
和电能利用率
3
炉熔化替代无芯工
年10
年11
提高重点用
①淘汰无芯工频电炉熔
频电炉熔化
月
月
2
电设备的电
3
化,节电20~30%
20t中频电源配置
2014
2014
能利用率
②提高20t中频保温电
4
无功补偿兼谐波治
年10
年12
炉功率因数,由0.80提
理设备
月
月
高至0.95
优化工艺路
铁素体球墨铸铁取消热
采用铸态球墨铸铁
2014
2014
3
线,杜绝能
4
处理,全厂热处理能耗
5
技术,取消球铁件
年4月年6月
耗浪费
降低60%
高温退火
4
采用节能技
5
降低制芯电耗30%
6
采用“冷芯盒替代
2015
2015
术与设备,
热芯盒工艺”提高
年10
年12
降低能耗冷芯工艺比例月月
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