机械制造企业能源管理体系要求应用示例.pdf

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B。1零部件制造企业能源评审和策划的应用案例
B。
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—(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。
。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
。

B。1。,编制能源管理基础图表
。
.

能源结构
能耗及占比
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。224。13。。01100
注:•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。。
2012年该厂产品单位产量综合能耗经计算结果为624kgce/t铸件。
。2。3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。
,其中能耗较大的部门是熔炼、清理和造型三个生
产车间和空压站,为主要能源使用的区域.

能源主要生产系统辅助生产系统附属系统
折标煤
天然
种类单位熔炼车造型车清理车机加车柴油合计
变电站空压站气调供水站办公照明运输食堂浴室
(折标系数)(标煤)间间间间库(万tce)
压站
亿
((0。((0。(。05(0。0。(0。
kW·h(
()3)()()27)()4)136)36)17)05()10)()
tce)
(1。
1。75
()(万tce)75)
天然气万m31002005050
0。266
()(tce)(1330)(2660)(665)(665)
柴油(1。t10001000

4571)(tce)(1457)(1457)
新水万t2220。50。51011

()(tce)()()(1。71)()(0。43)()(0。86)()
折标煤
万tce3。。3610。2710。4420。。。10060。
合计
所占比例%4314。2193。86。11。91。。41。8100%
。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,。
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(%)
焦炭、电力、
冷风冲天炉、感应电除尘设备、应急发电机、循环
双联熔炼新水、压缩空53
熔炼炉冷却水设备、叉车
气、软水
车间
烘包/炉前处铁水包、烘包器、浇
双制动吊车、除尘设备电力、天然气3
理及浇注注机
造型砂处理混砂机及砂处理系旧砂再生设备、除尘设备、叉电力、新水、5
车间统车压缩空气
静压造型线、挤压造电力、压缩空
粘土砂造型除尘设备4
型线气、新水
覆膜砂热芯机、三乙电力、压缩空
树脂砂制芯除尘、除雾设备10
***冷芯机气、新水
电力、压缩空
落砂除芯落砂机、除芯机除尘设备、吊车、叉车3
气
电力、压缩空
清理砂轮机、抛丸机、切
后处理除尘设备、吊车、叉车气、氧气、乙7
车间割设备
炔、新水
箱式电阻炉、台车式电力、压缩空
热处理吊车、叉车11
电阻炉气
机加电力、压缩空
机械加工普通机床、数控机床吊车、叉车4
车间气
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。
。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
热效率
序热量占比例
设备名称冷风冲天炉项目
号(kJ)(%)
1排出烟气带走的物理热972470119
容量15t/h焦炭不完全燃烧的化学
2204732040
热损失
3炉壁及冷却水散热损失51183010
燃料焦炭
4炉渣、金属残料热损失2559155
1吨铁料从室温熔化到26%
51500℃铁液所需热量(有132260026
效热)
铁液出炉温度1500℃
1吨铁料从室温熔化到
61500℃铁液实际消耗热5118300100
量
。3识别主要能源使用
,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
。

能耗
序号区域(车间)主要用能工序主要用能设备主要能源类别
占比
冲天炉/感应电炉双联熔
1熔炼车间冷风冲天炉、感应电炉焦炭、电力53%
炼
覆膜砂热芯机、三乙***冷
2造型车间树脂砂制芯电力10%
芯机
箱式电阻炉、台车式电阻
3清理车间铸铁热处理电力11%
炉
B。(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。

主要用能工相关变量(影响因相关变量分析
序号
序素)现状存在问题可选措施
①可以采用铸
焦炭品种及性能、铁①使用冶金焦,强度①铁焦比很低(7:
造用焦炭,提
双联熔炼焦比、排烟温度、排低,反应能力过强,1),焦炭消耗过
高铁焦比
(冲天炉熔烟处CO体积分数、不符合法规要求高,
②回收冲天炉
化)余热回收率、冲天炉②冲天炉炉气余热②冲天炉热效率
炉气余热,提高
热效率未回收利用很低(26%)
冲天炉热效率
1
①有一台10t工频
①更换工频电炉
电炉,为落后设备,
双联熔炼感应电炉功率因数、感应电炉功率因为中频电炉,降低
能耗很高
(感应炉升温电源高次谐波、感应数低,电力消耗及能耗
②一台中频感应电
保温)电炉热效率无功损耗大②对中频感应电
源无就地功率补偿
源就地功率补偿
并存在高次谐波
80%采用覆膜砂热
芯盒温度、硬化时热芯盒制芯工艺采用冷芯盒工艺,
2树脂砂制芯芯工艺,芯盒温度
间、射砂时间电力消耗大减少电力消耗
280~300℃
原铁液成分、孕育剂
球化剂成分及处理
球铁高温退火热采用先进的无退
工艺、浇注温度及速两种球铁件采用高
3铸铁热处理处理的电力无谓火的铸态球铁技
度、热处理电耗、高温退火热处理
消耗大术,取消高温退火
温退火温度、保温时
间
B。
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
、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。

排
改进机会现状改进措施内容实现目标排序
序
冲天炉采用铸优先,第一年
①试验并优化铸造焦
造焦替代冶金冲天炉焦炭消同样铁液质量,铁焦比实施
1冶炼的工艺参数
焦,优化能源结耗过高由7:1提高到8:1
②优选铸造焦供应商
构
采用铸态球墨优化熔炼、球化孕育优先,第一年
球墨铸铁热处球墨铸铁件铸态满足
铸铁技术,取消及浇注工艺,采用铸实施
2理电力无谓消金相和力学性能要求,
球墨铸铁件高态球墨铸铁技术取代
耗大取消退火
温退火高温退火
①10t工频炉改用8吨第二年实施
中频炉;两台8吨中
节电20%—30%
降低感应电炉感应电炉电力频炉采用“一拖二”
3电力消耗和无消耗及电源无电源
功损耗功损耗大②采用无功补偿兼谐第二年实施
功率因数从0。80提高
波治理设备提高功率
至0。95
因数
提高冷芯制芯采用“冷芯代热芯工第二年实施
热芯盒制芯工
4工艺比例,降低艺",使冷芯比例提高降低制芯电耗30%
艺能耗过高
制芯工序能耗至80%
“采用热风冲天炉替调研后,第三
回收利用冲天冲天炉炉气余代冷风冲天炉”充分节约熔炼能耗年实施
5
炉炉气余热热未回收利用回收炉气中的化学热25%~30%
及物理热
。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,
。。
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。
、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,。
表B。9能源基准、绩效参数、目标指标及标杆一览表
层能源目标指标能源标杆
类别能源绩效参数能源基准
级2014年2015年2016年(参考)
公t铸铁件综合能耗(kgce/t)
司624540440420380
级
冲天炉熔炼t铁液能耗(kgce/t)175148125105100
车感应电炉熔化t铁液电耗(kWh/t)800700600550500
能
间感应电炉保温t铁液电耗(kWh/t)200180150120100
耗
级球铁件高温退火电耗(kWh/t)5502505000
灰铁件去应力退火电耗(kWh/t)330320310300230
工空气压缩机用电单耗(kWh/m3)
。1050。100
级
公全厂用电功率因数

能级
效车冲天炉热效率(%)2630324850

级冲天炉炉气余热回收率(%)0004045
用能工冲天炉出铁温度(℃)14801500150015001520
工序序冲天炉铁焦比7:18:18::19:1
/设︵冲天炉送风温度(℃)252525450500
备工设冲天炉冲天炉排烟温度(℃)2502202205040
艺参备排烟中CO体积分数
数︶(%)16151520
级
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。
。、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
序序序
项目项目项目启动完成
号号号
通过优化燃料结构,节
约焦炭10%以上,热采用铸造焦替代2014年1
112014年3月
效率由26%提高到冶金焦月
节约焦炭,提高30%
1
冲天炉热效率通过回收利用烟气余
采用长炉龄热风
热,节约焦炭30%,2016年1
22冲天炉替代冷风2016年4月
热效率由30%提高到月
冲天炉
48%
提高感应电炉功率因“一拖二”中频
2014年102014年11
数和电能利用率3电炉熔化替代无
月月
提高重点用电①淘汰无芯工频电炉芯工频电炉熔化
2设备的电能利3熔化,节电20~30%20t中频电源配
用率②提高20t中频保温置无功补偿兼谐2014年102014年12
4
电炉功率因数,由0。波治理设备月月

铁素体球墨铸铁取消采用铸态球墨铸
优化工艺路线,2014年4
34热处理,全厂热处理能5铁技术,取消球2014年6月
杜绝能耗浪费月
耗降低60%铁件高温退火
采用“冷芯盒替
采用节能技术
代热芯盒工艺”2015年102015年12
4与设备,降低能5降低制芯电耗30%6
提高冷芯工艺比月月
耗
例
B。1。6。5能源管理实施方案
能源管理实施方案和能源管理实施方案内容及检查表参见表B。11和表B。12。

节能目标提高全厂和重点用电设备的电能利用率
节能指标提高20吨中频感应电炉功率因数,由0。80提高至0。95
20吨中频感应电源配置无功补偿兼谐波治负责部采购部,
管理方案动力车间配合部门
理设备门熔炼车间
控制的重要能源使用消感应电炉电力消耗及无功损
经费预算50万元完成时间2013。12
耗耗大
实施部
步骤工作内容负责人启动时间
门
1进行技术方案设计,提出改造方案,动力车2014。
并确定能源绩效改进的方法及对其间
效果进行验证的方法熔炼车
间
根据技术方案,选择合格技改外包

方
动力车
无功补偿兼谐波治理设备安装、调间
32014。
试、试运行熔炼车
间
动力车
试生产,并通过监测有功电量及无
间
4功电量,计算功率因数,统计节能2014。
熔炼车
量
间
项目验收,并按《节能项目节能量
动力车
5审核指南》
间
方法进行节能效果评价
表B。12能源管理实施方案内容及检查表
节能目标优化工艺路线,杜绝能源浪费
节能指标铁素体球墨铸铁取消热处理,全厂热处理能耗降低60%
采用铸态球墨铸铁技术,取消球墨铸铁负责部
管理方案技术部配合部门各生产车间
件石墨化退火门
球墨铸铁热处理电力无谓消
控制的重要能源使用消耗经费预算5万元完成时间2014年6月
耗大
实施部
步骤工作内容负责人启动时间
门
确定铸态铁素体球墨铸铁的验收
条件(成分、金相、力学性能、加

工性能等),并确定能源绩效改进的
方法及对其效果进行验证的方法
技术部
工艺试验及评定,确定并优化人机
2及相关2014。
料法环测等六大因素的工艺参数
车间
制定精细化的作业指导书及生产技术部
。5
监控条件及记录及相关
车间
技术部
试生产、监测工艺参数及铸态球铁
。6
成分、金相及力学性能、加工性能
车间
项目验收,并按《节能项目节能量
5审核指南》。6
方法进行节能效果评价