吴航冷却循环系统节能改造与投资分析.doc

福建吴航不锈钢制品有限公司冷却循环系统节能改造与投资分析福建中环能源科技有限公司 彭家城摘要:本文通过福建吴航不锈钢制品有限公司（以下简称吴航）冷却系统改造案例，就我司专利CHNY节能装置在冷却循环系统改造中的应用，从项目节能分析、产品工作原理、技术应用及改造方案等进行技术方面的介绍，并对项目投资的经济收益和商业模式等进行分析和探讨，并列举我司专利在吴航冷却循环系统电机水泵改造中的成功应用，为同类冷却循环系统等高耗电企业的节能改造提供参考和借鉴。关键字：CHNY节能装置、产品节能原理、改造方案、投资收益分析在钢铁企业中，有大量的循环冷却水用户，循环冷却系统具有系统复杂、用户多、水量大、循环水介质种类多等特点，循环冷却系统如同主工艺生产的生命线，对于正常的生产和维护设备的安全起着至关重要的作用。工业循环冷却系统承担着工业循环冷却水水质处理、降温冷却的任务，是循环冷却系统的核心。而大型工业冷却系统更是具有占地面积大、用电能耗高、建设费用高等特点，据统计，炼铁、炼钢、连铸、热轧、制氧、自备电厂等各单元的工业循环系统用电量约占整个单元项目用电量的2030%，因此对循环冷却系统的节能改造将大大节约企业的运行成本，提高能源的利用率。一、项目国内外开发现状及产品市场需求情况水泵和电机是流体输送系统的关键设备，目前我国全国工业用电占总发电量的66 .8%,而风机水泵占工业用电量的将近一半。与先进国家相比，目前我国各类电机的运行效率加权平均比国外低35个百分点，风机和泵的效率要比发达国家低2%3%，整体在用的电机驱动系统运行效率比国外低近20%。为了达到额定工作，不得不增加设计流量，选用大容量设备，导致在实施运行中出现大马拉小马的现象，而实际输送能耗大幅度上升，导致系统运行效率差距较大，据统计发达国家机泵运行效率达75%左右，而我国只有50%以内，能源浪费严重，节能潜力巨大。我国流体输送产品的来源可分为联合设计、引进、自行开发等几种，从改革开发初期起，我国从国外大量引进流体输送技术，并随着外国公司以合资或独资的形式陆续进入中国，也带来了一些新的流体输送产品技术。在整个中国市场，每年用的流体输送装置在过去的五年中增长将近一倍，2006年就达到400亿左右，占世界市场用流体输送装置的13%左右，在过去10-15年中，各种流体输送装置被更加广泛应用于各个工业或民用行业。与此同时，随着我国经济的飞速发展以及基础设施工程的大量建设，给我国泵类制造商带来了无限的挑战和机遇，市场前景异常广阔。二、项目介绍与项目实施技术背景分析1、项目企业概述作为全国最大的民营不锈钢生产基地，福建吴航不锈钢制品有限公司是专业生产不锈钢材料的综合生产企业，建成不锈钢原料加工，炼钢，磨坯，钢带热轧、冷轧，不锈钢高速线材、精线，不锈钢固溶处理、机修等15个车间及一座5000吨级的配套码头。年生产能力可达60余万吨各种牌号、规格的不锈钢冷、热轧钢带，高速线材、精线，年产值可达100亿元以上。然而，在满足生产效益的同时，也消耗了大量电能。因此，作为工业整体节能的一部分，工业循环冷却系统泵机的节能改造显得尤其的重要。2、项目实施技术背景分析随着我国社会经济运行的大跨度前行，经济高速发展与能源供应不足之间的矛盾，导致各地电荒不断。高企不降的电价与企业日益昂贵的经营成本的矛盾，导致了企业和社会沉重的经济负担。因此，“节能降耗”这一议题，成为了社会公益的共同呼声，企业利益的必然选择。目前，有许多企业循环冷却系统因存在设计缺陷，水泵机组选择不合理，工艺流程总体布局不合理等缺陷，使循环冷却系统的电耗居高不下。同时由于系统在运行过程中不可避免地会产生一些不可控的消耗，因此，在整个冷却系统过程的任何一个环节的节能都将给企业带来非常大的节约。目前，有不少公司开发了类似的流体输送装置，但大都存在虽然电机功率下降了，起到了省电的效果，但主机的负荷却增加了，造成的结果是耗电量加大，而主机的耗电量远大于水泵电机节省的电量，且不能同时降低水泵出口汽化与提高叶轮效率。3、项目实施企业简介福建中环能源科技有限公司是在环保领域专门提供节能降耗产品和服务的高新技术企业。公司自成立以来，本着“为客户创造看得见的价值”的经营理念,以科技谋发展，以服务求生存，以创新树品牌，一直在夯实基础，稳步前进。公司依托清华大学技术力量，通过巨大的研发投入，推出了流体优化技术为核心的、自有知识产权的系列节能降耗产品CHNY流体输送节能装置，用以满足各类客户日益增长的节约能耗、降低成本、提高竞争力的紧迫需求，从而为客户、为社会直接创造可观的效益。三、项目选用的专利产品及技术介绍1、专利产品介绍CHNY型流体输送节能装置是针对冷暖空调系统、大型集中采暖系统和工业冷却水循环系统研制而成的新型节能设备。在这类系统中，管道里数以吨计的快速流转的液相流体的动能与势能占据了系统能耗的极大比重，CHNY型流体输送节能装置正是着眼于此，基于流体动力学的原理，从与变频技术完全不同的角度去达到节能的目的，即以无源不耗能的完全机械性质的方式极大地优化管道中流体输送状态，最大限度地提供水泵效率，从而在保持工况不变的情况下,用小功率水泵来达到原有大功率水泵的效果，实现节能的目的。2、CHNY型流体输送节能装置工作原理CHNY型流体输送节能装置主要由吸水室、整流增压室、喷射室和导流室四部分组成。如图为CHNY型流体输送节能装置原理图和安装示意图:当液体进入CHNY型流体输送节能装置后，在嵌套结构催生的负压作用下，通过吸水室经侧流口高速吸入整流增压室；在整流增压室内，经夹层螺旋管路径产生高速的整流液相流体；通过喷射室喷射，然后于内管水流汇集进入循环系统主管道。在上述流体的运动过程中，把湍流的部分流体经整流变成高速射流，在与内管流体汇集时，增加流体的加速动力；同时又使水泵输出的流体峰值损失减少，使其得以有效利用。从而，在部分流量转化为扬程的过程中使扬程增加量比传统途径大大提高，同时拉大系统压差，使新系统压差达到或超过原系统压差，保证新系统与原系统工况基本一致，以完全满足正常使用需求。整个系统是通过对流体的整流、增压、加速，实现循环系统机电能利用率的提高。最终结果，就是采用小功率循环泵就能达到大功率循环泵所产生的流体输送效果，从而实现有效的节能。3、CHNY型流体输送节能创新点及竞争优势（1）将流体输送装置与高效水泵叶轮结合在一起，在常规下降低水泵出气汽化70%，提高水泵叶轮效率80%-87%,实现高效节能，此技术为国内领先技术；（2）节能装置设有三层流道、降低单层流道内径，不易造成紊流；（3）内管进口为锥形加速装置、外两层流道设有螺纹整流增压室，起到对流体增压增速的效果；（4）流体非极端流速情况下，液压泵出口管道雷诺数小于900，能量损耗降低65%以上；（5）构造设计合理可降低液压泵的功率，而不增加主机负荷，可将常规系统所配备循环泵的功率降低35-60%，同时保证流体循环系统的正常运行，从而达到节能的效果；（6）降低循环泵的使用功率，工作可靠且能减少液压泵的日常维护、维修费用。不但节约电能，而且降低了大功率循环泵在运行中产生的噪声污染，起到了节能环保的作用；（7）可实现采用小功率液压泵达到大功率液压泵所产生的流体输送效果；（8）采用优质、耐温、防腐、抗磨的合金材料及先进的加工制造工艺，设计使用寿命十五年以上；4、CHNY型流体输送节能装置应用范围 CHNY 型流体输送装置的使用范围很广：如生活区，办公楼，酒店，厂房的大型集中采暖和冷，暖空调循环系统，各类工业冷却循环系统等。 四、项目改造方案1、原吴航一炼钢中频炉和中频炉柜循环冷却系统配置情况我司在吴航的改造项目涉及的系统主要有中频炉冷却系统、江边取水系统、冷却上塔泵系统、洋屿退火炉系统及中频炉和中频炉柜冷却系统等，这些系统中31台机泵已技改完成，技改后为25台节能机泵运行，现以中频炉和中频炉柜冷却系统五台水泵技改为例介绍系统改造前后系统配置及节能情况。原中频炉和中频炉柜冷却循环水系统共配备七台循环水泵，水泵电机功率为三台110KW和四台55KW，运行期间开两台110KW和三台55KW，根据水泵参数和管道实际管径按最大值评估，原系统五台循环泵运行最大流量为1000m3/h以内。2、技改后系统配置情况技改冷却循环水泵其中五台，未技改两台泵作为备用泵；技改后水泵电机功率为三台75KW和两台55KW，运行期间开两台75KW和一台55KW节能水泵，替换原有两台110KW和三台55KW循环水泵运行，另一台75KW和一台55KW节能水泵作为备用泵，技改后系统实际运行流量可达1000m3/h以上。技改需投入下列设备： CHNY250型节能装置和新国标水泵及其他配件五套。（注:以上设备包括循环泵、输送装置、阀门、管材等各类辅料。）3、工程施工循环冷却系统改造合同签订后，由福建中环能源科技有限公司为吴航提供所需设备，并进行安装、调试，设备技术工作改造后三天内验收，且要求技改后不影响机组的正常运行。五、技改后节能效果及服务承诺1、节能效果及社会效益节能改造前，该项目的年耗电量（1102+553)KW330天24小时=305万KWh，电费为158万元（水泵每年运行330天，每天运行24小时，综合电价为0.52元/度）。节能改造后，该项目的年耗电量（752+55）KW330天24小时=162万KWh，电费为84万元，由此得出年节电量143万KWh，年减少费用支出74万元（技改后测试的系统综合节能率为46.9%）。按照现行标准折算，即每年可节约577.72吨标准煤（4.04吨标准煤/万千瓦时），每年可减排 CO2 排放：1430000*900/106=1287吨；SO2 排放：1430000*11/106 = 15.73吨；N2O3排放：1430000*3/106 = 4.29吨；2、我司在吴航项目总投资节能效果及社会效益由以上可知，我司改造的一炼钢中频炉和中频炉柜循环冷却系统五台泵机年节电量是143万KWh，年减少费用支出74万元，而我司在吴航项目总投资（技改31台水泵，技改后为25台运行，现已安装完成并运行）节能效果为年节电量1287.2万KWh，年减少费用支出675.78万元，经计算，每年可节约5200.3吨标准煤（4.04吨标准煤/万千瓦时），每年可减排CO2量11584.8吨，SO2量减排141.6吨，N2O3量减排38.6吨。由此可见，本项目的实施不仅节约了大量的能源，还大大减少了煤炭燃烧所产生的废气排放和温室气体排放，对环境保护起到了巨大的作用。3、技改实施承诺技改后对原系统基本不作改动，不破坏原系统的结构，技改过程中不影响系统的正常运行，CHNY型流体输送节能装置设计使用寿命保证能达到15年以上，五年免费包换，终身保修；且我司设有专项技术人员，定期对该项目提供技术咨询和回访服务，对于吴航技术人员无法处理的问题，24小时内到达现场进行处理。六、合同能源管理商业模式（EMC）及投资回收期分析1、EMC商业模式合同能源管理（EMC）是一种新型的市场化节能机制。其实质就是以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能业务方式。即EMC公司通过与客户签订节能服务合同，为客户提供包括：能源审计、项目设计、项目融资、设备采购、工程施工、设备安装调试、人员培训、节能量确认和保证等一整套的节能服务，并从客户进行节能改造后获得的节能效益中收回投资和取得利润的一种商业运作模式。在合同期间，EMC公司与客户分享节能效益，在EMC公司收回投资并获得合理的利润后，合同结束，全部节能效益和节能设备归客户所有。我司和吴航的项目合作方式即为EMC合作方式，合作前期我司免费将产品安装在吴航需改造的循环冷却系统中，产品安装、调试完毕后，进入产品投资回报期，项目投资合作期为二年，在投资合作期间，改造的冷却系统所取得的实际节能收益由福建中环能源公司与吴航公司按比例分享，投资风险由福建中环能源公司承担，即：前二年产生的节能收益由我司收取，投资合作期结束后，吴航都将拥有设备产权及全部节能收益。2、投资回收期分析根据吴航项目的实际节能数据进行投资回收期分析（我司在吴航项目总投资为856万元），结果如下：项目系统寿命期总节能费用为：67615年=1.014亿（系统寿命期15年）项目节能技改投资回收期为：856676=1.3年项目节能效益回收额为：1.014亿-856万=9284万项目节能效益回收率为：1.014亿856万=1184.6%如图为系统寿命期内投资回收期时间表（单位：万元）：年限期初第1年第2年第3年第4年第5年第15年投资收益（万元）-856-1804961172184825249284从分析结果可以看到，吴航循环冷却系统节能项目可在两年内收回所有投资成本，并获得较大的节能收益。七、结语随着全球能源危机的不断深化，及我国对能源节约的逐步重视，我司自行研发专