机械制造企业能源管理体系要求应用示例资料讲解

1、机械制造企业能源管理体系要求应用示例8.1 零部件制造企业能源评审和策划的应用案例8.1.1 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。8.1.2 能源评审输入及能源管理现状初步分析8.1

2、.2.1 工艺流程该厂主要生产系统工艺流程参见图B.1 o”中天炉一感应炉前处理金属炉料电炉”双联熔炼（孕育、球化）热处理（灰成机清理（切浇冒铁低温、球烘包、浇注口、打磨、抛品加铁高温退丸）库工火）造型、制芯造型材料砂处理B.1主要生产系统工艺流程图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吨出厂铸铁件能源结构B.1.2.2.12012年吨出厂铸铁件能源结构参见表B.1年吨出厂铸铁件能源消耗结构B.1 2012表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)kg180 ()3m ) (20kg10 ()(1t)能源比例（）70.224.

3、13.662.00.01100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94.3%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B.1从表.8.1.2.2.2 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8.1.2.2.3 能流水意图该厂能流示意图参见图B.2。终端使用购入储存加工转换输送分配焦炭电 力新水 天然气 柴油厂 界焦炭熔炼车间压缩空气空压站其他车间电力变电站造型制芯清理热处理新水机加工供水、污水站污水所有部门办公照明试验检验食浴天然气调压站天然气柴油油品库:tc单总效运输零部件厂能流示意图图B

4、.2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。能源流向B.1.2.2.4,其中能耗较大的部门是熔炼、清理和造型三个生B.22012年能源流向一览表表参见产车间和空压站，为主要能源使用的区域。年能源流向一览表2012表B.2能源主要生产系统辅助生产系统附属系统折标煤合计tce）万（种类）（折标系数单位（标煤）熔炼车间造型车间清理车间机加车间变电站空压站天 然 气 调 压 站柴油库供水站办公照明运输食堂浴室电力0.34 ()h , kW 亿tce (万)0.361.23 ()0.301.02 ()0.40()1.360.08)0.27 (1.5)5.1 (0.13

5、)0.44 (0.040.136().0.04)0.136(0.05)0.17 (0.05)0.17 (0.03)0.10 (0.02)0.06 (5.1焦炭(0.9714)万t (万tce)1.8(1.75)1.75天然气3万m10020050500.266(13.3)(tce)(1330(26(665)(665)60)柴油t tce ()1001000)0.145(1.45710(1(14577)457)新水(0.857t万(tce)2(1.71)2(1.71)2(1.71)0.5(0.43)0.5(0.43)108.57()1(0.86)1)(0.860.00086折标煤合计万tce3.

6、1141.0211.3610.2710.4420.1360.1360.170.31570.10060.12657.26所占比例%4314.2193.86.11.91.92.34.41.41.8100%1.1.1.3 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 o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车间工序设备设施消耗能源能耗占比(%)主要用能设备辅助用能设备熔炼车间双联熔炼感应电冷风冲天炉、炉除尘设备、应急发电机、循环 冷却水设备

7、、叉车焦炭、电力、新 水、压缩空气、 软水53烘包/炉前处理及浇注浇铁水包、烘包器、注机双制动吊车、除尘设备电力、天然气3造型车间砂处理混砂机及砂处理系统旧砂再生设备、除尘设备、叉车电力、新水、压缩空气5粘土砂造型静压造型线、挤压造型线除尘设备电力、压缩空气、新水4树脂砂制芯三乙覆膜砂热芯机、胺冷芯机除尘、除雾设备电力、压缩空气、新水10清理车间落砂除芯落砂机、除芯机除尘设备、吊车、叉车电力、压缩空气3后处理砂轮机、抛丸机、切割设备除尘设备、吊车、叉车电力、压缩空 气、氧气、乙 焕、新水7热处理箱式电阻炉、台车式 电阻炉吊车、叉车电力、压缩空 气.11机加车间机械加工普通机床、数控机床吊车、叉

8、车电力、压缩空气4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。1.1.1.4 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设备名称冷风冲天炉序号项目热量kJ）（占比例）（容量15t/h1排出烟气带走的物理热97247011926%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511830104炉渣、

9、金属残料热损失2559155铁液出炉温度C15005吨铁料从室温熔化到1C铁 液所需热量1500 （有效热）1322600266吨铁料从室温熔化到1C铁 液实际消耗热1500量51183001008.1.3 识别主要能源使用根据又t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/设备序号区域（车间）主要用能工序主要用能设备主要能源类别能耗占比1.熔炼车间感应电炉双联熔/冲天炉冷风冲天炉、感应电炉焦炭、电力53%炼2造型车间树脂砂制芯覆膜砂热芯机、三乙胺

10、冷芯机电力10%3清理车间铸铁热处理箱式电阻炉、台车式电阻炉电力11%8.1.4 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号主要用能工序相关变量（影响因素）相关变量分析现状存在问题可选措施1双联熔炼（冲 天炉熔化）焦炭品种及性能、铁排 烟温度、排焦比、体积 分数、烟处CO余热回 收率、冲天炉热效率使用冶金焦，强度 低，反应能力过规要， 不符合法强求冲 天炉炉气余热未回收 利用:（7铁焦比很低， 焦炭消耗过）1高， 率热效炉冲天很低（26%可以采用铸造用 焦炭，提高铁焦比 回收冲天炉炉气 余热

11、，提高冲天炉热 效率双联熔炼升 炉感（应温保 温）感应电炉功率因数、感 应电源高次谐波、电 炉热效率工频10t有一台为 落后设备，电炉，能 耗很高一台中频感 应电源无就地功率补 偿并存在高次谐波率炉应感电功因电 力消耗及数低，无功 损耗大更换工频电炉为 中频电炉，降低能耗 对中频感应电源 就地功率补偿2树脂砂制芯芯盒温度、硬化时间、 射砂时间采用覆膜砂热80%芯 工艺，芯盒温度280c 300 芯盒芯热制艺工电力消耗大采用冷芯盒工艺，减少电力消耗3铸铁热处理孕育剂原铁液成分、球 化剂成分及处理工艺、 浇注温度及速高热处 理电耗、度、保温时温退火温度、间两种球铁件采用高温退火热处理热火温高铁球退

12、谓 力电的理处无消耗大采用先进的无退火 的铸态球铁技术， 取消高温退火8.1.5 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。8B.进机会识别及排序结果参见表. 表B.8 能源绩效改进机会识别及排序排序改进机会现状改进措施内容实现目标排序1冲天炉采用铸造 焦替代冶金焦，优 化能源结构炭冲天炉焦消耗过高试验并优化铸造焦冶 炼的工艺参数优选铸 造焦供应商铁焦比同样铁液质量，：1提高到8: 1由7优先，第一年实施2球采用铸态墨铸 铁技术，取消高铸 球墨铁件温退

13、火热处铸球墨铁力 无消谓理电耗大优化熔炼、球化孕育及浇 注工艺，采用铸态球墨铸 铁技术取代高温退火球墨铸铁件铸态满足金 相和力学性能要求，取 消退火优先，第一年 实施3电炉应降低感和 无耗电力消功损 耗力炉电电感应无耗及电源消功损耗大吨10t工频炉改用8吨 中中频炉；两台8频炉采 用“一拖二”电源节电 20%-30%第二年实施采用无功补偿兼谐波治理设备提高功率因数提高0.80功率因数从0.95 至第二年实施4提高冷芯制芯工艺比例，降低制芯工序能耗工制芯热芯盒艺能耗过高采用“冷芯代热芯工，使冷芯比例提高艺” 80%至降低制芯电耗30%第二年实施5回收利用冲天炉炉气余热冲天炉炉气余热未回收利用“采

14、用热风冲天炉替代冷风冲天炉”充分回收炉 气中的化学热及物理热节约熔炼能耗25%30%调研后，第三 年实施8.1.6 能源策划输出8.1.6.1 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8.1.6.2 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 ob）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，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在能源基准的基础上确定；况确定。8.1.6.3 能源基准、标杆、绩效参

15、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类别层级能源绩效参数能源基准能源目标指标能源标杆 （参考）2014 年2015 年年 2016匕匕Ann 二二耗公 司 级kgce/t） t铸铁件综合能耗（624540440420380车间级冲天炉熔炼t铁液能耗（kgce/t）175148125105100t铁液电耗（kW?h/t）感应电炉熔化800700600550500t感应电炉保温铁液电耗（kW?h/t）200180150120100）球铁件高温退火电耗（kW?h/t5502505000灰铁件去应力退火

16、电耗（kW?h/t）330320310300230工序级3 kW?h/m空气压缩机用电单耗（）0.1400.1300.1100.1050.100匕匕育效公 司 级全厂用电功率因数0.930.930.940.950.95车 间 级）冲天炉热效率（2630324850中频感应电炉功率因数0.800.820.900.920.95）冲天炉炉气余热回收率（0004045用能 工序设/备工 艺参 数工 序设 备一级冲天炉冲天炉出铁温度（C）14801500150015001520冲天炉铁焦比1: 71 : 81 : 81 : 8.51 : 9冲天炉送风温度（C）252525450500冲天炉排烟温度（C）

17、2502202205040体积分数CO排烟中 （）16151520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。8.1.6.4 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.10o能源目标、指标和能源管理实施方案一览表B.10表.能源目标能源指标管理实施方案能源实施时间序号目项序号目项序号目项启动完成1节约焦炭，提高冲天炉热效率1节通过优化燃料结构，热 效约焦炭10%以上，26% 率由提高到30%1采用铸造焦替代 冶金焦2014年1月20

18、14年3月2通过回收利用烟气余，30%热，节约焦炭提高到30%热效率由 48%2采用长炉龄热风冲 天炉替代冷风冲 天炉2016年1月2016年4月2提高重点用电设备的电能利用率3提高感应电炉功率因数 和电能利用率淘汰无 芯工频电炉熔化，节电3"一拖二"中频电 炉熔化替代无芯 工频电炉熔化2014年 10月2014年11月2030%中频保温提 高20t由因数，电炉功率0.950.80提高至4源配20t中频电置 无功补偿兼谐波治 理设备2014年 10月2014年12月3优化工艺路线，杜 绝能耗浪费4铁素体球墨铸铁取消全 厂热处理能热处理， 60%耗降低5采用铸态球墨铸铁 技术

19、，取消球铁件 高温退火2014年4月2014年6月4采用节能技术与设备，降低能耗5降低制芯电耗30%6采用“冷芯盒替代 热芯盒工艺”提高 冷芯工艺比例2015年 10月2015年12月8.1.6.5 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表B.11能源管理实施方案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管理方案20吨中频感应电源配置无功补偿兼谐波治理设备负责部门动力车间配合部门采购部，熔 炼车间控制的重要能源使用消耗感应电炉电力消耗及无功损耗大经费预算万元50完成时间2013.12步骤工作内容实施部门负责人启动时间1.提出改造方案，进行技术方案设计，车力动2014.102014.10并确定能源绩效改进的方法及对其效果进行验证的方法间熔炼车