山东某钢铁厂双蓄热步进梁式加热炉节能专项技术服务项目
一、案例名称
山东某钢铁厂双蓄热步进梁式加热炉节能专项技术服务项目
二、案例业主
山东某钢铁厂隶属于山东某集团公司，主要生产机械用圆钢，年产50万吨。集团公司现有570立方米高炉4座，65吨转炉3只，集团年产钢材300万吨，全国500强企业，注册资本5亿元，总资产160亿元，是以钢坯、焦化、螺纹、圆钢生产为主，集烧结、高炉炼铁、转炉炼钢、发电、铸造等一体化的新型企业集团，现有职工5000人，专业技术人员500余人，各类大中专毕业生1000余人。公司产品通过ISO9001国际质量体系认证和ISO014001国际环境体系认证及职业健康安全管理体系认证。
三、项目实施单位
中冶南方（武汉）威仕工业炉有限公司
四、案例内容
1．技术原理及适用领域
蓄热式燃烧技术又被称为高温空气燃烧技术，具有高效烟气回收和高温余热空气助燃以及低NOx排放等优越性，其基本思想是让燃料在高温、低氧气氛下燃烧。它包含两项基本技术措施，一项是采用温度效率高达95%、热回收率达80%以上的蓄热式换热装置，极大限度地回收高温烟气中的显热，获得高温助燃空气和燃气，实现极限热回收；另一项是采取燃料分级燃烧和高速气流卷吸炉内燃烧产物，稀释反应区的含氧浓度，实现低NOx排放。
对加热炉而言，其热收入主要来源于燃料燃烧的化学热、燃料带入的物理热、空气预热带入的物理热、金属氧化放出的热量、金属带入的物理热；热支出项包括金属加热所需的热量、出炉废气带走的热量、燃料化学不完全燃烧所损失的热量、燃料机械不完全燃烧损失的热量、经过炉子砌体散失的热量、炉门及开孔热辐射损失、炉门及开孔逸气的热损失、炉子水冷构建的吸热损失和其他热损失。根据热力学第一定律（能量守恒），热收入项等于热支出项总和。
节能服务公司进驻业主生产现场，通过对现场考察、与相关人员沟通交流，对加热炉存在问题有了较为全面的了解。在生产工艺情况、运行能力、控制水平、测量准确、节能潜力和环保方面进行现场跟踪调查与检测，得出对应的节能改造具体措施，最终达到较为明显的节能减排效果。
该节能原理适用于钢铁行业蓄热式加热炉。
2．节能服务具体内容
该项目是针对双蓄热步进梁式加热炉，通过提高专家型技术指导、设备优化、管理提升的节能专项技术服务，在不影响生产的前提下，实现降低吨钢煤气消耗和降低烟气中一氧化碳含量。该项目分为炉况评估诊断，节能设备改造与节能专项技术服务。
该炉于2009年6月建成投产。由于设计原因检测仪表和控制系统存在检测不准导致的控制策略偏差，同时由于缺乏规范的操作规程，现场生产操作存在很大随意性，导致加热炉煤气泄漏很严重、空燃比控制不合理、炉压过高、冒火比较严重使燃烧环境恶化，不能充分有效的利用燃料的热量，造成能源浪费比较严重、能耗过高。
（1）炉况评估诊断。
在炉况评估阶段，节能服务公司派出热能工程、仪表、自动控制等专业人员对该加热炉进行了炉况调查评估，在生产工艺、控制水平、测量准确、节能潜力和环保等各个方面进行现场综合调查和检测，并由威仕炉专家诊断。
经诊断，该炉主要存在问题有：加热炉炉体状态不佳，保温性能较差；排烟温度过高，蓄热体破损严重，换向阀密封圈老化；烟气CO含量过高；炉膛压力偏高且波动大；检测系统和控制系统失真，基本上停留在操作工手动调节；操作工水平不佳且参差不齐；由于轧机故障频繁，钢坯无法及时入库，使得加热炉长期处于保温待坯状态，导致吨钢煤气消耗增加。
（2）节能设备改造。
增加一倍的排烟温度检测点，PLC硬件增设，对新旧烟温检测点重新合理布置，改进控制系统的温度检测软件和画面，进钢炉口安装挡火板等。
投入运营专家系统，恢复和提高设备使用性能，采用专项节能产品和节能技术等手段实现稳定生产，保持设备可靠性，
（3）节能专项技术服务。
节能服务公司派出具有节能项目管理经验及相关专业知识的节能工程师进驻现场，针对该炉存在的问题，通过建立优化加热炉工艺和操作制度、培训节能知识和技术、增强操作工节能减排意识等管理节能手段。诊断和分析工艺参数，提出经济运行方案，提供设备操作、维护，检修技术支持，加强操作管理，提高操作维护水平等操作节能手段和炉体改造等措施。
在具体的节能技术服务上，节能工程师通过优化空燃比、规范钢坯出钢温度、分析炉体散热、提供检修及维护技术支持等手段，并派人常驻作业区每月形成分析总结报表，提出合理建议。
3．项目实施情况
该项目于2011年4月开展调查并分析处理，3个月内节能服务公司进驻现场开始实施节能服务，7月正式进入运行服务分享期。至2012年6月，共12个月的时间内（项目目前仍处于服务分享期），对投产以来加热炉生产状况跟踪统计表明此次节能服务取得成功，获得了理想的节能效果及经济效益。吨钢煤气消耗由原来的545m3/t，降低到485m3/t以下，甚至有时候降到400m3/t以下。烟气中CO含量大大降低。在节约煤气的同时，还取得了其他明显效果如钢坯氧化烧损情况有所改善、炉体散热和CO泄漏情况有所改善、减少钢坯加热缺陷，提高了加热质量、改善了炉内环境、增加了加热炉使用寿命等。
五、项目年节能量及节能效益
1．节能量
根据业主方提供的生产统计表，项目实施12个月，高炉煤气消耗及吨钢单耗情况如下表：
高炉煤气消耗及吨钢单耗情况
上表显示降低吨钢高炉煤气消耗17.13%，共节约了32874680m3高炉煤气。按高炉煤气热值800大卡计算，节能量为：
节能量=节约高炉煤气量×高炉煤气折标系数
=32874680m3×（800/7000/1000）tce/m3=3757.106tce
2．节能效益
业主单位所用高炉煤气从集团内其他单位购入，购入价格为0.08元/m3，根据此高炉煤气报价，该项目12个月直接经济效益为：
直接节能效益=节约高炉煤气量×高炉煤气单价
=32874680m3×0.08元/m3=263万元。
六、商业模式
该项目在合同能源管理节能效益分享型模式的基础上，将项目后期的运营管理服务与节能效益相结合，采用节能服务公司生产用能管理模式，为客户用能设备提供全方位的节能服务，取得了良好的效果。
在该项目中，节能服务公司提供炉体改造的技术支持并承担设备改造费用，同时提供生产用能服务，即组织专业节能工程师常驻现场为加热炉设备的安全运行提供技术保证，并参与日常生产操作以及检修维护，为业主提供长期有效的节能技术服务，效益分享期3年。
节能服务公司与业主双方三年分成比例分别为第一年7∶3，第二年6∶4，第三年5∶5。3年分享期满后，改造设备归业主方所有，节能服务公司仍无偿提供技术咨询服务。
此类节能专项技术服务项目投资小、见效快、效果好，在充分优化原有设备、制度、管理水平等基础上实现节能效果。除作为单个项目单独执行外，还可作为其他节能改造项目的配套，有效提高节能效率。
七、融资渠道
该项目总投资180万元，其中设备投入60万元，施工及运行维护费用120万元（3年），全部为节能服务公司自有资金。