宝钢低品位余热回收利用及能源成本指标体系

宝钢低品质余热回收利用及能源价值管理指标体系设计与应用宝钢股份能源环保部李丹2013年11月2提纲1、宝钢能源管理体系工作回顾2、宝钢余热资源回收分析与展望3、能源价值管理指标体系设计与应用3在钢铁行业进入微利时代的背景下，能源管理即面临极大的压力，......“危机”4内部需求外部需求+能源成本CO2排放56领导和组织保障人员能力和培训能源计量保障会议和信息沟通制度6宝钢“三流一态”能源管理体系运行模式”PADC7提纲1、宝钢能源管理体系工作回顾2、宝钢余热资源回收分析与展望3、能源价值管理指标体系设计与应用8钢铁行业余热资源利用概况*摘自翁宇庆院士报告89等级气体液体固体主要存在形式高品质400℃200℃700℃荒煤气、转炉烟气、红焦、煤气化学热、熔渣显热、电炉烟气、高压热水等中品质250~400℃120~200℃400~700℃烧结中温废气、烧结主排烟气、热风炉烟气、转炉烟气、炉窑烟气等低品质250℃120℃400℃焦炉烟气、烧结低温废气、电站锅炉烟气、热风炉低温烟气、转炉烟气、轧钢炉窑烟气、放损蒸汽、冲渣水等普遍规律：温度越低，能级品质越低，回收技术经济越差。9余热资源品质及其主要存在形式10●红焦显热●焦炉煤气化学热○荒煤气显热●高炉煤气化学热●炉顶余压○熔渣显热●转炉煤气化学热●转炉煤气高温显热○熔渣显热○电炉烟气※炉窑高温烟气※烧结矿中温显热○烧结机中温烟气●热风炉烟气○转炉煤气中温显热○连铸坯辐射热※炉窑中温烟气○板坯辐射热※汽化冷却○放散蒸汽○蒸汽余压○焦炉烟气○氨水○烧结矿低温显热○烧结机低温烟气○冲渣水显热○热风炉低温烟气○转炉煤气低温显热○连铸坯辐射热○炉窑低温烟气○各类冷却水○锅炉排烟○冷凝水○焙烧烟气高中低焦化烧结高炉炼钢轧钢公用注：●大部分回收；※部分回收；○基本未回收。10各工序不同品质余热资源利用概况1、各工序大部分高品位、易回收余热都已回收。2、近两年，通过推进炉窑烟气余热回收，余热利用率进一步提高。3、低品质余热资源是余热资源回收利用下一步的工作重点11低品质余热回收利用技术思路11减少余热产生工艺回用直接加热能源转换主要措施主要措施•维护设备状态•高效燃烧（富氧等）•保温管理•空燃比控制•预热空气•预热煤气•加热物料•工艺干燥主要措施主要措施•回收蒸汽•工艺加热•余热供热•余热发电•余热制冷•蒸汽拖动•差压发电12冷轧退火炉烟气余热用于带钢表面干燥•原理：利用烟气余热加热空气用于带钢烘烤•应用范围：排烟温度200度左右的烟气余热•项目：冷轧退火炉烟气经二级换热器后，仍有195℃左右，通过新增气水换热器回收这部分烟气余热，替代蒸汽用于带钢表面干燥。低品质余热工艺回用：工艺干燥13200℃以下低温烟气余热回收热水•原理：利用复合相变技术回收200℃以下低温烟气余热产生热水•应用范围：排烟温度200℃以下，有效避免低温腐蚀的场合。•项目：燃气低压锅炉烟气余热回收，将锅炉排烟温度从170℃降至130℃，产90℃热水17.4t/h，并用热水车将热水送至各用户，年节能量1300t标煤低品质余热直接加热：余热供热14•原理：采用螺杆膨胀式蒸汽差压发电装置回收蒸汽减温减压过程余热发电•应用范围：采用减压阀站进行蒸气减温减压的场所•项目：2012年5月蒸汽差压发电系统在冷轧蒸汽减温减压站发电并网成功。将蒸汽减温减压过程中损失的约12-15%能量回收进行发电，每年可发电200万度。蒸汽差压发电低品质余热能源转换：差压发电根据余热品质，针对性地关注各种余热发电技术85℃95130130℃250过热蒸汽透平发电有机工质朗肯循环、卡琳娜循环发电250℃130300低压饱和蒸汽发电300℃低品质余热利用途径—发电15废热温度低品质余热利用重点关注技术：余热发电16螺杆膨胀发电技术对于次低压蒸汽或汽水混合状态低温余热资源，可直接进入饱和汽轮机或螺杆膨胀机发电。其中螺杆膨胀机适用于热源品质低、流量小、负荷变化大的场合；能适应于过热蒸汽，饱和蒸汽、汽水两相流体和热水工质；压力等级0.15~1.0MPa，温度﹤250℃。低温余热利用技术——螺杆膨胀发电1617低品质余热利用重点关注技术：ORC/Kalina有机朗肯循环（ORC）与卡琳娜循环（KC）发电技术1、有机朗肯循环发电技术是目前唯一已经成功实现商业化应用的小型低温余热发电技术，该技术以低沸点的有机物为循环工质，发电效率较低，为13%左右；2、卡琳娜循环以氨水混合物为循环工质，发电效率较有机朗肯循环高3%左右，但是，尚未实现商业化应用。18提纲1、宝钢能源管理体系工作回顾2、宝钢余热资源回收分析与展望3、能源价值管理指标体系设计与应用19现场计量仪表能源供需月报能源管理月报能源管理分析评价生产管制系统能源中心EMS系统能源日报四级指标：•系统指标：吨钢综合能耗、耗能总量等。•工序指标：焦炉工序能耗等。•工序介质单耗：1高炉工序电耗等。•重点能源设施单耗：烧结蒸汽回收等。能源指标数据流程图传统能源指标管理体系的不足能源平衡表能源分析决策支持系统20内部需求外部需求+传统四级能源指标体系能源成本CO2排放量传统能源指标管理体系的不足21传统能源指标管理体系的不足1、能源管理无法有效融入企业生产管理流程。能源生产使用效率和成本设备状态设计选型生产工艺政府税费原料燃料设计管理部门设备管理部门生产管理部门采购管理部门相应管理部门用能过程生产用能单位能源管理部门222、不能体现不同能源介质成本的差异01234动力煤火力发电喷煤BFG焦煤自产焦LDG倒供电CRG天然气COG1.001.191.401.501.571.771.832.032.403.343.48单位热值价格指数β：某种能源介质折算成单位标准煤的实际价格与动力煤折算成单位标准煤价格的比值。β＝(A*Q)/(A0*Q0)β:某能源介质的单位热值价格指数A:某能源介质的实际价格（元/m3,元/kg）Q:某能源介质的热值(kJ/m3,kJ/kg)A0、Q0：所选对比能源介质（动力煤）的实际价格、热值3、未能涵盖影响能源成本的所有因素。231、能源价值管理指标体系理论基础•价值管理理论•能源的外部特性•热经济学理论能源管理指标是二维指标：能源消耗量、能源热值（折算系数）能源价值指标是三维指标：能源消耗量、能源品质、能源成本能源价值管理指标体系设计24现有能源指标管理体系能源价值管理指标体系主要区别第一级耗能总量、吨钢综合能耗等能源总成本、吨钢能源成本等1、分析对象不同；价值指标计算中增加了非能源的因素成本，如设备、人工、税费等2、折算系数确定方法不同；价值指标中价格是不断变化的，而能源折算系数相对固定第二级能源介质消耗量能源介质成本第三级各厂部能源消耗量，工序能耗工序能源介质成本第四级产线能耗，重点用能设备能耗产线能源成本，重点用能设备能源成本第五级成本中心能源介质单耗成本中心能介成本2、能源价值管理与现有能源指标管理的区别253、能源介质价格定价回收能源介质价格•根据介质回收利用后最终能替代企业外购能源的数量和成本确定；•体现回收能源的能效和能级的差异；•综合考虑公司对余热、余能回收的导向作用；•根据外购价格变化一年调整一次。全口径能源介质价格•分子即企业为该能源介质所支付的所有成本；•分母是该能源介质的使用量。•能源介质价格每月变动。外销能源介质价格•采用实际成本加成或直接用市场价的形式确定；•外供能源介质价格一般每年调整一次。26能源总成本（外购-外销+加工转换+库存变化）能源介质总成本Σ能源介质成本工序能源总成本Σ工序能源成本用能产线能源总成本成本中心能源总成本4、能源价值指标分析模型①能源总成本五级分析模型③能源介质成本5因素分析模型④工序、产线、成本中心能源成本3因素分析模型⑤能源设施故障/切换成本分析模型②能源总成本5因素分析模型27基准期报告期升降能源总成本（万元）178557172363-6193吨钢能源成本（元/吨）13301285-45序号因素影响1外购价格-30832能源结构-21703工序产量50054加工成本-51965工序消耗-749合计-6193②能源总成本5因素分析模型28＝∑（报告期能介单位成本-基期能介单位成本）×报告期能介产量能介总成本差异价格因素加工效率结构因素规模因素费用因素＝（报告期价格-基期价格）×报告期单耗×报告期能介产量＝（报告期单耗-基期单耗）×基期价格×报告期能介产量＝（基期产量－报告期产量）×基期固定单位成本＝报告期固定单位成本×报告期产量-基期固定单位成本×基期产量＝∑（报告期分项单耗－基期分项单耗/基期合计单耗×报告期合计单耗）×基期单价×报告期能介产量能介单位成本＝能介成本中心总成本×能介分摊系数/能介产量能介产量＝使用量合计③能源介质成本5因素分析模型29工序能源成本＝∑成本中心能介单耗×能介价格×成本中心产量成本中心产量＝机组轧制量＝报告期工序能源成本-基期工序能源成本工序能源成本差异价格因素消耗因素规模因素＝（报告期价格-基期价格）×报告期能介单耗×报告期工序产量＝（报告期单耗-基期单耗）×基期价格×报告期工序产量＝（基期工序产量－报告期工序产量）×基期价格×报告期单耗④工序能源成本3因素分析模型30能源设备故障（切换）成本损失=直接成本损失+间接成本损失其中：直接成本损失=设备辅助系统运行成本+设备重新起动成本+设备维护检修成本间接成本损失=边际贡献减少成本+能源介质调整平衡成本例：电厂3#机组9月5日-6日临时检修，检修时间35小时，检修后启动1次成功并网，本次检修对能源成本影响：临时检修成本损失停机时间起停次数直接成本损失间接成本损失合计机组小时次万元/次万元万元3号机35127177204⑤能源设施故障/切换成本分析模型31能源价值管理指标体系小结与展望•能源价值体系有效弥补了传统能源指标的不足。•能源价值管理使能源管理的范围和深度得到有效延伸。•能源价值管理代替能源指标管理是钢铁企业能源管理的发展方向。谢谢您的聆听，欢迎交流讨论！李丹[e-mail]桂其林[e-mail]