機械制造企業(yè)能源管理體系要求應用示例

1、機械制造企業(yè)能源管理體系要求應用示例B.1 零部件制造企業(yè)能源評審和策劃的應用案例B.1.1 企業(yè)概況某零部件制造企業(yè)，包括：熔煉、造型、 清理、機械加工四個生產車間及一個動力車間。產品有發(fā)動機缸體、缸蓋、離合器殼；變速箱殼體；車橋殼體等。鑄件材質有HT250、HT300灰鑄鐵；QT450-10、QT400-15球墨鑄鐵。生產采用冷風沖天爐及感應電爐雙聯熔煉（部分鑄件單用感應電爐熔化）及粘土砂濕型造型、冷熱芯盒制芯工藝，具有熱處理及機加工能力，年生產能力為12萬噸鑄鐵件，分別用于汽車、農機、工程機械及中小型船舶，2012年實際生產10萬噸。B.1.2 能源評審輸入及能源管理現狀初步分析B.1.

2、2.1 工藝流程該廠主要生產系統(tǒng)工藝流程參見圖B.1。圖B.1主要生產系統(tǒng)工藝流程B.1.2.2 采集分析能耗和能效數據，編制能源管理基礎圖表.1 噸出廠鑄鐵件能源結構2012年噸出廠鑄鐵件能源結構參見表B.1。表B.1 2012年噸出廠鑄鐵件能源消耗結構能耗及占比能源結構電力焦炭天然氣柴油新水合計能源單耗/t出廠鑄鐵件1500（kWh）180（kg）20（m3）10（kg）1（t）能源比例（%）70.224.13.662.00.01100注：該廠電力標煤系數采用2012年公布的等價值0.34kgce/kWh計算從表B.1可見，該廠的主要用能品種為電力和焦炭，合計占用能總量的94.3%。.2

3、產品單位產量綜合能耗 2012年該廠產品單位產量綜合能耗經計算結果為624kgce/t鑄件。.3 能流示意圖該廠能流示意圖參見圖B.2。圖B.2零部件廠能流示意圖注：通過能流圖可了解全廠能源使用的種類、來源、轉換及分配的流向以及最終用途。.4 能源流向 2012年能源流向一覽表表參見B.2，其中能耗較大的部門是熔煉、清理和造型三個生產車間和空壓站，為主要能源使用的區(qū)域。 表B.2 2012年能源流向一覽表能源主要生產系統(tǒng)輔助生產系統(tǒng)附屬系統(tǒng)折標煤合計(萬tce)種類(折標系數)單位（標煤）熔煉車間造型車間清理車間機加車間變電站空壓站天然氣調壓站柴油庫供水站辦公照明運輸食堂浴室電力（0.34）億

4、kW·h（萬tce）0.36（1.23）0.30（1.02）0.40（1.36）0.08（0.27）1.5（5.1）0.13（0.44）0.04（0.136）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）萬t（萬tce）1.8（1.75）1.75天然氣（13.3）萬m3（tce）100（1330）200(2660)50（665）50（665）0.266柴油（1.4571）t（tce）1000(1457)1000（1457）0.1457新水（0.857）萬t（tce）2（1.71）2（1.71）2（1.7

5、1）0.5（0.43）0.5（0.43）10（8.57）1（0.86）1（0.86）0.00086折標煤合計萬tce3.1141.0211.3610.2710.4420.1360.1360.170.31570.10060.12657.26所占比例%4314.2193.86.11.91.92.34.41.41.8100%B.1.2.3 主要終端耗能工序、設備設施的識別分析通過對各車間能源消耗的計算，識別出雙聯熔煉、鑄件熱處理和樹脂砂制芯過程是占比例最大的終端耗能工序，主要能源使用區(qū)域涉及的設備設施能耗狀況及比例參見表B.3。表B.3 主要能源使用區(qū)域涉及的設備設施能耗狀況及比例車間工序設備設施消

6、耗能源能耗占比（%）主要用能設備輔助用能設備熔煉車間雙聯熔煉冷風沖天爐、感應電爐除塵設備、應急發(fā)電機、循環(huán)冷卻水設備、叉車焦炭、電力、新水、壓縮空氣、軟水53烘包/爐前處理及澆注鐵水包、烘包器、澆注機雙制動吊車、除塵設備電力、天然氣3造型車間砂處理混砂機及砂處理系統(tǒng)舊砂再生設備、除塵設備、叉車電力、新水、壓縮空氣5粘土砂造型靜壓造型線、擠壓造型線除塵設備電力、壓縮空氣、新水4樹脂砂制芯覆膜砂熱芯機、三乙胺冷芯機除塵、除霧設備電力、壓縮空氣、新水10清理車間落砂除芯落砂機、除芯機除塵設備、吊車、叉車電力、壓縮空氣3后處理砂輪機、拋丸機、切割設備除塵設備、吊車、叉車電力、壓縮空氣、氧氣、乙炔、新水

7、7熱處理箱式電阻爐、臺車式電阻爐吊車、叉車電力、壓縮空氣11機加車間機械加工普通機床、數控機床吊車、叉車電力、壓縮空氣4注：輔助生產、附屬系統(tǒng)能耗已按比例分攤到表內終端耗能工序中。B.1.2.4 主要用能設備熱效率測試計算因冷風沖天爐是該廠能耗最大的設備，對其進行了熱平衡及熱效率測試與計算，結果表明冷風沖天爐熱效率只有26%，有很大提高潛力，冷風沖天爐熱平衡及熱效率測試與計算結果參見表B.4 。表B.4 冷風沖天爐熱平衡及熱效率測試與計算結果（以熔化1噸鐵料計）測試條件測試與計算結果熱效率設備名稱冷風沖天爐序號項目熱量（kJ）占比例（%）容量15t/h1排出煙氣帶走的物理熱9724701192

8、6%2焦炭不完全燃燒的化學熱損失204732040燃料焦炭3爐壁及冷卻水散熱損失511830104爐渣、金屬殘料熱損失2559155鐵液出爐溫度150051噸鐵料從室溫熔化到1500鐵液所需熱量（有效熱鐵料從室溫熔化到1500鐵液實際消耗熱量5118300100B.1.3 識別主要能源使用根據對表B.3的分析，該廠能源消耗占比較大并具有能源績效改進潛力的是熔煉車間的雙聯熔煉、造型車間的樹脂砂制芯和清理車間的熱處理，因此其主要能源使用的工序/設備參見表B.5。表B.5 主要能源使用的工序/設備序號區(qū)域（車間）主要用能工序主要用能設備主要能源類別能耗占比1熔煉車間沖天爐/

9、感應電爐雙聯熔煉冷風沖天爐、感應電爐焦炭、電力53%2造型車間樹脂砂制芯覆膜砂熱芯機、三乙胺冷芯機電力10%3清理車間鑄鐵熱處理箱式電阻爐、臺車式電阻爐電力11%B.1.4 主要能源使用相關變量（影響因素）分析對主要能源使用的工序/設備的相關變量進行分析，參見表B.6。表B.6 主要能源使用的工序/設備的相關變量分析序號主要用能工序相關變量（影響因素）相關變量分析現狀存在問題可選措施1雙聯熔煉（沖天爐熔化）焦炭品種及性能、鐵焦比、排煙溫度、排煙處CO體積分數、余熱回收率、沖天爐熱效率使用冶金焦，強度低，反應能力過強,不符合法規(guī)要求沖天爐爐氣余熱未回收利用鐵焦比很低（7：1），焦炭消耗過高， 沖

10、天爐熱效率很低（26%） 可以采用鑄造用焦炭，提高鐵焦比 回收沖天爐爐氣余熱，提高沖天爐熱效率雙聯熔煉（感應爐升溫保溫）感應電爐功率因數、電源高次諧波、感應電爐熱效率有一臺10t工頻電爐，為落后設備，能耗很高一臺中頻感應電源無就地功率補償并存在高次諧波感應電爐功率因數低，電力消耗及無功損耗大更換工頻電爐為中頻電爐，降低能耗對中頻感應電源就地功率補償2樹脂砂制芯芯盒溫度、硬化時間、射砂時間80%采用覆膜砂熱芯工藝，芯盒溫度280300熱芯盒制芯工藝電力消耗大采用冷芯盒工藝，減少電力消耗3鑄鐵熱處理原鐵液成分、孕育劑球化劑成分及處理工藝、澆注溫度及速度、熱處理電耗、高溫退火溫度、保溫時間兩種球鐵件

11、采用高溫退火熱處理球鐵高溫退火熱處理的電力無謂消耗大采用先進的無退火的鑄態(tài)球鐵技術，取消高溫退火B(yǎng).1.5 識別改進能源績效機會并排序根據表B.6 的結果，并對對主要能源使用的工序/設備進行節(jié)能診斷，識別改進能源績效的機會。按照其技術、資金難易程度、需求迫切性、投資回報期，作出排序，能源績效改進機會識別及排序結果參見表B.8。表B.8 能源績效改進機會識別及排序排序改進機會現狀改進措施內容實現目標排序1沖天爐采用鑄造焦替代冶金焦，優(yōu)化能源結構沖天爐焦炭消耗過高試驗并優(yōu)化鑄造焦冶煉的工藝參數優(yōu)選鑄造焦供應商同樣鐵液質量，鐵焦比由7：1提高到8：1優(yōu)先，第一年實施2采用鑄態(tài)球墨鑄鐵技術，取消球墨鑄

12、鐵件高溫退火球墨鑄鐵熱處理電力無謂消耗大優(yōu)化熔煉、球化孕育及澆注工藝，采用鑄態(tài)球墨鑄鐵技術取代高溫退火球墨鑄鐵件鑄態(tài)滿足金相和力學性能要求，取消退火優(yōu)先，第一年實施3降低感應電爐電力消耗和無功損耗感應電爐電力消耗及電源無功損耗大10t工頻爐改用8噸中頻爐；兩臺8噸中頻爐采用“一拖二”電源節(jié)電20%-30%第二年實施采用無功補償兼諧波治理設備提高功率因數功率因數從0.80提高至0.95第二年實施4提高冷芯制芯工藝比例，降低制芯工序能耗熱芯盒制芯工藝能耗過高采用“冷芯代熱芯工藝”，使冷芯比例提高至80%降低制芯電耗30%第二年實施5回收利用沖天爐爐氣余熱沖天爐爐氣余熱未回收利用“采用熱風沖天爐替代

13、冷風沖天爐”充分回收爐氣中的化學熱及物理熱節(jié)約熔煉能耗25%30%調研后，第三年實施B.1.6 能源策劃輸出B.1.6.1 能源策劃輸出的內容a) 能源基準b) 能源績效參數c) 能源目標指標d) 能源管理實施方案B.1.6.2 能源基準年及各相關數值的確定原則和方法a）該廠2012年生產穩(wěn)定，能源統(tǒng)計數據比較齊全、真實可靠，以該年的數據作為能源基準，參見。b）能源基準應符合行業(yè)相關限額標準和設備經濟運行標準；能源目標指標應結合企業(yè)情況，在能源基準的基礎上確定；能源績效參數應根據企業(yè)主要能源使用和主要用能設備設施的情況確定。B.1.6.3 能源基準、標桿、績效參數及目標指標根據上述原則和方法，

14、建立能源基準、標桿、績效參數及目標指標，參見表B.9。表B.9 能源基準、績效參數、目標指標及標桿一覽表類別層級能源績效參數能源基準能源目標指標能源標桿（參考）2014年2015年2016年能耗公司級t鑄鐵件綜合能耗（kgce/t）624540440420380車間級沖天爐熔煉t鐵液能耗(kgce/t)175148125105100感應電爐熔化t鐵液電耗（kWh/t）800700600550500感應電爐保溫t鐵液電耗（kWh/t）200180150120100球鐵件高溫退火電耗（kWh/t）5502505000灰鐵件去應力退火電耗（kWh/t）330320310300230工序級空氣壓縮機用

15、電單耗（kWh/m3）0.1400.1300.1100.1050.100能效公司級全廠用電功率因數0.930.930.940.950.95車間級沖天爐熱效率（%）2630324850中頻感應電爐功率因數0.800.820.900.920.95沖天爐爐氣余熱回收率（%）0004045用能工序/設備工藝參數工序設備級沖天爐沖天爐出鐵溫度（）14801500150015001520沖天爐鐵焦比7：18：18：18.5：19：1沖天爐送風溫度（）252525450500沖天爐排煙溫度（）2502202205040排煙中CO體積分數（%）16151520請核實數據，功率因數需要大于0.9，但并不是越高越

16、好。沖天爐排煙溫度到40度，如何達到。排煙中CO體積分數0是不可能的。B.1.6.4 能源目標、指標、管理實施方案一覽表為實現上述能源目標指標，以持續(xù)改進績效，制訂動態(tài)的節(jié)能目標、指標和管理實施方案，參見表B.10。表B.10 能源目標、指標和能源管理實施方案一覽表能源目標能源指標能源管理實施方案實施時間序號項 目序號項 目序號項 目啟動完成1節(jié)約焦炭，提高沖天爐熱效率1通過優(yōu)化燃料結構，節(jié)約焦炭10%以上，熱效率由26%提高到30% 1采用鑄造焦替代冶金焦2014年1月2014年3月2通過回收利用煙氣余熱，節(jié)約焦炭30%，熱效率由30%提高到48%2采用長爐齡熱風沖天爐替代冷風沖天爐2016

17、年1月2016年4月2提高重點用電設備的電能利用率3提高感應電爐功率因數和電能利用率淘汰無芯工頻電爐熔化，節(jié)電2030%提高20t中頻保溫電爐功率因數，由0.80提高至0.953“一拖二”中頻電爐熔化替代無芯工頻電爐熔化2014年10月2014年11月420t中頻電源配置無功補償兼諧波治理設備2014年10月2014年12月3優(yōu)化工藝路線，杜絕能耗浪費4鐵素體球墨鑄鐵取消熱處理，全廠熱處理能耗降低60%5采用鑄態(tài)球墨鑄鐵技術，取消球鐵件高溫退火2014年4月2014年6月4采用節(jié)能技術與設備，降低能耗5降低制芯電耗30%6采用“冷芯盒替代熱芯盒工藝”提高冷芯工藝比例2015年10月2015年1

18、2月B.1.6.5 能源管理實施方案能源管理實施方案和能源管理實施方案內容及檢查表參見表B.11和表B.12。表B.11 能源管理實施方案節(jié)能目標提高全廠和重點用電設備的電能利用率節(jié)能指標提高20噸中頻感應電爐功率因數，由0.80提高至0.95管理方案20噸中頻感應電源配置無功補償兼諧波治理設備負責部門動力車間配合部門采購部，熔煉車間控制的重要能源使用消耗感應電爐電力消耗及無功損耗大經費預算50萬元完成時間2013.12步驟工作內容實施部門負責人啟動時間1進行技術方案設計，提出改造方案，并確定能源績效改進的方法及對其效果進行驗證的方法動力車間熔煉車間2014.102014.102根據技術方案，選擇合格技改外包方采購部2014.10