西门子节能增效助力钢铁行业节能改造之路

发布时间:2014-09-19
钢铁工业曾经是世界工业化进程中最具成长性的产业之一,在过去的100多年中,钢铁工业得到了飞速的发展,无论在产值、产品结构,还是工业技术都有了前所未有的提高。

钢铁行业目前的发展现状以及面临的问题:

钢铁工业曾经是世界工业化进程中最具成长性的产业之一,在过去的100多年中,钢铁工业得到了飞速的发展,无论在产值、产品结构,还是工业技术都有了前所未有的提高。20世纪70年代后,由于科学技术的发展,钢铁工业的重要性有一定程度的削弱,钢铁工业的利润迅速降低。众所周知,钢铁行业是高耗能、高耗物、高污染的典型“三高”产业之一。由于资源消耗过大、环境污染严重、资源运输供给不足等问题的日渐突出,严重制约钢铁行业的发展。钢铁工业重要性的削弱、利润的降低,使钢铁工业的竞争更加激烈。降低成本,改进技术,开发、抢占新市场成为各大钢铁公司为在竞争中取胜而采取的主要战略。为保持钢铁材料在21世纪作为基本工业原料的主导地位,提高钢铁工业的竞争力,钢铁生产商们决定钢铁工业的技术发展目标为开发高效、环保的炼铁技术,同时他们认为今后研究和开发的重点,应放在对生产流程的改进和开发上,从而能处理一些焦点问题,例如能源、节约、增效等方面。

我国”十二五”制定的节能减排相关政策:

《“十二五”节能减排综合性工作方案》细化了“十二五”规划《纲要》确定的节能减排目标。在节能方面,提出到2015年,全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤(按2005年价格计算),比2010年的1.034吨标准煤下降16%,比2005年的1.276吨标准煤下降32%;“十二五”期间,实现节约能源6.7亿吨标准煤。在减排方面,提出2015年,全国化学需氧量和二氧化硫排放总量分别控制在2347.6万吨、2086.4万吨,比2010年的2551.7万吨、2267.8万吨分别下降8%;全国氨氮和氮氧化物排放总量分别控制在238.0万吨、2046.2万吨,比2010年的264.4万吨、2273.6万吨分别下降10%。

面对钢铁行业这样的发展问题,西门子是怎么做的?

针对钢铁行业目前面临的日益严重的瓶颈问题,西门子给出了有效可行的解决方案,通过识别、评估和实现,同时提供全球最丰富的产品线,来满足钢铁行业日益增长的各种需求,帮助钢铁产业实现最高能效。在解决方案的过程中,西门子的节能增效明星产品如西门子变压器,高能效电机等发挥了重要的作用。其中太原钢铁厂和龙门钢铁厂就是两个最大的钢铁行业受益者。

西门子钢铁行业节能改造成功的案例:

一:8 “变” 3 的节能魔术— 太钢携手西门子的一次时间观和方法论之旅

从神舟一号到神舟十号,每一次飞船升空,都有太钢不锈钢产品助力其中。从一角硬币到火箭卫星,从百姓餐桌到三峡大坝,太钢生产的不锈钢以其绝对优势占领了国内不锈钢市场近半壁江山。作为不锈钢熔炼的初始流程,烧结工序是关键所在。当时准备上马的太钢4号烧结机,其规模当属世界最大。烧结面积越大,产量就越高,对风机的要求也越高,因此能源消耗巨大究竟采用哪种变频驱动方案,是一个重大的方向性选择。

西门子的能源管理方法论基于三个步骤,识别、评估和实现。此前的时间观主要解决能效“怎么算”的问题,这里的方法论主要解决节能“怎么做”的问题。第一步,充分识别和挖掘太钢隐藏的节能潜力。第二步,评估车间和系统在整个生命周期内的成本,计算出具体应用的节能潜力和可行措施的成本效益。第三步,采取有针对性的措施,将节能潜力变为现实,大约2/3的工业能源由驱动系统消耗,而将整个驱动系统的能耗,降低40%-50%是十分具有操作性的。有了方法论的依托,太钢与西门子在节能合作上阔步向前。根据太钢3号450平方米烧结机的实际工况,太钢计划在600平方米大型烧结风机中采用两台大变频,来控制高压电机的转速。尽管采用变频驱动风机能够大幅节能,且是大势所趋。然而如此大规模的应用并无先例可循,技术难度大,投资回报率未知,没有十分把握,谁也不敢贸然行事。经西门子专家团队夜以继日的计算和评估,终于提交了十几页的项目可行性报告,决定采用变频调速技术。经过对先进技术的研究和严密推理,2009年4月太钢正式开启了变频节能之路。太钢同时收获的还有可靠的节能伙伴。烧结车间敢于尝新,采用当今最先进的变频节能技术,整个过程西门子专家团队起到了不可或缺的作用。经过太钢和西门子的通力合作,变频器化身“魔术师”,成功将烧结风机中单个电机的耗电量从每小时8千度“变”为3千度。

面积超过600平方米的太钢4号烧结机,使用了两套西门子罗宾康高压变频器与高压电机。在这座大型不锈钢企业里,时间观被诠释为:节能、生产都是一种与时间的赛跑。时间与能效可以“魔术”置换的感受,尤为强烈。一台大变频一个小时就能节电5千度,两台大变频一天可节电24万度。如按自供电价0.4元/度计算,一年节约电费3000余万元,18个月就收回了设备成本,节能率可达40%,使得初始的设备投资转化为一次成功的战略性技术创新。由8变3,是一个开端,也是一个宣言。站在创新科技的舞台,太钢与西门子将携手合作、迎风而立,继续施展将能效数字由腐朽变神奇的魔术,创造钢铁未来的科技感性时代!

二:向未来索取回报——西门子首开节能效益分享商业模式助力龙钢节能改造

龙钢,西北三大钢铁集团之一,尽管据有“三秦钢魂”的历史与荣耀,却也不可避免地要应对市场和环境的瓶颈之困。当下,环境效益和经济效益,已经交汇成高耗能产业未来发展的合力。作为唯一一家坚守在黄土地上的国有钢厂,龙钢收获的是赞誉与毁誉并重的双面评价:他们一方面给陕西省的经济发展、西部的开发建设提供了大量的钢铁建材;另一方面,也确实遭遇了尖锐的环境污染和治理改造的问责。随着环保问题的日益突出,政府对环保治理要求的不断提高,再不变革就可能成为大浪中沉寂的沙子。新时代的巨大挑战,鞭策着龙钢不断超越自我,开展大规模的节能改造项目。

龙钢决定,要以时间作价,通过能效提升,向未来索取回报。实验对象很快对准了钢铁企业全面节能改造的首要目标:冶炼的关键工序——烧结过程。简单地说,烧结工序就是把原材料烧化了再结成块。之所以从烧结下手,就是因为烧结过程必须用到大型风机,但风机同时也是耗电大户。而最有效的节能改造方案是给风机配备变频器。龙钢的烧结面积超过400平方米,面积越大,风机变频节能改造的技术难度越大。对龙钢来说,这种“大工程”不同其它节能改造的“小手术”,烧结风机的安全稳定、可靠运行直接影响到整个钢铁企业的生产运转。龙钢两台烧结风机的功率都达到8000KW,如何满足如此大功率的控制需求,是首先要解决的难题。经过西门子的技术专家和工程师的技术探讨,一个大胆的想法诞生了,采取罗宾康变频器的双冗余方案,以两台4200 KW的变频器驱动一台风机,这样一来,在大幅提高节能效果的同时,还能大幅节约节能成本。经济和环境双重压力重压之下,西门子给出新的提议--果断拉入“第三方”参与商业合作。通过时间作价,把项目实际投产后实实在在的节能收益提前变现,西门子与龙钢共享节能收益!这就是西门子“节能效益分享”的商业模式。其创新之处在于,烧结风机的变频器设备由西门子先行提供,龙钢不需要花一分钱。西门子与龙钢以六年为期,每年从烧结风机节省的电费当中,按比例进行节能收益分成,偿还西门子的设备成本。六年期满,不仅设备归龙钢所有,西门子也将退出分成,所有从风机节能中产生的后续收益全部归龙钢所有。对于西门子,这都是一次崭新的尝试。利用合同能源管理(EMC)变生出的“节能效益分享”商业模式,是西门子在工业上的首次运用,也是国内企业节能改造案例中一声惊天的春雷。达成这份能效契约,实则把节能的压力从龙钢转向了西门子。西门子必须达到相当高的节能率才能确保六年收回设备成本,才能践行商业合同的承诺。

在整个系统切换工程中,变频器的调试是核心工作。经过西门子工程师们夜以继日的忘我工作,从4月到10月,短短6个月的时间,西门子完成了普通工期一年的项目。而根据测定的节能指标来看,每个月稳定在16.1%左右的节能率均超过了合同预期。以此计算,西门子将每年帮助龙钢节省15,800吨标准煤,兑换为710千瓦时,即一天3万,一年900万,六年5000万以上的节能收益。龙钢,在节能的环境效益和经济效益上,找到了最佳的平衡点!

结束就是开始,一群绝不向能耗妥协的龙钢人和西家人,在三秦大地上,用自己的努力埋下了一粒种子,当这种节能思维嵌入到钢铁的整个生态系统之后,绿色节能之树的生根发芽就只是时间问题。

三:上海宝钢联和西门子--应用完美无谐波变频器,快速回收项目初始投资

宝钢股份炼铁厂在干熄焦循环风机上采用西门子800kW/3kV完美无谐波变频器,取代原来的机械风门控制方式。改造后风机的耗电量比改造前的能耗降低了49%,全年可以降低成本207万元,项目的全部投资可在不到2年时间内收回。

西门子丰富的专业知识,助您实现能源高效管理

随着节能增效重要性的日益增加,节能增效这一课题已逐步成为国家及国际级全球标准、指令和法律法规,在产品设计和工厂日常运营中强制要求应用实施。2005 年 7 月 6 日,欧洲议会和理事会的第 2005/32/EEC 号指令中强调了节能增效法规对设备和工厂的重要性,并制订了能耗产品环保型设计要求框架。其中,在第 11 条中对生命周期的评估列出了以下要求:为了满足日益增长的能源需求,耗能产品应采用环保型设计;运营商提供的信息中,应包含环境影响因素和部件特性;应根据 ISO 14041 的生命周期评估机制,评估包含产品生命周期的所有阶段。

实施节能增效不仅仅是一项技术挑战,同时还意味着所承担的经济、环境和社会责任,也就是我们常说的可持续性发展。对西门子而言,节能增效不仅包括资源的经济利用,而且还意味着我们对后代生存以及环境保护不可推卸的责任。随着能源需求的不断增加,无论是能源供应商、工业应用,还是消费者,都必须尽可能地做到能源的高效环保利用。其中,工业领域的节能潜力尤为巨大。电机(如驱动装置或泵)的能耗往往占工业领域总能耗的三分之二。西门子的节能电机和智能控制系统,可降低总能耗多达 60%。仅节能减排措施一项,即可实现两年回收成本的目标。

西门子凭借在能源管理中的专业知识、对相关国家标准和法规的深入了解,以及对社会责任的勇于担当,更有效地挖掘更多节能潜力,并真正做到钢铁行业以及其他行业在用电过程中尽量节约每一度电!做到:节能增效,驱动未来!

西门子工业业务领域在中国

西门子工业业务领域作为全球领先供应商之一,为工业客户提供创新环保的产品与解决方案。凭借完整的自动化技术与工业软件、扎实的行业市场专业以及以技术为基础的服务,工业业务领域帮助客户提高生产力、效率和灵活性。西门子工业业务领域能够提供全球独一无二的自动化技术、工业控制和驱动技术以及工业软件,能够满足生产企业的所有需求,涵盖整个价值链——从产品设计和开发,到产品生产、销售和服务。同时,还能针对客户特有的市场和需求,提供专门的综合定制服务,以使客户获益最大化。通过采用先进的软件和自动化技术,能够缩短产品投放市场时间高达50%,同时大幅降低生产企业的能源和污水处理成本。因此,凭借其节能产品和解决方案,西门子工业业务领域能够大大提高客户的市场竞争力,并为环境保护事业做出重要贡献。工业业务领域由工业自动化集团、驱动技术集团、客户服务集团以及冶金技术部构成,在中国拥有62个办事处以及14家运营公司。

    西门子(中国)有限公司工业业务领域工业自动化与驱动技术集团