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蓄热式高温燃烧技术节能项目
 www.sh.xinhuanet.com 2007-2-7 07:54:40
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一. 背景
    北京神雾热能技术有限公司(以下简称神雾公司)是在原北京神雾科技有限公司、北京神雾科华工业炉技术有限公司、北京顶峰神雾燃烧机有限公司等三家公司基础上,由六家股东组成的股份制民营公司。1999年底成立,注册资本1630万元人民币,经过几年的快速发展,截止2004年底总资产已达1.5亿元人民币。
    神雾公司依靠自身的科技实力,致力于锅炉、工业炉窑燃烧及热工控制研究领域,已在燃油气泡雾化燃烧技术、燃油/燃气全自动燃烧技术、蓄热式高温燃烧技术等领域取得了一系列成就,十几项技术获得国家专利。神雾公司的燃烧技术及其产品在1996年,被国家科委列为国家级新产品;1998年,被国家科委列入国家级火炬计划项目;1999年,被国家冶金局推荐为“国家级技术创新项目”; 2002年,神雾公司“蓄热式烧嘴技术在轧钢加热炉上的应用”获中国钢铁工业协会、中国金属学会冶金科学技术二等奖; 2004年,获得了北京市金桥工程项目二等奖证书;2004年,获得了机械工业科学技术进步二等奖证书。
    神雾公司现已发展为拥有员工230人的企业,其中:管理人员 30人,技术人员 160人。五年来,为包括宝钢、武钢、包钢、戚墅堰车辆厂、天津大沽化工厂等大中型企业完成了100多个节能改造项目,总节能能力达2225.9万GJ/年(75.96万吨标准煤/年),减排CO2能力为50.89万吨碳/年的社会效益。
    神雾公司领导层对世行/GEF中国节能促进项目非常关注,多次参加或派员参加有关培训班的学习,探讨合同能源管理机制在该公司所从事节能领域中的应用。在2001年,开始与项目一期节能服务示范公司之一的山东节能工程公司合作,对湖北冶钢集团两台轧钢加热炉采用合同能源管理模式进行综合节能技术改造,利用世行资金1500万元人民币。 2002年神雾公司再次与山东节能工程公司合作,采用合同能源管理模式对云南昆明钢铁公司三轧厂盘元车间加热炉进行蓄热式高温燃烧技术节能改造,改造资金605万元人民币。这两次成功的合作不仅解决了神雾公司资金不足的难题,也增加了职工实施合同能源管理节能项目的经验和才干。在2004年,神雾公司开始独立进行合同能源管理模式的节能改造项目;该项目获得1700万元人民币的担保贷款,这也是EMCo贷款担保计划实施以来的最大一笔贷款担保。

二. 案例简介
    神雾公司拥有十几项技术专利,其拥有自主知识产权的蓄热式高温燃烧技术已成功地用于工业炉窑,取得了良好的经济和社会效益。
1. 蓄热式高温燃烧技术

    蓄热式高温燃烧技术是通过蓄热技术回收燃烧产物的余热将空气、煤气均预热到高温状态,排放到大气的燃烧产物温度只稍高于烟气露点 (大大低于传统技术的排放温度。
    新型蓄热技术,一是采用小球状、蜂窝状、片状、短圆柱状等陶瓷质蓄热体,其比表面积 比传统蓄热格子砖增大几十倍甚至几百倍,因而换热效率高,并减小了蓄热室体积;二是采用新型换向设备,使换向时间大大缩短,传统蓄热室的换向时间一般在10~30分钟或更高,而新型蓄热室的换向时间仅为0.5~3分钟。由于缩短了换向时间,大大降低了工业炉窑烟气的排放温度:传统蓄热室的废气排出温度为300℃以上,而新型蓄热室的排烟温度只有200℃或更低。新型蓄热室可以将空气或煤气预热到接近出炉废气温度,温度效率 达到85%以上,热效率 达到70%以上。它能最大限度地回收出炉废气的余热,大幅度地节约燃料、降低成本,大大减少CO2和NOx的排放量,有利于环境保护。在欧美等经济发达国家,蓄热式高温燃烧技术的研究和应用得到快速进展和推广。1998年日本有五十余家企业采用高温燃烧技术改造炉窑,其节能效果达到30%以上,提高产量15%~20%。
2. 蓄热式高温燃烧技术市场
    蓄热式高温燃烧技术可以广泛应用于钢铁、有色、机械、石油化工、玻璃、陶瓷、垃圾焚烧等行业,具有广阔的市场前景。
①. 钢铁等行业
    我国钢铁,铁道、重型机械、汽车、有色金属熔炼加工等行业拥有各类工业炉窑近12万台,有相当部分的工业炉窑热效率在40%以下,以每台设备采用蓄热式高温燃烧技术改造费用40万元计,将有400亿元的市场潜力。如以节能40%计,每年节能效益约100亿元;产品质量提高获得效益达20亿元/年;减少CO2、NOx 排放的效益达20亿元/年(其中减少氧化烧损效益15亿元/年左右)。总计经济效益达145亿元/年。采用蓄热式高温燃烧技术改造工业炉窑每年可减少CO2排放480万吨以上,减少NOx的排放7.5万吨。
②. 机械热处理
    我国热处理设备效率较低,如果未来10年间用蓄热式高温燃烧技术改造热处理炉2000台,可节约引进国外高效设备所需外汇16亿美元,合130亿元人民币。
我国有12万台热处理炉,以每台75kW(标准台)计,年耗电为220亿kWh。采用天然气蓄热式高温燃烧技术改造后,其能源费用是用电加热费用的三分之一,约75.9亿元人民币,产品质量提高的效益达15亿元/年,同时减少CO2、NOX排放的效益达15亿元/年。总计经济效益可达237.9亿元。
③. 石油化工行业
    我国现有几十家大型石油化工企业。有各类工业炉窑4,000台以上,以每台炉窑设备改造费用200万元计,将有80亿元的市场潜力。石油化工企业采用蓄热式高温燃烧技术后,以节能15%计,在年耗燃料油1,500万吨条件下,可实现节能效益30亿元/年,间接经济效益达10亿元/年。预计采用蓄热式高温燃烧技术进行改造,其投资回收期约为2年。
炉窑节能改造后,每年可减少CO2排放量120万吨以上,NOX的排放量减少2万吨以上。
④. 陶瓷行业
    陶瓷行业拥有各类陶瓷炉窑15,000台。以每台炉窑采用HTAC技术改造费用50万元/台计,则有75亿元的市场潜力。如以节能30%计,节能效益24亿元/年。同时有利于产品质量的提高,估算可获经济效益10亿元/年。采用HTAC技术改造后每年可减少CO2排放140万吨以上。
仅据神雾公司对以上几个行业的估计,将有近700~800亿元的炉窑节能改造市场,改造后节能量可达到2,500万吨标准煤,年减排CO2 1,650万吨碳;综合经济效益有望达到450亿元/年。
3. 实施案例
    2001年,神雾公司与山东节能工程公司合作(统称节能服务公司),对湖北冶钢集团东方钢铁有限公司(以下简称客户)两台轧钢加热炉进行综合节能工程技术改造。神雾公司负责提供改造技术和设备,山东节能工程公司负责项目改造的管理和融资。
客户位于湖北省黄石市,是国家认定的512家重点国有企业之一,总资产达41.27亿元,其产品质量体系已通过ISO9002认证。年生产能力为特钢70万吨,棒材55万吨,钢管10万吨。主导产品为轴承钢、齿轮钢、弹簧钢。产品已远销美国、日本、韩国等26个国家与地区。
节能服务公司基于以下条件决定实施该节能项目:
◆ 客户具有较强的经济实力,重合同守信用,财务风险比较小。
◆ 客户经营决策管理水平高,并且对合同能源管理机制有足够的认识,对实施项目的积极性高。
◆ 本项目的节能效果显著,节能和经济效益好。
◆ 本项目采用的技术可靠性高,技术风险性小,已在多家钢铁企业成功实施,效果良好。
◆ 本项目在冶金企业具有较大的市场推广潜力。
(1)技术方案
    改造前,客户二轧分厂430加热炉型式陈旧,技术落后,而且炉体及相关设备管路、系统损坏严重,能耗高达3.21GJ/t。
    将该炉改造成端进端出推钢式加热炉,安装蓄热式燃气烧咀,利用高炉煤气替代焦油和发生炉煤气,其特点是流经蓄热体的煤气和空气双预热到1000℃以上,最大限度地回收余热,排烟温度可降低到150℃,而且其通道绝然分开,没有窜气可能,安全性好;烧咀热负荷根据加热制度可将炉子上、下部热负荷做最佳分配,实现钢坯上、下表面加热温度均匀;烧咀内的蓄热体采用陶瓷蜂窝体,表面积大,蓄热能力强;炉墙对材料无特殊要求,且用料少,施工、烘炉、运行操作方便。
(2)节能效果
    该项目主要是采用蓄热式高温燃烧系统代替原有的普通燃烧器和换热器,利用智能自动控制系统提高能源利用率,降低产品单耗,减少CO2的排放。
430加热炉改造后,由于空气及高炉煤气均可以预热到1000℃以上,排烟温度可降低到200℃以下,因此能够大幅度节能。经测算,改造后吨钢坯加热折算热耗为1.30GJ/t。预计年经济效益为600万元,年节约燃料6272.06吨标煤,减排CO2 4378.56吨,SO2 113吨,TSP 88吨。
(3)节能效果的验证
    神雾公司所进行的项目较大,一般与客户协商委托有资质的机构进行第三方监测或以双方认可的方式,采用国家、行业或地方制订的标准方法检测,得到各方都认可的客观结果。昆钢三轧厂项目委托有资质的机构进行监测,而冶钢公司的项目采用了双方认可的方式进行节能量监测。
无论采用何种节能量监测方法,在商业合同中都要确定节能监测的基准线,也就是确定是否节能的基准指标。神雾公司采用①. 以节能改造前原有设备的耗能指标为准,设定基准线;②. 以行业内与原有设备相似设备的耗能水平为基准,设定基准线。实际项目中由合同双方协商确定设立基准线方法和监测方法。
    以2000年的430加热炉加热钢坯量、耗焦油量、耗发生炉煤气量及耗电量作为基准线。由此计算出来的加热吨钢耗焦油量、吨钢耗发生炉煤气量及吨钢耗电量(简称电耗)作为基准单耗。
改造后节能服务公司每隔三个月到客户进行一次监测,利用改造后的仪器仪表在正常生产状况下测量加热的钢坯量、耗发生炉煤气量、高炉煤气量及耗电量。每次测量时间不低于 72小时,并计算出改造后加热吨钢耗、高炉煤气量及吨钢耗电量。
节能量计算:
年节焦油量(㎏)=改前吨钢焦油耗量(㎏/t) ×年加热钢坯量(t)
年节发生炉煤气量(m3/t)=改前吨钢发生炉煤气耗量(m3/t)
×年加热钢坯量(t)
年耗高炉煤气量(m3/t)=改后吨钢高炉煤气耗量(m3/t)
×年加热钢坯量(t)
年节电量(kWh)=[改前吨钢耗电量(kWh/t)-改后吨钢耗电量kWh/t]×年加热钢坯量(t)
改后吨钢坯加热折算热耗(GJ/t)=改后吨钢耗高炉煤气耗量(m3/t)×3349×10-6
如果年加热钢坯量小于基准年的加热钢坯量,则按基准年的加热钢坯量计算节能量,如果年加热钢坯量大于基准年的加热钢坯量,则按实际加热钢坯量计算节能量。
另外,设备维修费以及其它费用,由双方约定。
三. 特点与经验
1. 广泛宣传企业优势技术,提高宣传效果
    神雾公司利用在HTAC技术领域领先的优势,通过举办学术研讨会和技术交流会、特别是在有用能企业主要领导参加的各种会议上对HTAC技术作重点讲解,提高宣传推广效果;同时在国内、国际技术展览会和技术刊物上介绍HTAC技术及其产品,宣传已实施的合同能源管理节能案例,增加说服力和感染力。在加大合同能源管理模式宣传的同时,扩大EMCo在该领域的知名度和市场影响力,加大HTAC技术特别是新产品的研究开发投入力度,保持EMCo在该技术领域的领先水平,求得企业的长远发展条件。
2. 围绕国家节能政策开拓市场
    EMCo 开发市场要紧紧围绕我国节约能源、保护环境的可持续发展政策进行,加强与政府有关机构的沟通与合作,加强与冶金、机械、石油化工、环保等行业的交流与沟通,争取获得政府对节能技术的认可,获得在市场推广的通行证,是节能技术进入市场的重要一环。因此神雾公司在这方面进行了较大的投入,HTAC技术先后获得了有关部门的多项奖励和资助,不仅为国家的节能事业做出了贡献,也为自身的发展和迅速进入市场创造了良好氛围。
    市场是企业生存的基础,信息是企业增强活力的源泉。公司不仅重视技术信息,同时关注市场信息;营销方式实行由现在市场向新的区域市场拓展,由原产品结构向新的产品领域拓展;由国内市场向国外市场拓展等战略;加强市场预测,多层次、多渠道、多方位收集信息,培育新市场,不间断拓展市场领域。
3. 树立企业品牌形象,开发和巩固客户
    企业珍视品牌信用形象,在实施节能项目的过程中不断增加技术含量,提高产品质量和工程质量,树立HTAC技术的品牌形象,不断提升名牌、品牌的市场效益。公司始终将客户的利益作为自己的利益,特别把提高国有大型企业节能技术实力和取得经济效益为已任,在为企业服务中做到“三高”即:提供高科技含量技术、高质量产品、高节能回报率。公司围绕节能环保、降低污染物排放这一人类生存的大课题做文章,竭尽全力向企业、向社会提供更好的节能产品,节能降耗、减少环境污染。
4. 充分发挥自身优势,为客户提供优质服务
    通过几年的开发和经营,神雾公司具有了一定的实力,能为客户提供优质服务:
    第一. 神雾公司既是EMCo、还是节能高技术的提供者,掌握自主的知识产权和技术产品设备,可以为用户进行设备节能技术改造。
    第二. 有丰富的节能技术信息,能为客户引进先进的、成熟的节能改造技术,能为客户提供综合性的节能服务和保证节能效果。
    第三. EMCo通过节能改造项目的节能效益回收投资和利润;客户无需项目投资,不承担任何投资风险,能分享节能收益。
    第四. 合同结束后,全套节能设备将无偿转移给用户,用户将享受项目创造的全部效益。

5. 与有实力的EMCo合作,建设示范工程
    神雾公司在运作初期虽然持有较好的专利技术,但是由于资金问题的困扰,只能采用传统的项目实施方式,即由客户提供项目资金来实施项目。由于客户要承担绝大部分风险,对新的技术又没有深刻的了解,难于确定采用新技术的决心,因此增加了进入市场的难度。神雾公司决定与山东节能工程公司合作,借助合作方的资金和经营节能项目经验,采用合同能源管理模式进入节能市场,很快就在湖北冶钢集团和云南昆明钢铁公司对三台轧钢加热炉进行综合节能改造,这是高温燃烧技术在国内以合同能源管理模式的首次成功运作。这一合作受到了国内众多的钢铁、有色、铁路、化工、机械制造企业的关注。
    因为有了示范项目,也就有了进行宣传推广专有节能技术和合同能源管理机制的实例,增强了说服力,顺利地迈入了这一节能市场的门槛。通过合作也锻炼了队伍,项目人员有了实施合同能源管理项目的经验,为进一步开发市场创造了有利条件。
6. 组建高素质的职工队伍
    神雾公司为了掌握蓄热式高温燃烧技术(HTAC),身为燃烧技术专家的公司领导人邀请了国内外几十位专家进行理论与实验研究。并多次参加国际间的技术交流,在吸收发达国家先进技术的同时,不断加大科研投入,在短期内掌握了技术关键,研制开发出适应我国工业炉窑的新型HTAC技术及燃油、燃气蓄热式燃烧器系列设备,科技成果多次获得省部级科技进步奖,企业走上了健康快速发展的轨道。
    神雾公司为了尽快组建有战斗力的员工队伍,首先聘请了一批来自国内部级设计院训练有素、有经验的专业人员,由他们组成了技术核心。在此基础上成立了工业炉设计部、自控部、技术中心、非标设计部、工程部等,配备了老中青相结合的人员梯队,为公司的长远发展奠定了基础。公司现有员工总数230人(高级工程师31人,工程师10人),其中博士和硕士研究生共5人,其余80%以上的人有大学本科学历或工程师以上职称。
7. 搞好项目效益分析
    客户是否实施节能项目,一个重要因素是项目实施后经济效益的好坏,因此必须进行详细的经济效益分析,增加对客户的说服力。
    如昆钢三轧加热炉改造项目,采用合同能源管理方式运作,双方分享项目实施后的效益。项目完成后的3年内,EMCo分享节能项目效益的90%以此回收前期投入和利润,客户分享10%。3年合同期满后,节能项目为客户所有。项目产生的节能、降耗、增产的综合效益达597.55万元/年,在无需客户投入任何资金的条件下,项目完成后的前三年客户每年将得到约60万元的效益。又如东方钢铁有限公司加热炉节能改造项目,年节约能源6232.20吨标煤,减排CO2 4657.92吨碳,可获经济效益近700万元,效益由项目双方分享。
8. 认真进行风险防范
    按合同能源管理机制实施节能项目时,EMCo几乎承担了项目的全部风险。为了减少损失,提高项目的成功率,必须做好项目风险的评估。神雾公司从以下几个方面评估把握项目风险,实施效果较好。
(1).技术与设备风险分析
    所承建的加热炉设计由有经验的技术人员进行和把关;采购的设备均为有质量保证的国内外名牌产品。采用的双蓄热燃烧技术是该公司具有知识产权的独有技术,经过了多次实用检验。因此,此项风险可控。
(2)产量等因素风险控制
    节能改造项目的效益与项目的开工率和满负荷率有直接关系,应给予关注。从目前国内经济形势看,每年GDP增长8%左右,项目产品作为基础材料的市场容量大,一般情况下设备可满负荷生产。但是为了防止出现意外,要在合同中对相关内容进行约定,规避和减少风险。
(3). 支付风险分析
    选择被工商、银行、行业协会等部门评选的“重合同守信用”企业,这些客户商业信誉等级高,产品销售形势好,降低支付风险小。即使出现支付风险,按照双方协议:在客户未支付完款项时,项目所涉及的全部设备产权归节能服务公司所有,可以将项目中80%以上的设备拆回用于其他项目,项目风险可控制在允许的范围内。
9. 加强项目的实施与管理
    为了保证项目的成功率,必须加强EPC项目的实施管理,神雾公司专门设有EPC管理办公室,公司执行总裁直抓现管;为增强管理力量,公司集中来自国内大型企业,具有丰富专业知识和现场项目管理能力的员工担任项目经理(有项目经理22人),运做各个合同项目,保证项目的顺利实施。

四. 展望
    通过以合同能源管理方式实施节能项目,神雾公司深刻体会到“合同能源管理”这种全新的节能新机制,不仅适合于西方市场经济发达的国家,也适合于中国。首先以合作方式学习实施合同能源管理节能项目,到独立实施合同能源管理节能项目,神雾公司得到了世行/GEF中国节能促进项目的支持和帮助,为其快速发展插上了腾飞的翅膀。
    神雾公司依靠自身的科技实力,研究、开发蓄热式高温燃烧技术,并使其产业化,多次获得省部级科学技术奖,并得到了2003年~2005年企业所得税减半的优惠待遇。所有这一切都说明神雾公司掌握的技术是有推广前景的先进节能技术,神雾公司是国家有关部门着力扶持的节能企业。就是这样的企业,在扩张市场面临资金紧缺时,由于缺少商业银行的金融信誉记录,仍然难于得到商业信贷,阻碍了在节能市场上的快速推广。
    世行/GEF中国节能促进项目二期EMCo贷款担保计划的实施给予神雾公司以巨大帮助。2004年通过项目二期EMCo贷款担保计划执行单位——中国经济技术投资担保有限公司的工作与协调,帮助神雾公司理顺了与商业银行间的融资关系,及时得到了1700万元人民币的商业贷款,使其湖北冶钢加热炉改造项目得以上马。这次商业融资是神雾公司一次有益尝试。既为神雾公司融资和资本运作拓宽了道路,为神雾公司实现其宏伟目标提供了有利条件,同时也为用能企业引进高新节能技术提供了新的经验。
    节约能源和保护环境是我国经济可持续发展战略的重要组成部分。因此,工业炉窑节能意义重大,它将提高企业能源效率,降低生产成本,提高能源市场竞争力,减少污染物排放和环境治理费用。在世行/GEF中国节能促进项目促进下,蓄热式高温技术必将在我国工业炉窑上得到广泛应用,为节能减排做出更大贡献。

 
 
   

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