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重點節能技術應用典型案例系列宣傳推廣
[雙擊自動滾屏]   發布時間: 2018-7-17 15:48:23   閱讀: 851

江蘇(su)磁谷科技(ji)(ji)股份有限公司: 沙鋼2500KW除(chu)塵風機(ji)的(de)繞組永磁耦合調速(su)技(ji)(ji)術改造

陽谷祥光銅(tong)業有限公司(si): 陽谷祥光旋浮銅(tong)冶煉(lian)工藝應用

常州江南冶金科技有限公司: 安陽鋼(gang)鐵幾何態換(huan)熱(re)(re)器(qi)回收焦爐荒煤(mei)氣余熱(re)(re)利(li)用

 

一、江(jiang)蘇磁(ci)(ci)谷科技(ji)股(gu)份有限公司: 沙鋼2500KW除塵風機的繞(rao)組永磁(ci)(ci)耦合(he)調速技(ji)術改造

 
◆專家有評語:
磁谷科技繞組永磁耦合調速技術創新優勢突出,為企業自主研發且擁有發明專利。沙鋼使用繞組永磁耦合調速器替換原液偶后,可靠性高,沙鋼典型案例節電率達41%,節能減排效益顯著,市場潛力巨大,繞組永磁耦合調速是節能環保領域一種全新的國際領先節能技術。
(專家: 袁寶榮 中節能咨詢有限公司教授級高工、主任 2018年6月15日)
◆企業有態度:
我公司繞組永磁耦合調速器技術經權威鑒定為國際領先水平,分別列入國家發改委節能目錄、國家工信部節能裝備推薦目錄,可用于風機、水泵內負載調速,比變頻調速普遍節電1%-15%,比液耦調速普遍節電3%-50%,且具備無可比擬的可靠性,幾乎無維護,僅國內改造或新建市場容量達千億。沙鋼案例節電率高達41%,項目可復制性強,全面推廣將有顯著的節能減排效應。
在供給側結構性改革和新舊發展動能接續轉換背景下,經濟高質量發展對高效電機等節能新技術和裝備提出了更高的要求。我司將發揮技術優勢,持續創新,推進工業節能與綠色發展,做大做強節能事業! 
 

江蘇磁谷繞組永磁耦合調速技術為節能環保產業發展助力添彩

 
江蘇磁谷科技股份有限公司是國家高新技術企業、首批國家級綠色工廠、新三板掛牌公司。主營業務為永磁耦合傳動系列低碳節能產品(永磁耦合聯軸器、繞組永磁耦合調速器等),廣泛應用于船舶、煤炭、鋼鐵、化工、建材、電力、水泥等行業,為各行業電機系統傳動調速需求提供綠色節能解決方案。
公司掌握動力傳動領域國際領先的節能技術,繞組式永磁耦合調速器通過中國工業節能與清潔生產協會組織的新技術新產品成果鑒定,鑒定認為整體技術處于國際領先水平,“繞組式永磁耦合調速器技術”列入國家發改委《國家重點節能低碳技術推廣目錄(2017年本,節能部分)》第192項、列入國家工信部《國家工業節能技術裝備推薦目錄(2017)》,“沙鋼2500kW除塵風機的繞組永磁耦合調速技術改造”項目列入國家節能中心《重點節能技術應用典型案例》,“電機系統繞組永磁耦合調速技術”榮獲2016-2017年度WWF氣候創行者獲獎項目。“大彈性位移非接觸同步永磁傳動技術”列入國家發改委《國家重點節能低碳技術推廣目錄》(2017年本,低碳部分)第14項。公司目前擁有永磁傳動領域授權專利共40件,其中南非發明專利1件,國內發明專利9件。
一、繞組永磁耦合調速技術原理與優勢
繞組永磁耦合調速技術應用領域十分廣泛,如機械、電機控制等節電領域,適用于各行業風機、水泵、空預器等動力源進行調速、節能。繞組式永磁耦合調速器是由永磁轉子、繞組轉子以及控制系統組成的非接觸永磁傳動設備。永磁外轉子與繞組內轉子有轉速差時,在繞組中產生感應電動勢;控制繞組中感應電流大小,實現調速和軟起功能。設備原理圖見圖1所示,結構簡圖見圖2所示。
傳遞動力的同時,將轉差功率轉變成電能引出回饋到用電端再利用,高效、節能,徹底解決了其他轉差調速類設備的溫升問題。
 
繞組永磁耦合調速技術相對于目前傳統產品,具有諸多優勢。具體包括: (1)離合器功能。無機械動作、無摩擦磨損。(2)調速方式。調節繞組中的感應電流,控制傳遞轉矩,實現調速和軟起動。(3)轉差功率變電能再利用。繞組中轉差功率引出回饋到用電端再利用,徹底解決了其他轉差調速類設備的溫升問題。(4)繞組永磁節電優勢明顯: 較液力偶合調速器或渦流永磁調速器節電10%-50%,較IE3電機變頻調速系統節電1%-7%,較IE2以下電機變頻調速系統節電3%-15%。(5)運行可靠性等比于永磁電機的可靠性。(6)可長時間以超低轉速(包括零轉速)大轉矩(額定轉矩以下)無級調速、調轉矩運行。(7)可用于非電動機動力源的高效調速節能。
二、繞組永磁耦合調速技術市場推廣潛力大,節能效果顯著
目前,我國風機用電占全國用電量的10.4%,泵類占20.9%,空氣壓縮機占9.4%,整個電機系統用電量約占全國用電量的64%。據有關權威統計,電機調速節能市場龐大,僅國內年市場容量就有1000億,市場前景廣闊。
以“沙鋼2500kW除塵風機的繞組永磁耦合調速技術改造”項目為例,按2500kW除塵風機(單臺)的改造,原有液偶節電率40%計,繞組永磁替換液偶節電率按41%,年工作時間以7000小時計。年節電量430.5萬kWh,相當于節約1506.75tce,減排CO23228.75t。
圖3  江蘇沙鋼集團有限公司 2500kW二次除塵風機改造項目
 
繞組永磁調速技術在其他應用場景亦取得了顯著效果,如秦皇島宏興鋼鐵、新余鋼鐵、福建三明鋼鐵、華潤江蘇南熱、山陰電廠、柳林電廠、海螺水泥、金煤化工等。其中新余鋼鐵股份有限公司燒結廠6#7#8#環脫硫風機(710kW)節能改造項目,采用江蘇磁谷科技3臺710kW永磁耦合調速器取代原有剛性聯軸器,節能率大于37%,年節電量489.3萬kWh,年節電能力1712.55tce,年減排3669.75tCO2,投資回報期僅約11個月。
繞組永磁耦合調速是節能環保領域一種全新的國際領先節能技術,全面推廣應用將產生顯著的節能減排效應,為全球綠色發展助力添彩。
 
技術企業聯系方式:
名稱: 江蘇磁谷科技股份有限公司
地址: 江蘇省鎮江高新技術產業開發園區四平山路10號
郵編: 212009
網址: www.jscigu.com
聯系人及電話(座機、手機):
顧靜 0511-88893960/61/62  15106108098)
 

二、陽谷祥光銅業有(you)限公司: 陽谷祥光旋浮銅冶煉工(gong)藝應用

 
◆專家有評語:
陽谷祥光旋浮銅冶煉工藝,解決了傳統冶煉的能耗高、效率低、污染大三大關鍵技術難題,實現了節能高效環保的現代化銅冶煉目標,對提升我國銅冶煉技術整體水平、促進有色金屬工業節能減排可持續發展具有重大意義。
(專家: 邵朱強  中國有色金屬工業協會高工、處長 2018年6月15日)
◆企業有態度:
陽谷祥光銅業入選的技術“旋浮銅冶煉工藝”,解決了傳統冶煉的能耗高、效率低、污染大三大關鍵技術難題,實現了節能高效環保的現代化銅冶煉目標,對提升我國銅冶煉技術整體水平具有重大意義。
十八屆五中全會和“十三五”規劃《綱要》要求把節能貫穿于經濟社會發展全過程和各領域,“一帶一路”建設要踐行綠色發展新理念。因此,陽谷祥光銅業將一如既往地致力于環保節能技術在銅冶煉領域的開發與應用,進一步提升有色金屬工業節能減排可持續發展能力。
 

綠色制造新動力: 陽谷祥光旋浮銅冶煉工藝技術

陽谷祥光銅業有限公司是世界單系統產能最大的銅冶煉廠,位于中國首家銅產業國家級生態工業示范園區—陽谷祥光生態工業園。現已形成年產礦產陰極銅50萬噸、黃金20噸、白銀600噸、硫酸170萬噸和稀貴稀散金屬1000噸的生產能力。祥光銅業產品“祥光陰極銅”、“XIANGGUANG”牌銀錠分別在倫敦金屬交易所(LEM)和上海期貨交易所(SHFE)成功注冊。
一、旋浮銅冶煉工藝技術原理與特征
銅是國民經濟發展和國防工業的重要戰略材料,中國是銅冶煉大國,連續十六年保持銅產量世界第一,占世界銅產量35%。現有銅冶煉工藝存在的共性問題是能耗高、污染大、效率低,如何利用高新技術改造傳統高耗能、高污染行業,滿足國家對節能、環保、資源利用的高標準要求,是有色行業轉型升級可持續發展的重大需求。
陽谷祥光銅業全面分析研究了國內外相關技術和設備,確定了自主研發新技術的思路和總體方案,通過開展工藝理論研究、計算機仿真、關鍵設備研制、工業試驗、工程設計等,自主開發出節能高效清潔環保旋浮銅冶煉工藝體系及核心裝備,實現了銅冶煉理論、工藝、裝備的重大創新。打破了國外對先進銅冶煉技術和關鍵設備的長期壟斷,提升了我國銅冶煉的核心競爭力。
旋浮銅冶煉工藝節能原理是通過采用物料顆粒碰撞反應機理,反應機理分為兩部分,一是反應塔上部的氧氣和物料顆粒間的反應,以熔煉為例,主要反應: 2CuFeS2 + O2 → 2FeS + Cu2S + SO2 ;2FeS + 3O2 →2FeO + 2SO2;6FeO +O2→2Fe3O4(過氧化);2Cu2S + 3O2 →2Cu2O(過氧化)+2SO2;二是反應塔下部過氧化顆粒和欠氧化顆粒間的碰撞反應,主要反應: 3Fe3O4 +FeS→10FeO+SO2;Cu2O+FeS→FeO+ Cu2S;2FeO+SiO2→Fe2SiO4。傳統冶煉只有第一部分反應機理,沒有第二部分反應機理,因而反應不完全。旋浮冶煉的碰撞反應機理確保整個熔煉和吹煉過程在各種工藝條件下都能反應充分完全。
 
該技術具有以下特征優勢: (1)采用龍卷風旋流分散物料,強化氣粒混合。旋浮冶煉對物料的分散模擬了自然界龍卷風高速旋轉具有極強擴散和卷吸能力的原理,顆粒呈倒龍卷風的旋流狀態分布在反應塔中央,增強了旋流的擴散和卷吸能力,氣粒混合好,大大增加了物料顆粒碰撞,提高了氧利用率,降低了生料及煙塵發生率,減少了二次處理用能。(2)采用“風內料外”的環狀布料形式,強化傳質傳熱,提高余熱回收。旋浮冶煉的顆粒原料在工藝風外環,增加了顆粒群和工藝風的接觸面積,傳質傳熱和反應效率增加;顆粒與高溫回流氣直接接觸,去除了工藝風對顆粒群的風幕作用,顆粒著火點溫度能夠迅速達到,加速了顆粒與氣體間、顆粒與顆粒間的反應。
另外,公司還開發出旋浮冶煉工藝的核心裝備。根據旋浮冶煉“碰撞、旋風、脈動、風內料外”技術特征,通過建立旋浮冶煉數值仿真模型,獲得氣相溫度分布、流線、不同粒徑顆粒軌跡、溫度變化等信息,以仿真結果為基礎,經研制多個噴嘴樣機和進行工業試驗,開發出具有完全自主知識產權的脈動旋流型噴嘴,克服中央擴散型噴嘴氣粒混合差、粒子碰撞少、反應偏析、熱損失大等問題,能較好實現超強化、低能耗的冶煉目標。開發了旋浮冶金數模,實現冶煉生產過程計算機在線控制。針對冶煉爐構建了多元多次金屬平衡方程和熱平衡方程,并結合前饋反饋控制策略,融合統計仿真模型,自主研發出旋浮冶金控制數學模型,以此冶金數模為基礎,開發出旋浮冶煉生產過程計算機在線控制系統。首次在旋浮銅冶煉生產系統上投入運行,使得在不同工藝條件下計算出最佳工藝控制參數,對生產過程進行實時控制,在線率99.5%以上,控制精度98%以上,確保了大規模冶煉工業生產的高效和穩定,實現了旋浮智能化冶煉和自熱冶煉。
二、經濟效益、環境效益和社會效益顯著
“陽谷祥光旋浮銅冶煉工藝”技術于2009年5月應用于陽谷祥光銅業有限公司。生產實踐表明,祥光銅業的熔煉爐和吹煉爐運行穩定,在處理高雜質銅精礦時工廠依然穩定地生產出合格粗銅,年節能量好于預期值,主要技術經濟指標達到國際領先水平。平均節能能力為0.19tce/tCu,碳減排能力為0.31tCO2/tCu。為公司帶來重大的經濟效益、環境效益和社會效益。
“陽谷祥光旋浮銅冶煉工藝”技術成果應用于河南中原黃金冶煉廠有限責任公司整體搬遷升級改造項目。主要技術經濟指標達到國際領先水平。平均節能能力為0.186tce/tCu,碳減排能力為0.3tCO2/tCu。以年產10萬噸陰極銅計,年節約費用3636萬元,具有較好的經濟效益、環境效益和社會效益。
三、陽谷祥光對技術研發孜孜以求,成果卓著
陽谷祥光銅業作為高新技術企業,建設有國家級企業技術中心、山東省銅冶煉及稀散金屬提取工程技術研究中心、山東省銅冶煉清潔生產與綜合利用工程實驗室等創新平臺。通過自主創新形成了擁有自主知識產權的銅冶煉及綜合回收核心技術的工藝體系,采用工藝: 超強化旋浮熔煉和旋浮吹煉工藝、冰銅吹煉渣無水粒化技術、粗銅自氧化還原精煉技術、高濃度煙氣(SO2濃度18%)轉化制酸技術、電解平行流技術。在世界上第一個實現了超強化旋浮銅冶煉的智能冶煉和自熱冶煉,標志著中國銅冶煉技術及裝備進入了世界先進水平,已由技術引進轉向技術輸出。
近年來,祥光銅業先后承擔了國家國際科技合作項目、國家發改委重點節能技術專項等20余項國家、省、市級大型科研課題,授權專利100余項,其中國際發明40項,參與制定國家、行業標準50余項。多項科技成果通過山東省科技廳或中國有色金屬工業協會組織的專家評價,評價結論: 整體技術達到國際領先水平。先后獲國家科技進步二等獎1項,中國專利金獎1項,山東省技術發明一等獎1項,山東省科技進步一等獎1項,山東省科技進步二等獎1項,中國有色金屬工業科學技術獎10項,國家發明專利優秀獎1項,山東省發明專利一等獎2項。“旋浮銅冶煉”納入工信部《銅冶煉行業規范條件》,“粗銅自氧化還原精煉技術”和“平行流電解技術”被國家發改委列入《國家重點節能低碳技術推廣目錄》,屬于國家產業和環保政策重點鼓勵推廣的高效、節能、環保的清潔生產技術,作為新建和改擴建企業優先選擇工藝。
陽谷祥光銅業以其良好的環境效益和經濟效益,被工信部、財政部、科技部列為國家資源節約型、環境友好型第一批試點企業,被環保部授予國家環境友好工程,被工信部評為首批“綠色工廠”,并在全面反映十八大以來我國經濟社會發展巨大成就的獻禮紀錄片——《輝煌中國》第四集《綠色中國》中作為中國創新驅動綠色發展的典型企業被重點報道。
目前,陽谷祥光旋浮銅冶煉工藝已在陽谷祥光銅業有限公司、中國黃金集團-河南中原黃金冶煉廠和中鋁東南銅業有限公司推廣應用;在肯尼科特公司招標中評選為首選技術。隨著該技術的深入推廣和應用,將為有色行業供給側改革轉型升級可持續發展起到積極的推動作用,成為綠色制造新動力。
 
技術企業聯系方式:
名稱: 陽谷祥光銅業有限公司
地址: 山東省聊城市陽谷縣石佛鎮祥光路1號
郵編: 252327
網址: www.xiangguang.com
聯系人: 陳迎武
電話: 0635-7135051   18863558159

三、常州江南冶金科技有限公司: 安(an)陽鋼鐵幾何態換熱器回收焦爐荒煤氣(qi)余熱利用

 
◆專家有評語:
減排的主要手段是節能。本項成果通過上升管換熱器的優化選材,實現荒煤氣的顯熱回收,防止焦油凝析附著,生產飽和蒸汽,有較大的推廣價值,本項目進一步產生過熱蒸汽,又有顯著進步。2年的穩定運行,有可靠性、創新性、先進性、有推廣價值。
(專家: 王志剛  中國質量認證中心高工、處長 2018年6月15日)
◆企業有態度:
“行到水窮處,坐看云起時”。我司經過多年研發,借鑒長期生產單晶爐的實踐經驗,分析弊端,另辟蹊徑,將上升管筒體設計成整體結構,突破換熱設備的三個關鍵技術: 耐高溫腐蝕的內襯材料,穩定、可靠、高效的納米導熱和隔熱材料;極強抗熱應力換熱器。
截至2017年底,“幾何態構體換熱器”上升管有6座焦爐在運行,安鋼6米焦爐平均噸焦產過熱蒸汽90千克,開創了國內荒煤氣顯熱產生過熱蒸汽的先河,整體技術處于國際領先水平;正在施工中的7米焦爐6座、6米焦爐7座。江南冶金“焦爐荒煤氣顯熱回收生產過熱蒸汽技術”成功入選國家節能中心典型案例,將配合國家節能中心開展宣傳推廣工作,為焦化行業節能減排將做出更大貢獻。
 

常州江南冶金: 焦爐荒煤氣顯熱回收生產過熱蒸汽技術化解技術瓶頸

焦爐是能量轉換裝置中效率較高的熱工爐窯,但占煉焦過程熱損失總量36%的焦爐荒煤氣帶出的顯熱,其回收利用一直是研發的熱門課題。目前焦爐荒煤氣顯熱回收存在一些技術瓶頸,歸納為“三怕”、兩道“坎”。煉焦生產上升管忌諱的“三怕”,怕漏水、怕掛焦油、怕長石墨。一旦“漏水到炭化室,那將給焦爐砌體帶來重大事故,煤焦油及石墨均會堵塞荒煤氣通道。焦爐荒煤氣顯熱回收必須跨越的兩道“坎”。一是荒煤氣溫度極限“坎”。當溫度低于450℃時,煤焦油蒸汽會發生冷凝,凝結在上升管內筒壁上;溫度高于900℃時,荒煤氣中的碳氫化合物又會在高溫下析出,積碳而生成石墨。二是換熱設備高性能的“坎”。換熱設備必須具備耐高溫、耐腐蝕、高導熱性,并具有抗應變能力,才能適應上升管復雜的環境。三是荒煤氣顯熱回收的兩道“坎”。決定了技術開發的難度,故而也一直是焦化領域的技術難題。
一、幾何態構體換熱器破解荒煤氣顯熱回收難題
常州江南冶金科技有限公司憑借長期生產單晶硅爐積累的經驗和技術,借鑒其特殊結構形式、加工工藝,獨辟蹊徑,研發出獨特結構的換熱器。焦爐荒煤氣顯熱回收的關鍵設備是上升管內部設置的換熱器,因為上升管內直徑只有400-500mm,只能在圓形筒腔內想辦法,換熱器材質具備耐高溫、耐腐蝕、高導熱性能。
幾何態無縫構體換熱器攻破漏水難關。上升管內側水夾套為專用的特殊合金,經過2600℃以上高溫熔化成型,后在恒溫環境中與外層無縫鋼管加工融合,增加其抗應變性,形成防止漏水的保護層。上升管換熱器主體經過特殊設計和加工,呈異型幾何態規律排列的無縫完整結構體。水與荒煤氣熱量的交換是在密閉空間內進行,水汽不會滲漏到炭化室,徹底打消了煉焦生產管理的上升管漏水進入炭化室的疑慮。
納米材料破解荒煤氣導熱及腐蝕難題。換熱器壁導熱和絕熱的納米材料與特殊合金二者的高溫熔合,在高溫環境中噴涂而成,表面形成堅固光滑均勻的釉面,具有防腐、耐高溫、不掛結的特性,荒煤氣溫度控制在450℃以上,杜絕了石墨的析出和焦油成分的凝結,即使掛結也易于清除。通過大流量、低揚程強制循環泵,進水管合理梯級管徑配置,配以自動控制技術,保證了供水支管各處水壓流量的一致,也使得每個上升管換熱器的進出水相對平衡。
三道防線打消“漏水”顧慮。上升管換熱器絕對不能漏水到炭化室,漏水是上升管第一忌諱的。納米幾何態換熱器防漏水有三層保護: 第一層為換熱器內筒外壁致密堅實的納米氮化鋁導熱層;第二層為耐高溫耐腐蝕的復合合金材料,經過高溫熔接在第三層材料內壁;第三層保護是呈異型幾何態規律排列的無縫完整結構體,也就是無縫鋼管為換熱主體(厚度16mm以上);另外換熱器外壁還噴涂納米氧化鋯絕熱涂料,形成堅硬致密的隔熱涂層。有了這三道防漏水的“護身符”,徹底打消了煉焦生產管理的上升管漏水進入炭化室的疑慮(圖1)。
圖1 三道防線打消“漏水”顧慮
 
二、荒煤氣顯熱回收技術的應用
焦爐荒煤氣顯熱納米幾何態構體回收技術,在邯鋼5、6#兩座6m大型焦爐首次工業化應用,90個上升管,穩定產出0.6MPa飽和蒸汽,發生量穩定在10.5t/h,折合噸焦產蒸汽114.6kg。上升管出口荒煤氣經換熱后溫度大幅度下降,上升管出口荒煤氣溫度由原來的762℃降低到446℃,下降了316℃(圖2)。
圖2 余熱回收利用投用后的上升管荒煤氣進出口溫度對比
 
迄今系統穩定運行30個月,上升管內部幾乎無結焦現象,外部沒有腐蝕情況,蒸汽并入邯鋼蒸汽管網供用戶使用。
三、幾何態技術回收荒煤氣顯熱技術的推廣
2018年1月,中國工程院院士金涌為組長的專家組,對安鋼7號、8號焦爐荒煤氣顯熱生產過熱蒸汽項目進行評定,一致認為,“該技術節能減排效果顯著,其焦爐荒煤氣顯熱回收生產過熱蒸汽技術處于國際領先水平,在焦化行業具有推廣應用前景。” 該技術也分別入選國家發改委和工信部節能技術推廣目錄,2018年4月成功入選國家節能中心重點節能技術典型案例(2017年)。
焦爐荒煤氣顯然回收生產飽和蒸汽到過熱蒸汽,具有多項具有突破性的關鍵核心技術,解決了煉焦生產的世界性難題。
 
技術企業聯系方式:
單位: 常州江南冶金科技有限公司
地址: 江蘇省常州市新北區旺賢路30號
網址: http://www.czjnyj.com/
電話: 0519-69813868
傳真: 0519-69813876
聯系人: 韓培(研究員) 總經理
手機: 13584302740
郵箱: hanpei@czjnyj.com,hanpei712@126.com

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