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【重磅】重点节能技术应用典型案例系列宣传推广之二

2018-07-06

 

江苏磁谷科技股份有限公司:沙钢2500KW除尘风机的绕组永磁耦合调速技术改造

阳谷祥光铜业有限公司:阳谷祥光旋浮铜冶炼工艺应用

常州江南冶金科技有限公司:安阳钢铁几何态换热器回收焦炉荒煤气余热利用

 

一、江苏磁谷科技股份有限公司:沙钢2500KW除尘风机的绕组永磁耦合调速技术改造

 
◆专家有评语:
磁谷科技绕组永磁耦合调速技术创新优势突出,为企业自主研发且拥有发明专利。沙钢使用绕组永磁耦合调速器替换原液偶后,可靠性高,沙钢典型案例节电率达41%,节能减排效益显著,市场潜力巨大,绕组永磁耦合调速是节能环保领域一种全新的国际领先节能技术。
(专家:袁宝荣 中节能咨询有限公司教授级高工、主任 2018年6月15日)
◆企业有态度:
我公司绕组永磁耦合调速器技术经权威鉴定为国际领先水平,分别列入国家发改委节能目录、国家工信部节能装备推荐目录,可用于风机、水泵内负载调速,比变频调速普遍节电1%-15%,比液耦调速普遍节电3%-50%,且具备无可比拟的可靠性,几乎无维护,仅国内改造或新建市场容量达千亿。沙钢案例节电率高达41%,项目可复制性强,全面推广将有显著的节能减排效应。
在供给侧结构性改革和新旧发展动能接续转换背景下,经济高质量发展对高效电机等节能新技术和装备提出了更高的要求。我司将发挥技术优势,持续创新,推进工业节能与绿色发展,做大做强节能事业! 
 

江苏磁谷绕组永磁耦合调速技术为节能环保产业发展助力添彩

 
江苏磁谷科技股份有限公司是国家高新技术企业、首批国家级绿色工厂、新三板挂牌公司。主营业务为永磁耦合传动系列低碳节能产品(永磁耦合联轴器、绕组永磁耦合调速器等),广泛应用于船舶、煤炭、钢铁、化工、建材、电力、水泥等行业,为各行业电机系统传动调速需求提供绿色节能解决方案。
公司掌握动力传动领域国际领先的节能技术,绕组式永磁耦合调速器通过中国工业节能与清洁生产协会组织的新技术新产品成果鉴定,鉴定认为整体技术处于国际领先水平,“绕组式永磁耦合调速器技术”列入国家发改委《国家重点节能低碳技术推广目录(2017年本,节能部分)》第192项、列入国家工信部《国家工业节能技术装备推荐目录(2017)》,“沙钢2500kW除尘风机的绕组永磁耦合调速技术改造”项目列入国家节能中心《重点节能技术应用典型案例》,“电机系统绕组永磁耦合调速技术”荣获2016-2017年度WWF气候创行者获奖项目。“大弹性位移非接触同步永磁传动技术”列入国家发改委《国家重点节能低碳技术推广目录》(2017年本,低碳部分)第14项。公司目前拥有永磁传动领域授权专利共40件,其中南非发明专利1件,国内发明专利9件。
一、绕组永磁耦合调速技术原理与优势
绕组永磁耦合调速技术应用领域十分广泛,如机械、电机控制等节电领域,适用于各行业风机、水泵、空预器等动力源进行调速、节能。绕组式永磁耦合调速器是由永磁转子、绕组转子以及控制系统组成的非接触永磁传动设备。永磁外转子与绕组内转子有转速差时,在绕组中产生感应电动势;控制绕组中感应电流大小,实现调速和软起功能。设备原理图见图1所示,结构简图见图2所示。
传递动力的同时,将转差功率转变成电能引出回馈到用电端再利用,高效、节能,彻底解决了其他转差调速类设备的温升问题。
 
绕组永磁耦合调速技术相对于目前传统产品,具有诸多优势。具体包括:(1)离合器功能。无机械动作、无摩擦磨损。(2)调速方式。调节绕组中的感应电流,控制传递转矩,实现调速和软起动。(3)转差功率变电能再利用。绕组中转差功率引出回馈到用电端再利用,彻底解决了其他转差调速类设备的温升问题。(4)绕组永磁节电优势明显:较液力偶合调速器或涡流永磁调速器节电10%-50%,较IE3电机变频调速系统节电1%-7%,较IE2以下电机变频调速系统节电3%-15%。(5)运行可靠性等比于永磁电机的可靠性。(6)可长时间以超低转速(包括零转速)大转矩(额定转矩以下)无级调速、调转矩运行。(7)可用于非电动机动力源的高效调速节能。
二、绕组永磁耦合调速技术市场推广潜力大,节能效果显著
目前,我国风机用电占全国用电量的10.4%,泵类占20.9%,空气压缩机占9.4%,整个电机系统用电量约占全国用电量的64%。据有关权威统计,电机调速节能市场庞大,仅国内年市场容量就有1000亿,市场前景广阔。
以“沙钢2500kW除尘风机的绕组永磁耦合调速技术改造”项目为例,按2500kW除尘风机(单台)的改造,原有液偶节电率40%计,绕组永磁替换液偶节电率按41%,年工作时间以7000小时计。年节电量430.5万kWh,相当于节约1506.75tce,减排CO23228.75t。
图3  江苏沙钢集团有限公司 2500kW二次除尘风机改造项目
 
绕组永磁调速技术在其他应用场景亦取得了显著效果,如秦皇岛宏兴钢铁、新余钢铁、福建三明钢铁、华润江苏南热、山阴电厂、柳林电厂、海螺水泥、金煤化工等。其中新余钢铁股份有限公司烧结厂6#7#8#环脱硫风机(710kW)节能改造项目,采用江苏磁谷科技3台710kW永磁耦合调速器取代原有刚性联轴器,节能率大于37%,年节电量489.3万kWh,年节电能力1712.55tce,年减排3669.75tCO2,投资回报期仅约11个月。
绕组永磁耦合调速是节能环保领域一种全新的国际领先节能技术,全面推广应用将产生显著的节能减排效应,为全球绿色发展助力添彩。
 
技术企业联系方式:
名称:江苏磁谷科技股份有限公司
地址:江苏省镇江高新技术产业开发园区四平山路10号
邮编:212009
网址:www.jscigu.com
联系人及电话(座机、手机):
顾静 0511-88893960/61/62  15106108098)
 

二、阳谷祥光铜业有限公司:阳谷祥光旋浮铜冶炼工艺应用

 
◆专家有评语:
阳谷祥光旋浮铜冶炼工艺,解决了传统冶炼的能耗高、效率低、污染大三大关键技术难题,实现了节能高效环保的现代化铜冶炼目标,对提升我国铜冶炼技术整体水平、促进有色金属工业节能减排可持续发展具有重大意义。
(专家:邵朱强  中国有色金属工业协会高工、处长 2018年6月15日)
◆企业有态度:
阳谷祥光铜业入选的技术“旋浮铜冶炼工艺”,解决了传统冶炼的能耗高、效率低、污染大三大关键技术难题,实现了节能高效环保的现代化铜冶炼目标,对提升我国铜冶炼技术整体水平具有重大意义。
十八届五中全会和“十三五”规划《纲要》要求把节能贯穿于经济社会发展全过程和各领域,“一带一路”建设要践行绿色发展新理念。因此,阳谷祥光铜业将一如既往地致力于环保节能技术在铜冶炼领域的开发与应用,进一步提升有色金属工业节能减排可持续发展能力。
 

绿色制造新动力:阳谷祥光旋浮铜冶炼工艺技术

阳谷祥光铜业有限公司是世界单系统产能最大的铜冶炼厂,位于中国首家铜产业国家级生态工业示范园区—阳谷祥光生态工业园。现已形成年产矿产阴极铜50万吨、黄金20吨、白银600吨、硫酸170万吨和稀贵稀散金属1000吨的生产能力。祥光铜业产品“祥光阴极铜”、“XIANGGUANG”牌银锭分别在伦敦金属交易所(LEM)和上海期货交易所(SHFE)成功注册。
一、旋浮铜冶炼工艺技术原理与特征
铜是国民经济发展和国防工业的重要战略材料,中国是铜冶炼大国,连续十六年保持铜产量世界第一,占世界铜产量35%。现有铜冶炼工艺存在的共性问题是能耗高、污染大、效率低,如何利用高新技术改造传统高耗能、高污染行业,满足国家对节能、环保、资源利用的高标准要求,是有色行业转型升级可持续发展的重大需求。
阳谷祥光铜业全面分析研究了国内外相关技术和设备,确定了自主研发新技术的思路和总体方案,通过开展工艺理论研究、计算机仿真、关键设备研制、工业试验、工程设计等,自主开发出节能高效清洁环保旋浮铜冶炼工艺体系及核心装备,实现了铜冶炼理论、工艺、装备的重大创新。打破了国外对先进铜冶炼技术和关键设备的长期垄断,提升了我国铜冶炼的核心竞争力。
旋浮铜冶炼工艺节能原理是通过采用物料颗粒碰撞反应机理,反应机理分为两部分,一是反应塔上部的氧气和物料颗粒间的反应,以熔炼为例,主要反应:2CuFeS2 + O2 → 2FeS + Cu2S + SO2 ;2FeS + 3O2 →2FeO + 2SO2;6FeO +O2→2Fe3O4(过氧化);2Cu2S + 3O2 →2Cu2O(过氧化)+2SO2;二是反应塔下部过氧化颗粒和欠氧化颗粒间的碰撞反应,主要反应:3Fe3O4 +FeS→10FeO+SO2;Cu2O+FeS→FeO+ Cu2S;2FeO+SiO2→Fe2SiO4。传统冶炼只有第一部分反应机理,没有第二部分反应机理,因而反应不完全。旋浮冶炼的碰撞反应机理确保整个熔炼和吹炼过程在各种工艺条件下都能反应充分完全。
 
该技术具有以下特征优势:(1)采用龙卷风旋流分散物料,强化气粒混合。旋浮冶炼对物料的分散模拟了自然界龙卷风高速旋转具有极强扩散和卷吸能力的原理,颗粒呈倒龙卷风的旋流状态分布在反应塔中央,增强了旋流的扩散和卷吸能力,气粒混合好,大大增加了物料颗粒碰撞,提高了氧利用率,降低了生料及烟尘发生率,减少了二次处理用能。(2)采用“风内料外”的环状布料形式,强化传质传热,提高余热回收。旋浮冶炼的颗粒原料在工艺风外环,增加了颗粒群和工艺风的接触面积,传质传热和反应效率增加;颗粒与高温回流气直接接触,去除了工艺风对颗粒群的风幕作用,颗粒着火点温度能够迅速达到,加速了颗粒与气体间、颗粒与颗粒间的反应。
另外,公司还开发出旋浮冶炼工艺的核心装备。根据旋浮冶炼“碰撞、旋风、脉动、风内料外”技术特征,通过建立旋浮冶炼数值仿真模型,获得气相温度分布、流线、不同粒径颗粒轨迹、温度变化等信息,以仿真结果为基础,经研制多个喷嘴样机和进行工业试验,开发出具有完全自主知识产权的脉动旋流型喷嘴,克服中央扩散型喷嘴气粒混合差、粒子碰撞少、反应偏析、热损失大等问题,能较好实现超强化、低能耗的冶炼目标。开发了旋浮冶金数模,实现冶炼生产过程计算机在线控制。针对冶炼炉构建了多元多次金属平衡方程和热平衡方程,并结合前馈反馈控制策略,融合统计仿真模型,自主研发出旋浮冶金控制数学模型,以此冶金数模为基础,开发出旋浮冶炼生产过程计算机在线控制系统。首次在旋浮铜冶炼生产系统上投入运行,使得在不同工艺条件下计算出最佳工艺控制参数,对生产过程进行实时控制,在线率99.5%以上,控制精度98%以上,确保了大规模冶炼工业生产的高效和稳定,实现了旋浮智能化冶炼和自热冶炼。
二、经济效益、环境效益和社会效益显著
“阳谷祥光旋浮铜冶炼工艺”技术于2009年5月应用于阳谷祥光铜业有限公司。生产实践表明,祥光铜业的熔炼炉和吹炼炉运行稳定,在处理高杂质铜精矿时工厂依然稳定地生产出合格粗铜,年节能量好于预期值,主要技术经济指标达到国际领先水平。平均节能能力为0.19tce/tCu,碳减排能力为0.31tCO2/tCu。为公司带来重大的经济效益、环境效益和社会效益。
“阳谷祥光旋浮铜冶炼工艺”技术成果应用于河南中原黄金冶炼厂有限责任公司整体搬迁升级改造项目。主要技术经济指标达到国际领先水平。平均节能能力为0.186tce/tCu,碳减排能力为0.3tCO2/tCu。以年产10万吨阴极铜计,年节约费用3636万元,具有较好的经济效益、环境效益和社会效益。
三、阳谷祥光对技术研发孜孜以求,成果卓著
阳谷祥光铜业作为高新技术企业,建设有国家级企业技术中心、山东省铜冶炼及稀散金属提取工程技术研究中心、山东省铜冶炼清洁生产与综合利用工程实验室等创新平台。通过自主创新形成了拥有自主知识产权的铜冶炼及综合回收核心技术的工艺体系,采用工艺:超强化旋浮熔炼和旋浮吹炼工艺、冰铜吹炼渣无水粒化技术、粗铜自氧化还原精炼技术、高浓度烟气(SO2浓度18%)转化制酸技术、电解平行流技术。在世界上第一个实现了超强化旋浮铜冶炼的智能冶炼和自热冶炼,标志着中国铜冶炼技术及装备进入了世界先进水平,已由技术引进转向技术输出。
近年来,祥光铜业先后承担了国家国际科技合作项目、国家发改委重点节能技术专项等20余项国家、省、市级大型科研课题,授权专利100余项,其中国际发明40项,参与制定国家、行业标准50余项。多项科技成果通过山东省科技厅或中国有色金属工业协会组织的专家评价,评价结论:整体技术达到国际领先水平。先后获国家科技进步二等奖1项,中国专利金奖1项,山东省技术发明一等奖1项,山东省科技进步一等奖1项,山东省科技进步二等奖1项,中国有色金属工业科学技术奖10项,国家发明专利优秀奖1项,山东省发明专利一等奖2项。“旋浮铜冶炼”纳入工信部《铜冶炼行业规范条件》,“粗铜自氧化还原精炼技术”和“平行流电解技术”被国家发改委列入《国家重点节能低碳技术推广目录》,属于国家产业和环保政策重点鼓励推广的高效、节能、环保的清洁生产技术,作为新建和改扩建企业优先选择工艺。
阳谷祥光铜业以其良好的环境效益和经济效益,被工信部、财政部、科技部列为国家资源节约型、环境友好型第一批试点企业,被环保部授予国家环境友好工程,被工信部评为首批“绿色工厂”,并在全面反映十八大以来我国经济社会发展巨大成就的献礼纪录片——《辉煌中国》第四集《绿色中国》中作为中国创新驱动绿色发展的典型企业被重点报道。
目前,阳谷祥光旋浮铜冶炼工艺已在阳谷祥光铜业有限公司、中国黄金集团-河南中原黄金冶炼厂和中铝东南铜业有限公司推广应用;在肯尼科特公司招标中评选为首选技术。随着该技术的深入推广和应用,将为有色行业供给侧改革转型升级可持续发展起到积极的推动作用,成为绿色制造新动力。
 
技术企业联系方式:
名称:阳谷祥光铜业有限公司
地址:山东省聊城市阳谷县石佛镇祥光路1号
邮编:252327
网址:www.xiangguang.com
联系人:陈迎武
电话:0635-7135051   18863558159

三、常州江南冶金科技有限公司:安阳钢铁几何态换热器回收焦炉荒煤气余热利用

 
◆专家有评语:
减排的主要手段是节能。本项成果通过上升管换热器的优化选材,实现荒煤气的显热回收,防止焦油凝析附着,生产饱和蒸汽,有较大的推广价值,本项目进一步产生过热蒸汽,又有显著进步。2年的稳定运行,有可靠性、创新性、先进性、有推广价值。
(专家:王志刚  中国质量认证中心高工、处长 2018年6月15日)
◆企业有态度:
“行到水穷处,坐看云起时”。我司经过多年研发,借鉴长期生产单晶炉的实践经验,分析弊端,另辟蹊径,将上升管筒体设计成整体结构,突破换热设备的三个关键技术:耐高温腐蚀的内衬材料,稳定、可靠、高效的纳米导热和隔热材料;极强抗热应力换热器。
截至2017年底,“几何态构体换热器”上升管有6座焦炉在运行,安钢6米焦炉平均吨焦产过热蒸汽90千克,开创了国内荒煤气显热产生过热蒸汽的先河,整体技术处于国际领先水平;正在施工中的7米焦炉6座、6米焦炉7座。江南冶金“焦炉荒煤气显热回收生产过热蒸汽技术”成功入选国家节能中心典型案例,将配合国家节能中心开展宣传推广工作,为焦化行业节能减排将做出更大贡献。
 

常州江南冶金:焦炉荒煤气显热回收生产过热蒸汽技术化解技术瓶颈

焦炉是能量转换装置中效率较高的热工炉窑,但占炼焦过程热损失总量36%的焦炉荒煤气带出的显热,其回收利用一直是研发的热门课题。目前焦炉荒煤气显热回收存在一些技术瓶颈,归纳为“三怕”、两道“坎”。炼焦生产上升管忌讳的“三怕”,怕漏水、怕挂焦油、怕长石墨。一旦“漏水到炭化室,那将给焦炉砌体带来重大事故,煤焦油及石墨均会堵塞荒煤气通道。焦炉荒煤气显热回收必须跨越的两道“坎”。一是荒煤气温度极限“坎”。当温度低于450℃时,煤焦油蒸汽会发生冷凝,凝结在上升管内筒壁上;温度高于900℃时,荒煤气中的碳氢化合物又会在高温下析出,积碳而生成石墨。二是换热设备高性能的“坎”。换热设备必须具备耐高温、耐腐蚀、高导热性,并具有抗应变能力,才能适应上升管复杂的环境。三是荒煤气显热回收的两道“坎”。决定了技术开发的难度,故而也一直是焦化领域的技术难题。
一、几何态构体换热器破解荒煤气显热回收难题
常州江南冶金科技有限公司凭借长期生产单晶硅炉积累的经验和技术,借鉴其特殊结构形式、加工工艺,独辟蹊径,研发出独特结构的换热器。焦炉荒煤气显热回收的关键设备是上升管内部设置的换热器,因为上升管内直径只有400-500mm,只能在圆形筒腔内想办法,换热器材质具备耐高温、耐腐蚀、高导热性能。
几何态无缝构体换热器攻破漏水难关。上升管内侧水夹套为专用的特殊合金,经过2600℃以上高温熔化成型,后在恒温环境中与外层无缝钢管加工融合,增加其抗应变性,形成防止漏水的保护层。上升管换热器主体经过特殊设计和加工,呈异型几何态规律排列的无缝完整结构体。水与荒煤气热量的交换是在密闭空间内进行,水汽不会渗漏到炭化室,彻底打消了炼焦生产管理的上升管漏水进入炭化室的疑虑。
纳米材料破解荒煤气导热及腐蚀难题。换热器壁导热和绝热的纳米材料与特殊合金二者的高温熔合,在高温环境中喷涂而成,表面形成坚固光滑均匀的釉面,具有防腐、耐高温、不挂结的特性,荒煤气温度控制在450℃以上,杜绝了石墨的析出和焦油成分的凝结,即使挂结也易于清除。通过大流量、低扬程强制循环泵,进水管合理梯级管径配置,配以自动控制技术,保证了供水支管各处水压流量的一致,也使得每个上升管换热器的进出水相对平衡。
三道防线打消“漏水”顾虑。上升管换热器绝对不能漏水到炭化室,漏水是上升管第一忌讳的。纳米几何态换热器防漏水有三层保护:第一层为换热器内筒外壁致密坚实的纳米氮化铝导热层;第二层为耐高温耐腐蚀的复合合金材料,经过高温熔接在第三层材料内壁;第三层保护是呈异型几何态规律排列的无缝完整结构体,也就是无缝钢管为换热主体(厚度16mm以上);另外换热器外壁还喷涂纳米氧化锆绝热涂料,形成坚硬致密的隔热涂层。有了这三道防漏水的“护身符”,彻底打消了炼焦生产管理的上升管漏水进入炭化室的疑虑(图1)。
图1 三道防线打消“漏水”顾虑
 
二、荒煤气显热回收技术的应用
焦炉荒煤气显热纳米几何态构体回收技术,在邯钢5、6#两座6m大型焦炉首次工业化应用,90个上升管,稳定产出0.6MPa饱和蒸汽,发生量稳定在10.5t/h,折合吨焦产蒸汽114.6kg。上升管出口荒煤气经换热后温度大幅度下降,上升管出口荒煤气温度由原来的762℃降低到446℃,下降了316℃(图2)。
图2 余热回收利用投用后的上升管荒煤气进出口温度对比
 
迄今系统稳定运行30个月,上升管内部几乎无结焦现象,外部没有腐蚀情况,蒸汽并入邯钢蒸汽管网供用户使用。
三、几何态技术回收荒煤气显热技术的推广
2018年1月,中国工程院院士金涌为组长的专家组,对安钢7号、8号焦炉荒煤气显热生产过热蒸汽项目进行评定,一致认为,“该技术节能减排效果显著,其焦炉荒煤气显热回收生产过热蒸汽技术处于国际领先水平,在焦化行业具有推广应用前景。” 该技术也分别入选国家发改委和工信部节能技术推广目录,2018年4月成功入选国家节能中心重点节能技术典型案例(2017年)。
焦炉荒煤气显然回收生产饱和蒸汽到过热蒸汽,具有多项具有突破性的关键核心技术,解决了炼焦生产的世界性难题。
 
技术企业联系方式:
单位:常州江南冶金科技有限公司
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网址:http://www.czjnyj.com/
电话:0519-69813868
传真:0519-69813876
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