造纸能量系统优化技术改造项目节能效果分析评价报告.docx
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造纸能量系统优化技术改造项目节能效果分析评价报告
纸业有限公司
能量系统优化技术改造项目
节能效果分析评价报告
GGGVVVVV有限公司
前言
为贯彻执行《中华人民共和国节约能源法》、《国务院关于加强节能工作的决定》（国发办（2006）28号）和《GGG省节约能源条例》、《GGG省企业技术改造项目节能评估审查暂行办法》，保证项目建成后在能源使用方面符合国家有关法规、标准和规定；根据GGG省经济和信息化委员会GGG省财政厅[鲁经信资字（2010）104号文]《关于印发2010年GGG省重大节能技术产业化奖励资金项目申报指南的通知》和GGG省经贸委〔2007〕236号《GGG省企业技术改造项目节能评估审查暂行办法》的有关要求，在申报2010年GGG省重大节能技术产业化奖励资金项目前，需要向相关部门提供由咨询评估中介机构做的节能效果分析评价报告书；为此，GGGSSS纸业有限公司委托GGG正信能源工程技术有限公司对“能量系统优化技术改造项目”编写节能效果分析评价报告书。
GGGVVVV有限公司根据国家有关法律、法规、用能标准以及节能设计规范及企业提供的工程技术数据资料，对该工程项目进行了认真研究、到项目现场进行了实地勘察，对该工程项目的所用能源进行了分析计算、参照行业及地方标准做了对比，组织专家组对项目进行了节能分析，编写了本节能效果分析评价报告。
由于水平有限，报告中难免有不妥之处，如发现，请给予指正。
编制组
2010年3月
编写人员
1项目承担单位基本情况
1.1项目名称
能量系统优化技术改造项目
1.2承办单位
1、单位名称：
GGGSSS纸业有限公司
2、建设地点：
3、项目负责人：
项目联系人：
联系电话：
1.3承办单位概况
GGGSSS纸业有限公司位于FFFKKK县，东依京九铁路，北傍济馆高速，地理位置优越，交通、通讯十分便利。
GGGSSS纸业有限公司（原名为KKKLLL造纸厂）始建于1988年，现拥有固定资产1.4亿元，职工900余人，其中工程技术人员96人，占地面积15万平方米的中型造纸企业。
企业拥有先进的造纸设备：
长网多缸1760、长网多缸1880、长网多缸3150纸机七条生产线，每年生产轻型印刷纸10万吨，年产值5.6亿元。
GGGSSS纸业有限公司现有通过了ISO14001环境管理体系和ISO9001质量管理体系认证。
并与2007年获得省清洁生产绩效审核“A”级证书，及省级“环保优秀”企业、“高新技术企业”等荣誉称号。
2008年GGGSSS纸业有限公司获得省造纸协会颁发的GGG省“轻型印刷纸生产规模最大企业”证书。
GGGSSS纸业有限公司根据社会发展、环境保护的要求，2001年在全国率先成功研制开发了替代进口“蒙肯”纸的新产品--轻型印刷纸（轻型纸），填补了国内空白，并在短时间内将其推广使用，成为全国最大、最早的轻型纸专业生产厂。
该产品自投放市场以来，以其纸质松厚、不透明度高，表面细腻而无光泽，色泽柔和，纯朴自然，儒雅含蓄，经济实用而倍受广大出版界人士的青睐。
目前GGGSSS纸业有限公司生产的轻型印刷纸销往全国二十多个省市、自治区以及港、澳地区，400多个出版社、图书公司和印刷厂，连续三年参加中国出版材料工作委员会、中国制浆造纸研究院、国家纸张质量监督检验中心、中国印刷技术协会联合举办的纸张及其印刷适性检测，其质量评价均名列前茅，并于2002年成功的适用于教科书。
到目前为止，已有GGG、辽宁、吉林、黑龙江、安徽等十多个省市将我公司生产的轻型纸用于教材，并得到了一致好评。
GGGSSS纸业有限公司作为全国最大轻型纸专业生产厂，坚持“追求创新，永求发展，不断超越自我”的企业精神，稳步实施企业战略，按照企业五年发展规划，到2010年即“十一五”末，公司将形成年产20万吨的生产能力，年产值达12亿元，上交税金4000万元，年创利润6000万元。
2项目基本情况
2.1项目性质及建设内容
项目名称：
GGGSSS纸业有限公司能能量系统优化技术改造项目
建设地点：
GGGSSS纸业有限公司现有厂区内
项目性质及类型：
节能技术改造项目
项目建设内容：
本项目利用国内成熟、先进的工艺技术，进行如下技术改造：
1.将原有的并联无循环蒸汽加热系统，由技术先进的三段供汽循环利用系统代替。
将含有较多热量的冷凝水通过闪蒸罐作用产生二次汽，再经过热泵作用重复利用二次汽以达到节能目的。
2．现有生产线由于电动机转速不可调，电动机只能工作在开或停两种状态，即使当热负荷很小的时候，也必须至少开一台，电动机的功耗远大于实际负载的需要，从而造成不必要的能耗。
用于电机控制的变频器既可以改变电压又可以改变频率，进而提高功率因数，大大降低耗电量。
所以本项目对现有1760、1880、3150等7条造纸生产线的纸机传动系统及一个供水车间，一个污水治理车间和两个白水回收车间的电机（共152处）进行变频改造
3．在7条造纸生产线低压用电设备上安装TSXT系列系统安全节电器。
4．在电力系统中增加无功功率补偿设备与装置，使系统功率因数由原来的0.90提高到0.95。
2.2项目投资概况及经济技术指标
本项目固定资产投资额为:
5709万元
其中：
（1）工程费用：
4995万元，包括设备购置费：
4500万元、安装费用：
495万元。
（2）工程其它费用122.11万元
（3）预备费511.71万元
（4）建设期利息80.18万元
表2-1主要经济技术指标表
序号
名称
单位
指标
说明
1
项目总投资（含全部流动资金）
万元
5709
项目规模总投资（含铺底流动资金）
万元
5709
1.1
建设投资
万元
5628.82
其中：
基本预备费
万元
511.71
1.2
建设期利息
万元
80.18
1.3
流动资金
万元
0
铺底流动资金
万元
0
2
营业收入（不含税）
万元
2176.42
生产期平均
3
营业税金及附加
万元
0
生产期平均
增值税
万元
0
生产期平均
4
总成本费用
万元
396.01
生产期平均
5
利润总额
万元
1780.41
生产期平均
6
所得税
万元
0
生产期平均
7
税后利润
万元
1780.41
生产期平均
8
财务盈利能力分析
8.1
财务内部收益率
项目投资所得税前
%
38.27
项目投资所得税后
%
38.27
项目资本金
%
46.89
8.2
财务净现值
项目投资所得税前
万元
9518.44
ic=10%
项目投资所得税后
万元
9518.44
8.3
项目投资回收期
含建设期
静态投资所得税前
年
3.59
静态投资所得税后
年
3.59
动态投资所得税前
年
4.15
动态投资所得税后
年
4.15
8.4
总投资收益率
%
31.46
8.5
项目资本金净利润率
%
68.25
9
清偿能力分析
年
9.1
财务比率
资产负债率
%
21.59
达产年
9.2
借款偿还期
年
2.51
含建设期
10
盈亏平衡点
%
20.65
生产期平均
2.3项目进度计划
本项目从筹建阶段至项目建成投入运行，总计划时间为12个月，建设日期为2010年1月到2010年12月。
在项目实施过程中可根据实际情况进行内部计划的适当调整，有的环节可交叉进行。
项目自批准之日起，应组织专门班子落实各项内外部条件，如资金筹措、设备考察订货、确定制造厂家、土建设计、工艺设计以及各类准备工作等。
在整个建设过程中需抓好设计、土建、设备订货、安装、试车等重要环节，统筹安排，各专业协调合作，力求项目快速、优质建成，早日投入运行，创造效益。
2.4项目设计年综合能耗
本项目的实施不影响企业的产能，设计生产能力仍然是10万吨。
项目实施后吨产品耗电量为550.8kWh，耗汽量是30.4万吨，耗水量是14.9吨。
项目实施后年耗能情况见表2-2.年综合能耗折合标煤为37206.1吨。
表2-2项目实施后企业年耗能估算一览表
序号
能源名称
单耗/吨纸
消耗总量/年
标煤总量（吨/年）
备注
1
蒸汽
3.04吨
30.4万吨
30308.8
采用220℃-270℃的过热蒸汽，
2
电
550.8kWh
5508万kWh
6769.3
3
水
14.9吨
149万吨
128
合计
37206.1
3项目建设的必要性、先进性
3.1项目建设的必要性
3.1.1三段通汽改造的必要性
纸张烘干是通过蒸发除去纸张中的水分实现的，最佳的烘干效果要求纸机的几乎所有部分都具有最佳的性能。
目前纸机大都用蒸汽加热旋转烘缸以热传导的方式提供热能，热能通过烘缸机壳传给纸张。
纸张通过烘干机时，湿度一般从进入烘干机时的60％减少到输出时的5％。
蒸发过程所需要的热量取决于纸张输入输出时的湿度。
因此，良好的纸页成型和压榨脱水是取得烘干最佳效果的第一步。
烘干过程同时需要热和汽。
在烘干机内，蒸汽提供热量并通过烘干机壳进入纸张，蒸汽潜热消耗后变成冷凝液。
另蒸发后需要一定量的空气把水蒸气吹出去，而一定温度下的空气只能含有一定量的水蒸气。
一旦空气达到饱和，蒸发过程便终止。
现有供汽方式原理图见图3-1.
图3-1现有供汽原理图
现有供汽方式主要存在的问题：
（1）因没有蒸汽循环，不凝结气体逐渐在烘缸内积聚，影响传热效率；
（2）由于疏水阀数量多，当出现故障时，不是大量浪费汽，就是排水不畅通；
（3）因蒸汽循环不畅通从而降低烘缸的热效率，增加了传动负荷及缸体的磨损；
（4）因不能重复利用乏汽而大量浪费能源。
三段供汽原理图见图3-2
图3-2三段供汽原理图
一段冷凝水排到1号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽,再经过热泵将二次汽供二段使用,1号闪蒸罐及二段冷凝水排到2号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽通过热泵供三段使用。
采用这种循环供汽方式，将含有较多热量的冷凝水通过闪蒸罐作用产生二次汽，再经过热泵作用重复利用二次汽以达到节能目的。
将原纸机供汽方式改为三段供汽，一段冷凝水排到1号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽,再经过热泵将二次汽供二段使用,1号闪蒸罐及二段冷凝水排到2号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽通过热泵供三段使用。
蒸汽以梯级利用的形式供给各个烘缸，提高了蒸汽的热利用率。
3.1.2造纸机变频改造的必要性
目前造纸机各分部传动设备，大部分采用晶闸管直流调速（大功率）和滑差电机（小功率）传动，在生产过程中经常由于机械磨损、传动带的打滑等因素造成速度匹配失调，形成断纸、厚度不均等现象。
1.直流调速传动存在如下问题：
1）直流电机整流子磨损严重，易烧毁，导致停机时间长；
2）直流电机维修困难多，要求高，修理费用也高；
3）测速发电机易磨损，造成传动系统精度低；
4）直流调速控制系统复杂，调试困难，一般技工很难掌握。
2.交流滑差电动机由两部分构成，即普通交流电机和转差离合器。
通过调整离合器励磁线圈的电压，来调节电机的转速，耗电量大，传动效率低，速度精度差，速度不够稳定，从而影响产品的质量。
传统造纸机变频控制的意义：
造纸机械结构上大致由流浆箱、网部、压榨部、干燥部、压光、收卷几部分组成。
传动系统是由多分部传动点组成的速度链式协调系统。
为了降低能耗、优化产品质量，提高劳动生产率，现代化的造纸设备多采用多电机分部传动，即在每一个传动分部安装交流电动机并配制相应的变频器、要求各分部能够实现同步控制，并能够在一定的范围内调速。
造纸是一个连续生产的过程，因此生产线的连续和有序控制成为了制约成品纸质量和产量的瓶颈。
使用变频控制系统可以使传动系统具备非常方便及精确的调速功能：
1）各分部传动点之间能保持固定的传动比，使各传动点上线速度保持一致，便于设备提速、减速，避免各传动点之间因线速度相差太大而断纸；
2）连续平稳地拖动纸机运行；
3）具有平滑加减速功能。
变频改造实施前后的对比：
（一）节能效果：
1、 变频装置节能效果好，功率因数高；
2、 传统电机节能效果低，在低速时，有近3/4的能量被浪费。
（二）安装方式：
1、 变频装置安装方便，电机和负荷不动，将其加入电源侧即可；
2、 液力耦合器需装在电机和负荷中间，在安装时需将电机移位方能安装。
（三）安全性：
1、变频装置在出现问题后，可以进行旁路的方式运行；
2、液力耦合器出现间题后，必需停机维修。
（四）运行精度：
1、 变频运行精度高，能实现精确调节，速度是由输出频率限定，当负荷出现波动时，转速不变；
2、 液力耦合器靠油量和负荷的拉动调速，调速精度低，转速随负荷变化。
3.1.3TSXT系统安全节电器是一种适用于低压用电系统的通用节电装置
TSXT系统安全节电器采用专门针对瞬变设计的抑制开关元件，通过治理电网污染来实现节能，治理对象包括谐波、浪涌、瞬变。
节电效果随污染指数变化而变化，故TSXT系列系统安全节电器属于被动节能的设备。
瞬变使电耗增加，主要表现为：
1、使用电效率下降：
瞬变的冲击作用会在开关装置及其它接触性器件上生成氧化性碳膜层，而每一欧姆阻抗的氧化性碳膜层的产生和存在，可使电机的效率损失13%，导致线路电耗增加。
2、使电机温度升高：
瞬变可导致电机因负载电流损失增加和铜损提高、多余的电能转换成热能，使温度上升。
而电机温升每升高一度，大约增加损耗4%。
3、产生电流的集肤效应，使输电线等效截面积减小，使线路损耗增加。
集肤效应使电机和变压器铜损、铁损增加而过热，使变压器铁芯产生磁滞伸缩现象，磁滞回线面积的增加使得铁芯材料由于过度磁滞引起电流损失增加，噪音增加。
TSXT系统安全节电器是一种系统节电器，应用时必须实行系统布控才能起到很好的作用效果，即在主配电母线上，各分支线路空气开关下端以及个分配电柜空气开关下端均需安装系统节电器，只有这样才能形成一个网，将瞬流的所有通路都切断，一旦瞬流出现，立即就地泄放，从而消除瞬流可能造成的系统能耗和电气设备损害。
根据TSXT系统节电器宜在低压配电系统中采用布控节能的特点，SSS纸业有限公司在7个生产车间设计分三级布控安装TSXT系统节电器共152台。
TSXT系统安全节电器是在相线与零线之间设定一个箝位值，所有高于该位值的电压尖峰均被迅速抑制，从而抑制了过压，使其对末端负载和整个系统的影响减少到最轻的程度，能有效地抑制电网中的谐波及瞬变、浪涌，具有净化电网之功效。
3.1.4无功补偿可以有效的进行谐波治理进一步达到节能效果
目前GGGSSS纸业有限公司有很多大型传动设备，而传动调速控制系统中有很多非线性负载，如：
直流调速装置、变频器、UPS、整流单元等，因此在生产过程中电网中会产生大量的谐波电流，特别是3次、5次、7次谐波的产生，严重污染了电网，同时也影响设备的正常运行。
电容器组可起到吸收高次谐波电流的作用，因此，通过无功补偿可以有效的进行谐波治理和节能。
谐波对此安全设备的主要危害主要表现为以下几点：
１、对变压器的影响
对变压器而言：
谐波电流可导致铜损和杂散损的增加；谐波电压则会增加铁损。
谐波与基本波运行的正弦电流和电压相比较，谐波对变压器的整体影响是温升较高。
由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降，运行温度同时升高。
２、对电力电缆的影响
在导体中非正弦波电流产生的热量与俱有相同均方根值的纯正弦波电流相比较，则非正弦波有较高的热量。
额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。
这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致I2R损耗增加。
工厂内输配电线路多是电缆线路，与架空线路相比，电缆线路对地电容要大10～20倍，而感抗仅为其1/3～1/2，所以很容易形成谐波谐振，造成绝缘击穿。
３、对电动机的影响
谐波电流和谐波电压对感应及同步电动机所造成的主要效应是在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。
这些额外损失将导致电动机效率降低，并影响转矩。
当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时，其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。
特别是造纸行业尤为明显。
对于旋转电机设备，与正弦磁化相比，谐波会增加噪音量。
像五次和七次这种谐波源，电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振荡。
如果机械谐振频率与电气励磁频率重合，会发生共振现象，进而产生很高的机械应力，导致机械损坏的危险。
４、对电子设备的影响
主要指PLC、一些专用的控制电路板、计算机等，这些电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感，通常要求总谐波电压畸变率（THD）小于5%，且个别谐波电压畸变率低于3%，较高的电压畸变率可导致控制设备误动作，进而造成生产或运行中断，导致较大的经济损失。
５、对开关和继电保护设备的影响
谐波电流会引起开关的额外损失，并提高温升使承载基波电流能力降低。
温度的提高对某些绝缘组件会降低其使用寿命。
低压断路器的固态跳脱装置，就是根据电流峰值来动作的，而此种形式的跳脱装置会因为谐波而导致继电保护装置误动作或拒动，导致电气设备不正常跳闸，无故障停机。
3.2项目建设的先进性
三段通汽设备的先进性：
1.采用先进的控制系统：
在三段通汽改造中供热系统采用以SiemensS7-300PLC为核心的控制系统取代原控制柜，改进数据通讯网络，组成新的QCS，用于对抄纸过程的定量、水分的控制。
本系统由现场仪表、PLC、带触摸屏的奔腾级计算机构成。
具有界面友好、操作简便、安全可靠、维护方便等优点。
进口QCS定量水分在线检测核心技术的应用，解决了束缚抄纸过程中定量控制水分的“瓶颈”问题。
2.采用开式热泵供汽方式，如下图所示：
本系统有如下优点：
①它可以充分利用二次闪蒸汽，在系统分段合理、供热基本平衡的情况下，可以最大限度地减少补充新鲜蒸汽的用量。
②有利于烘缸冷凝水的排除顺畅，减轻干燥部的传动符合，增加烘缸的热传导，提高烘缸的总干燥能力。
③用水力引射泵替代传统的真空设备，不但有助于第三段的冷凝水排除，还可以回收三段尾气的余热，供热系统不论是开车前还是运行中，无需采取任何附加措施，不凝性气体始终能畅通排出。
纸机传动系统的先进性：
传动系统中压光机和卷纸机均采用先进的转矩控制系统。
可以稳定卷纸的张力，在引纸时速度控制，建立张力后人工切换为力矩控制，利用力矩闭环保证张力的稳定，张力调节功能在PLC控制器中完成，传动接受转矩给定，保证张力恒定。
传动系统提供了Profibus-DP的通讯接口，采用ABB专用总线适配器ProfibusDPAdapter实现与PLC之间的两线连接。
传动的所有控制命令和设定值都通过通讯链进行交换。
传动的实际值和状态也全部通过数据线交换。
传动的急停命令是通过外部端子送入的，而不是通过通讯方式。
急停命令可来自变频柜门上的急停按钮，也可以来自现场的操作台上的急停按钮。
两者都是进入变频器的DI口，急停时传动按照变频器内部定义的急停方式快速停车。
急停方式可定义为：
惯性停车、斜率停车，其斜率是可以通过参数设定的。
本项目实施后吨纸耗汽量为3.04吨，耗电量为550.8KWh，用水量为14.9吨，具体汇总情况见下表
序号
能源名称
单耗/吨纸
折标煤（kg）
1
蒸汽
3.04吨
303.08
2
电
550.8kWh
67.69
3
新水
14.9m3
1.28
合计
372.05
表3-1吨产品综合能耗汇总表
根据造纸行业产业政策，造纸行业节能减排的主要目标是：
2010年实现造纸产业吨产品平均用水量由103m3降到80m3，综合平均能耗（标煤）由2005年1.38吨降到1.1吨。
根据国家发改委公告2006年第87号（2006年12月1日）《制浆造纸行业的清洁生产评价指标体系（试行）表7中指出印刷书写纸综合能耗680kg/t产品，取水量30m3/t产品。
本项目实施后吨纸综合能耗折标煤为372.05kg，用水量为14.9m3，能够符合造纸行业2010年节能减排目标的要求也能符合《制浆造纸行业清洁生产评价指标》，在国内外均处于先进水平。
4分析评价依据
（一）相关法律、法规、规划
1．《中华人民共和国节约能源法》（中华人民共和国主席令[2007]第77号）
2．《中华人民共和国清洁生产促进法》（中华人民共和国主席令[2002]第七十二号）
3．《中华人民共和国环境保护法》中华人民共和国主席令[1989]第22号
4．《中华人民共和国建筑法》中华人民共和国主席令[1997]第91号
5．《重点用能单位节能管理办法》（原国家经贸委令第7号）
6．节能中长期专项规划（发改环资[2004]2505号）
7．《GGG省节约能源条例》（2009年7月24日GGG省第十一届人民代表大会常务委员会第十二次会议修订）
8．《KKK县城市总体规划》
9．《KKK县国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》
（二）行业准入条件
1．《造纸产业发展政策》
2．《印染行业准入条件》（国家发改委[2008]）
（三）产业政策和指导性文件
1．《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》
2.国务院关于发布促进产业结构调整暂行规定的通知（国发[2005]40号）
3.产业结构调整指导目录（2007年本）（征求意见稿）
4.中国节能技术政策大纲（计交能[1996]905号）
5.《固定资产投资项目节能评估和审查指南（2006）》发改环资（2007）21号。
6．国家发改委《关于固定资产投资工程项目可行性研究报告“节能篇（章）”编制及评估的规定》（国家计委[1997]2542号）
8．《国家发展改革委关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》（发改投资[2006]2787号）
9．GGG省人民政府办公厅《关于切实做好固定资产投资项目节能评估审查工作的通知》鲁政办发〔2007〕42号
10．国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术（国家发改委2005第65号）
11．《GGG省企业技术改造项目节能评估审查暂行办法》
12．《FFF政府关于切实做好固定资产投资项目节能评估审查工作的通知》聊政办发〔2007〕58号
（四）工业类相关标准和规范
1.工业企业能源管理导则GB/T15587-1995
2.《造纸工艺流程优化设计与生产新技术及设备操作维护和质量监测标准规范》
3.用能单位能源计量器具配备和管理通则GB17167-2006
4.《产品单位产量能源消耗定额编制通则》GB/T17167—1997
5.《综合耗能计算通则》GB2589-1990
6.工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准GB/50185-1993
7.《动力机器基础设计规范》GB/T50040-1996
8.《低压配电设计规范》GB/T50054-1996
9.《建筑给排水设计规范》GB/T50015-2003
10.《通用设备配电设计规范》GB/T50055-1993
11.《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB/T50246-1997
12.建设项目经济评价方法与参数<第三版>
（五）用能管理方面的标准
1.评价企业合理用电技术导则GB/T3485
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