3能效评价指标国家节能中心.docx

1、3能效评价指标 国家节能中心NECC-EEE 2013国家节能中心烧碱行业能效评价技术依据（征求意见稿）2013年 月 日发布实施目 录前 言 31适用范围 42规范性引用文件 43能效评价指标 54评价指标的定义及计算方法 65烧碱企业能效评价指标值 116 能效评价指标体系的应用 14附录1 28附录2 29烧碱企业能源利用状况检查清单 29前 言国家节能中心制定能效评价技术依据的主要目的是为全国节能中心系统有关工作，例如固定资产投资项目节能评估和审查、能效之星评价、能源审计等提供依据。同时，随着能效评价技术依据的不断修订和完善，希望本技术依据能为相关行业、企业及机构统一规范的开展能效评价

2、工作提供帮助，并为形成国家标准提供参考。能效评价技术依据，其核心内容是能效评价指标体系的设置，包括能效评价指标和指标值两个部分。其中，指标的设置参考了国家能耗限额标准、地方能耗限额标准（限额文件）、行业能耗限额标准，以及相关行业和企业的统计指标；指标值的确定参考了国家能耗限额标准、行业能耗限额标准、地方能耗限额标准，以及国家节能中心和地方节能中心所掌握的能效数据、行业协会和相关科研机构的统计数据、典型企业的实际运行数据等。此外，能效评价技术依据还对指标体系的具体应用进行了解释。烧碱行业的能效评价技术依据由国家节能中心组织制定，在制定过程中得到了李永亮、周俊华、李素改、张鑫、孙伟善、张文雷、唐必

3、勇、黄华军等专家及中国石油和化学工业联合会、中国氯碱工业协会及新疆节能监察总队、江苏省节能监察中心、重庆市能源利用监测中心等地方节能中心的大力支持和帮助，并在新疆天业（集团）公司、新疆中泰化学股份有限公司等企业进行了验证，在此表示感谢。1适用范围本技术依据适用于国家节能中心相关工作涉及的电解法（离子膜法、隔膜法）烧碱生产企业（装置），主要用于现有烧碱生产企业（装置）的能效评价和新建烧碱项目的节能评估与审查。采用氧阴极电解技术的烧碱企业（装置）可以参考此技术依据。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本技术依据的引用而成为本技术依据的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容

4、）或修订版均不适用于本技术依据。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本技术依据。GB2125 烧碱单位产品能源消耗限额GB 209-2006 工业用氢氧化钠GB/T 2589 综合能耗计算通则GB/T 2586 热量单位、符号与换算GB/T 12497 三相异步电动机经济运行GB/T 13466 交流电气传动风机（泵类、空气压缩机）系统经济运行通则GB/T 13462 电力变压器经济运行GB/T 14549 电能质量、公用电网谐波GB 17167 用能单位能源计量器具配备和管理通则GB 18613 中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级GB 19762 清水离心泵能效限定值及节能评价值G

5、B 19153 容积式空气压缩机能效限定值及节能评价值GB 19761 通风机能效限定值及节能评价值GB 20052 三相配电变压器能效限定值及节能评价值3能效评价指标3.1离子膜法烧碱装置能效评价指标3.1.1核心指标烧碱单位产品综合能耗，单位：千克标准煤/吨NaOH。3.1.2参考指标参考指标包括5个能耗指标：电解单元单位产品综合能耗，单位：千克标准煤/吨NaOH；电解单元单位产品交流电耗，单位：千瓦时/吨NaOH；电解单元电流效率；45%浓度烧碱单位产品蒸汽消耗，单位：千克蒸汽/吨NaOH，需注明蒸汽等级；变电整流效率。3.2隔膜法烧碱装置能效评价指标3.2.1核心指标烧碱单位产品综合能

6、耗，单位：千克标准煤/吨NaOH。3.2.2参考指标参考指标包括5个能耗指标：电解单元单位产品综合能耗，单位：千克标准煤/吨NaOH；电解单元单位产品交流电耗，单位：千瓦时/吨NaOH；电解单元电流效率；30%浓度烧碱单位产品蒸汽消耗，单位：千克蒸汽/吨NaOH，需注明蒸汽等级；变电整流效率。4评价指标的定义及计算方法4.1术语和定义下列术语和定义适用于本技术依据。4.1.1烧碱生产系统 从原盐或盐卤经计量并进入化盐桶前的一级输送设备、电解用交流电经计量进入整流变压器开始，到氯气、氢气经处理送出和成品烧碱包装入库为止的有关工序组成的完整工艺过程和设备。4.1.2烧碱辅助生产系统为生产系统工艺装

7、置配置的工艺过程、设施和设备，包括动力、供电、机修、供水、供气、采暖、制冷、仪表和厂内原料场地以及安全、环保等装置。4.1.3烧碱附属生产系统为烧碱生产系统专门配置的生产指挥系统（厂部）和厂区内为生产服务的部门和单位，包括办公室、操作室、休息室、更衣室、澡堂、中控分析、成品检验、电解槽管理及修理、隔膜吸附、阳极涂钌和修复、阳极组装、石棉绒加工和回收、离子膜泄漏试验和修补等设施。4.1.4烧碱生产界区从原盐、电力、蒸汽等原材料和能源经计量进入工序开始，到成品烧碱计量入库和伴生氯气、氢气经处理送出为止的整个电解法烧碱产品生产过程。由生产系统工艺装置、辅助生产系统和附属生产系统设施三部分组成。4.1

8、.5烧碱产品综合能耗报告期内，烧碱产品生产全部过程中的能源消耗总量。能源消耗总量指生产系统、辅助生产系统和附属生产系统的各种能源消耗量和损失量之和，不包括基建、技改等项目建设消耗的、生产界区内回收利用的和向外输出的能源量。4.1.6烧碱单位产品综合能耗用折100%烧碱单位产量表示的综合能耗。4.1.7烧碱电解单元单位产品交流电耗报告期内，用电解碱折100%烧碱单位产量表示的直接消耗的交流电量，即电解单元工艺电耗，不包括动力设备等的耗电量。4.2计算方法4.2.1核心指标烧碱单位产品综合能耗按公式（1）计算： （1）式中： 报告期内某种规格烧碱单位产品综合能耗，单位为千克标准煤/吨（kgce/t

9、）； 报告期内烧碱电解单元（包括氯、氢处理过程）单位产品综合能耗，单位为千克标准煤每吨（kgce/t）； 报告期内某种规格烧碱加工过程的单位产品综合能耗，单位为千克标准煤每吨（kgce/t）；x 实际发生的自用碱率；y 实际发生的碱损失率。4.2.2参考指标4.2.2.1电解单元单位产品综合能耗为在报告期内用电解碱折100%烧碱单位产量表示的电解工序能耗量，包括电解工艺的电耗和动力设备等的电耗。其按公式（2）计算： （2）式中： 报告期内电解单元生产系统（包括氯、氢处理）投入的各种能耗实物量； 报告期内电解单元辅助生产系统、附属生产系统投入的各种能耗实物量；k 某种能源折标准煤系数；n 能源种

10、类数； 报告期内电解单元电解碱折100%烧碱的产量，单位为吨（t）。4.2.2.2电解单元单位产品交流电耗为在报告期内用电解碱折100%烧碱单位产量表示的直接消耗的交流电量，即电解工艺电耗，不包括动力设备等的耗电量。其按公式（3）计算： （3）式中： 报告期内电解法烧碱电解单元单位产品交流电耗，单位为千瓦时/吨（kWh/t）； 报告期内电解单元生产过程实际投入的交流电量，单位为千瓦时（kWh）； 报告期内电解单元电解碱折100烧碱产量，单位为吨（t）。4.2.2.3电解单元电流效率按照中国氯碱工业协会氯、碱技术经济核算规程相关规定，按公式（4）计算。 （4）式中：DL 电解单元电流效率；G实际

11、报告期内烧碱实际产量，单位为吨（t）;G理论报告期内烧碱理论产量，单位为吨（t），按公式（5）计算：（5）式中：I评均 报告期内平均电流强度，单位为安培（A）；N电解槽数报告期内平均开动的电解槽数；t 报告期内电解槽实际运行时间，单位为小时（h）。4.2.2.4某一浓度（离子膜法烧碱浓度为45%，隔膜法烧碱浓度为30%，下同）烧碱单位产品蒸汽消耗按公式（6）计算： （6）式中：QZQ 报告期内某一浓度烧碱单位产品蒸汽消耗，单位为吨/吨（t/t）；QZQZ 报告期内生产某一浓度烧碱蒸汽消耗量，单位为吨（t）；PZF 报告期内某一浓度烧碱折100的产量，单位为吨（t）。4.2.2.5变电整流效率依

12、照中国氯碱工业协会氯、碱技术经济核算规程相关规定，按公式（7）计算。 （7）式中：ZL 变电整流效率；WZL报告期内直流输出功率，单位为千瓦（kW）；WJL 报告期内交流输出功率，单位为千瓦（kW）。4.3能耗数据统计范围4.3.1烧碱产品生产系统能源消耗量应包括烧碱生产界区内实际消耗的一次能源量和二次能源量。耗能工艺（如水、氧气、氮气、压缩空气等），不论是外购的还是自产的均应统计在能源消耗量中。4.3.2未包括在烧碱生产界区内的企业辅助生产系统、附属生产系统能源消耗量和损失量应按消耗比例法分摊到烧碱生产系统内。4.3.3回收利用烧碱生产界区内产生的余能，不应计入能源消耗量中。供界区外装置回收

13、利用的，应按其实际回收的能量从本届区内能耗中扣除。4.3.4各种能源的热值应折合为统一的计量单位千克标准煤。各种能源的热值以企业在报告期内实测的热值为准。没有实测条件的，采用附录中各种能源折标准煤参考系数。4.3.5能源消耗量的统计、核算应包括各个生产环节和系统，既不应重复，又不应漏计。5烧碱企业能效评价指标值5.1烧碱单位产品综合能耗指标值烧碱单位产品综合能耗指标值见表1。表1 烧碱单位产品综合能耗指标值单位：千克标准煤/吨NaOH产品规格质量分数（）数值类别ABCD离子膜法液碱30.0315321339375离子膜法液碱45.0392417428465离子膜法固碱98.0606630650

14、800隔膜法液碱30.0623677703750隔膜法液碱42.0861875902930隔膜法固碱95.01000105011001200注：A值为全国同类烧碱装置能效领跑者指标，B值为全国同类烧碱装置能效前5%水平，C值为全国同类烧碱装置能效前20%水平，D值为全国同类烧碱装置能效平均水平，下同。5.2电解单元单位产品综合能耗指标值电解单元单位产品综合能耗指标值见表2。表2 电解单元烧碱单位产品综合能耗指标值单位：千克标准煤/吨NaOH工艺类型数值类别ABCD离子膜法烧碱273309318355隔膜法烧碱3003173433865.3电解单元单位产品交流电耗指标值电解单元单位产品交流电耗指

15、标值见表3。表3 电解单元烧碱单位产品交流电耗指标值单位：千瓦时/吨NaOH工艺类型数值类别ABCD离子膜法烧碱2186230623502390隔膜法烧碱2263230023912450注：表中隔膜法烧碱电解单元交流电耗指标，是指金属阳极隔膜电解槽电流密度在为1700 A/m2的执行标准。并规定电流密度每增减100 A/m2 ，表中烧碱电解单元单位产品交流电耗数值减增44千瓦时/吨NaOH。5.4电解单元电流效率指标值电解单元电流效率指标值见表4。表4 电解单元电流效率指标值单位：%指标名称数值类别ABCD电解单元电流效率96.595.594.5945.5某一浓度烧碱单位产品蒸汽消耗指标值某一

16、浓度烧碱单位产品蒸汽消耗指标值见表5。表5 某一浓度烧碱单位产品蒸汽消耗指标值千克蒸汽/吨NaOH 工艺类型数值类别ABCD45%浓度离子膜法烧碱47051058063030%浓度隔膜法烧碱18002100260030005.6变电整流效率变电整流效率指标值见表6。表6 变电整流效率指标值单位：%指标名称数值类别ABCD变电整流效率979695946 能效评价指标体系的应用6.1固定资产投资节能评估和审查固定资产节能评估报告书中应包含各能效评价指标及预测的指标值，各指标及指标值由项目建设单位根据生产工艺、设备、管理等进行估算，数据需真实可靠，必要时在项目完成后对各指标进行现场测试和统计。设计单

17、位产品能耗D值，国内落后水平；D值设计单位产品能耗C值，国内一般水平；C值设计单位产品能耗B值，国内先进水平；设计单位产品能耗B值，国内领先水平。节能审查机关对各能效指标进行综合分析和判断，得到企业最终的能效水平，对于固定资产投资节能评审项目能效水平应至少达到B值以上，即达到国内先进水平，方可实施。处于国内落后水平的固定资产投资项目，不允许其开工建设或投入生产。6.2 能效之星“能效之星”项目申请材料中，应包含30%离子膜法烧碱单位产品综合能耗、30%隔膜法烧碱单位产品综合能耗、离子膜法电解单元烧碱单位产品交流电耗指标、隔膜法电解单元烧碱单位产品交流电耗指标，指标值应采用实际测试数据，数据测试

18、和监测按照国家标准方法执行，并委托第三方检测机构进行检测与统计。“能效之星”项目“能效水平状况”评分中，离子膜法烧碱生产装置和隔膜法烧碱生产装置分别进行评分。其中，离子膜法烧碱生产装置30%离子膜法烧碱单位产品综合能耗指标权重为60%，离子膜法电解单元烧碱单位产品交流电耗指标权重为40%；隔膜法烧碱生产装置30%隔膜法烧碱单位产品综合能耗指标权重为60%，隔膜法电解单元烧碱单位产品交流电耗指标权重为40%。具体评分办法如下：离子膜法烧碱生产装置隔膜法烧碱生产装置得分30%离子膜法烧碱单位产品综合能耗（千克标准煤/吨NaOH）电解单元烧碱单位产品交流电耗（千瓦时/吨NaOH）30%隔膜法烧碱单位

19、产品综合能耗（千克标准煤/吨NaOH）电解单元烧碱单位产品交流电耗（千瓦时/吨NaOH）V339V2350V703V23910339V3352350V2326703V6912391V23723335V3312326V2302691V6792372V23536331V3272302V2278679V6672353V23359327V3242278V2255667V6562335V231712324V3212255V2232656V6452317V229915321V3182232V2209645V6342299V228118318V3152209V2186634V6232281V22632131

20、5V2186V623V2263V25离子膜法烧碱生产装置综合得分=30%离子膜法烧碱单位产品综合能耗指标得分60% + 离子膜法电解单元烧碱单位产品交流电耗指标得分40%。隔膜法烧碱生产装置综合得分=30%隔膜法烧碱单位产品综合能耗指标得分60% + 隔膜法电解单元烧碱单位产品交流电耗指标得分40%。6.3能源审计6.3.1能效水平判断方法在能源审计项目中，以离子膜烧碱装置一个膜更换周期内平均单位产品能耗为特征指标，判断该项目的能效水平，具体判断依据如下：运行单位产品能耗D值，国内落后水平；D值运行单位产品能耗C值，国内一般水平；C值运行单位产品能耗B值，国内先进水平；运行单位产品能耗B值，国

21、内领先水平。能源审计报告中应当含有各项能效评价指标，指标值根据国家相关标准，委托第三方检测机构进行检测与统计。审计组依据各指标所处的区间，综合考虑该烧碱企业的能效水平，分析能源利用中存在的问题，判断问题产生的原因，查找节能潜力，提出改进措施和建议。6.3.2影响因素及改进措施烧碱产品的能耗与企业的生产工艺、装置、技术、管理等多种因素有关。综合能耗受各相关工序的能耗影响，各工序影响因素和改进措施分析如下：1、整流工序（1）影响因素整流工序主要是将交流电通过变压、整流变为电解槽所用规格直流电的工序。在整流工序中，主要能耗是整流电损，它约占吨碱交流电耗的4.6%。整流电损与整流效率相关，整流效率每提

22、高1%，每吨烧碱的整流电损可以降低26.30千瓦时。（2）改进措施提高整流器整流相数的脉波数,抑制谐波，6（10）KV供电母线的脉波数不应低于12，35（66）kV供电母线的脉波数不应低于18，110kV供电母线的脉波数不应低于24，与电网连接点执行国家标准GB/T 14549电能质量、公用电网谐波的有关规定。提高整流自然功率因数,减少高次谐波的危害。整流设备。整流效率取决于整流机组的选择，使用晶闸管整流装置的整流效率比二极管超流装置高。节能型大功率晶闸管（可控硅）整流器成为了氯碱工业大型电解电源的首选。企业应优先选用直降式“二合一”大功率变电、整流装置，并根据情况选择同相逆并联方式或非同相逆

23、并联方式。我国许多企业采用国产晶闸管整流装置，这种装置效率正常值比二极管整流装置高23。以离子膜烧碱电耗2250千瓦时/吨NaOH计算，整流效率每提高2%，每吨烧碱可以节电45千瓦时。目前较好的企业整流效率在98%以上，运行功率因数在0.9以上。一般的企业整流效率在9698%，运行功率因数在0.9。较差的企业的整流效率在96%以下。2、化盐、盐水精制工序（1）影响因素本工序是将商品原盐用水溶化，或将井区外来的卤水进行处理，即将粗盐水或卤水用物理和化学方法进行精制，以除去其中所含有的化学杂质、机械杂质，而达到隔膜电解或离子膜电解所要求的入槽盐水质量标准。盐水精制不合格，杂质含量超标的盐水进入电解

24、槽时，Ca2、Mg2等离子会在膜的碱性一侧与阴极产物氢氧化钠反应，生成Ca（OH）2、Mg（OH）2、Fe（OH）3沉淀，降低膜的渗透率，减少阳极液的流量，降低电流效率，使电耗增加并缩短膜的使用寿命。盐水工序主要消耗能源有化盐用水、调节化盐水温度的蒸汽用量、输送原盐和盐水的动力电等。（2）改进措施调节化盐水温度的蒸汽用量，如采用回收冷凝水化盐或余热回收加热化盐水，均可以减少蒸汽的消耗。优化生产工艺，安装与输送原盐和盐水等动力设备相匹配的电机或加装变频器，避免出现大马拉小车的现象。采用先进的盐水精制技术及膜法去除硫酸根技术。目前氯碱企业采用的一次盐水精制工艺已由传统的道尔澄清桶+砂滤器工艺转化成

25、了薄膜液体过滤工艺(表面膜过滤技术)。膜法去除硫酸根技术使用的是纳滤膜，膜表面带有一定的电荷，对盐水的截留性能主要是由于离子与膜之间的静电作用。其原理是在高于溶液渗透压的压力下，对二价或高价离子具有很高的截留率，而对单价离子则具有较高的透过率。改变了传统的主流的氯化钡法除硫酸根方法，不仅节能减排、降低成本而且解决了安全环保问题，而且，彻底取消了传统的氯化钡脱硝带来的毒性大、储运不方便带来的安全风险。同时，该工艺还能对盐泥中硫酸根等物质进行回收制得硫酸盐，既减少了污染物的排放种类和数量，还能带来附加经济效益。3、电解工序（1）影响因素本工序主要消耗的是直流，影响直流电消耗的主要因素烧碱生产的主要

26、设备电解槽。（2）改进措施采用先进的离子膜法烧碱生产工艺。烧碱生产的核心设备电解槽经历了水银法电解槽、隔膜法电解槽及其节能的扩张阳极加改性隔膜电解槽；特别是离子膜法烧碱生产工艺逐步替代隔膜法生产工艺使得行业产品结构发生较大的变化，尤其是自2008年以来膜极距电解槽及其相关改造技术的不断应用，使得烧碱行业整体综合能耗水平呈现逐年下降的趋势。以30%的烧碱为例，2007年，全行业烧碱（30%烧碱）综合能耗平均水平为559千克标煤/吨NaOH，2012年下降到了的379千克标煤/吨NaOH的平均水平，5年时间下降了32.2%，其中能耗降低的主要因素是离子膜电解槽逐渐替代了隔膜法电解槽，隔膜法电解槽的

27、市场占有比例逐年减少。离子膜电解采用自然循环、复极式。高电流密度的电解槽，比普通自然循环复极糟的电耗低；采用扩张金属阳极、改性隔膜和活性阴极要比普通金属阳极隔膜电耗低；提高电流效率，降低电耗。膜极距复极式离子膜电解槽是通过降低电解槽阴极侧溶液的电压降，从而达到节电的效果。有极距电解槽阴阳极之间的极间距为1.8-2.2mm ,溶液电压降为200mV左右。膜极距电解槽其主要原理是采用弹性阴极导电结构和柔性微网阴极，使阴极紧贴膜表面，阴极与阳极之间没有可压缩间隙，只有膜的厚度距离，最大限度地降低溶液电压降。另外，因极间距离比有极距电槽均匀，使得电流密度分布更均匀，槽电压也相应降低，膜极距电槽同时必须

28、采用低氢过电位阴极涂层，与传统的电解槽比较，从电解槽的结构、电极的材质、涂层的活性、电解性能等方面都有了很大的提高。当前行业最广泛使用的高电流密度电解槽中，膜极距电解槽节能优势更加明显。电解槽改造后单元槽槽电压平均比改造前可降低0.15V，吨碱可节电约105千瓦时。膜极距技术不仅新建项目可以采用，而且还可以利用原有的有极距电解槽改造成膜极距电解槽。4、液碱蒸发工序（1）影响因素液碱蒸发工序是以蒸汽为热源，将电解 来的氢氧化钠溶液进行蒸发浓缩提纯、使之符合商品液碱产品规格的过程。因此蒸发工序的主要能耗为蒸汽。 离子膜电解槽产生的碱液由于其碱液纯度高、盐及其他杂质含量少，可近似视为烧碱水溶液的蒸发

29、。隔膜碱需要将析出的氯化钠结晶 ，溶于水成为回收盐水，送盐水精制工序使用。影响蒸发蒸汽消耗的因为对离子膜烧碱而言，主要是蒸汽的压力。严格控制蒸汽压力是降低蒸汽消耗的基本因素。较高压力的生蒸汽可使I效蒸发器以至整个蒸发系统获得较大的加热温差，但是，蒸发器有一个传热温差临界值。因此，对不同的蒸发流程要选择相适应的生蒸汽压力范围. （2）改进措施生蒸汽的压力。较高压力的生蒸汽可使I效蒸发器以至整个蒸发系统获得较大的加热温差，但是，蒸发器有一个传热温差临界值。因此，对不同的蒸发流程要选择相适应的生蒸汽压力范围，如：采用三效顺流自然循环工艺的生蒸汽压力可选样0.580.74MPa。真空度。真空度关系到汽耗和装置生产能力的主要因素，提高真空度可增加末效及整个蒸发系统的温差而使汽耗降低，同时也提高蒸发系统的生产能力。电解液入蒸发的温度。电解液入蒸发器的温度达到（或接近）进料效体料液的沸点，这不但可降低汽耗，也使装置运行稳定。散热损失。通常在较好的保温条件下，烧碱生产界区内热量损失约占总供热量的25%，但保温不好时会高达1015%。如某工厂对裸露的法兰、阀门、人孔等也实施保温，从而使散热损失由22%下降到15%。此外，冷凝水排放时夹