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| 标准编号 | GB/T 37429-2019 (GB/T37429-2019) | | 中文名称 | 电弧炉工序能效评估导则 | | 英文名称 | Guides for energy efficiency assessment of electric arc furnace process | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H04 | | 国际标准分类 | 77.010 | | 字数估计 | 14,124 | | 发布日期 | 2019-05-10 | | 实施日期 | 2020-04-01 | | 引用标准 | GB 17167; GB/T 21368; GB/T 23331; GB/T 28924; YB/T 4662 | | 起草单位 | 中冶南方工程技术有限公司、树赢(国际)控股西安装备有限公司、常州东方特钢有限公司、江苏沙钢集团有限公司、无锡东雄重型电炉有限公司、冶金工业信息标准研究院 | | 归口单位 | 全国钢标准化技术委员会(SAC/TC 183) | | 提出机构 | 中国钢铁工业协会 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | 本标准规定了电弧炉工序能效评估的术语和定义、基本原则、评估步骤、边界及能耗统计范围、基准能耗、实际能耗、能效指数、能效分析及能效优化措施。本标准适用于钢铁企业电弧炉工序的能效评估和节能潜力分析。 | GB/T 37429-2019
Guides for energy efficiency assessment of electric arc furnace process
ICS 77-010
H04
中华人民共和国国家标准
电弧炉工序能效评估导则
2019-05-10发布
2020-04-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准由中国钢铁工业协会提出。
本标准由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。
本标准起草单位:中冶南方工程技术有限公司、树赢(国际)控股西安装备有限公司、常州东方特钢
有限公司、江苏沙钢集团有限公司、无锡东雄重型电炉有限公司、冶金工业信息标准研究院。
本标准主要起草人:徐海伦、郑剑辉、叶理德、杜树、袁保宁、王姜维、李智、申平华、陈水盛、仇金辉、
成剑明、罗涌、刘运兴、陈建辉、高建华、赵晶晶、刘攀、何往、张新、宋殿飞、戴霖。
电弧炉工序能效评估导则
1 范围
本标准规定了电弧炉工序能效评估的术语和定义、基本原则、评估步骤、边界及能耗统计范围、基准
能耗、实际能耗、能效指数、能效分析及能效优化措施。
本标准适用于钢铁企业电弧炉工序的能效评估和节能潜力分析。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 17167 用能单位能源计量器具配备和管理通则
GB/T 21368 钢铁企业能源计量器具配备和管理要求
GB/T 23331 能源管理体系 要求
GB/T 28924 钢铁企业能效指数计算导则
YB/T 4662 钢铁企业能效评估通则
3 术语和定义
GB/T 23331、GB/T 28924、YB/T 4662界定的术语和定义适用于本文件。
4 基本原则
电弧炉工序的能效评估应遵循以下基本原则:
a) 合法合规原则:评估对象应符合国家法律、法规,符合钢铁产业政策要求,符合相关节能减排强
制性标准要求;
b) 高效用能原则:促进能源的高效利用和合理配置,鼓励企业采用先进的节能技术或管理措施,
改善低能效生产环节;
c) 突出重点原则:应重点考察能源消耗多、节能潜力大的关键过程及设备,重点分析影响能效的
主要因素;
d) 科学合理原则:应在条件许可的范围内,剔除不可比因素的影响,保证评估指标的可比性和评
价分析的合理性。
5 评估步骤
电弧炉工序能效评估包含但不限定于以下步骤:
a) 确定边界与能耗统计范围;
b) 采集评估对象的现场数据,计算实际能耗;
c) 根据现场的客观情况,计算修正的基准能耗;
d) 计算电弧炉工序的能效指数,评定能效等级;
e) 分析用能水平、能源计量器具配置以及节能潜力;
f) 提出能效优化措施。
6 边界及能耗统计范围
6.1 工序边界划分
电弧炉工序边界以原料(废钢、冷生铁、直接还原铁以及铁水等)、能源及耗能工质的输入为起点,以
终产品钢水、副产品钢渣以及外供蒸汽的输出为终点。
电弧炉工序的边界划分参见附录A。
6.2 能耗统计范围
电弧炉工序能耗统计范围如下:
a) 电弧炉冶炼,包含电弧炉本体,废钢预热及烘烤系统,原料供应系统,烟气处理系统,二、三次除
尘系统,钢渣处理系统(不含钢渣后处理),水处理系统以及钢包烘烤系统等;
b) 包含机修、检验、化验、计量、运输、生产管理和调度系统、采暖或制冷、照明、仓储等辅助生产
系统;
c) 包含各种能源在电弧炉工序界面内的损失量。
上述能耗统计范围应扣除回收并外供的蒸汽;不包含与生产无关的用于生活目的的设施(如食堂、
休息室等)所耗能源;不包含炉外精炼以及连铸过程。
7 基准能耗
7.1 基准条件
7.1.1 基准条件是若干可计量的对基准能耗影响较大的因素,可分为客观因素和主观因素。
7.1.2 客观因素是指受工序边界外固有条件的影响,工序内不可控制的因素,主要指原料条件、产品条
件、地理环境、气候温度等。
7.1.3 主观因素是与企业自身管理水平、技术装备水平、操作水平等相关的因素,可以通过技术装备优
化与管理水平提升等途径进行改善和提高。
7.1.4 基准条件选择应满足先进、成熟和经济的原则,取值通常能代表行业先进水平。
7.2 基准能耗确定
基准能耗的确定包含但不限于以下要点:
a) 基准能耗的确定首先需明确其边界及相关的基准条件;
b) 基准能耗通常由一个量化的单位产品能耗指标和基准条件组成;
c) 基准能耗是根据综合分析理论计算结果、统计值和现场检测值所得;
d) 采用基准能耗比较分析时,应尽量排除客观因素的影响,提高评估的合理性。
电弧炉工序基准能耗见表1。
表1 电弧炉工序基准能耗
工序名称
基准能耗
kgce/t
电弧炉工序 65
注1:电力折标准煤系数取当量值0.1229kgce/(kW·h)计算。
注2:按全废钢冶炼取值。
注3:考虑电弧炉烟气余热回收利用。
注4:客观因素取值见表2。
7.3 修正的基准能耗
修正的基准能耗按式(1)计算:
e'0=e0+Δe0 (1)
式中:
e'0 ---修正的基准能耗,单位为千克标准煤每吨(kgce/t);
e0 ---基准能耗,单位为千克标准煤每吨(kgce/t);
Δe0---修正量,单位为千克标准煤每吨(kgce/t)。
修正量按式(2)计算:
Δe0=∑
i=1
fi(x'i-xi) (2)
式中:
m ---客观因素的数量;
x'i ---评估对象的客观因素值;
xi ---基准能耗对应的客观因素取值;
fi(x'i-xi)---第i个客观因素差值对应的基准能耗修正量。
电弧炉工序的客观因素取值及基准能耗修正见表2。
表2 客观因素取值及基准能耗修正
类别 客观因素
基准能耗对应的
客观因素取值
xi
变化量
x'i-xi
基准能耗修正量
fi(x'i-xi)
kgce/t
原料条件
铁水 0 增加1% 减少0.57
冷生铁 0 增加1% 减少0.15
直接还原铁 0 增加1% 增加0.15
产品条件
要求平均出钢温度 1620℃ 增加或减少10℃ 相应增加或减少0.28
平均含碳量 0.10% 增加或减少0.1% 相应增加或减少0.88
钢种 非合金钢
合金元素含量< 5% 增加5
合金元素含量为5%~10% 增加10
合金元素含量 >10% 增加20
气候条件 环境温度 25℃ 增加或减少5℃ 减少或增加0.02
注1:实际变化量不等于表2中变化量(x'i-xi)时,可用内插法或外推法计算基准能耗修正量。
注2:因冶炼特殊钢导致能耗产生较大差异时,企业可根据实际情况对基准能耗进行修正。
8 实际能耗
8.1 数据采集
现场数据采集包括但不限于以下内容,过程参数应取稳定生产条件下的数据,变化量应取统计报告
期的平均值:
a) 产量信息,包括生产规模、统计报告期合格产品量等;
b) 原料条件,包括废钢、铁水和冷生铁等的用量及成分、铁水温度等;
c) 产品条件,包括钢种、钢水成分、出钢温度等;
d) 能源及耗能工质消耗情况,如循环水、电、压缩空气、氧气、氮气、氩气、天然气、煤气、蒸汽等消
耗量;
e) 余热回收情况,如回收蒸汽参数、废钢预热参数等;
f) 主要耗能单元和重要耗能设备参数,如电弧炉本体、废钢预热和烘烤、烟气处理、二次除尘、水
处理、钢包烘烤等系统的主要参数;
g) 环境温度。
8.2 能源及耗能工质折标准煤系数取值原则
8.2.1 用能单位实际消耗的燃料能源应以其低位发热量为基础折算成标准煤量,未实测的参考附录B
中的表B.1。
8.2.2 蒸汽应以其热焓值为基础折算成标准煤量,可参考表B.2。
8.2.3 耗能工质折算标准煤参考表B.3。
8.2.4 标准煤与热量的换算关系为1kgce=29307.6kJ。
8.2.5 电力折标准煤系数取当量值,即1kW·h=0.1229kgce。
8.3 实际能耗计算
实际能耗按式(3)计算:
ex=
ein-eout
(3)
式中:
ex ---统计报告期电弧炉工序的实际能耗,单位为千克标准煤每吨(kgce/t);
ein ---统计报告期电弧炉工序的直接耗能量,单位为千克标准煤(kgce);
eout---统计报告期电弧炉工序回收并外供的能量,单位为千克标准煤(kgce);
p ---统计报告期电弧炉工序的合格产品量,单位为吨(t)。
统计报告期电弧炉工序的直接耗能量按式(4)计算:
ein=∑
j=1
cj·gj (4)
式中:
n ---统计报告期电弧炉工序直接消耗的能源品种数;
cj ---统计报告期电弧炉工序使用第j种能源的量,单位为千克(kg)或立方米(m3)或千瓦时
(kW·h);
gj---第j种能源的折标准煤系数,单位为千克标准煤每千克(kgce/kg)或千克标准煤每立方米
(kgce/m3)或千克标准煤每千瓦时[kgce/(kW·h)]。
统计报告期电弧炉工序回收并外供的能量按式(5)计算:
eout=∑
k=1
ck·gk (5)
式中:
r ---统计报告期电弧炉工序回收能源的品种数;
ck ---统计报告期电弧炉工序回收第k种能源的量,单位为千克(kg)或立方米(m3)或千瓦时
(kW·h);
gk---第k种能源的折标准煤系数,单位为千克标准煤每千克(kgce/kg)或千克标准煤每立方米
(kgce/m3)或千克标准煤每千瓦时[kgce/(kW·h)]。
9 能效指数
9.1 计算公式
能效指数按式(6)计算:
EEIx=
ex
e'0
(6)
式中:
EEIx---能效指数。
9.2 能效等级
9.2.1 能效指数EEIx≤1.0,则统计报告期电弧炉工序能效等级为1级。
9.2.2 能效指数1.0< EEIx≤1.2,则统计报告期电弧炉工序能效等级为2级。
9.2.3 能效指数EEIx >1.2,则统计报告期电弧炉工序能效等级为3级。
9.2.4 能效指数越大,表明能效水平越低,节能潜力越大。
10 能效分析
10.1 规范性分析
规范性分析应包括但不限于以下内容:
a) 是否符合国家相关法律、法规、政策以及强制性标准条款;
b) 有无采用明令禁止或淘汰的落后工艺、设备;
c) 国家及行业推荐的节能新工艺、新技术、新产品使用情况。
10.2 能源计量器具配备及监测分析
能源计量器具配备及监测分析应包含但不限于以下内容:
a) 依据GB 17167和GB/T 21368的要求,分析电弧炉工序能源计量器具配备方案的科学性和合
理性;
b) 电弧炉工序能源利用状态可参照GB/T 15316进行监测。
10.3 能效水平分析
能效水平分析应包括但不限于以下内容:
a) 电弧炉工序能效分析;
b) 重要设备能效分析,可参考GB 18613、GB 30254、GB 19761、GB 19762;
c) 能源单耗分析,可参考GB 50439;
d) 能源管控分析,可参考GB/T 30258;
e) 电能利用的合理性分析,可参考GB/T 3485;
f) 热能利用的合理性分析,可参考GB/T 3486;
g) 节能潜力分析及能量系统优化,可参考GB/T 30715。
11 能效优化措施
电弧炉工序可以采用但不限于以下能效优化措施:
a) 提升能源管控和工艺操作水平;
b) 超高功率电弧炉技术;
c) 连续加料操作技术;
d) 留钢冶炼技术;
e) 电极自动调节技术;
f) 辅助能源强化冶炼工艺;
g) 电弧炉烟气余热回收利用;
h) 钢包蓄热式烘烤技术;
i) 钢包全程加盖技术;
j) 变频调速、永磁调速、高效电机等节电技术。
附 录 A
(资料性附录)
电弧炉工序边界划分
电弧炉工序边界划分示例见图A.1。
图A.1 电弧炉工序边界划分示例
附 录 B
(资料性附录)
各种能源及耗能工质的折标准煤系数推荐值
一次、二次能源(燃料)平均低位发热值及折标准煤系数推荐值见表B.1。
表B.1 一次、二次能源(燃料)平均低位发热值及折标准煤系数推荐值
能源名称 平均低位发热量 折标准煤系数
汽油 43123kJ/kg 1.4714kgce/kg
柴油 42704kJ/kg 1.4571kgce/kg
天然气 35588kJ/m3 1.2143kgce/m3
焦炉煤气 16746kJ/m3 0.5714kgce/m3
高炉煤气 3139kJ/m3 0.1071kgce/m3
转炉煤气 7327kJ/m3 0.2500kgce/m3
电力(当量) 3602kJ/(kW·h) 0.1229kgce/m3
饱和蒸汽热焓及折标准煤系数推荐值见表B.2。
表B.2 饱和蒸汽热焓及折标准煤系数推荐值
压力
MPa
温度
热焓
kJ/kg
折标准煤系数
kgce/kg
0.1 99.606 2674.9 0.0914
0.2 120.21 2706.2 0.0925
0.3 133.52 2724.9 0.0931
0.4 143.61 2738.1 0.0935
0.5 151.82 2748.1 0.0939
0.6 158.83 2756.1 0.0942
0.7 164.95 2762.8 0.0944
0.8 170.41 2768.3 0.0946
0.9 175.35 2773.0 0.0947
1.0 179.88 2777.1 0.0949
1.1 184.06 2780.6 0.0950
1.2 187.96 2783.7 0.0951
1.3 191.60 2786.5 0.0952
1.4 195.04 2788.8 0.0953
1.5 198.29 2791.0 0.0954
1.6 201.37 2792.8 0.0954
表B.2(续)
压力
MPa
温度
热焓
kJ/kg
折标准煤系数
kgce/kg
1.7 204.31 2794.5 ......
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