安赛乐米塔尔致力于通过节约能源、提供更环保的产品和服务以支持低碳社会的建设。安赛乐米塔尔美国公司于2012年获得由美国环境保护署(EPA)和美国能源部(DOE)共同推行的“能源之星”认证,这是对其在提高能源效率过程中实施能源管理项目及相应措施的认可。安赛乐米塔尔的能源管理项目的成功归功于强烈的目标和领导能力,从公司所有者开始并一直延伸到所有管理层。这是该公司因努力降低能源强度而连续第六年获得“能源之星”认证。
本锅炉项目与安赛乐米塔尔秉持的提供安全、可持续性钢铁产品的战略远景相吻合。该项目采用以前燃烧放散的高炉煤气(BFG)为一座新型高效锅炉(每小时可产生35万磅蒸汽)提供动力。所产蒸汽被用来驱动现有汽轮发电机发电。项目的目标包括提供就业机会、就业保护、降低能源消耗、减少能源成本、改善环境和可持续发展。
美国能源部根据2009年《美国复苏与再投资法案》(经济复苏法案),提供给安赛乐米塔尔美国公司财政资助拨款,以支持旗下位于印第安纳州东芝加哥的印第安纳港钢铁厂建设和运营一座高炉煤气回收锅炉及配套基础设施。授予的拨款为3160万美元,大约占项目成本的50%。
该项目于2012年顺利建成,极大地推动了2013年印第安纳港钢厂的获奖结果。
1项目目标
这个项目的主要效益是用以前燃烧放散的高炉煤气来提升内部发电量,从而取代从电网购买电力。项目有助于节约成本,还实现了与该设施能源和环境效率相关的效益。
高炉煤气的热值很低,大约是天然气热值的1/10。高炉煤气是常用的一种锅炉燃料;然而,在安装煤气回收锅炉之前,安赛乐米塔尔燃烧了印第安纳港钢厂7号高炉产生的22%的高炉煤气。结果是每年大约460亿立方英尺的高炉煤气被燃烧放散到大气中。
项目团队意识到,如果锅炉容量可以增加,这种浪费的燃料就可被有效地利用。多余的燃料足够驱动锅炉额定每小时生产35万磅高压蒸汽。该厂的蒸汽分配网络已通过评审,并确定了额外的蒸汽可用于现有的汽轮机发电机生产更多的自备电。这将减少从电网购买的电量,从而降低成本。项目团队为高炉煤气燃烧放散捕集项目准备了一份详细的施工范围、进度和预算资料。由于在经济衰退期间资本基金的可用性有限,项目团队于2009年向美国能源部申请拨款资助该项目。
项目满足美国能源部对于技术的部署目标——提高能源安全、为制造业和建筑业提供工作机会、提供长期就业机会以运行和维护各项技术。
项目目标是:
◆配置用于热电联产和余能回收的高效节能技术。项目提供安装一座高效锅炉(效率为80%),可用545MMBtu/h以前燃烧放散的高炉煤气每小时生产35万磅蒸汽。
◆为制造业和建筑业提供就业机会。在建设施工高峰期,预计该锅炉项目将创造约360个生产与施工建筑工作和雇佣近150个建筑工人,以及为项目提供锅炉及相关设备公司的众多工作。
◆提供长期就业机会以运行和维护各项技术。在东芝加哥安赛乐米塔尔的印第安纳港钢厂,这个项目将提供保留近5900个直接工作岗位和额外26800个间接工作岗位。蒸汽将被用于驱动现有的发电机,该设施每年可自发电量33.3万兆瓦时。通过减少消费外购电力,将降低钢铁生产成本和保护美国制造业就业机会,从而提高工厂的成本竞争力,尤其是在遭受经济衰退沉重打击的部分国家直接雇佣了将近5900人。
◆该项目每年将减少34万吨二氧化碳排放量,相当于大约62000辆汽车不在公路上行驶。项目系统将把多余的高炉煤气(炼铁过程产生的目前燃烧放散到大气中的副产燃料)转化为电能,从而降低能源成本和排放量、提高钢厂的竞争力。这将消除浪费的排放和提高环境效率。目前燃烧放散的高炉煤气将被捕集,用于在新锅炉中生产蒸汽,通过现有的发电机转换成电能。这将取代燃煤电站发电设施产生的电能,从而减少温室气体(GHG)的排放总量。该公司用剩余78%的高炉煤气供给电站锅炉。拟建项目能够使燃烧浪费的高炉煤气量减少到5%。该项目将利用460亿立方英尺浪费的高炉煤气(能量为4.57TBTU/a),每年发电33.3万兆瓦时、减少二氧化碳排放量34万吨。
2项目批准
安赛乐米塔尔使用了一个标准化的有效资本交付过程,称为资本投资项目方法论(CIPM)。在得到许可批准和提供资金之前,资本项目必须以明确的时间表通过正式评审关口,才能进入下一阶段的工作。CIPM过程包括七个阶段:
◆机会评估;
◆可行性研究;
◆功能设计;
◆技术设计;
◆谈判;
◆项目执行;
◆调试、试产和竣工。
在项目执行之前,一个项目必须通过四个批准(行/不行)关口。每个项目都要准备一份单独投资文件,其中包含对这个项目、实施的原因、成本、技术解决方案、获得效益和实施计划的介绍。
燃烧高炉煤气捕集项目的经济性(投资回报率、净现值、内部收益率、折现回收期等)已被评审,估计的年度收益并不足以支持这个项目的运行。计算项目的净现值小于成本。然而,在2009年6月初,项目团队意识到有可能收到项目的政府配给资金。安赛乐米塔尔于2009年7月提交了一份配给50%资金的申请,以资助其燃烧高炉煤气捕集锅炉项目的建设。当时,在等待申请资金批准的时候,项目团队获得了安赛乐米塔尔提供资金份额的条件性批准,继续实施前期工程。2009年11月美国能源部根据2009年的经济复苏法案宣布,提供给安赛乐米塔尔美国公司财政资助拨款,以支持其在印第安纳港钢厂建设和运营一座高炉煤气回收锅炉及配套基础设施。美国能源部提出的办法是按照成本分摊协议为安赛乐米塔尔提供3160万美元的拨款。
由于美国能源部提供了50%的资金,这个项目能够继续进行。
3项目安全
安赛乐米塔尔CIPM被用于该项目的规划和实施。这个过程确保了项目在成本、范围和进度方面的有限风险,在项目实施和产生的资产设计中提供安全和质量保证。安赛乐米塔尔的资本投资方法论的目的是安装设备和工艺达到工业目标,同时确保人身安全。
在锅炉建设期间,还要实施安赛乐米塔尔承包商安全计划。有一个针对项目物资滥用计划。需要执行两个关于安全激励(在没有出现美国职业安全与健康管理局(OSHA)记录事故的情况下完成这项工作)的主要合同。
4项目执行
安赛乐米塔尔在资本投资项目的计划和执行方面是很有经验的。安赛乐米塔尔在项目的整个阶段对项目的范围、成本和进度实施管理。安赛乐米塔尔CIPM被用于这个项目的规划和实施。安赛乐米塔尔的资本投资方法论的目标是依照公司的策略,引导投资达到工业目标、环境要求、人员和设备安全。资本投资方法论的关键因素是:
◆依照公司战略制定一个明确的产业目标;
◆使利润最大化;
◆关于对绩效、预算、进度和安全的承诺;
◆一个有效的项目组织和专业的项目团队。
高炉煤气燃气锅炉技术得到良好的发展和应用。这是印第安纳港钢厂7号高炉配备的第四座高炉煤气燃气锅炉。由于有适当的项目计划和基准测试,项目实施和技术要求的主要风险已被最小化或消除。在项目批准之前,通过经验丰富的员工及有能力的工程公司和建筑顾问进行了功能设计。
资产风险管理(ARM)对安赛乐米塔尔集团具有战略性重要地位。资产风险管理确保和证明,在不受健康、安全、环境标准或组织声誉影响的前提下,以一个最佳的全生命周期成本在可持续提供服务或生产方面,资产交付所需的功能和绩效水平。资产风险管理政策包括一组综合配套的组织和材料指导方针,旨在防止事故或事件的发生和限制它们对人、设备和公司资产的影响。资产风险管理指南提供一个评估工业安全水平和确保集团所有工厂实施一致性的方法,以及在设计阶段提高设施安全的一个参考。
危险和可操作性研究(HAZOP)是在项目的设计和施工期间通过一个多学科团队完成的,主要为了识别和评估那些可能存在风险的问题,如人员或设备或预防措施。为根据失败的严重程度和可能性进行分类,通过分析系统内的潜在失效模式,也可以减轻项目风险。最后,在启动锅炉系统之前,为确保所有关键的检查和评审被执行,实施预先启动的安全审查作为最后的确认。
安赛乐米塔尔坚持实施项目管理计划(PMP),作为完成计划工作建立成本和时间进度的一种管理工具。项目管理计划可作为跟踪项目绩效的底线和识别整个项目关键路径上的项目里程碑。项目管理计划可提供所有固定设备的购买、安装和操作的时间表和成本数据。项目管理计划包括工作分解结构(WBS)、项目里程碑式进度表和时间线、项目预算和支出计划、项目团队组织结构图。进度表包括以下里程碑:
◆安赛乐米塔尔董事会批准;
◆美国能源部授予资助;
◆确定工程合同;
◆取得环境许可证;
◆确定设备采购和施工合同;
◆设备交付到现场;
◆系统建设和安装完成;
◆系统调试和运行;
◆安装系统调整完成,然后试产;
◆完成全面系统验证——性能测试;
◆项目完成。
工程承包策略是与多家公司就具体工程活动签订合约。安赛乐米塔尔通常遵循这种承包方法,因为这样可以节省时间和金钱。施工合同主要包括:
◆打桩;
◆打地基;
◆建设施工;
◆安装机械设备;
◆安装电气设备;
◆脚手架;
◆绝缘处理;
◆涂漆;
◆仪器安装和蒸汽吹扫。
该项目遇到的一个独特的技术挑战是整装锅炉的交付。这是一个非常大的整装锅炉(重量>500吨)。锅炉在美国纽约Buf f al o被预先安装,用船运输到东芝加哥。锅炉被卸载并通过机动式机械运输车(SPMTs)转运了大约两英里到达施工现场。然后将锅炉转动到已经建好的锅炉房内的地脚螺栓上。
5项目成果
2012年9月19日在5号锅炉房,高炉煤气锅炉与高压蒸汽系统连接。在性能测试期间,锅炉效率验证为88%。由于锅炉的高效率,所以只需消耗490MMBtu/h的高炉煤气就可每小时生产35万磅蒸汽。每小时的生产数据由安赛乐米塔尔实用数据系统收集。该锅炉系统的运行减少了高炉煤气的燃烧量,增加了自备电量的生产。
安赛乐米塔尔印第安纳港钢厂的内部发电量已经提高。外购电力的数量一直在减少,从而降低了生产成本、提高了竞争力。 (路俊萍)