PowerPoint プレゼンテーション

Size: px

Start display at page:

Download "PowerPoint プレゼンテーション"

こうきたにしき
5 years ago
Views:

CO2 削減節電ポテンシャル診断セミナー 2014 CO2 削減対策の事例と対策 ~ 省エネ診断による案件発掘と対策実施まで ~ 平成 26 年 3

2 目次 1. エネルギーの利用と省エネポイント 2. 省エネ診断の目的と案件発掘 3. 計測診断 FU 診断の実施例 4. 省エネ実施拡大への今後重点対策 2

3 1.1 エネルギー利用の概念と省エネポイント 1 熱の利用伝熱加熱冷却炉ボイラー管理熱の発生燃焼断熱保温 2 排ガスドレンの熱回収 3 廃熱の回収利用燃焼バーナー放射伝導等損失変換動力電気の発生 5-2 参考 : 省エネ法第 4 条 : 判断基準 1. 燃料の燃焼の合理化 2. 加熱及び冷却並びに伝熱の合理化 3. 廃熱の回収利用 4. 熱の動力等への変換の合理化 5. 放射伝導抵抗等によるエネルギーの損失の防止 6. 電気の動力, 熱等への変換の合理化抵抗等損失ポンプ電気加熱照明電気の利用変換 6 動力熱 3

4 1.2. 省エネポイント -1 燃料の燃焼の合理化空気比の設定と管理実際の空気量空気比 = 理論の燃焼空気量 <1.1~1.3 燃焼における空気供給 ( 空気比 ) の管理標準化 * 排ガスの酸素濃度で概算できる空気比 =21/(21-O2%) 目安 : 排ガスのO2で3% 4

5 空気比の基準 ( 省エネ法 : 判断基準 ) 上段 : 基準値 / 下段 : 目標値区分液体燃料気体燃料連続式間欠式連続式間欠式 30T/H 1.1~1.25 /1.05~ ~1.2 /1.05~1.15 ボイラ 10T/H 5T/H 1.15~1.3 /1.15~ ~1.3 /1.15~ ~1.3 /1.15~ ~1.3 /1.15~1.25 <5T/H 1.2~1.3 /1.15~ ~1.3 /1.15~1.25 金属溶解炉金属加熱炉金属熱処理炉 1.30 /1.05~ /1.05~ /1.05~ /1.05~ /1.05~ /1.05~ /1.05~ /1.05~ /1.05~ /1.05~ /1.05~ /1.05~1.25 貫流ボイラーの排ガス空気比基準 : 液体 :1.3~1.45 気体 :1.25~1.4 ガス燃料の方が液体燃料と比べて燃焼性が良いため空気比は低目であるまた炉容が大きい方が燃焼時間がとれるため空気比は低くできるしたがって工業炉では容量の大きな炉は低目の値をとるべきである一般に空気比の高い燃焼では窒素酸化物 (NOx) の発生増となるため NOx 抑制のためにも低空気比燃焼が好ましい 5

6 主要な気体燃料の特性値市販品の例種類プロパンブタン都市ガス 13A 都市ガス 6B 分子式 C3H8 C4H10 密度 [kg/m 3 N] 比重 ( 空気 =1) 高発熱量 [MJ/m 3 N] 低発熱量 [MJ/ m 3 N] 理論空気量 [m 3 N/ m 3 N] 爆発範囲 [%] 2.2~ ~ ~ ~31.3 * 発熱量は一般に低発熱量 ( 真発熱量とも言う ) を用いる 6

7 主要な液体燃料の燃焼特性値種別 C 重油 B 重油 A 重油灯油比重 (15/4[ ]) C 化学 H 成分 O (wt[%]) N S 高発熱量 [MJ/kg] [MJ/L] 低発熱量 [MJ/kg] [MJ/L] 引火点 [ ] 理論空気量 [m 3 N/kg]

8 各種燃料の空気比と O 2 及び CO 2 の関係 8

9 1.3. 省エネポイント -2 加熱及び冷却並びに伝熱の合理化 2-1 工場設備以下の設定が適切か? 温度圧力流量投入量処理時間稼働台数自動制御 2-2 空調給湯設備基準があるか? 温度湿度圧力流量稼働時間稼働台数自動制御 9

10 1.4. 省エネポイント -3 廃熱の回収利用 1. 燃焼設備排ガス熱回収設備があるか熱回収なし排ガス温度が十分低いか? 熱回収あり熱回収率が高いか>25~35% ボイラー排ガス温度基準 <220~250 ( 回収前排カス温度 )-( 回収後排カス温度 ) 熱回収率 - ~ 100(%) 回収前排ガス温度 2. 蒸気ドレンの回収ボイラー給水に回収温度の設定 3. 加熱物 ( 固体液体 ) ボイラーブロー水の熱回収 ( 給水予熱 ) 洗浄ライン温排水で給水予熱 10

11 1.5. 省エネポイント -4 5 発電設備ピーク抑制平準化の重要度向上 1. 発電専用設備発電効率を管理 2. コージェネ設備 ( 発電 + 熱 ) 利用効率を管理効率のよい負荷での運転廃熱の利用拡大がキーエネルギー損失の防止 1. 放射伝熱損失の防止断熱の点検保守工業炉の炉壁外面温度 < 80 ( 炉温 900 未満時 ) 2. 電気抵抗損失の防止受変電設備の容量適正化変圧器の利用の適正化力率は95% 以上 11

12 1.6. 省エネポイント -6 電気の利用の合理化共通不要時は止める具体策が必要メーターに使用範囲のがあるか個別流体機器は流量制御 ( インバーター利用等 ) 加熱は断熱負荷 ( 重量温度 ) の適正化電解設備は電極距離濃度の適正化照明の照度の適正化高効率ランプの使用昇降機は機械ロスを防止 ( 点検保守 ) 12

13 2. 省エネ診断の目的と案件発掘省エネ診断では 1~6のエネルギー利用の判断基準に照らし不適合な箇所を抽出してその原因の解消と対策を立案するさらに対策の効果と対策費用を試算し費用対効果のランク付けを行なう 13

14 2.1. 省エネ診断の例 : ボイラーの計測箇所各部の温度圧力電流等を測定して実態把握 5 蒸気本管保温状況外面温度測定 6 排ガスファン調節計電流 2 蒸気圧力都市ガス圧力 2 蒸気利用ヒーターー 6 燃焼ブロワー風量温度 3 排ガス測定空気圧排ガス温度排ガスO2 濃度 2 号ボイラー 1 号ボイラーエコノマイザー 1 バーナーガス量ガス圧蒸気伝熱管予熱水温 6 給水ポンプ電流値起動頻度 3ボイラー給水タンク 3 ドレン回収槽タンク水温回収温度量 * スチームトラップドレン温度 14

15 2.2 排ガスの測定例排ガス煙道の測定口よりサンプリング分析計に導入 15

16 2.3. 電気計測の例クランプ電流計にて電流の連続測定低圧電気計測であれば運転中での測定も実施可能 16

17 2.4. ボイラー設備のデーター評価ポイント 1. ボイラー及び蒸気利用設備 1 発生蒸気圧蒸気量 2 蒸気利用先に適正な減圧設定 ( ドレンロスの回避 ) 3 ボイラー給水の管理 JIS B8223 に準拠 4 不要時は元弁を閉止 ( ドレンロスの回避 ) 5 蒸気の性状管理 ( 温度乾き度 ) 6 複数の蒸気利用設備に対して負荷に応じた稼働台数が適正か ( オフオン時のパージ熱ロスの回避 ) 7 断続的に運転できるものは集約してまとめ運転 8 蒸気配管熱水配管の保温を徹底する ( 弁フランジも ) 2. 燃焼装置 1 空気比の適正化 2 排ガス温度の適正化 ( 排ガス熱回収 ) 3 廃熱回収を徹底する ( 蒸気ドレンブロー被加熱物顕熱 ) 17

18 2.5. ボイラーの省エネ提案例 1 空気比の適正化イ ) 空気 / ガス比例弁の調整 ( ボイラーメンテ業者に注文 ) 2 廃熱の回収イ ) 給水の予熱ドレン回収設備設置ロ ) 排ガスの熱回収給水予熱 ( エコノマイザーの性能評価 ) 3 点検保守管理の徹底 ( 管理標準の設定 ) イ ) 日常の管理燃料量排水温度給水温度ロ ) 定期の管理年 1 回程度の定期保全排ガス温度 O2% 熱交換器の清掃ハ ) 放熱の抑制保温の徹底スチームトラップの保守 18

19 2.6. 業種による主な省エネ対策一覧省エネ対策輸送用機械器具製造業紙パルプ製造業医療福祉系小売施設系ボイラー空気比の適正化燃焼炉ボイラー排気の廃熱回収蒸気配管弁の保温強化蒸気管のトラッフ管理とトレン回収エアーブロー空気量の削減コンプレッサーの吐出圧力管理高断熱材を用いた工業炉の導入不要照明不要時間帯の消灯ポンプインバータ設定値見直し冷温水出口温度の調整冷却水設定温度の調整 CO2 濃度による外気導入量適正化高効率空調機冷凍機の導入ウォーミンクアッフ時の外気取入れ停止出典 : 事業者のための CO2 削減対策 Navi 19

20 3. 計測診断 FU 診断の実施例 Logo 計測診断と提案 FU 診断と実行までの流れ 1. 事前データーからの省エネポイント絞りこみ 2. 計測診断計画 3. 診断実行分析省エネ対策案の抽出 4. 省エネ提案 : 実施内容工事費効果の試算 5. 提案実施 : 受入れ側の事情により実施率に差 6. フォローアップの実施 7. 実施率の向上 20

21 3.1. 診断対象工場のエネルギー消費分布 LNG 14% CO2 排出量 160 千トン / 年電炉溶解 52% 1 これまで取組みのなかった製鋼 LNG 消費設備を主体に診断 2 電気は製鋼水処理のポンプ台数の適正化に注目して診断 21

22 3.2. 取鍋予熱設備の熱診断取鍋予熱設備の計測ポイントハーナ前ガス予熱ハーナ微圧計空気圧力計測鉄皮温度測定取鍋 NO9 空気カス燃料カス φ 3000 排カス O² 分析計温度記録計燃焼空気ブロワー 22

23 3.3. 製鋼水処理設備の診断 Logo 冷却水ポンプ負荷計測状況冷却水ポンプの運転台数の適正化冷却水の負荷計測しポンプの必要台数を検討電気炉排ガス冷却系統冷却水温度戻り往き冷却塔水量測定冷却塔各ポンプ電力 ( 電流 ) 23

24 3.4. 計測診断による対策提案 ( 例 ) No. 対策名適用プロセス名適用箇所 CO2 削減効果 (t-co2/ 年 ) 導入コスト増加 ( 千円 ) 運転コスト増加 ( 千円 / 年 ) 投資回収年数 ( 年 ) 1 予熱バーナー空気比改善製鋼取鍋予熱設備 ,600 (3,710) 設備へのリジェネ導入製鋼取鍋予熱設備 ,000 (10,500) 予熱バーナー空気比改善製鋼 4 予熱カバー開口部ヘの蓋掛け製鋼タンディッシュ予熱設備タンディッシュ予熱設備 (1,235) ,000 (2,690) 燃焼バーナー空気比改善圧延小形加熱炉 (26,020) 熱風管断熱補修と強化圧延小形加熱炉 ,000 (6,194) レキュの空気漏れ改善圧延小形加熱炉 ,000 (2,814) 加熱炉用冷却水ポンプのINV 圧延小形加熱炉 ,500 (1,511) 間接冷却水ポンプの運転時間製鋼 10 冬期の冷却水低減によるポンプ 1 台停止製鋼水処理ポンプ場水処理ポンプ場 (600) ,500 (18,120)

25 3.5. フォローアップ事前調査 ( 例 ) FU 診断 -1 * 前年の診断結果の実施状況調査結果番号対策項目エネルギー種類年間削減効果 ( 推定値 ) 省エネルギー量削減 CO2 量 (t) 1 取鍋予熱空気比改善ガス 53 千 Nm³ 実施状況空気比調整用の空気オリフィス取付 (H25/10) 自社で調整トライしたがうまくいかななった 2 取鍋予熱リジェネ導入ガス 150 千 Nm³ メーカーの見積入手回収年数が長くなるので保留 3 TD 予熱空気比改善ガス 18 千 Nm³ TD 予熱開口部ヘの蓋掛けガス 38 千 Nm³ 加熱炉空気比改善ガス 372 千 Nm³ 熱風管断熱補修と強化ガス 88 千 Nm³ レキュ空気漏れ改善電気 281 千 kwh 加熱炉冷却水ポンプのINV 電気 151 千 kwh 製鋼間接冷却水ポンプの運転電気 60 千 kwh ポンプ1 台停止電気 1,812 千 kwh 空気比改善を実施したがその効果を生かせていない簡易カバーを製作し実施中であるが効果把握が未実施である空気比悪化の原因を究明改善した ( 炉床開口部のシール構造不良を修理した ) 主要な不良個所を補修した不良個所を特定できず修理未実施レキュの外部での空気漏れあり修理予定 FU 対象ー炉内パイプの冷却水量は安全を考えて多めにしておきたいので未実施ー冷却水出口水温を見ながら停止期間の延長を図っている実施すみ 11 追加 : 加熱炉炉内パイプ断熱ガスーーー炉内パイプの断熱強化を図りたい合計 - 原油換算 1,427 kl 2, % 相当事前評価 25

26 3.6. FU 診断実施内容 Logo 1 実施案件の検証予定通り効果出しているか具体的に省エネ発揮できるよう支援 2 未実施案件運用調整方法が不明の場合実際にチューニング実施し見本とする 3 実施停滞案件再度診断を行う改善効果の上乗せで実施に拍車 4 新たな案件発掘 FU 調査の過程で新規案件を発掘 26

27 FU 診断例 -1 効果検証 TD 予熱炉の天井開口部のカバー設置による昇温能力改善 TD の天井の中央に溶鋼注ぎ込みのための開口がある開口のまま予熱作業を行っていたので温度の上がりが悪くガス消費量も多かったカバーを製作して運用中であるが効果の実測ができていない空気 / ガスは自動流量制御カバー掛け予熱を実施予熱バーナー 2 台燃料ガス 100 万 Kcal/h 台中央開口空気中央温度左温度右温度測定により効果を検証した 27

28 FU 診断例 -1 効果測定状況 TD 予熱カバー掛け予熱の状況カバー 28

29 FU 診断例 -1 測定結果乾燥終了ガス量アップタイミングからの昇温カーブの比較をしめす中央部温度 ( ) 今回昨年ガス量を160Nm³/h ガス量変更タイミング m3/h 中央部の開口部のカバーで放熱防止となり内部温度が格段に上昇する最終ステップのガス量は両方とも 160Nm³/h としているが今回の条件では 120Nm³/h のままで昨年の温度まで十分に達している 29

30 FU 診断例 -2 チューニングガスバーナーのチューニング ( 空気比調整 ) 実施した調整前調整後ガス過剰 ( 空気不足 ) で炉蓋の隙間から吹き出し燃焼しているガスを絞って ( Nm³/h) 空気比を 1.0 に調整したまだ若干の吹き出し燃焼があるが大幅に改善している 30

31 FU 診断例 -2 チューニングバーナー調整の実際空気とガスの均圧制御方式であるが流量表示がないので排ガス O2 濃度をみながらガスまたは空気の流量を微調整するガスコックによりガス量を調整する炉内の O2 濃度を見て判断燃焼空気流量計の取り付けをおこなった ( ガスメーターは設置済 ) これにより空気量 / ガス量を一定範囲で運転することで維持できる 31

32 FU 診断例 -3 再測定による効果上乗せと新案件発掘小型加熱炉の熱精算排ガス損失 7 鋼材の持出熱 (55.7%) 9 冷却水損失熱 (10.3%) 8 炉体放散熱 (2.2%) レキュ 6 排ガス (31.2%) 10 その他損失熱 (0.5%) 加熱炉本体 1 燃焼熱 3 燃料の持込熱 (81.8%) (0.0%) 5 燃焼空気持込熱 (17.0%) 2 鋼材の持込熱 (1.1%) 32

33 FU 診断 -3 対策後の熱精算の評価対策実施後の改善効果測定として熱精算を実施した * 評価 1 前回と比較して鋼材の持出し熱の増加燃焼空気持込熱が低下と不利な要因と空気比改善効果とが混合してるが総合的に原単位の改善熱効率の向上が確認された 2 レキュの空気漏れが進行しておりレキュ入口の排ガス量に対して 50% 近くの空気が漏れているこれにより燃焼空気温度が前回より大幅に低下している 515 台から 340 へ廃熱回収率の低下で燃料増になっているので早急な修繕が必要である破損がおおきいと思われるのでエレメントの更新の方が容易と思われる修理により 100 の温度上昇ができれば 4% の燃料節約が見込まれるさらに燃焼ブロワーのインバーター制御が働き電力削減も復活できる現状は漏れが多いため燃焼ブロワーのインバーターはほぼ 100% 運転になっている 33

34 FU 診断 -3 レキュペレーター性能診断レキュペレーター性能評価圧力 1) 測定フロー PA TA PA TA 温度燃焼炉 13A 燃焼ブロワー ( モーター電流 ) O 2 メータ排ガスレキュペレーター排ガス侵入空気排ガスファン ( モーター電流 ) TG PG PG TG レキュの漏れ空気 O 2 メータ O 2 メータ

35 FU 診断 -3 レキュの再診断結果 1 炉出口 ~レキュ出口に至る排ガス量の変化 < 排ガスO2%> < 排ガス量 > % Nm³/h 炉出口 ,289 侵入空気は少ない 324 Nm³/h 1.6% レキュ入口 ,613 レキュの空気漏れが多いレキュ出口 ,555 9,942 Nm³/h 48.2% レキュの空気漏れが多いので修理が必要である修理することで燃焼空気の温度の上昇が見込まれる空気予熱温度の比較前回今回改善予測入口排ガス温度出口排ガス温度出口空気温度入口温度ー予熱温度は温度効率 (560-13)*0.75= 410 改善により空気温度が 60 の上昇燃料節約は 3.9% 35

36 4. 省エネ実施拡大への重点対策 Logo 1. 省エネ原点である適正空気比管理の徹底管理をサポートする見える化対策現場で空気比が管理できるメーターを工夫 2. 廃熱回収対策 1 排ガスの熱回収 2 ドレンの熱利用 3 製品持去り熱の利用 *2 特に 3 の実施例はまだ少ない 36

37 4.1. 重点対策 1. 燃焼設備における空気比の見える化空気比調整はエネルギー使用の判断基準で最も基本的な事項であるしかし燃焼炉の現場においては空気比が数値的にとらえていないので十分管理されているとは言い難い下図のように燃料空気量を表示することが空気比管理には有効である炉内圧力記録計炉内温度記録計炉内温度指示調節計空気流量計または圧力計空気調節弁燃料 GAS 流量計 O2 測定 ; 数回 / 年バーナ空気元圧調節弁空気ブロワー温度検出器炉ガス圧力調節弁燃料 GAS 炉圧発信器酸素分析計煙道炉圧ダンパー燃料及び空気供給圧力調節弁を用いた空燃比制御 37

38 省エネの重点対策 2. 廃熱回収 Logo < 特究極の排ガス熱回収徴 > : リジェネバーナ 38

39 未利用廃熱の回収利用まずできることから着手しよう温排水の回収利用熱交換器 90 加硫缶ドレン 90 蒸気配管ドレン 2 次予熱 30 ホットウェルタンク (1) 洗浄廃温水 80 排水ホットウェルタンク (2) オーバーフロー 60 蒸気簡易熱交 ( コイル ) 1 次予熱給水 15 ピットタンク点線は従来の給水系排水洗浄機 1 汚濁水は熱交換器を利用して熱回収 2 清浄な排水は直接利用

40 まとめ Logo 診断提案の実施率を高めるサポートが大事 1 自ら工事の詳細設計監理できる会社は少ない 2 運用改善でも人手不足でできない会社が多い 3 工事案件を実行するかどうかは投資回収で決まるメーカーに丸投げは工事が高くなりがちで経済性が低下することが多い以上の課題に対してフォローアップ事業が有効であり充実が望まれる 40

41 ご静聴ありがとうございました皆様の省エネ推進に省エネ診断をお役立てください東海ミツワ電機株式会社顧問大河内敏博 TEL: FAX:

テキスト表紙

テキスト表紙第 3 章診断に関する知識 1 エネルギー診断の進め方 2 個別設備ごとの診断 2-1 空気調和設備換気設備 2-2 圧縮設備空気供給系統 2-3 受変電設備配電設備 2-4 照明設備 2-5 2-6 加熱設備 ( 電気加熱 ) 2-7 冷凍冷蔵設備 2-8 ボイラー設備 2-9 電動機ポンプファン 2-10 コージェネレーション 2-11 給湯給水昇降設備他 3 3 診断報告書のまとめ方