引言合同能源管理合作模式是节能服务公司对用能单位进行节能改造，以减少用能单位支出的能源费用并支付节能项目投入的全部成本的投资方式。该节能投资方式以未来的节能收益用于用能单位的设备升级以及降低运行成本［1］。节能服务公司与用能单位以契约形式约定节能目标，为用能单位提供必要的服务，用能单位以节能效益支付节能服务公司投入及其合理利润。由于钢渣有压热焖产生蒸汽中含杂质多、蒸汽的生产过程不连续，利用难度大。由于用于发电技术要求高，采用合同能源管理模式节能服务公司为用能单位承担技术风险和投资风险，用能单位与节能公司共同分享节能收益，有利于技术推广，实现双赢。本文结合江苏某钢铁厂已投产的工程项目探讨项目进行分析。1工程概况江苏某钢铁厂运用钢渣有压热焖技术建成转炉钢渣粒化及有压消解处理项目，处理过程中产生低压饱和蒸汽，蒸汽压力0.4 MPa，温度饱和，流量9 t/h。由于产生的蒸汽中含尘量大、碱度较高，同时混有氢气、一氧化碳和空气等，直接利用难度较大，原本直接外排，造成热能的巨大浪费。本项目在有效保证用户焖渣处理工艺要求的前提下，对蒸汽进行稳流、除杂质等一系列处理后，通过螺杆膨胀机进行发电，以向业主售电的模式（合同能源管理）收回投资并赚取收益。2钢渣有压热焖技术钢渣是炼钢过程中为了祛除钢中的杂质而副产的物质，虽然钢渣无毒，但是生产过程温度高、处理过程占地面积大，产生大量扬尘，造成严重的污染环境，且热量无法回收造成能源巨大浪费［2］。钢渣热闷技术是目前钢厂普遍采用的钢渣处理工艺，其原理是通过提供反应条件，使导致钢渣膨胀的不稳定因素游离氧化钙（f-CaO）、游离氧化镁（f-MgO）和C3S通过各自反应，生成稳定产物［3］。钢渣有压热焖工艺流程如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2020.12.022.F001图1钢渣有压热焖技术流程传统焖渣工艺是将高温液态钢渣倾倒在炼钢渣场地坪上，冷却至650 ℃以下，形成固态钢渣，然后将其倾倒至焖渣炉中，喷水冷却［4］。此工艺占地面积大，钢渣在装车、卸车时的扬尘问题严重，焖渣炉需要承受高温液态钢渣，维护工作量大。新一代的钢渣有压热焖工艺由钢渣辊压破碎和钢渣余热有压热焖两个阶段组成。有压热焖阶段向加盖的热焖渣池中喷水，水将钢渣冷却的同时回收高温钢渣的余热，产生低压饱和蒸汽［5-6］。3现有焖渣余热回收技术目前焖渣余热回收的利用主要有两种方式：①传统的通过换热器进行供热。这种方式技术要求低，但蒸汽品质较低，有地域和季节限制，一般在北方的冬季使用，年利用小时数较短；由于蒸汽杂质多，对换热器的要求较高，项目经济性较差。②新兴的蒸汽余热回收发电。这种方式技术要求比较高，但适用于大部分有压热焖技术，且没有地域季节限制，项目经济性较好，是未来焖渣余热回收的主要方向，具有较大的推广价值。由于采用有压热焖技术产生的低压饱和蒸汽不连续、含多种杂质，直接利用难度较大，需要对蒸汽进行稳流、除杂质等一系列处理。（1）通过蓄热器稳定蒸汽流量；（2）系统设有蒸汽粉尘洗涤塔/旋风分离器可以有效地去除粉尘；（3）凝汽器进行防粉尘设计，降低对换热效率的影响；（4）在蓄热器、蒸汽管道上增加排空气装置，将空气排放掉；（5）在机组四周尤其是电气仪表附近增加H2检测设备；（6）采用螺杆膨胀机组变工况环境下仍保持较高转化效率。蒸汽经过蓄热器稳流、除尘处理直接进入螺杆膨胀发电机组，回收蒸汽能量做功发电；做功后排汽经换热器，经循环水冷凝后回收利用。闷渣热蒸汽余热回收发电工艺流程如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2020.12.022.F002图2闷渣热蒸汽余热回收发电工艺流程由于螺杆膨胀机组对热源品质要求不高，变工况环境下仍能保持较高的转化效率，可实现单体或者整体撬装安装配置简单。项目可实现无人值守，降低了维护费用和使用技术门槛。因此钢渣有压热焖蒸汽余热回收发电项目非常适合应用于螺杆膨胀机。本项目在螺杆膨胀机组蒸汽入口管线上，设有快关阀、调节阀、旁路调节阀、安全阀等几个主要控制点。快关阀和调节阀之间设有联锁信号，利用调节阀可以控制膨胀机的蒸汽进汽量，从而达到控制膨胀机转速及调节功率的目的。快关阀可以快速切断膨胀机的蒸汽进汽，从而实现机组的快速停机，旁路调节阀实现机组异常停机时的蒸汽排放。通过以上调节方法，将本项目对原有焖渣系统影响降低到最小的同时，回收大量的蒸汽余热，提高能源利用效率，实现发电收益。4项目合作模式本项目采用合同能源管理模式，以所发电产生的收益作为成本回收和利润回报。钢铁厂作为项目主体，负责免费提供项目场地、蒸汽和所有项目相关申报手续，负责项目主设备以外的工程建设包括土建（厂房）、螺杆膨胀发电机组范围外蒸汽管道、机组范围外供电线路及并网等。投资方负责项目设计、投资，项目螺杆膨胀发电机组的提供、安装及项目运营维护。项目运营期限为5 a，运营期内项目节能收益由钢铁厂和投资方共同享有，运营结束后项目无偿移交给钢铁厂，之后项目节能收益由钢铁厂独自享有。钢铁厂无须承担技术风险、投资风险，同时还能分享项目成功后带来的节能收益。5项目投资分析本项目新建1套×600 kW螺杆膨胀发电机组余热发电系统及附属配套设施，项目实际发电量为575 kW，自耗电75 kW，净发电500 kW，项目年运行7 200 h，合同能源管理期限为5 a。（1）投资额。经测算，项目投资额为500万元，包含设备、安装调试。项目投资明细如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2020.12.022.T001表1项目投资明细序号项目数值备注1螺杆膨胀发电机组200螺杆机、机架等2发电机及传动系统30防爆发电机、减速机等3冷凝系统40冷凝器、真空设备、凝结水泵等4热工仪表80阀门、PLC、检测设备5电气并网系统40并网柜、开关柜、MCC柜6油、水、气、电及附件60润滑油系统、轴封系统、除尘、排空等7设计、安装、调试50螺杆机、机架等8合计500—万元（2）项目5年运行成本。钢渣有压热焖工艺5年运行成本如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2020.12.022.T002表2项目5年运行成本序号项目数值备注1员工工资36.5按照定员1人，年均工资7.3万2员工福利15五险一金加福利3机组运维成本50维修保养4项目运行管理费用15办公用品、生活水电等5资金成本86.420%自有资金，其余贷款，利率7.2%65年合计202.9—万元（3）项目运营期内收益分配。经测测算，钢铁厂综合电价为0.72 元/kWh，项目运营期间节能收益双方共同享有，每年按比例分配节能收益，收益分配清空如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2020.12.022.T003表3项目运营期间收益分配项目钢铁厂/万元投资方/万元每度电双方分享额度/(元/kWh)第1年43.2216.0钢铁厂0.12、投资方0.60合计432.0864.0—第2年64.8194.4钢铁厂0.18、投资方0.54第3年86.4172.8钢铁厂0.24、投资方0.48第4年108.0151.2钢铁厂0.30、投资方0.42第5年129.6129.6钢铁厂0.36、投资方0.36（4）项目收益测算。根据上述条件，考虑8%财务贴现率，以及合同能源管理项目企业所得税三免三减半的税收政策，项目收益测算如表4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2020.12.022.T004表4项目收益测算序号项目单位数值1项目总额万元500.002年均直接经营成本万元40.5835年总收入万元864.004总净现值万元87.006总财务内部回酬率%15.408动态回收期a3.909静态回收期a3.206结语合同能源管理模式在余热利用领域有着巨大的优势：一方面业主规避了技术风险，分享节能收益；另一方面投资方技术得以推广，并取得较好的收益，实现双赢。