淺析造船企業(yè)提升能源績效的方法

李建國

(南通中遠川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005)

0 前言

在經(jīng)歷十年多快速發(fā)展后，從2010 年左右開始，由于世界金融危機和造船產(chǎn)能過剩，國內(nèi)造船企業(yè)面臨著激烈的市場競爭和生存壓力。對于年綜合能耗1 萬t 標準煤以上的造船企業(yè)，國家要求在十二五期間必須完成累計16．7 萬t 標準煤的節(jié)能量目標［1］。節(jié)能降本成為造船企業(yè)可持續(xù)發(fā)展必然選擇。材料消耗大、能耗消耗大、返工率高，是我國多數(shù)造船企業(yè)存在的最大問題。我國造船企業(yè)的能源利用水平相比日韓還有較大差距，如萬美元產(chǎn)值電耗在1 000 kW·h 以上，是日本的3 倍;造船效率為0．64，比日本平均0．9 要低29%［2］。王永良等人在比較我國與日韓造船企業(yè)能耗數(shù)據(jù)后指出，我國造船企業(yè)能效水平之所以低于日韓船廠，在于生產(chǎn)管理和工藝執(zhí)行的差異［3］。如何挖掘節(jié)能潛力，是造船企業(yè)必須研究和解決的課題。提升能源績效，指提升能源利用效率和降低能源消耗。學習節(jié)能的基本理論、現(xiàn)代技術(shù)，掌握尋求和實現(xiàn)節(jié)能機會的方法，是造船企業(yè)實現(xiàn)能源績效提升的保證。

1 節(jié)能基本知識

1．1 節(jié)能的四個層面

企業(yè)節(jié)能方法可分為管理節(jié)能、技術(shù)節(jié)能和精益生產(chǎn)節(jié)能。如圖1 所示，節(jié)能有四個層面，如果不能滿足生產(chǎn)的需要，則①并非真正意義上的節(jié)能;②、③分屬管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能;④屬于廣義節(jié)能，是最高層面的節(jié)能手段。

圖1 節(jié)能的四個層面

圖2 節(jié)能路線圖

1．2 節(jié)能路線圖

如圖2 所示，從管理角度考慮，企業(yè)節(jié)能路線圖應是:①制定規(guī)則→②培訓教育→③設(shè)備和節(jié)能項目管理→達到“零浪費、高效、經(jīng)濟”的用能目的。①建立節(jié)能管理體制，制定管理程序和基準，并通過檢查并評審，改進規(guī)則;②對員工進行用能技能培訓和節(jié)能意識教育;③對用能設(shè)備進行管理，并實施節(jié)能項目。

2 尋求節(jié)能機會

節(jié)能機會即提升能源績效的機會，可以是技改型，也可以是管理型。企業(yè)通過開展能源評審，并結(jié)合能平衡、能源因素識別、專家診斷等工具，識別節(jié)能機會［4］。能源評審流程見圖3。能源評審前應收集節(jié)能新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新能源以及節(jié)能技術(shù)最佳實踐等信息。

圖3 能源評審流程圖

3 技術(shù)節(jié)能

技術(shù)節(jié)能是能效提升的重要手段。企業(yè)應了解最新的節(jié)能技術(shù)和最佳節(jié)能實踐，并且運用于企業(yè)技術(shù)節(jié)能項目中。技術(shù)節(jié)能項目可分為:新改擴基本建設(shè)項目和針對現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施的節(jié)能技術(shù)改造項目。

3．1 新改擴基本建設(shè)

能源法規(guī)要求，新改擴基本建設(shè)項目需進行節(jié)能評估并報政府主管部門審查，項目完工后需報請驗收。企業(yè)在基本建設(shè)項目委托專業(yè)機構(gòu)節(jié)能評估前，應組織內(nèi)部研討，進行節(jié)能預評估，與設(shè)計單位交流，使節(jié)能全面而系統(tǒng)地融于項目設(shè)計中。項目節(jié)能預評估對象包括:(1)總平面布置;(2)工藝流程、技術(shù)方案;(3)用能工藝;(4)主要耗能設(shè)備;(5)輔助生產(chǎn)和附屬生產(chǎn)設(shè)備。

如:為充分利用空壓機余熱，可考慮將空壓站緊靠涂裝車間或浴室;為減少分段搬運，合理布置內(nèi)業(yè)、組立、涂裝等車間位置。

3．2 節(jié)能技術(shù)改造

3．2．1 設(shè)備能效提升

在設(shè)備需要更新或淘汰，要對照國家頒布的用能設(shè)備能效標準，優(yōu)先考慮選用能效等級高的設(shè)備。

3．2．2 余能利用

造船企業(yè)產(chǎn)生許多余能，如空壓機余熱，涂裝車間加熱系統(tǒng)余熱，蒸汽余熱等。應評價余能的價值，并確定余能利用的優(yōu)先順序。由于需要壓縮空氣進行噴砂、打磨等作業(yè)，造船企業(yè)空壓機耗電量很高，一般要占企業(yè)用電20%以上。空壓機電能有效利用率僅15%左右，85%的能量被轉(zhuǎn)化成熱能，余熱回收的節(jié)能潛力巨大。轉(zhuǎn)化的熱能中，3% ～5%通過電機機殼及空壓機機殼散失不可回收，80% ～82%通過空壓機冷卻系統(tǒng)散失熱量可回收。以一臺850 kW 空壓機余熱回收為例，每年可回收熱能511 t標準煤，相當于416 萬kW·h 電。

3．2．3 節(jié)能技術(shù)運用

現(xiàn)在高效熱交換器、熱泵、光伏發(fā)電、LED 照明等節(jié)能新技術(shù)、新能源等運用日趨成熟，造船企業(yè)應充分運用。

如采用合同能源管理形式，利用車間屋頂進行光伏發(fā)電，企業(yè)不但能享受國家鼓勵政策，降低用電成本，又能達到節(jié)能減排的目的。以屋頂可利用面積70 000 m2為例，可建設(shè)7 MW 光伏電站，平均每年可發(fā)電700 萬kW·h。如以企業(yè)享受88%優(yōu)惠電價計算，企業(yè)無需資金投入，每年就可節(jié)省電費67萬元，節(jié)能860 t 標煤，減少排放二氧化碳7 000 t。

隨著LED 技術(shù)的發(fā)展以及社會普及率的提升，造船企業(yè)用LED 照明替代傳統(tǒng)照明(金鹵燈、高壓鈉燈、高壓汞燈等)，無論從節(jié)能效益還是經(jīng)濟效益考量，已成必然趨勢。

4 管理節(jié)能

管理節(jié)能的管理對象是人和設(shè)備。管理節(jié)能目的在于，使員工遵守用能規(guī)則、具備節(jié)能的行為習慣，使用能設(shè)備處于經(jīng)濟運行狀態(tài)，消除能源浪費，實現(xiàn)最低的能源消耗。企業(yè)必須做好能源計量、能源統(tǒng)計分析等能源管理基礎(chǔ)工作。在此基礎(chǔ)上，可采取以下手段實現(xiàn)管理節(jié)能。

4．1 員工培訓與員工參與

4．1．1 教育培訓(針對操作者)

對員工進行有關(guān)用能設(shè)備管控基準、節(jié)能行為規(guī)范的教育培訓，落實責任，通過日常檢查，來規(guī)范員工用能行為。如培養(yǎng)員工如下的節(jié)能行為習慣:人不在關(guān)燈，車輛停車3 min 熄火，減少設(shè)備待機時間，漏氣的氣管及時送修等。

4．1．2 交流學習(針對專業(yè)者、管理者)

組織企業(yè)能源專業(yè)技術(shù)人員、管理者外出交流、考察，開拓視野，向先進單位學習節(jié)能技術(shù)與管理經(jīng)驗。

4．1．3 員工參與

開展員工合理化建議活動，建立員工節(jié)能獎罰制度。發(fā)揮員工聰明才智，鼓勵員工參與節(jié)能活動，獎勵節(jié)能成果，形成企業(yè)節(jié)能氛圍和節(jié)能文化。

4．2 用能設(shè)備管理

二八原則告訴我們:80%的能源被20%的設(shè)備所消耗。因此，用能設(shè)備管理的重點是對主要用能設(shè)備的管理。運用全生命周期管理的理念，企業(yè)應考慮對主要用能設(shè)備進行以下項目的管理。

4．2．1 日常運控

應制定包括以下管理內(nèi)容的管控文件:設(shè)定用于日常監(jiān)視的運轉(zhuǎn)標準值，測量項目和記錄要求，檢查與維修項目，更新和新引入時考慮事項等［5］。

應定期開展節(jié)能檢查:使用部門的節(jié)能巡回，設(shè)備主管部門的專業(yè)性檢查，能源擔當部門的監(jiān)督檢查。

4．2．2 節(jié)能測量與能效對標

設(shè)備主管部門應制定并實施主要用能設(shè)備節(jié)能測量計劃。對照國家標準規(guī)定的能效限定值、經(jīng)濟運行指標，通過測量主要用能設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)，評價用能設(shè)備的能效狀況，尋求節(jié)能機會，制定高耗能設(shè)備淘汰計劃。

4．2．3 更新管理

當需要新引入主要用能設(shè)備，應考慮到以下因素:能源計量配置的需求，能效等級要求，能源績效的采購驗收要求等。

4．3 能效對標與指標管理

4．3．1 能效對標

企業(yè)應建立能效對標機制，不斷尋找和研究業(yè)內(nèi)外一流企業(yè)的先進的能源管理理念、管理經(jīng)驗和技術(shù)措施，進行能效指標對比分析，確定能效標桿，并通過努力，實現(xiàn)企業(yè)自身管理水平和能源績效的提升。

4．3．2 能耗指標管理

企業(yè)對部門及主要用能設(shè)備下達能耗指標，并予考核。實施能耗指標管理，有助于部門自主推進節(jié)能工作。能耗指標參數(shù)應結(jié)合部門生產(chǎn)量設(shè)定，如對涂裝車間可用“綜合能耗/涂裝面積”(t 標煤/m2)，對鋼板預處理線可設(shè)為“用電量/拋丸面積”(kW·h/m2)。

現(xiàn)在多數(shù)造船企業(yè)實行對部門成本控制。因此，將能耗指標與成本指標結(jié)合，一并考核，能夠增強企業(yè)節(jié)能管理力度。

5 精益生產(chǎn)節(jié)能

5．1 概念

精益生產(chǎn)，是指通過消除企業(yè)所有環(huán)節(jié)上的不增值活動，來達到降低成本、縮短生產(chǎn)周期和改善質(zhì)量的目的。如圖4 所示，精益生產(chǎn)就是要減少“附帶作業(yè)”，減少乃至消除“浪費”，以增加“凈作業(yè)”。精益生產(chǎn)是以“徹底消除浪費”為基本思想，充分發(fā)揮人·物·設(shè)備的能力，按照JUST IN TIME 方式組織生產(chǎn)，是迅速提高生產(chǎn)效率的具有劃時代意義的生產(chǎn)管理方式。

圖4 精益生產(chǎn)目的凈作業(yè)－ 能直接帶來經(jīng)濟效益的作業(yè);附帶作業(yè)－為完成凈作業(yè)所必需完成的輔助作業(yè);浪費－作業(yè)過程中的無效動作

5．2 意義

技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能，屬于直接節(jié)能，實施對象是所使用的能源。精益生產(chǎn)，屬于廣義節(jié)能，實施對象是企業(yè)各項生產(chǎn)活動。據(jù)統(tǒng)計，我國直接節(jié)能的潛力有1/3，而廣義節(jié)能的潛力則有2/3［6］。由表1國內(nèi)兩家規(guī)模相當船企的能效水平分析可知，造船企業(yè)精益生產(chǎn)節(jié)能的潛力巨大。

5．3 方法

造船企業(yè)應從質(zhì)量管理、成本管理、工程管理三個方面，運用PDCA 思想，開展精益生產(chǎn)。其中質(zhì)量管理可從焊接質(zhì)量管理、涂裝質(zhì)量管理、精度管理、新船型質(zhì)量管理等入手;成本管理從單船人工成本管理、材料成本(焊材、涂料等主材)管理和部門費(輔材)管理等入手;工程管理從各工序工程預定管理入手。積極推進一目了然的管理、作業(yè)標準化、一人多能化、設(shè)備通用化等管理方法，消除無效工程，縮短準備工作時間，改善物流。同時，實施6S 活動、JM(凝神觀察)活動，并定期表彰活動成果。

生產(chǎn)設(shè)計是船舶制造的源頭，生產(chǎn)設(shè)計節(jié)能不容忽視。優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)計工藝，實現(xiàn)精益設(shè)計，從源頭減少制造過程的資源消耗或返工。如:通過優(yōu)化排板方式來提高鋼材利用率，過焊孔形狀加工由手工切割改為NC 切割，減少現(xiàn)場返工。精益生產(chǎn)理論正為國內(nèi)不少造船企業(yè)所實踐［7－8］。

表1 造船企業(yè)能效水平分析

6 建立能源管理體系

ISO50001:2011［9］是國際標準化組織為企業(yè)能源管理所建立的標準化的體系文件。國家工信部2013 年頒布的《船舶行業(yè)規(guī)范條件》指出，建立ISO50001 能源管理體系并通過第三方認證是造船企業(yè)的入門條件。

6．1 意義

企業(yè)建立ISO50001 能源管理體系，運用PDCA的思想方法，緊密圍繞能源績效改善主題，全面系統(tǒng)地實施各項能源管理活動。一方面，能夠使企業(yè)能源管理體制和管理流程規(guī)范化、系統(tǒng)化，從而保證并保持技術(shù)節(jié)能、管理節(jié)能的成果;同時，能夠使企業(yè)通過體系的良性運作，達到自我發(fā)現(xiàn)與實現(xiàn)節(jié)能機會，從而可持續(xù)提升企業(yè)的能源績效。

6．2 將精益生產(chǎn)納入體系

以消除各種浪費為切入點，適時地將能源管理體系擴展到精益生產(chǎn)，將能源管理上升到更高的層次，全面、深入地提升企業(yè)能源績效和體系管理水平。

7 結(jié)束語

綜上所述，造船企業(yè)要全面、持久地提升能源績效，必須要從體制、程序、技術(shù)等方面系統(tǒng)策劃，做好以下方面工作:

(1)運用管理節(jié)能與技術(shù)節(jié)能各項手段。造船企業(yè)應建立節(jié)能目標責任制、最佳節(jié)能技術(shù)實踐識別機制及各項節(jié)能管理制度，培養(yǎng)員工遵守節(jié)能規(guī)則的習慣，通過管理以實現(xiàn)企業(yè)最低水平的能源消耗。同時，開展能源評審，發(fā)現(xiàn)節(jié)能機會，運用節(jié)能技術(shù)或措施，實施節(jié)能技改，實現(xiàn)企業(yè)能源績效的整體提升;

(2)全面推行精益生產(chǎn)。精益生產(chǎn)對能源績效改善至關(guān)重要。企業(yè)應全面開展精益生產(chǎn)，消除浪費，提高效率，改善企業(yè)整體經(jīng)營績效，實現(xiàn)企業(yè)能源績效的根本性提升;

(3)建立能源管理體系。造船企業(yè)應將業(yè)已運用的節(jié)能管理制度和規(guī)則融于能源管理體系，避免建立的能源管理體系流于形式。通過建立能源管理體系，企業(yè)運用PDCA 思想方法，規(guī)范節(jié)能管理、節(jié)能改造等各項節(jié)能活動，實現(xiàn)企業(yè)能源績效的可持續(xù)提升。適時將精益生產(chǎn)納入能源管理體系，為體系績效提升開拓更廣闊的空間。

［1］國家發(fā)展和改革委員會，等． 關(guān)于印發(fā)萬家企業(yè)節(jié)能低碳行動實施方案的通知［EB/OL］．http://bgt．ndrc．gov．cn/zcfb/201112/t201 －1 －12 －29_498695． html/211 －12 －07．

［2］陶永宏，鄒嘉，蘇昆． 基于StoNED 的中、韓、日造船業(yè)效率比較研究［J］．江蘇科技大學學報:社會科學版，2013(3):91 －92．

［3］王永良，戴建恒． 造船企業(yè)能源管理和節(jié)能技術(shù)探討與實踐［J］．船舶標準化工程師，2013(5):40 －44．

［4］趙艷粉．能源管理新模式在企業(yè)用電精細化管理中的應用［J］．電網(wǎng)與清潔能源，2014，30(11):90 －96．

［5］原嶋敏彥． 日本能源管理師制度［EB/OL］． http://wenku．baidu．com/link?url=OGEtAW5rT957DLM1OrGeluyL OycxQkNprlsi8PeUt15UbVTOLNrGXl9iw2oWuXFMuJxtXKOp －L5AL5UJBAhmmYZ8oZZLCfonUup － ZbGwCCW/2012 － 11 －07．

［6］史兆憲．能源與節(jié)能管理基礎(chǔ)［M］．北京:中國標準出版社，2012:35．

［7］王永良，周琦，錢慧富，等． 精益造船計劃管理體系研究和應用［J］．船舶與海洋工程，2014(01)．

［8］蔡奕．精益生產(chǎn)在WGQ 造船公司船舶生產(chǎn)中的應用研究［D］．上海:華東理工大學，2013．

［9］國際標準化組織． 能源管理體系－ 要求及使用指南:ISO50001 －2011［S］．