新疆工業(yè)硅行業(yè)節(jié)能潛力分析

張華余 張義昊 薩亞·烏馬爾

(新疆維吾爾自治區(qū)節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心 烏魯木齊 830000)

開展重點(diǎn)耗能企業(yè)能效對(duì)標(biāo)活動(dòng)，是引導(dǎo)重點(diǎn)耗能企業(yè)節(jié)能、促進(jìn)企業(yè)在節(jié)能降耗中上水平、上臺(tái)階的重大舉措，對(duì)推動(dòng)企業(yè)進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力，不斷提高能源利用效率、經(jīng)濟(jì)效益和競爭力具有十分重要的意義。

新疆維吾爾自治區(qū)節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心作為自治區(qū)最早成立的節(jié)能專業(yè)技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)，近年來根據(jù)自治區(qū)工業(yè)節(jié)能主管部門統(tǒng)一工作部署安排和節(jié)能監(jiān)察工作的需要，多次承擔(dān)全區(qū)重點(diǎn)行業(yè)能效對(duì)標(biāo)組織和技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)工作，為推動(dòng)全區(qū)節(jié)能減排工作發(fā)揮了積極的作用。為使對(duì)標(biāo)工作成果能在指導(dǎo)行業(yè)節(jié)能減排工作中發(fā)揮更好的作用，本文作者根據(jù)其所參與的區(qū)內(nèi)主要工業(yè)行業(yè)能效對(duì)標(biāo)工作了解掌握的有關(guān)行業(yè)主要生產(chǎn)能耗指標(biāo)第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料，通過與國內(nèi)外同類能效先進(jìn)公司進(jìn)行比對(duì)，對(duì)工業(yè)硅等行業(yè)企業(yè)能效水平進(jìn)行了梳理定位，并針對(duì)存在的差距和問題做了認(rèn)真分析，提出了相關(guān)行業(yè)提高能效水平的對(duì)策及方向。限于篇幅，在此，對(duì)相關(guān)情況分行業(yè)進(jìn)行介紹，以供大家借鑒參考。

1 工業(yè)硅行業(yè)背景

中國是工業(yè)硅最大的生產(chǎn)國，其產(chǎn)能、產(chǎn)量都居世界首位。近年來國內(nèi)工業(yè)硅產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)格局由云南等省份逐漸轉(zhuǎn)移到具有煤炭、電力、硅石等資源優(yōu)勢的新疆，2015 年新疆成為工業(yè)硅產(chǎn)量第一的省區(qū)。2018年我國工業(yè)硅產(chǎn)能為500萬噸，其中新疆（含兵團(tuán)）產(chǎn)能為168萬噸，占國內(nèi)總產(chǎn)能的33.6%，產(chǎn)量達(dá)102萬噸，占國內(nèi)總產(chǎn)量的42.5%。2018年全年新疆地區(qū)產(chǎn)量共計(jì)102.8 萬噸，穩(wěn)居全國產(chǎn)量榜首位置，產(chǎn)量同比增長33.5%；云南地區(qū)產(chǎn)量共計(jì)48萬噸，產(chǎn)量位居全國第二；四川地區(qū)金屬硅產(chǎn)量共計(jì)34萬噸，同比下降5.5%，產(chǎn)量位居全國第三；福建地區(qū)產(chǎn)量共計(jì)11萬噸，同比下降21.4%，全年開工率較2017年下降8%。全國工業(yè)硅產(chǎn)量位居前10的企業(yè)中，區(qū)內(nèi)企業(yè)占5家，占自治區(qū)工業(yè)硅總產(chǎn)量的80%。作為工業(yè)硅產(chǎn)能大區(qū)，同時(shí)也是耗能大戶，降低能耗成為整個(gè)行業(yè)提高競爭力的主要矛盾和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

圖1 2018年中國主要地區(qū)工業(yè)硅產(chǎn)量分布情況

2 對(duì)標(biāo)總體情況

2.1 企業(yè)設(shè)備情況

2019 年全區(qū)共計(jì)11 家工業(yè)硅生產(chǎn)企業(yè)列入自治區(qū)能效對(duì)標(biāo)核查范圍，總產(chǎn)能為125.85萬噸/年，約占全區(qū)工業(yè)硅總產(chǎn)能的80%。涉及礦熱爐合計(jì)136臺(tái)（均采用矮煙罩半封閉型），總規(guī)模為295.97 萬kVA。其中：33000kVA 的49 臺(tái)，25500kVA 的20 臺(tái)，15000kVA 的3 臺(tái)，12600kVA 的32 臺(tái)，12500kVA 的27臺(tái)，10000kVA的2臺(tái)，9000kVA的3臺(tái)。按地域劃分：昌吉州3 家企業(yè)，33000kVA 的17 臺(tái)，12500kVA的12臺(tái)，10000kVA的2臺(tái)，9000kVA的3臺(tái)；伊犁州6家企業(yè)，12500kVA 的15 臺(tái)，15000kVA 的3 臺(tái)；石河子市1 家企業(yè)，12600kVA 的32 臺(tái)，12500kVA 的20臺(tái)；吐魯番1家企業(yè)，33000kVA 的32 臺(tái)。擁有25000kVA 及以上礦熱爐的在產(chǎn)工業(yè)硅廠3 家，電爐數(shù)量共計(jì)69 臺(tái)，產(chǎn)能共計(jì)77.05 萬噸，占總產(chǎn)能的61.22%。

本次現(xiàn)場核查企業(yè)工藝裝備均不屬于國家《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019年本）》中淘汰類，僅1家公司的5 臺(tái)礦熱爐（3 臺(tái)9000kVA 和2 臺(tái)10000kVA）屬于限制類：“第二類 限制類 六、鋼鐵19、2×2.5 萬千伏安以下普通鐵合金礦熱電爐(中西部具有獨(dú)立運(yùn)行的小水電及礦產(chǎn)資源優(yōu)勢的國家確定的重點(diǎn)貧困地區(qū)，礦熱電爐容量＜2×1.25萬千伏安)”。

圖2 2018年新疆主要地區(qū)工業(yè)硅產(chǎn)量分布情況

圖3 2018年工業(yè)硅礦熱爐容量分布情況

2.2 生產(chǎn)情況

本次對(duì)標(biāo)的工業(yè)硅企業(yè)2018年產(chǎn)能為125.85萬噸，實(shí)際產(chǎn)量為94.87萬噸，同比增長44.51%，產(chǎn)能利用率為75.39%；實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值105.75 億元，同比增長55.67%；工業(yè)增加值33.50 億元（采用行業(yè)增加值率計(jì)算），同比增長55.60%。

2.3 能源消費(fèi)情況

工業(yè)硅企業(yè)的生產(chǎn)主要用能集中在礦熱爐，能源消費(fèi)品種為電力、洗精煤、石油焦、木片和柴油，加工轉(zhuǎn)換產(chǎn)出能源有蒸汽、電力。2018 年11家企業(yè)綜合能耗為305.41 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中，電力消費(fèi)量為138.37 億千瓦時(shí)，洗精煤消費(fèi)量為48.09萬噸，石油焦消費(fèi)量為21.83 萬噸，木片消費(fèi)量為45.03 萬噸，柴油消費(fèi)量為2.56 萬噸，加工轉(zhuǎn)換產(chǎn)出蒸汽為918.18 萬噸，電力25637.32 萬千瓦時(shí)。2018 年企業(yè)產(chǎn)品總節(jié)能量12.17 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，節(jié)水22.84 萬立方米（采用單位產(chǎn)品能耗、水耗水平計(jì)算）。

圖4 2018年能源消耗結(jié)構(gòu)

3 能效水平情況分析

此次能效對(duì)標(biāo)過程中，對(duì)標(biāo)指標(biāo)的選取和對(duì)比分析依據(jù)國家《工業(yè)硅單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB 31338-2014）進(jìn)行，結(jié)合工業(yè)硅企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)和我區(qū)工業(yè)硅行業(yè)整體狀況，對(duì)標(biāo)指標(biāo)選定為工業(yè)硅單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)品電耗、單位產(chǎn)品冶煉電耗、單位產(chǎn)品水耗四項(xiàng)指標(biāo)。

經(jīng)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)核算并與國家限額值相比，2017年平均工業(yè)硅單位產(chǎn)品能耗為3404.59 千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸；平均工業(yè)硅單位產(chǎn)品電耗15228.76千瓦時(shí)/噸；平均工業(yè)硅單位產(chǎn)品冶煉電耗13542.65 千瓦時(shí)/噸；平均工業(yè)硅單位產(chǎn)品水耗4.31立方米/噸。單個(gè)企業(yè)指標(biāo)情況通過與國家限額值進(jìn)行對(duì)比分析，指標(biāo)排名前兩名的企業(yè)指標(biāo)值分別為3300.08、3358.93千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸；有四家企業(yè)2017年工業(yè)硅單位產(chǎn)品綜合能耗未能達(dá)到國家限定值，企業(yè)的指標(biāo)值分別為3521.34、3547.78、3584.91、3755.72千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸。

2018 年平均工業(yè)硅單位產(chǎn)品能耗為3219.18 千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，同比下降5.45%；平均工業(yè)硅單位產(chǎn)品電耗14584.7 千瓦時(shí)/噸，同比下降4.23%；平均工業(yè)硅單位產(chǎn)品冶煉電耗13055.96 千瓦時(shí)/噸，同比下降3.59%；平均工業(yè)硅單位產(chǎn)品水耗4.05立方米/噸，同比下降6.01%。單個(gè)企業(yè)指標(biāo)情況通過與國家限額值進(jìn)行對(duì)比分析，工業(yè)硅單位產(chǎn)品能耗指標(biāo)全部達(dá)到國家限定值，指標(biāo)排名前兩名的企業(yè)指標(biāo)值分別為2839.99、3273.61千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，比行業(yè)先進(jìn)值分別高339.99、773.61千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸；排名最后的兩家企業(yè)指標(biāo)值分別為3489.07、3495.95千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸；此外有兩家新建企業(yè)，由于生產(chǎn)線處在調(diào)試階段及未滿負(fù)荷生產(chǎn)等原因，工業(yè)硅單位產(chǎn)品能耗指標(biāo)未能達(dá)到國家準(zhǔn)入值。

從行業(yè)總體情況來看，2018 年工業(yè)硅企業(yè)整體對(duì)標(biāo)指標(biāo)呈同比下降趨勢，但工業(yè)硅單位產(chǎn)品綜合能耗平均指標(biāo)比國內(nèi)先進(jìn)值高719.18 千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，對(duì)標(biāo)指標(biāo)與國內(nèi)先進(jìn)水平存在較大差距。通過對(duì)行業(yè)整體工藝裝備水平、余熱利用及生產(chǎn)過程管理現(xiàn)狀等環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，存在較大差距的主要原因如下：一是余熱資源未能充分利用。本次對(duì)標(biāo)企業(yè)中僅兩家企業(yè)回收礦熱爐煙氣余熱用于發(fā)電，其余9家工業(yè)硅企業(yè)雖有部分企業(yè)余熱用于冬季采暖和供應(yīng)熱水，但回收利用量遠(yuǎn)低于余熱資源量，達(dá)不到充分利用余熱資源的目的。二是重點(diǎn)企業(yè)產(chǎn)能利用不足。有三家企業(yè)占本次對(duì)標(biāo)企業(yè)總產(chǎn)能的60%，因受設(shè)備調(diào)試、原料供應(yīng)不足、采用長爐齡生產(chǎn)工藝和操作等影響，三家企業(yè)產(chǎn)能利用率僅為39%～67%。三是企業(yè)能源管理制度不健全。企業(yè)在產(chǎn)品能耗定額考核方面未能分工序細(xì)化，且對(duì)能源消耗指標(biāo)的制定因缺少細(xì)化的計(jì)量和統(tǒng)計(jì)而略顯粗放。四是專業(yè)管理人才、技術(shù)型人才缺失。工業(yè)硅企業(yè)生產(chǎn)管理的特點(diǎn)是要求員工具備很高的生產(chǎn)設(shè)備操作技能。設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)、工藝設(shè)備檢修、生產(chǎn)操作技術(shù)、設(shè)備操作等人員的水平高低對(duì)生產(chǎn)過程中科學(xué)計(jì)算入爐料比，依據(jù)爐體、電氣等參數(shù)準(zhǔn)確判斷和及時(shí)精準(zhǔn)優(yōu)化爐況從而顯著減少能耗、延長爐齡、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和設(shè)備的全年有效生產(chǎn)率起著重要的作用。我區(qū)工業(yè)硅企業(yè)普遍存在人員流動(dòng)大、技術(shù)型人才缺失等問題。

雖然目前我區(qū)工業(yè)硅行業(yè)的整體能耗水平與國內(nèi)先進(jìn)水平有較大差距，但也為企業(yè)挖潛節(jié)能改造提供了空間，近年來一些企業(yè)通過實(shí)施回收礦熱爐煙氣余熱發(fā)電等節(jié)能項(xiàng)目單位產(chǎn)品綜合能耗水平有了較大提高和改善，取得了較好的節(jié)能效果，經(jīng)驗(yàn)做法值得總結(jié)和推廣。

4 存在的主要問題

通過此次工業(yè)硅行業(yè)對(duì)標(biāo)現(xiàn)場核查發(fā)現(xiàn)，企業(yè)能效對(duì)標(biāo)工作從實(shí)施效果和企業(yè)工作推進(jìn)力度上還存在不同程度的問題，主要表現(xiàn)在：

（1）個(gè)別企業(yè)對(duì)開展能效對(duì)標(biāo)活動(dòng)的重要性認(rèn)識(shí)不足，在組織推進(jìn)對(duì)標(biāo)挖潛活動(dòng)時(shí)，主觀努力不夠，強(qiáng)調(diào)客觀因素過多，對(duì)這項(xiàng)活動(dòng)的開展存有畏難情緒和不思進(jìn)取的思想意識(shí)，對(duì)于對(duì)標(biāo)挖潛工作缺乏系統(tǒng)的思考與組織，使該項(xiàng)工作沒有得到持續(xù)深入和有效的開展。

（2）節(jié)能管理意識(shí)淡薄。企業(yè)對(duì)節(jié)能減排與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系認(rèn)識(shí)不到位，仍然存在重發(fā)展、輕節(jié)能的思想，沒有把主要精力轉(zhuǎn)到加強(qiáng)自主創(chuàng)新、促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造優(yōu)化升級(jí)上來。能源管理各項(xiàng)制度與實(shí)際工作運(yùn)行兩張皮，在產(chǎn)品能耗定額考核方面未能分工序細(xì)化考核，對(duì)能源消耗指標(biāo)的制定因缺少細(xì)化的計(jì)量和統(tǒng)計(jì)而略顯粗放，不利于嚴(yán)格考核和充分調(diào)動(dòng)職工積極性。

（3）資源利用效率低。在工業(yè)硅礦熱爐生產(chǎn)過程中排放的煙氣溫度約為550～750℃，煙氣帶走的熱量約占輸入總熱量的40%～50%，由此可見，煙氣余熱回收節(jié)能潛力很大，但多數(shù)企業(yè)礦熱爐煙道高溫?zé)煔獾臒崮軟]有得到合理的利用造成熱能的浪費(fèi)。另外，工業(yè)硅企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄碎料及硅渣一般外銷作為水泥和磚廠的廉價(jià)原料，硅渣中含有15%以上的單質(zhì)硅沒有被回收，造成資源的浪費(fèi)。

（4）企業(yè)對(duì)燃料熱值分析化驗(yàn)重視程度不夠，也未將熱值等能效核算依據(jù)列入原材料購入的選材條件。能源折標(biāo)依據(jù)的缺失使得能效指標(biāo)核算不能準(zhǔn)確反映企業(yè)真實(shí)用能水平，對(duì)制定能耗定額等相關(guān)考核指標(biāo)帶來一定困難。

（5）技術(shù)型人才欠缺。企業(yè)對(duì)技術(shù)人員培訓(xùn)力度不夠，加之人員流動(dòng)性較大，難以長期留用技術(shù)人才。生產(chǎn)人員普遍對(duì)工業(yè)硅冶煉技術(shù)掌握不熟練，導(dǎo)致爐況長期處于波動(dòng)狀態(tài)，影響企業(yè)用能水平的提升。

5 對(duì)策建議

5.1 企業(yè)層面

（1）加強(qiáng)節(jié)能基礎(chǔ)管理，完善企業(yè)能源管理和計(jì)量體系。主管部門要督促企業(yè)完善原始資料的管理，完善獨(dú)立、可核查的能源計(jì)量和統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬，保留原始記錄及憑證，確保能耗數(shù)據(jù)真實(shí)有效。鼓勵(lì)有條件的企業(yè)建立能源管理體系和能源管理中心，提升能源管理水平。企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)洗精煤、石油焦熱值化驗(yàn)管理制度的建立和落實(shí)，按照《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》（GB17167）要求，配備必要的能源（水）計(jì)量器具。

（2）優(yōu)選原料和碳質(zhì)還原劑，科學(xué)優(yōu)化配料。一是原料的優(yōu)選。原料硅石的熱穩(wěn)定性、抗爆性和硅石入爐粒度對(duì)工業(yè)硅生產(chǎn)電耗有重要影響。建議企業(yè)依據(jù)電爐爐體參數(shù)，在粒度、純度、抗爆性、熱穩(wěn)定性、還原性等方面對(duì)硅石進(jìn)行優(yōu)選。二是碳質(zhì)還原劑的優(yōu)選。還原劑的反應(yīng)性、灰份含量、比電阻均與冶煉電耗指標(biāo)密切相關(guān)。建議企業(yè)嚴(yán)格控制還原劑粒度，科學(xué)檢測其與SiO氣體的反應(yīng)活性及碳素材料中的煤素質(zhì)，依據(jù)爐體參數(shù)、電氣參數(shù)對(duì)碳質(zhì)還原劑進(jìn)行優(yōu)選。三是爐況的優(yōu)化調(diào)節(jié)。建議企業(yè)科學(xué)計(jì)算入爐料比，選擇準(zhǔn)確、合理的電氣參數(shù)，嚴(yán)格遵循原物料熱化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行精準(zhǔn)操作。

（3）切實(shí)提高技術(shù)裝備水平。通過政策杠桿引導(dǎo)和鼓勵(lì)企業(yè)積極運(yùn)用先進(jìn)適用技術(shù)實(shí)施升級(jí)改造。要著力推廣先進(jìn)節(jié)能環(huán)保技術(shù)，生產(chǎn)原料的貯存應(yīng)采用封閉料場，加工處理采用高效節(jié)能的預(yù)處理系統(tǒng)，配料和上料采用自動(dòng)化控制操作系統(tǒng)；礦熱爐采用機(jī)械化加料或加料搗爐機(jī)操作系統(tǒng)；鼓勵(lì)研發(fā)和推廣應(yīng)用精料入爐技術(shù)，原料處理、除塵系統(tǒng)計(jì)算機(jī)智能自動(dòng)化操作和控制系統(tǒng)；重點(diǎn)突破“廢棄碎料及硅渣綜合利用”、“工業(yè)硅冶煉新型替代還原劑”等關(guān)鍵技術(shù)難題；加快實(shí)施煙氣余熱回收利用、電機(jī)和變壓器能效提升改造項(xiàng)目。

（4）加強(qiáng)用水和節(jié)水管理。健全企業(yè)節(jié)約用水目標(biāo)責(zé)任和考核評(píng)價(jià)制度，強(qiáng)化用水計(jì)量統(tǒng)計(jì)，全面實(shí)行用水定額管理，開展水平衡測試。推進(jìn)企業(yè)節(jié)水技術(shù)進(jìn)步，降低用水消耗。

5.2 節(jié)能管理部門層面

（1）強(qiáng)化組織領(lǐng)導(dǎo)，加大行業(yè)對(duì)標(biāo)工作的指導(dǎo)力度。主管部門應(yīng)進(jìn)一步建立和完善工業(yè)硅行業(yè)能效對(duì)標(biāo)體系，指導(dǎo)企業(yè)將發(fā)展目標(biāo)細(xì)化落實(shí)到各項(xiàng)管理工作中，形成切實(shí)有效的行業(yè)對(duì)標(biāo)管理機(jī)制，把對(duì)標(biāo)工作作為節(jié)能管理的重要手段納入企業(yè)績效考核之中。

（2）做好日常監(jiān)督管理。建立工業(yè)硅單位產(chǎn)品電爐電耗或單位產(chǎn)品綜合能耗考核體系，對(duì)指標(biāo)連續(xù)兩年超過國家限定值且通過整改仍不達(dá)標(biāo)的企業(yè)，依法依規(guī)采取停產(chǎn)整改、節(jié)能監(jiān)察、懲罰性高電價(jià)、不得參與市場電量交易等措施，倒逼企業(yè)升級(jí)改造或有序退出。

（3）樹立先進(jìn)典型，推廣先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。積極搭建企業(yè)間相互交流平臺(tái)，組織開展相關(guān)培訓(xùn)，及時(shí)總結(jié)和推廣能效對(duì)標(biāo)先進(jìn)企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和做法，引導(dǎo)企業(yè)樹立標(biāo)桿，尋找差距，借鑒先進(jìn)企業(yè)經(jīng)驗(yàn)做法，制定和落實(shí)節(jié)能措施，力促能效水平上臺(tái)階。

（4）延伸硅下游產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展。依托我區(qū)工業(yè)硅產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，加快延伸產(chǎn)業(yè)鏈，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)品就地轉(zhuǎn)化率和資源能源利用率。重點(diǎn)打造準(zhǔn)東和鄯善兩個(gè)硅基新材料產(chǎn)業(yè)基地，創(chuàng)新激發(fā)市場有效需求，逐漸實(shí)現(xiàn)工業(yè)硅產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由高消耗向高效率，由粗加工向精加工轉(zhuǎn)變。

我區(qū)工業(yè)硅企業(yè)現(xiàn)共擁有年生產(chǎn)能力125.85萬噸，而電爐總?cè)萘窟_(dá)到296萬kVA。如果全區(qū)工業(yè)硅單位產(chǎn)品綜合能耗達(dá)到先進(jìn)值2500kgce/t 測算，每噸工業(yè)硅可節(jié)能720kgce/t，以總產(chǎn)能80%計(jì)算，每年可以節(jié)約72.49 萬噸標(biāo)煤，減排188.47 萬噸二氧化碳、1.74 萬噸二氧化硫、0.51 萬噸氮氧化物。如此巨大的節(jié)能潛力，對(duì)其工業(yè)硅企業(yè)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造和有效的能源管理制度具有積極的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。