廈門(mén)某瓦楞紙制造企業(yè)能源審計(jì)與節(jié)能效益分析

王宏凱

摘 ?要：廈門(mén)市針對(duì)重點(diǎn)用能單位采取能源審計(jì)，要求從企業(yè)基本情況、企業(yè)能源管理運(yùn)行狀況分析、企業(yè)能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)審核、企業(yè)能耗指標(biāo)計(jì)算和分析、企業(yè)節(jié)能潛力分析和建議等方面開(kāi)展能源審計(jì)工作。文章以某瓦楞紙制造企業(yè)的能源審計(jì)為例，通過(guò)文件審核和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，分析了該廠(chǎng)的能源利用水平，給出節(jié)能改造意見(jiàn)和投資回收期。研究成果提高企業(yè)用能水平，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：能源審計(jì);節(jié)能潛力;技改建議;瓦楞紙制造企業(yè)

中圖分類(lèi)號(hào)：F239 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）32-0184-03

Abstract： Considering the energy audit adopted by key energy-using units， Xiamen Cityproposes to carry out energy audit from the basic situation of enterprises， the analysis of the operation status of enterprise energy management， the audit of enterprise energy statistics， the calculation and analysis of enterprise energy consumption indicators， and the analysis and suggestions of enterprise energy saving potential. Taking the energy audit of a corrugated paper manufacturing enterprise as an example， through document review and on-the-spot investigation， this paper analyzes the energy utilization level of the plant， and gives the opinions on energy-saving transformation and the payback period of investment. The research results can improve the energy consumption level of enterprises and reduce the production cost.

Keywords： energy audit; energy saving potential; technical reform suggestion; corrugated paper manufacturing enterprise

1 概述

為貫徹落實(shí)《廈門(mén)市節(jié)約能源條例》等法律法規(guī)，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)用能單位的節(jié)能監(jiān)管，確保完成“十三五”節(jié)能“雙控”目標(biāo)。廈門(mén)市積極開(kāi)展重點(diǎn)用能單位能源審計(jì)工作。

通過(guò)對(duì)某瓦楞紙制造企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、資料核查和設(shè)備測(cè)試等，分析能源利用狀況，確認(rèn)其利用水平，查找存在的問(wèn)題和漏洞，分析對(duì)比挖掘節(jié)能潛力，發(fā)現(xiàn)用能薄弱環(huán)節(jié)，提出切實(shí)可行的節(jié)能措施和建議，指導(dǎo)企業(yè)提高能源管理水平[1-5]。

2 企業(yè)能源審計(jì)范圍

2.1 企業(yè)簡(jiǎn)介

某瓦楞紙制造企業(yè)于2004年成立，注冊(cè)資金3080萬(wàn)元，占地2.3萬(wàn)平方米。企業(yè)以回收廢舊紙類(lèi)進(jìn)行加工生產(chǎn)高強(qiáng)瓦楞紙，具有兩條先進(jìn)造紙機(jī)械設(shè)備：#3500，#4200生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)各種高強(qiáng)度瓦楞紙和掛面紙。

2.2 審計(jì)內(nèi)容

本報(bào)告中能源審計(jì)的工作內(nèi)容包括：（1）核對(duì)電力、燃料、熱力等能源的消耗計(jì)量記錄和財(cái)務(wù)結(jié)算單，計(jì)算企業(yè)總能耗、單位產(chǎn)品能耗;（2）檢查計(jì)量器具配備、運(yùn)行及周期檢定情況，檢查能源消耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性，審查能源管理制度及其實(shí)施情況;（3）檢查用能系統(tǒng)、設(shè)備的運(yùn)行狀況;（4）查找存在節(jié)能潛力的用能環(huán)節(jié)或者部位，提出合理可行的節(jié)能改造建議。

3 企業(yè)能源利用狀況

3.1 企業(yè)生產(chǎn)工藝

企業(yè)生產(chǎn)工藝可分為三部分：（1）碎漿工序;（2）制漿工序;（3）抄紙工序。

3.2 主要供能或耗能情況

3.2.1 電力系統(tǒng)分析

企業(yè)引2路10kV市政高壓電源進(jìn)線(xiàn)到變配電房中的兩臺(tái)變壓器，2臺(tái)變壓器容量分別為2000kVA和1000kVA。低壓配電室根據(jù)負(fù)載情況放置于生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)，使其與供電負(fù)載距離縮短，檢修更加方便，布局合理。電力系統(tǒng)流向圖見(jiàn)圖1。

3.2.2 蒸汽系統(tǒng)分析

企業(yè)所用蒸汽全部自產(chǎn)企業(yè)設(shè)置一臺(tái)型號(hào)為SHX的20t/h循環(huán)流化床燃煤鍋爐。該鍋爐是一種雙鍋筒橫置式自然循環(huán)鍋爐，鍋爐燃燒室由光管水冷壁組成輻射受熱面，旋風(fēng)分離器由耐火材料砌筑而成。上鍋筒與下鍋筒之間由管束組成對(duì)流受熱面，鋼管式省煤器、空氣預(yù)熱器布置于后煙井的下部。

3.3 企業(yè)能源利用狀況統(tǒng)計(jì)分析

企業(yè)2019年購(gòu)入電能為1547萬(wàn)kWh，用煤量為18500.3噸，合計(jì)折標(biāo)煤為15116.01tce，輸入能源為15116.01ce，最終有效使用能量93663.75tce，企業(yè)在加工轉(zhuǎn)換、輸配環(huán)節(jié)和最終使用環(huán)節(jié)損失能量共計(jì)5452.26tce，最終能量利用效率為64%。具體占比見(jiàn)圖3、4。

企業(yè)各用能環(huán)節(jié)的能源利用情況詳見(jiàn)下表。

3.4 對(duì)標(biāo)情況

參照地方標(biāo)準(zhǔn)《瓦楞紙單位產(chǎn)量綜合能耗計(jì)算方法及限額》（DB12/046.78-2008）：瓦楞紙單位產(chǎn)量綜合能耗應(yīng)不大于540kgce/t。企業(yè)的單位產(chǎn)品能耗為244kgce/t，低于限額指標(biāo)，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 節(jié)能潛力分析

4.1 能源管理

通過(guò)企業(yè)的走訪(fǎng)調(diào)查以及詢(xún)問(wèn)，發(fā)現(xiàn)企業(yè)能源管理方面存在如下問(wèn)題：（1）企業(yè)未根據(jù)自身能源使用和消耗的特點(diǎn)制定相應(yīng)的能源管理方針。（2）目前的能源管理制度尚需進(jìn)一步完善，缺乏專(zhuān)人負(fù)責(zé)能源管理工作。（3）企業(yè)未根據(jù)《能源管理體系要求》（GB/T23331-2012）的要求制定相關(guān)的能耗統(tǒng)計(jì)管理制度。

4.2 用能系統(tǒng)解析

4.2.1 供配電系統(tǒng)分析

企業(yè)的變壓器安裝有無(wú)功補(bǔ)償裝置，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)期間功率因素在0.90～0.95，具體信息如表2所示。

依據(jù)《電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》（GB/T13462-2008），計(jì)算變壓器平均負(fù)載系數(shù)，計(jì)算公式如下：

COSΦ為一定時(shí)間內(nèi)變壓器負(fù)載側(cè)平均功率因數(shù)，本項(xiàng)目取0.90。企業(yè)年耗電量為1547萬(wàn)kWh，生產(chǎn)運(yùn)行情況為全天24小時(shí)運(yùn)行，年運(yùn)行時(shí)間約280天。根據(jù)上式，估算企業(yè)變壓器平均負(fù)載率為：β=1547÷24÷280÷3000÷0.9×10000=85.26%

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》（GB/T13462-2008），雙繞組變壓器在運(yùn)行中，其綜合功率損耗率隨負(fù)載系數(shù)呈非線(xiàn)性變化，在其非線(xiàn)性曲線(xiàn)中，最低點(diǎn)為綜合功率負(fù)載系數(shù)，其計(jì)算式：

KT為負(fù)載波動(dòng)損耗系數(shù)，本項(xiàng)目取1.05。因此，1#變壓器βJZ=42.58%，1.33βJZ2=24.11%。2#變壓器βJZ=43.75%，1.33βJZ2=24.89%。參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》（GB/T13462-2008）可知，企業(yè)變壓器處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間。

4.2.2 蒸汽管線(xiàn)保溫分析

企業(yè)的蒸汽管道保溫效果差，冷凝水管未進(jìn)行保溫。經(jīng)設(shè)備檢測(cè)，蒸汽管道外表面的平均溫度大約為70℃，按下式估算管道損失的熱流量：

環(huán)境溫度為22.1℃，對(duì)流換熱系數(shù)取23.2W/（m2℃），管道保溫層直徑為250mm，管道長(zhǎng)度約為500m，單位時(shí)間內(nèi)蒸汽供熱量約為9106000J，由上式得管道的熱損失率為5.0%。

4.2.3 紙機(jī)密閉氣罩

蒸汽通入組缸中進(jìn)行放熱，機(jī)烘缸部氣罩外表老舊、不平整，半密閉式氣罩無(wú)保溫措施，熱氣外泄，造成車(chē)間溫度高，浪費(fèi)大量熱能。非密閉氣罩排放熱能未能回收，增加蒸汽用量。

5 節(jié)能管理、技改建議

5.1 管理節(jié)能

建議企業(yè)按照《能源管理體系要求》（GB/T23331-2012）和《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》（GB17167-2006）建立計(jì)量器具管理制度和能耗統(tǒng)計(jì)制度，按照能源購(gòu)入貯存，加工轉(zhuǎn)換、輸送分配和最終使用四個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置各工序生產(chǎn)系統(tǒng)的各類(lèi)能源消耗建立分類(lèi)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

5.2 技術(shù)改造節(jié)能

5.2.1 密閉氣罩改造余熱再利用

建議對(duì)紙機(jī)的氣罩進(jìn)行改造，改造后氣罩采用最新的紙機(jī)密閉氣罩及熱回收系統(tǒng)，保溫效果好，熱回收系統(tǒng)采用多級(jí)余熱回收系統(tǒng)將氣罩排出高溫高濕熱能和透平真空泵排出熱氣回收，再吹入氣罩內(nèi)加熱，使熱能效率大大提升。

改造后氣罩采用最新的紙機(jī)密閉氣罩及熱回收系統(tǒng)，保溫效果好。配套DCS系統(tǒng)將整機(jī)各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)收集分析并進(jìn)行控制。熱回收系統(tǒng)利用多級(jí)余熱回收系統(tǒng)將氣罩排出高溫高濕熱能和透平真空泵排出熱氣回收，再吹入氣罩內(nèi)加熱。該項(xiàng)措施的年節(jié)約煤為18500×14.1%=2608.5噸，節(jié)能量為1863tce。年節(jié)約費(fèi)用156.5萬(wàn)，投資金額約為250萬(wàn)，靜態(tài)投資回收期約為1～2年。

5.2.2 蒸汽管線(xiàn)保溫改造

企業(yè)的蒸汽保溫管線(xiàn)部分破損嚴(yán)重，冷凝水管未進(jìn)行保溫，導(dǎo)致熱量損失嚴(yán)重。建議更新蒸汽管線(xiàn)保溫。

圖5為蒸汽直埋管道的保溫層結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各層相應(yīng)的直徑分別為D0、D1、D2、D3、D4。對(duì)應(yīng)的各層保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)分別為λ0、λ1、λ2、λ3均為常數(shù)，蒸汽管道內(nèi)外表面的溫度分別為tw1和tw4，同時(shí)滿(mǎn)足條件tw1

在穩(wěn)態(tài)情況下，通過(guò)單位長(zhǎng)度的蒸汽管道管壁的熱流量q是相同的。根據(jù)下式穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的原理可寫(xiě)出該蒸汽保溫管道的導(dǎo)熱熱流量公式：

該項(xiàng)措施的年節(jié)能量為10571.8×2.0%=211.44tce。年節(jié)約費(fèi)用20.2萬(wàn)，投資金額約為50萬(wàn)，靜態(tài)投資回收期約為2～3年。

綜上所述，對(duì)密閉氣罩改造進(jìn)行余熱再利用和對(duì)蒸汽管線(xiàn)實(shí)施保溫處理預(yù)計(jì)投入300多萬(wàn)元，年節(jié)約 2074.4噸標(biāo)煤，年節(jié)約176.7萬(wàn)元，回收期2-3年，經(jīng)濟(jì)可行。

6 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和資料審核，了解企業(yè)的生產(chǎn)工藝和用能系統(tǒng)情況，對(duì)企業(yè)的用能對(duì)象進(jìn)行排查分析，判斷企業(yè)、工藝、系統(tǒng)和設(shè)備用能現(xiàn)狀，分析企業(yè)能源管理和利用方面存在的不足，并提出相應(yīng)的節(jié)能改造措施和投資回收期。由此可見(jiàn)，通過(guò)能源審計(jì)工作為用能對(duì)象采取有效的節(jié)能措施或節(jié)能改造指明方向，促進(jìn)企業(yè)提高能源利用效率，降低能源成本，具有一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[2，6-7]。

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