廈門某瓦楞紙制造企業(yè)能源審計與節(jié)能效益分析

王宏凱

摘 ?要：廈門市針對重點用能單位采取能源審計，要求從企業(yè)基本情況、企業(yè)能源管理運行狀況分析、企業(yè)能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)審核、企業(yè)能耗指標計算和分析、企業(yè)節(jié)能潛力分析和建議等方面開展能源審計工作。文章以某瓦楞紙制造企業(yè)的能源審計為例，通過文件審核和現(xiàn)場調查，分析了該廠的能源利用水平，給出節(jié)能改造意見和投資回收期。研究成果提高企業(yè)用能水平，降低生產成本。

關鍵詞：能源審計;節(jié)能潛力;技改建議;瓦楞紙制造企業(yè)

中圖分類號：F239 ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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《廈門市節(jié)約能源條例》等法律法規(guī)，加強對重點用能單位的節(jié)能監(jiān)管，確保完成“十三五”節(jié)能“雙控”目標。廈門市積極開展重點用能單位能源審計工作。

通過對某瓦楞紙制造企業(yè)的生產現(xiàn)場調查、資料核查和設備測試等，分析能源利用狀況，確認其利用水平，查找存在的問題和漏洞，分析對比挖掘節(jié)能潛力，發(fā)現(xiàn)用能薄弱環(huán)節(jié)，提出切實可行的節(jié)能措施和建議，指導企業(yè)提高能源管理水平[1-5]。

2 企業(yè)能源審計范圍

2.1 企業(yè)簡介

某瓦楞紙制造企業(yè)于2004年成立，注冊資金3080萬元，占地2.3萬平方米。企業(yè)以回收廢舊紙類進行加工生產高強瓦楞紙，具有兩條先進造紙機械設備：#3500，#4200生產線，生產各種高強度瓦楞紙和掛面紙。

2.2 審計內容

本報告中能源審計的工作內容包括：（1）核對電力、燃料、熱力等能源的消耗計量記錄和財務結算單，計算企業(yè)總能耗、單位產品能耗;（2）檢查計量器具配備、運行及周期檢定情況，檢查能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)的真實性、準確性，審查能源管理制度及其實施情況;（3）檢查用能系統(tǒng)、設備的運行狀況;（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)生產工藝

企業(yè)生產工藝可分為三部分：（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市政高壓電源進線到變配電房中的兩臺變壓器，2臺變壓器容量分別為2000kVA和1000kVA。低壓配電室根據(jù)負載情況放置于生產區(qū)域內，使其與供電負載距離縮短，檢修更加方便，布局合理。電力系統(tǒng)流向圖見圖1。

3.2.2 蒸汽系統(tǒng)分析

企業(yè)所用蒸汽全部自產企業(yè)設置一臺型號為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流受熱面，鋼管式省煤器、空氣預熱器布置于后煙井的下部。

3.3 企業(yè)能源利用狀況統(tǒng)計分析

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

企業(yè)各用能環(huán)節(jié)的能源利用情況詳見下表。

3.4 對標情況

參照地方標準《瓦楞紙單位產量綜合能耗計算方法及限額》（DB12/046.78-2008）：瓦楞紙單位產量綜合能耗應不大于540kgce/t。企業(yè)的單位產品能耗為244kgce/t，低于限額指標，滿足標準要求。

4 節(jié)能潛力分析

4.1 能源管理

通過企業(yè)的走訪調查以及詢問，發(fā)現(xiàn)企業(yè)能源管理方面存在如下問題：（1）企業(yè)未根據(jù)自身能源使用和消耗的特點制定相應的能源管理方針。（2）目前的能源管理制度尚需進一步完善，缺乏專人負責能源管理工作。（3）企業(yè)未根據(jù)《能源管理體系要求》（GB/T23331-2012）的要求制定相關的能耗統(tǒng)計管理制度。

4.2 用能系統(tǒng)解析

4.2.1 供配電系統(tǒng)分析

企業(yè)的變壓器安裝有無功補償裝置，現(xiàn)場檢測期間功率因素在0.90～0.95，具體信息如表2所示。

依據(jù)《電力變壓器經濟運行》（GB/T13462-2008），計算變壓器平均負載系數(shù)，計算公式如下：

COSΦ為一定時間內變壓器負載側平均功率因數(shù)，本項目取0.90。企業(yè)年耗電量為1547萬kWh，生產運行情況為全天24小時運行，年運行時間約280天。根據(jù)上式，估算企業(yè)變壓器平均負載率為：β=1547÷24÷280÷3000÷0.9×10000=85.26%

依據(jù)國家標準《電力變壓器經濟運行》（GB/T13462-2008），雙繞組變壓器在運行中，其綜合功率損耗率隨負載系數(shù)呈非線性變化，在其非線性曲線中，最低點為綜合功率負載系數(shù)，其計算式：

KT為負載波動損耗系數(shù)，本項目取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%。參照國家標準《電力變壓器經濟運行》（GB/T13462-2008）可知，企業(yè)變壓器處于經濟運行區(qū)間。

4.2.2 蒸汽管線保溫分析

企業(yè)的蒸汽管道保溫效果差，冷凝水管未進行保溫。經設備檢測，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℃，對流換熱系數(shù)取23.2W/（m2℃），管道保溫層直徑為250mm，管道長度約為500m，單位時間內蒸汽供熱量約為9106000J，由上式得管道的熱損失率為5.0%。

4.2.3 紙機密閉氣罩

蒸汽通入組缸中進行放熱，機烘缸部氣罩外表老舊、不平整，半密閉式氣罩無保溫措施，熱氣外泄，造成車間溫度高，浪費大量熱能。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《用能單位能源計量器具配備和管理通則》（GB17167-2006）建立計量器具管理制度和能耗統(tǒng)計制度，按照能源購入貯存，加工轉換、輸送分配和最終使用四個環(huán)節(jié)設置各工序生產系統(tǒng)的各類能源消耗建立分類統(tǒng)計報表。

5.2 技術改造節(jié)能

5.2.1 密閉氣罩改造余熱再利用

建議對紙機的氣罩進行改造，改造后氣罩采用最新的紙機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，再吹入氣罩內加熱，使熱能效率大大提升。

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

5.2.2 蒸汽管線保溫改造

企業(yè)的蒸汽保溫管線部分破損嚴重，冷凝水管未進行保溫，導致熱量損失嚴重。建議更新蒸汽管線保溫。

圖5為蒸汽直埋管道的保溫層結構示意圖。圖中各層相應的直徑分別為D0、D1、D2、D3、D4。對應的各層保溫材料的導熱系數(shù)分別為λ0、λ1、λ2、λ3均為常數(shù)，蒸汽管道內外表面的溫度分別為tw1和tw4，同時滿足條件tw1

在穩(wěn)態(tài)情況下，通過單位長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)導熱的原理可寫出該蒸汽保溫管道的導熱熱流量公式：

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

綜上所述，對密閉氣罩改造進行余熱再利用和對蒸汽管線實施保溫處理預計投入300多萬元，年節(jié)約 2074.4噸標煤，年節(jié)約176.7萬元，回收期2-3年，經濟可行。

6 結論

本文通過對企業(yè)的現(xiàn)場調查和資料審核，了解企業(yè)的生產工藝和用能系統(tǒng)情況，對企業(yè)的用能對象進行排查分析，判斷企業(yè)、工藝、系統(tǒng)和設備用能現(xiàn)狀，分析企業(yè)能源管理和利用方面存在的不足，并提出相應的節(jié)能改造措施和投資回收期。由此可見，通過能源審計工作為用能對象采取有效的節(jié)能措施或節(jié)能改造指明方向，促進企業(yè)提高能源利用效率，降低能源成本，具有一定的經濟和社會效益[2，6-7]。

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