關(guān)于某輕工業(yè)企業(yè)節(jié)能診斷方案的研究

魏振東

（天津市工業(yè)和信息化研究院 天津 300000）

引言

工業(yè)節(jié)能診斷是對(duì)企業(yè)工藝技術(shù)裝備、能源利用效率、能源管理體系開展的全面診斷，有利于幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)用能問(wèn)題，查找節(jié)能潛力，提升能效和節(jié)能管理水平。“十三五”以來(lái)，通過(guò)健全節(jié)能政策法規(guī)、完善標(biāo)準(zhǔn)體系、強(qiáng)化節(jié)能監(jiān)管、推動(dòng)節(jié)能技術(shù)改造，企業(yè)能效水平持續(xù)提升，部分行業(yè)先進(jìn)企業(yè)能效已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。但受節(jié)能意識(shí)薄弱、技術(shù)力量不足、管理體系不健全等因素影響，不同地區(qū)、行業(yè)間的企業(yè)能效水平差距依然較大，企業(yè)進(jìn)一步節(jié)能降耗、降本增效的需求十分迫切[1]。本文通過(guò)對(duì)天津某通信終端設(shè)備制造企業(yè)的節(jié)能診斷方案的研究，分析總結(jié)同行業(yè)能源利用效率、主要工序能耗、產(chǎn)品單耗等指標(biāo)。希望通過(guò)本文的分析研究，可以讓讀者掌握節(jié)能診斷工作要點(diǎn)及輕工業(yè)能源管理的薄弱環(huán)節(jié)，有助于提升工業(yè)企業(yè)能源效率，促進(jìn)工業(yè)綠色發(fā)展。

1 用能系統(tǒng)情況簡(jiǎn)述

該企業(yè)為通信終端設(shè)備制造企業(yè)，主要生產(chǎn)軍用電臺(tái)、民用車載電臺(tái)、環(huán)保監(jiān)測(cè)設(shè)備等通信類設(shè)備。全廠的能源消耗種類為電力、外購(gòu)熱力（熱水）、天然氣、水、汽油等。其中電力每年消耗約700 萬(wàn)度、外購(gòu)熱力每年消耗約19000GJ，另有天然氣每年消耗約4 萬(wàn)立方米。

按照能耗折標(biāo)系數(shù)進(jìn)行推算，該企業(yè)主要能耗的種類為電力及熱力。電力主要用于企業(yè)人員辦公、生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行、輔助生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)；熱力主要用于企業(yè)冬季供暖。可以看出，企業(yè)能源消耗從大的方面分為兩個(gè)部分：一是生產(chǎn)工藝設(shè)備直接消耗的能耗，主要為電力（包括生產(chǎn)電動(dòng)設(shè)備消耗的電能、以及由空壓機(jī)通過(guò)電力轉(zhuǎn)換成為的壓縮空氣等）、二是為了保障工藝生產(chǎn)環(huán)境（包括室內(nèi)溫度、相對(duì)濕度、照度、潔凈度等）的輔助生產(chǎn)用能系統(tǒng)的能源消耗（包括空調(diào)采暖通風(fēng)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、加濕除塵系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等）。

通過(guò)對(duì)全廠情況的調(diào)研及分析，將企業(yè)主要用能系統(tǒng)樹立為如下幾個(gè)方面：

（1）變配電系統(tǒng)：共16 條10KV 的供電回路，分為10 條各建筑的分電站及6 條制冷機(jī)組供電回路。總裝機(jī)容量為10000KVA。

（2）供熱系統(tǒng)：企業(yè)從市政供熱公司采購(gòu)熱力，經(jīng)由一次熱水官網(wǎng)進(jìn)入企業(yè)內(nèi)部換熱站，由板式換熱器轉(zhuǎn)換為較低溫度熱水進(jìn)入二次熱水管網(wǎng)。

（3）制冷系統(tǒng)：共6 臺(tái)制冷機(jī)組，其中5 臺(tái)離心式，1 臺(tái)螺桿式。

（4）空壓系統(tǒng)：共4 臺(tái)空壓機(jī)，其中1 臺(tái)風(fēng)冷45KW 空壓機(jī)，3 臺(tái)水冷170KW 空壓機(jī)。

（5）照明系統(tǒng)：主要用于生產(chǎn)和辦公照明。

2 研究方法

此次企業(yè)整體節(jié)能診斷的研究工作采用如下步驟：

圖1 節(jié)能診斷規(guī)劃研究步驟

以上四個(gè)方面都涉及到企業(yè)內(nèi)部的節(jié)能管理工作，把握好這些方面，也就說(shuō)明在節(jié)能管理上無(wú)明顯紕漏。

3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及數(shù)據(jù)采集

針對(duì)通信類企業(yè)的調(diào)研主要集中在：（1）基本信息；（2）產(chǎn)品情況及工藝流程；（3）用能設(shè)備；（4）能源計(jì)量器具；（5）能源消耗系統(tǒng)；（6）能源管理。

基本信息應(yīng)盡量考慮全面，了解企業(yè)人員數(shù)量、占地面積、生產(chǎn)時(shí)長(zhǎng)等因素，對(duì)企業(yè)的整體情況有所了解。產(chǎn)品情況及工藝流程是最重要的調(diào)研內(nèi)容，了解企業(yè)的產(chǎn)品就是了解企業(yè)的用能方向，通信設(shè)備制造企業(yè)一般不涉及到一次能源使用，多為二次能源加工，在生產(chǎn)過(guò)程中也主要以小型用能設(shè)備為主，但應(yīng)考慮到：（1）用能設(shè)備多為實(shí)驗(yàn)測(cè)試、老化設(shè)備，用能時(shí)間較長(zhǎng)，一般根據(jù)產(chǎn)品市場(chǎng)銷量等因素安排設(shè)備的開啟時(shí)間。（2）這些生產(chǎn)設(shè)備往往伴隨著一些輔助用能設(shè)備，例如冷卻塔、水泵、風(fēng)機(jī)等。企業(yè)在進(jìn)行內(nèi)部能源管理時(shí)，應(yīng)考慮到設(shè)備管理，設(shè)備是通信終端制造企業(yè)的用能主體，建立完善的設(shè)備管理臺(tái)賬，合理安排設(shè)備檢修時(shí)間，采購(gòu)設(shè)備時(shí)對(duì)設(shè)備節(jié)能進(jìn)行考慮（建立完善的設(shè)備選購(gòu)制度），這些都有助于企業(yè)進(jìn)行節(jié)能。

企業(yè)的能源計(jì)量器具管理是重中之重，是企業(yè)內(nèi)部能源數(shù)據(jù)采集的直接渠道。在能源計(jì)量器具管理中，企業(yè)管理部門應(yīng)根據(jù)GB17167-2006 《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》要求，針對(duì)不同的能源系統(tǒng)，合理安排計(jì)量器具的配備，按照標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建計(jì)量器具臺(tái)賬，以及計(jì)量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，臺(tái)賬中應(yīng)標(biāo)明名稱、位置、計(jì)量級(jí)數(shù)、精度、應(yīng)配數(shù)量、實(shí)際數(shù)量、配備率等信息，并合理安排計(jì)量器具的校驗(yàn)，尤其是一級(jí)計(jì)量器具應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校驗(yàn)，防止出現(xiàn)與外部能源單位的糾紛。企業(yè)還應(yīng)根據(jù)不同的能源系統(tǒng)繪制能源流向圖，通信終端制造企業(yè)用能結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)能源種類也較為單一，與一些重工業(yè)企業(yè)相比，不存在繪制能源平衡表等需求，但應(yīng)將能源流向說(shuō)明。

在進(jìn)行節(jié)能診斷工作時(shí)，要注意梳理企業(yè)的能源架構(gòu)。擁有優(yōu)秀能源管理的企業(yè)都擁有清晰的能源管理架構(gòu)，明確能源管理機(jī)構(gòu)的職責(zé)，確立能源目標(biāo)及考核方法，在不斷的“目標(biāo)-執(zhí)行-考核-改善”過(guò)程中對(duì)企業(yè)的用能情況進(jìn)行不斷完善。

進(jìn)行節(jié)能診斷數(shù)據(jù)采集工作中，要注意保留原始數(shù)據(jù)信息，例如設(shè)備銘牌照片，計(jì)量器具數(shù)據(jù)抄錄記錄及校驗(yàn)合同、設(shè)備運(yùn)行記錄及檢修記錄、公司對(duì)能源管理部門的一些文件發(fā)布等。

4 數(shù)據(jù)分析及問(wèn)題診斷

該企業(yè)根據(jù)近三年用能消耗量可根據(jù)GB/T2589-2008 《綜合能耗計(jì)算通則》進(jìn)行能耗折標(biāo)計(jì)算，繪制出企業(yè)年能源消費(fèi)餅圖（等價(jià)值）。

圖2 企業(yè)能源消費(fèi)餅形圖（等價(jià)值）

由圖2 可知，企業(yè)電力消費(fèi)量較大，其次為熱力，天然氣較少。因此應(yīng)建議企業(yè)著重電力、熱力能源管理，提高電力、熱力利用效率，節(jié)能診斷工作也應(yīng)將重點(diǎn)放在電力系統(tǒng)中。同時(shí)根據(jù)企業(yè)年產(chǎn)值及年用能量，可計(jì)算出單位產(chǎn)值能耗，通過(guò)與《天津產(chǎn)業(yè)能效指南（2017 版）》2 中通信設(shè)備制造行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，可得知該企業(yè)在行業(yè)內(nèi)部對(duì)標(biāo)中的情況。當(dāng)然，不同于傳統(tǒng)重工業(yè)（冶金、化工等），在通信設(shè)備制造行業(yè)中，設(shè)計(jì)產(chǎn)品不同，產(chǎn)品所形成的產(chǎn)值也不盡相同，通信設(shè)備所涵蓋的產(chǎn)品種類比較復(fù)雜，產(chǎn)及計(jì)算方法沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)過(guò)程中所涉及到的設(shè)備也存在差異，這些都是造成產(chǎn)值單耗差異的重要原因。但是，企業(yè)可借鑒此種方法，在同產(chǎn)品行業(yè)中進(jìn)行對(duì)標(biāo)，找出差異，提升自身能效。

由于電力消耗較大，將電力系統(tǒng)按照用途的不同，分為生產(chǎn)車間、動(dòng)力設(shè)備、辦公及照明、其他四個(gè)部分。

圖3 企業(yè)用電分布圖（當(dāng)量值）

由圖3 可以看出企業(yè)動(dòng)力設(shè)備的電耗較大，超過(guò)50%，這其中包括制冷機(jī)組、風(fēng)機(jī)、水泵等供能設(shè)備。其次為生產(chǎn)車間，主要由一些老化試驗(yàn)設(shè)備組成。其他為辦公動(dòng)力用電等。根據(jù)各系統(tǒng)所占比重不同，可安排節(jié)能診斷方向側(cè)重。

根據(jù)所收集到的數(shù)據(jù)，節(jié)能診斷工作可以從以下三方面進(jìn)行診斷與分析：（1）管理節(jié)能：A.耗能設(shè)備維護(hù)與檢修；B.動(dòng)力管網(wǎng)維護(hù)與檢修；C.合理安排生產(chǎn)，提高企業(yè)日用電負(fù)荷率、設(shè)備運(yùn)行負(fù)載率；D.對(duì)標(biāo)管理。（2）工藝/設(shè)備節(jié)能：A.用能設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行；B.工藝生產(chǎn)過(guò)程中控制參數(shù)余量過(guò)高（照明強(qiáng)度、溫度、壓力、流量等）；C.使用率低和非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)備；D.用能設(shè)備和控制系統(tǒng)需更新?lián)Q代；E.余熱余壓回收，綠色照明。（3）結(jié)構(gòu)節(jié)能：A.公用設(shè)備的節(jié)能改造；B.原材料/輔料的替代，提高資源綜合利用率，減少能源消耗；C.優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，盡可能選取工序少、耗能少、耗水少的產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)；D.優(yōu)化用能設(shè)備結(jié)構(gòu)，用傳熱效果好的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備；選用保溫性能好的用能設(shè)備；選用效率高的能耗設(shè)備，降低能源消耗；E.探索新型節(jié)能技術(shù)。

通過(guò)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)用能、用能單元、主要耗能設(shè)備數(shù)據(jù)的整理分析，確定了節(jié)能診斷重點(diǎn)：（1）企業(yè)在用水泵中共有18 臺(tái)（總功率2472kW）Y2 系列電機(jī)，屬于國(guó)家命令太太的機(jī)電產(chǎn)品；（2）室內(nèi)、室外普通節(jié)能燈、金屬鹵化物燈普通照明燈具有更換LED 燈具的節(jié)能潛力，需制定更換計(jì)劃。

5 節(jié)能方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

以上兩種節(jié)能診斷所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題是很多輕工業(yè)企業(yè)所常見的節(jié)能管理漏洞，除了淘汰電機(jī)更換、節(jié)能燈未全覆蓋之外，能源管理體系、能源管理平臺(tái)等管理手段缺失也是常見的問(wèn)題。下面根據(jù)兩種節(jié)能方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計(jì)算。

（1）電機(jī)更換方案

企業(yè)共有18 臺(tái)水泵采用了Y2 系列電機(jī)，總功率2472KW，2012 年4 月頒布的高耗能落后機(jī)電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄第二批，明確對(duì)低壓電機(jī)中的Y 系列產(chǎn)品予以淘汰。Y 系列電機(jī)是上世界80 年代全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，比國(guó)家強(qiáng)制性能效標(biāo)準(zhǔn)（GB18613-2012）能效限定值低3%-5%。

方案建議可將以上18 臺(tái)電機(jī)更換為YX3 系列高效率三相異步電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)效率指標(biāo)達(dá)到GB18613《中小型電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》2 級(jí)等效標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)符合IEC 標(biāo)準(zhǔn)中IE2（原歐洲EFF1 效率）指標(biāo)，產(chǎn)品處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，并達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。YX3 系列高效電機(jī)平均購(gòu)置成本為200 元/kW，如將2472kW 的Y2 系列電機(jī)全部更換，則需要初期投資約58.06 萬(wàn)元（含人工安裝運(yùn)輸費(fèi)用）。YX3 系列電機(jī)比Y2 系列電機(jī)效率能提高15%以上，電機(jī)負(fù)荷系數(shù)取50%，年運(yùn)行時(shí)間按2400h 計(jì)算。則每年可實(shí)現(xiàn)節(jié)電量：2474kW×15%×50%×2400h=44.50 萬(wàn)kWh，折合標(biāo)準(zhǔn)煤54.69tce（當(dāng)量值）、折合標(biāo)準(zhǔn)煤140.18tce（等價(jià)值）。工業(yè)電價(jià)按0.9 元/kWh 計(jì)算，每年可節(jié)約電費(fèi)：44.50 萬(wàn)kWh×0.9 元/kWh=40.05 萬(wàn)元。投資回收期：58.06 萬(wàn)元/40.05 萬(wàn)元=1.45 年。

（2）節(jié)能燈改造

通信終端制造企業(yè)往往伴隨大量研發(fā)、管理人員，以該企業(yè)為例，研發(fā)、管理人員比例超過(guò)50%，辦公占地面積也相當(dāng)可觀，照明用電量也占據(jù)企業(yè)耗能的一部分。企業(yè)現(xiàn)在室內(nèi)照明及室外景觀照明仍有6186 盞，合計(jì)功率200.81kW 的燈具采用普通節(jié)能燈、金屬鹵化物等普通照明燈具，未進(jìn)行綠色照明改造，存在很大的節(jié)電潛力。建議企業(yè)應(yīng)逐步將現(xiàn)有普通節(jié)能燈替換為新型LED 節(jié)能燈。LED 節(jié)能燈具有高光效、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，LED燈改造項(xiàng)目也是政府節(jié)能主管部門主要推進(jìn)的項(xiàng)目之一。

企業(yè)共有200.81kW 普通節(jié)能燈，若更換為L(zhǎng)ED 燈，達(dá)到同期照度，只需要1/3 的功率即可：1/3×200.81kW=66.94kW。LED等成本大約為10 元/W，則更換LED 燈的成本為10 元/W×66.94kW=66.94 萬(wàn)元。更換后每年可節(jié)約66.94kW×12h×365d=29.32 萬(wàn)kWh。節(jié)約電費(fèi)：29.32 萬(wàn)kWh×0.9 元/kWh=26.39 萬(wàn)元。投資回收期：66.94 萬(wàn)元/26.39 萬(wàn)元=2.54 年。

結(jié)語(yǔ)

工業(yè)不僅是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足輕重的地位，而且也是能源消費(fèi)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，通過(guò)節(jié)能診斷工作有助于幫助企業(yè)提高能源管理水平，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)綠色發(fā)展做好基礎(chǔ)工作。并且對(duì)節(jié)能診斷工作的總結(jié)，有助于政府有關(guān)部門了解工業(yè)綠色發(fā)展方向及政策的制定。本文結(jié)合天津某通信終端制造企業(yè)的用能系統(tǒng)整體節(jié)能診斷方案，探討了工業(yè)項(xiàng)目節(jié)能診斷研究方法，重點(diǎn)說(shuō)明了節(jié)能診斷的注意事項(xiàng)，以及基于數(shù)據(jù)采集、分析所反映出的問(wèn)題。并根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算得出節(jié)能診斷方案的合理性。