紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司新疆卷煙廠 雒莎
對(duì)生產(chǎn)制造業(yè)來(lái)說(shuō),清楚了解企業(yè)通過(guò)何種手段可以達(dá)到提高能源利用效率、降低能源消耗、減少碳排放的目的是十分必要的。本文以某卷煙制造企業(yè)為例,通過(guò)企業(yè)具體實(shí)施的能源管理工作,以及在新的行業(yè)要求下如何持續(xù)深入地開(kāi)展能源管理工作,來(lái)闡述能源管理工作的運(yùn)行與實(shí)踐過(guò)程。
“十三五”期間,在生產(chǎn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)改造的大背景下,卷煙制造企業(yè)也相繼開(kāi)展了技改工作,本文舉例的企業(yè)于2014年完成易地技改工作,工廠生產(chǎn)在經(jīng)歷了工房及設(shè)備的全面生產(chǎn)運(yùn)行調(diào)試之后,綜合能耗在2014年達(dá)到歷史峰值后開(kāi)始呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì),非常具有代表性。
2016年是企業(yè)完成易地技改搬遷并復(fù)產(chǎn)的第三年,新的生產(chǎn)廠區(qū)經(jīng)過(guò)兩年的磨合運(yùn)行,可以說(shuō)2016年單箱卷煙綜合能耗比較客觀真實(shí)地反映了新廠區(qū)的能源消費(fèi)情況。
從該項(xiàng)指標(biāo)近7年完成情況看(詳見(jiàn)圖1),每年都呈現(xiàn)下降的態(tài)勢(shì)(詳見(jiàn)圖2),在2017年至2019年,企業(yè)單箱卷煙綜合能耗變化幅度不大,基本處在同一水平,在2020年,由于疫情影響,按照疫情期間公共場(chǎng)所通風(fēng)要求,對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了較大調(diào)整,當(dāng)年綜合能耗大幅升高。
圖1 企業(yè)單箱卷煙綜合能耗年度完成值
圖2 企業(yè)單箱卷煙綜合能耗增幅
這說(shuō)明在2016年以后,企業(yè)節(jié)能量較小,且應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)能力較差。
單箱卷煙綜合能耗是衡量企業(yè)能源消耗水平的重要指標(biāo),計(jì)算公式如下:
單箱卷煙綜合能耗=一段時(shí)間綜合能耗÷一段時(shí)間產(chǎn)品產(chǎn)量
從公式可以看出,作為基數(shù)的產(chǎn)品產(chǎn)量越大,對(duì)比所得出的單箱綜合能耗數(shù)值就越小,在往年由于年產(chǎn)量不斷上升,單箱卷煙綜合能耗數(shù)值不斷下降,使之成為高產(chǎn)量造就的低消耗。
受行業(yè)發(fā)展規(guī)劃影響,企業(yè)產(chǎn)量在2015年達(dá)到峰值之后呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì),而隨著產(chǎn)量逐年下降,單箱卷煙綜合能耗反而有逐年上升的趨勢(shì)。
這表明,在以往高產(chǎn)量掩蓋下的高耗能問(wèn)題隨著產(chǎn)量的下降而暴露出來(lái)。企業(yè)節(jié)能量隨著產(chǎn)量縮減而明顯下降,同時(shí)隨著設(shè)備使用年限的增加,企業(yè)節(jié)能空間也明顯不足。
正如開(kāi)篇提到的,能源管理是對(duì)能源的生產(chǎn)、分配、轉(zhuǎn)換和消耗的全過(guò)程進(jìn)行科學(xué)地計(jì)劃、組織、檢查、控制和監(jiān)督。對(duì)于生產(chǎn)制造業(yè)來(lái)說(shuō),一個(gè)工廠的能源管理從縱向來(lái)看,涵蓋了企業(yè)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的能源生產(chǎn)、傳輸和消耗,從橫向來(lái)看,涵蓋了企業(yè)所有部門(mén),包括主體生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)和附屬生產(chǎn)。
能源管理體系是企業(yè)能源管理工作的重要組成部分。整個(gè)能源管理體系運(yùn)行過(guò)程嚴(yán)格遵循PDCA循環(huán),大致包含四個(gè)部分,分別是能源管理的策劃階段、實(shí)施階段、檢查階段和改進(jìn)階段,按照上述四個(gè)步驟進(jìn)行系統(tǒng)化的運(yùn)行,就是能源管理體系,它的建立依據(jù)是GB/T23331《能源管理體系要求》。
1.能源評(píng)審對(duì)日常能源工作的指導(dǎo)作用
能源管理體系運(yùn)行當(dāng)中的一項(xiàng)重要工作就是能源評(píng)審,通過(guò)能源評(píng)審可以識(shí)別工廠當(dāng)前的能源種類和來(lái)源,評(píng)價(jià)過(guò)去和現(xiàn)在的能源使用情況和能源消費(fèi)水平,識(shí)別出影響能源使用的主要設(shè)備、設(shè)施以及關(guān)鍵系統(tǒng)過(guò)程。能源評(píng)審的目的即幫助我們找出能源管理的重心和關(guān)鍵點(diǎn),使能源管理工作做到有的放矢。
以蒸汽鍋爐設(shè)備為例,作為天然氣消耗的主要設(shè)備,在能源評(píng)審過(guò)程中可被識(shí)別為主要用能設(shè)備。通過(guò)對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行能源監(jiān)控,根據(jù)對(duì)不同生產(chǎn)時(shí)段的能源數(shù)據(jù)加以追蹤,便可以協(xié)助我們總結(jié)摸索出鍋爐設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。
以此方法對(duì)能源評(píng)審出的主要用能設(shè)備、設(shè)施以及關(guān)鍵系統(tǒng)進(jìn)行全面的節(jié)能運(yùn)行規(guī)范制度的編寫(xiě)及建立,從而使整個(gè)工廠處于節(jié)能、規(guī)范、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的狀態(tài)。
2.能源基準(zhǔn)建立的途徑
能源管理體系作為一個(gè)完整的體系,僅僅完成能源評(píng)審、主要用能設(shè)備設(shè)施以及關(guān)鍵系統(tǒng)過(guò)程的節(jié)能運(yùn)行要求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。以上工作的完成以及執(zhí)行情況需要有一個(gè)合理的判斷標(biāo)準(zhǔn),那就是能源基準(zhǔn)的建立。
能源基準(zhǔn)的建立是基于分布于工廠關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及設(shè)備的水表、流量計(jì)以及電表等能源計(jì)量?jī)x表,源源不斷地采集各類用能信息,并將這些能源數(shù)據(jù)信息加以收集整理,通過(guò)數(shù)據(jù)描繪出工廠能源概況。根據(jù)對(duì)不同生產(chǎn)時(shí)段的能源數(shù)據(jù)加以追蹤,特別是主要用能設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)控,便可以得知設(shè)備或是工序是否處在最節(jié)約的狀態(tài)。根據(jù)設(shè)備或是工序的用能規(guī)律,結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算便可制定出能源基準(zhǔn)。
有了能源基準(zhǔn)做對(duì)比,一旦設(shè)備或是工序的用能消耗數(shù)據(jù)偏離了基準(zhǔn),便可對(duì)該設(shè)備或是工序進(jìn)行分析,查找原因、不斷改善,確保節(jié)能運(yùn)行規(guī)范落實(shí)到位,從而保證整個(gè)工廠處于節(jié)能、規(guī)范、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的狀態(tài)。需要說(shuō)明的是,能源基準(zhǔn)不是一成不變的,一旦進(jìn)行設(shè)備改造或是工序改善等情況,使耗能發(fā)生變化,就要重新進(jìn)行能源評(píng)審以及能源基準(zhǔn)的制定工作,保證能源工作的靈敏性。
國(guó)家“十四五”規(guī)劃明確加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型,全面提高資源利用效率,加快能效提升。行業(yè)“十四五”規(guī)劃也將能效對(duì)標(biāo)提到了重要的位置。新時(shí)期,企業(yè)可以借助能源管理系統(tǒng)科學(xué)有效地進(jìn)行能效對(duì)標(biāo)。
1.新時(shí)期能源管理系統(tǒng)的建設(shè)與升級(jí)
“十三五”時(shí)期,行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)已基本完成能源管理系統(tǒng)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與建設(shè),能源計(jì)量水平最低也達(dá)到了二級(jí),但企業(yè)對(duì)于能源管理系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和定位還基本處在能源監(jiān)控、數(shù)據(jù)報(bào)送階段,對(duì)于工廠巨大的各類能源數(shù)據(jù)并未真正重視和挖掘。
同時(shí),隨著計(jì)量要求的提升,需要在能源系統(tǒng)新增數(shù)采點(diǎn)位來(lái)滿足數(shù)據(jù)采集報(bào)送需求,在實(shí)際能源消耗數(shù)據(jù)采集時(shí),如果每個(gè)地方都布設(shè)信號(hào)線,會(huì)因用能點(diǎn)分散、距離遙遠(yuǎn)等情況增加過(guò)量的成本和工作量。為此,在數(shù)據(jù)采集端設(shè)計(jì)了總線信號(hào)轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號(hào)的數(shù)字電路,能源數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)協(xié)議傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。在沒(méi)有以太網(wǎng)的地方,用無(wú)線信號(hào)發(fā)射和接收的方式采集信號(hào),圖3給出了采集系統(tǒng)的原理框圖。
圖3 能源管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理框圖
能源數(shù)據(jù)經(jīng)本地的采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后,由以太網(wǎng)上傳到計(jì)算系統(tǒng),由于現(xiàn)場(chǎng)每一類儀表都有各自的通訊協(xié)議和規(guī)約,比如,流量計(jì)算儀和水表采用Modbus通訊協(xié)議,智能電表采用DLT645通訊協(xié)議,西門(mén)子PLC系統(tǒng)采用Profibus通訊協(xié)議,通過(guò)在SCADA計(jì)算機(jī)設(shè)置OPC Server數(shù)據(jù)交換層,現(xiàn)場(chǎng)不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)制為OPC數(shù)據(jù)格式,SCADA服務(wù)器只需要取得OPC Server中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)即可,隨后,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到歷史實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。圖4是能源計(jì)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向圖,給出了能源數(shù)據(jù)計(jì)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)模塊。
圖4 能源管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向圖
2.能效對(duì)標(biāo)
企業(yè)將能效對(duì)標(biāo)分為內(nèi)部對(duì)標(biāo)及外部對(duì)標(biāo),內(nèi)部對(duì)標(biāo)即針對(duì)兩臺(tái)以上同等機(jī)型設(shè)備進(jìn)行能效摸底,根據(jù)能效摸底情況設(shè)定能效基準(zhǔn)值,達(dá)到能效基準(zhǔn)值的設(shè)備則視為達(dá)標(biāo)。通過(guò)內(nèi)部對(duì)標(biāo),工廠可以真實(shí)掌握各類設(shè)備的運(yùn)行狀況及運(yùn)行效率。企業(yè)還可根據(jù)設(shè)備能效的波動(dòng)情況,分析出影響設(shè)備能效的原因,實(shí)現(xiàn)設(shè)備能效的動(dòng)態(tài)管理。
外部對(duì)標(biāo)即與企業(yè)外部(一般指行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行對(duì)標(biāo),外部對(duì)標(biāo)可以反映企業(yè)設(shè)備能效在行業(yè)中所處位置及優(yōu)劣情況,同時(shí)為企業(yè)設(shè)定目標(biāo)提供了數(shù)據(jù)支撐。
對(duì)標(biāo)內(nèi)容的選擇,對(duì)于通用設(shè)備,可以參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),提取企業(yè)適用的數(shù)據(jù)指標(biāo)。對(duì)于行業(yè)專有設(shè)備,可以參考行業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)或是行業(yè)統(tǒng)一對(duì)標(biāo)內(nèi)容。
同時(shí),充分利用各類系統(tǒng)平臺(tái)采集的各類數(shù)據(jù),包含能耗、溫度、壓力等,通過(guò)能源管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)的能效摸底情況,通過(guò)曲線、柱形圖等方式展現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)的能效狀態(tài)。還可以通過(guò)預(yù)警模塊的建立,實(shí)現(xiàn)能效的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及設(shè)備的多維評(píng)價(jià)。
立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局,推動(dòng)煙草行業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展,助力碳達(dá)峰、碳中和,加快建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型行業(yè),是國(guó)家及行業(yè)“十四五”時(shí)期提出的目標(biāo)任務(wù)。
通過(guò)能源管理工作的實(shí)施及系統(tǒng)化的運(yùn)行,規(guī)范能源運(yùn)行,加強(qiáng)能源管理,加強(qiáng)生產(chǎn)制造全過(guò)程節(jié)約管理,大幅提高資源利用綜合效益,減少污染物排放總量,這不僅是企業(yè)自身需要,更是全面建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型煙草行業(yè),實(shí)現(xiàn)煙草行業(yè)綠色健康發(fā)展的必經(jīng)之路。