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伴随着社会经济的向前发展,节能减排技术的应用是建设我国资源节约型、环境友好型社会的必然选择;是企业降低生产成本,同时提高经济效益、社会效益的关键道路;是企业提升综合竞争力,实现可持续发展道路的不二法门。在众多的能源中,电能是十分重要的能源。然而在现实生活中,电能的浪费现象却是非常严峻的。关于如何降低工厂用电成本在产品生产所需的众多成本中的比例,减少电能的损耗,许多企业和部门都曾做出过许许多多的尝试,并且也取得了一定的良好效果。那么,究竟应该采取什么样的方式来节约电能应用成本呢?笔者认为主要有以下三个要点。
一、良好的工厂用电节能设计是工厂降低用电成本的首要选择由于在多数情况下,工厂并不能够自主的选择所需电厂的配电系统,因而导致工厂所需的用电节能系统在初期阶段没有得到有效优化设计提升,自然也没有受到更多的重视。此外,初期投资的数量问题也是企业需要考虑的重要因素,这也间接造成了企业对于工厂节能型的配电系统没有一个完整切实的认知和长远的考察。有关节能型的配电系统主要包括三个方面:供电电压上的合理性,节能型变压器的配置,无功补偿装置的应用。在用电的时候,需要考虑到用电容量和供电距离的关系,当地电网的使用现状及其未来的发展规划等问题,这些因素导致了供电电压的选择必须要根据客观情况来定。比方说,如果供电系统的能量消耗和有色金属的消耗都比较小的话,工厂的高压配电的电压通常选择经济技术指标相对而言更突出的10千伏比较好。但是如果工厂本身6千伏的设备比较多,而且容量又很大,在经济和技术上也比较合理的话,采用6千伏的电压更适宜。此外还有适合于3千伏电动机的专用变压器。针对这一情况,我公司在甲醇厂建厂初期,各配电室电压等级就选为10千伏,同时所使用的高压电机额定电压也为10千伏。在输变电行业中,变压器消耗的能量是十分可观的。相关数据显示,我国变压器总的损耗量在系统总的发电量中,所占比重达到了将近10个百分点。因而推广使用节能型的变压器,在减少电能消耗的同时,每年可以为国家节省成百亿度的电。在节能型的变压器中,由于油浸变压器自身有着维修工作量大、维修费用多的明显缺陷,因此相对而言,干式变压器就比较符合降低用电成本的要求。在我公司5#、6#焦炉项目中,我们就选用了新型的S11系列变压器,达到了节能减耗的目的。为了充分利用工厂用电设备的能量,减少设备的用电消耗,有效地节约电能,并且很好的提高用电设备的利用效率和所输电能的质量,在大型电机较多的情况下,使用无功补偿装置就显得尤为重要了。因为无功补偿装置能够有效提升工厂供电设备的各个参数,能够提供更高品质的电能。[1]
二、完善的工厂用电节能设备是工厂降低用电成本的关键选择在实际生产和生活中,得以广泛应用并且效果显著的节能设备主要有:变频器、节能变压器、节能灯具、低阻电缆、Y型高效电机、工业汽轮机等。这其中,技术应用最为成熟,效率最高,成就最大的当属变频器了。根据物理学原理,功率与转速的平方是成正比关系的。变频器能够改变电机的频率,调节电机的输出功率也就是电机的转速大小。而通过这些功能,变频器得以调节风量、流量等能量的大小。相对于以往的工矿等企业中利用阀门来控制能量大小的方式,这种设备可以大幅度的减少能量损耗,达到节约能源并且有效提高效率的目的。我公司目前在炼焦、备煤及干熄焦项目中,已有12台高压变频器投入了使用,取得了良好的经济效果。由于节能型的照明器有着众多显著的优点,比如说提高应用效率,减少能量消耗,节约能源的使用情况,科学,环保,安全,电器响应的速度较快,使用寿命也比较长等等。节能型照明器的使用显著地改善了人们生产和生活的条件,大大的提高了人们的生活品质。可以说,节能型照明器在结合国内外先进技术中不断发展的情况下,为人们创造了一个不但安全舒适而且高效经济的文明环境。节能灯具现已在我公司马路照明中得到广泛使用。在物理学上,输电线路能量损耗的大小的平方与电阻大小有着切不可分的关系。根据这个原理,低阻电缆的应用便显得重要开来。通过减少了输电线路上的部分损失,从而减少电缆上的能耗损失,电缆上散发的热量也相对大大的减少了,这样,即使是在温度超高,负荷超重的炎炎夏日,也可以有效地避免电缆事故的发生。此外,在选择低阻电缆的同时,也应当充分考虑导线的横截面积的选择。在以安全为前提的条件下,选择截面比较小的导线,可以节约投资。跟普通的发电机相比,Y型高效电机能够大幅度降低能量损耗,提高设备效率。而且在投资方面,Y型高效电机的投资回收期一般都在两年以内,有的甚至只要短短几个月,可见其投资的回报率是十分可观的。因而在条件允许的情况下,用Y型高效电机来代替运行效率较低的旧的电动机是很有必要的。背压式汽轮机是一种区别于电动机的原动机。它主要是通过压力式蒸汽来冲动汽轮机的叶片,从而达到做功的目的。它可以拖动各种转动的设备,比如水泵,比如风机,比如油泵等;它还能带动发电机,使其发电。而且汽轮机做功以后所排的汽,可以用作普通用户所需求的汽。用汽轮机,不仅节约能源,减少损耗,而且比较环保,还能循环利用,有助于提高企业能源的综合利用率,实现更多的经济和社会效益。[2]
三、科学的工厂用电节能管理是工厂降低用电成本的重要选择我们都知道,每天的8:00至22:00是用电的高峰期,而22:00至翌日的8:00是用电的低谷期。这就是电力行业常说的峰谷用电。由于用电的高峰期和用电的低谷期所需要的费用是不同的,在低谷期用电,电费更加实惠一些。而且低谷期用电,线路的负荷要远远大于高峰期用电。故而工厂如果将部分生产改选在用电的低谷期来作业,那么工厂关于用电成本的支出将会大大减少。同时,也可以有效缓解电力部门在高峰期用电的供不应求的压力,还能优化配置国家的电力资源,实现双赢局面。因此,合理调节工厂的用电分配,科学管理工厂的用电期对于节约工厂的用电成本是十分重要的。此外,在电力计量的管理上,企业还应当充分关注计量装置的质量问题,定期抽查统计装置的运行数据,实行跟踪监测,防止因意外发生所造成的不便和损失。同时还应当建立长远的有效机制,规避风险,使企业得以长远发展,利益不至于受损。比方说同等办公室用电量的比较,同等车间、工作间用电量的比较,再比方说照明器、空调等电器的用电量的比较。通过这些数据的比较,就不难总结出工厂相关设备的用电实际情况,进而采取一些相关措施,制定一些相关政策,以达到节约能源,减少消耗的目的。[3]
结语:关于如何降低企业的用电成本,其方法是多式多样的,并且也在不断的尝试和发展中。理论和实践证明,通过节能技术在工厂电气技术方面的应用,可以大大减少企业的用电消耗,节省企业的用电成本,从而提高企业的生产效率,提升企业的核心竞争力。在此,希望以上的研究和说明能为企业的可持续发展做一些贡献,为社会主义市场经济的长远发展尽更大的努力。
参考文献:
论文摘要:以一汽天津丰田公司第二、三工厂为例,对日本丰田精益思想在汽车工厂建筑设计中的应用给予介绍。
0前言
满足、超越顾客的需求,运用专业的技术和方法,以价值流为中心,实现顾客价值最大化,浪费最小化,这是机械工业第九设计研究院在一汽天津丰田公司第二、三工厂以及一汽轿车和成都一汽等工厂的设计中充分运用的精益建造思想。在设计中,从物流规划、总体布置、建筑组合、环境景观等方面,营造了以人为本、方便交流沟通、节约用地、空间利用最大化、节能减排、关注细节、降低建设投资,创造了一个集约型的工业建筑环境。本文以一汽天津丰田公司第二、三工厂为实例,介绍日本丰田精益思想如何应用于工厂建筑设计中。
一汽天津丰田公司第二、三工厂是组合在一起的单体联合厂房,建筑面积达40万耐。是目前我国单体建筑面积最大的汽车工业厂房。2000年开始建设天津丰田第二工厂,2004年续建第三工厂,2007年生产轿车40万辆。
本工程的建筑设计指导思想是:充分体现丰田精益理念,节约用地、空间利用最大化、节能减排、重视环境、关注细节、以人为本、降低建设投资。本着这样的设计理念,从物流规划、总体布置、建筑组合、内部空间、环境景观等方面,力图营造一个以人为本、方便沟通交融、与众不同、具有宏大气派的现代化汽车制造工厂。
1一切以节约资源和提高生产效率为根本
1.1工厂平面布置
首先从总平面布置人手,在遵循生产物流方向的基础上,研究缩短物流距离、降低物流成本措施;组建40万耐超大型联合厂房,将第二、三工厂连接成为既相对独立、又相互支撑的有机整体,见图1.
这种超大型联合厂房的优点是:1)工艺流程合理、物流路线短捷、省去过街的运输通廊;2)最大限度地节约用地;3)减少外墙面积、减少能源消耗。
1.2空间利用
根据需要建造厂房,有效利用空间,比如9.6万讨的第三工厂总装车间柱顶标高分别定为6,8,10 m,屋顶检修平台标高8.8 m,屋顶空调机房柱顶标高13.85 m。屋面高低错落达13处之多,见图2阴影线部分。
金属板屋面高低错落越多,屋面防水难度就越大,施工就越困难,工程造价就越高;但这些暂时的成本因素与减少空间所节省的厂房空调和采暖运行费用无法相比,对企业长远利益更有利,也更加符合目前我国节能减排的政策。
以上措施达到了节地、节材、节能、减排、降低工程造价的目的,其经济效益和社会效益显而易见。
2尊重工艺,不断优化设计
精益求精,不断完善和反复修改设计。修改和优化不仅在设计和施工阶段进行,而且一直延续到工厂建成投产之后。其目的就是在最大满足和符合生产需要的前提下,保证工厂的长远利益。比如第三工厂总装车间,不仅对车间内部进行多次调整修改,连车间大小尺寸和外形轮廓均进行多次较大的修改(见图3一图5),其中第一次修改是在钢结构吊装的8月份,第二次修改是在车间暖封闭基本结束后的11月份。
尽管修改给设计和施工增加了很多工作量和难度,但是满足生产工艺要求、降低运行成本是建筑师义不容辞的责任,无论暂时付出多大的代价,只要保证今后生产流程合理就是值得的。
3讲究实际,彰显简约、朴素的特色
现代企业竞争激烈,“企业一倒闭什么面子都没有,建筑再豪华有什么用”。讲究实际、不好面子是务实的设计思想,也是对企业负责的精神。
因此,在平面设计上充分考虑契合生产实际的需求,而且在立面设计上也不拘泥于当前潮流,除了厂前区的办公楼、教育中心、第四食堂、第六食堂稍微装修外,其余建筑免除了任何高档建筑材料和过多的外部装修。工厂建筑彰显了简约、朴素的特色,为企业节省了大量建设投资。
4重视工作环境,以人为本
1)工厂是工人集中进行生产活动的场所,因此,车间中生活间尽量接近生产线是非常必要的。人员最集中的总装、焊装和涂装车间结合部设置了满足部分集中办公生活要求的办公室和食堂;而其余更多的直接为生产线工人服务的办公室、会议室、更衣室、休息室、吸烟室、卫生间等办公生活辅助建筑,则充分利用车间内“无用”空间和生产线的“死角”分散布置在更加接近工作岗位的地方。
2)办公室、食堂与车间紧密相连,让这些车间的职工不经过室外也能方便地就餐、更衣和办公,这在北方寒冷的冬季和雨天更能体现其优越性。
3)运输卡车直接进人车间是造成车间污染的一个重要因素。在冲压、焊装和总装等运输量较大的车间均设卸货区,卸货区与车间之间设快速卷帘门。这样卡车只能到卸货区而不直接进人车间,避免了汽车尾气、灰尘和噪声对车间的污染,有效地改善了车间环境。
4)冲压车间为3跨厂房.轨顶标高13.000 m. 设4条纵向吊车走道板;在东山墙增设一条横跨厂房的空中走道,将4条吊车走道板连成一体,并在东山墙设1个坡度为350的检修钢梯,方便了职工上下。
这些措施有效地缩短了车间工作人员往返生产、生活的路线,既方便又省时,提高了劳动生产率,也实实在在地为职工创造了良好的工作、生活环境,充分体现了以人为本的设计理念。
5节地、节能,降低造价
表1给出了一汽天津丰田第二、三工厂联合厂房与国内某同等规模轿车厂的几项主要建筑指标的比较。
兑现这一承诺,党委、政府加强领导和监管固然十分重要,企业和每一个公民也责无旁贷。作为老工业基地,重庆的节能减排形势虽然异常严峻,但这组报道启发我们:只要我们敢于攻坚克难,困难也许就会变成契机,在节能减排中实现生产技术的升级换代;只要我们善于创新思维,包袱也许就会变成财富,节能减排还会产生意想不到的效益――节能减排,其实不光是一项社会责任,也是一笔大生意。
厂区内绿树掩映,厂区外小溪流淌,走进位于长寿区远郊的重庆长风化工厂,好一派绿色风光。然而几年前,长风还是另外一副模样:燃放废气的火炬塔终日喷出浓烈火焰,燃煤锅炉昼夜不停,整个厂区内浓烟弥漫,污水横溢。短短几年间,长风化工缘何发生这么大的变化?
■ 燃煤锅炉是如何关闭的
几乎所有的化工生产企业都离不开锅炉,离不开蒸汽。可是燃煤锅炉的运行不可避免地会造成能源浪费、环境污染。传统的热能利用呈现的是一种“负数”效应:用冷却剂去冷却物料,用加热剂去加热物料,这一“冷”一“热”,使长风化工每年的万元产值综合能耗高达3吨标煤,最高值达到5.485吨标煤,远远高于化工企业的平均能耗水平。
要将能耗降下来,就必须改变传统的生产方式。严峻的能耗形势,迫使长风化工进行技术攻关。在攻关中,技术人员发现,从理论上讲,如果对热能进行梯级利用,就能产生乘数效应,即同样1吨蒸汽,通过梯级利用,就能发挥2-3吨蒸汽的效应。经过深入研究,长风化工的技术人员创建了一种崭新的能量转化模式。
长风化工首先对全厂所有生产过程中的化学反应热和工艺余热进行排序,然后对所有的工艺流程都进行彻底改造,让每套生产装置的产热过程和用热过程进行“联动集成”,将不同装置的产热和用热过程进行“跨装置集成”。经过50多项工艺和技术的创新改造,通过需热过程和放热过程集成联动、对化学反应热和工艺余热的回收利用,长风化工建立了一套全厂能量梯级利用和热交换网络体系。现在,长风化工万元产值综合能耗降至0.37吨标煤,仅为同行业平均水平的1/8。
从2005年5月24日起,长风化工关停了全部燃煤锅炉,仅此一项,长风化工每年节约燃煤成本1000多万元。
■ “定时炸弹”是如何消除的
光气,又叫碳酰氯,是一种高浓度的剧毒气体,具有低沸点、易挥发的特点。作为三线建设企业的长风化工厂,一直以光气为中间体生产系列衍生物。由于工艺和传统生产模式的局限,长风化工厂核定的光气储量每年高达数十吨,致毒半径可达5公里范围,是一个巨大的危险源,是一颗名副其实的“定时炸弹”。
光气生产的传统工艺,是将生产的气态光气经冷凝后变成液态储存,再根据生产需要,将液体气化后输送到各岗位使用。该过程不仅费时,而且危险。为了消除这一安全隐患,长风化工提出了“光气即产即用”的设想,即取消光气储存这个中间环节。这是化工界的一大难题,稍有不慎,就有可能打开“潘多拉魔盒”!
市政府对长风化工的“光气即产即用”项目给予了大力支持,专门拨付110万元专项资金。在厂长王小毛的率领下,技术人员组成攻关小组强力攻关。从方案的设想到方案的设计,再到方案的不断优化,整整花了两年多时间,攻克了十多个技术难题,长风化工最终实现了光气即产即用,消除了光气储存这一“定时炸弹”。
“光气即产即用”,使企业的液态光气储量远远低于重大危险源的限量标准。同时,该项目也大大降低了能耗和物耗。按现有规模计算,每年可节约生产成本500万元以上。
■ “三废”包袱是如何变成财富的
在普通人眼里,化工生产是当然的高污染行业,然而长风化工却提出了“绿色化工”理念,不仅将生产过程中的原料“榨干吃净”,而且利用化学反应来回收利用“废物”,将“废物”变成资源。以前沉重的“三废”包袱,从此变成财富。
在生产碳酸二苯酯的过程中,要产生大量的含酚废水,以前的做法是将这些废水作为工业污水排掉。长风化工利用循环体系,通过采用化学反应技术,对含酚废水进行化学配料,再加入相应的催化剂后,便生产出新产品,并直接上市销售。更绝的是,在天然气、蒸汽转化过程中产生的副产品二氧化碳,被长风化工转化为生产精细化工必需的中间体一氧化碳,直接用于光气合成。仅在2007年,长风化工通过独创的清洁生产和循环生产模式,从“三废”中直接获利1000万元以上。
■ 生产线是如何变为“一专多能”的
柔性生产源于机械生产行业,是通过软件的更换来实现生产流程的柔性化,从而在同一条生产线上,生产出不同型号、不同规格的产品。化工生产由于产品和工艺的特殊性,历来是一个萝卜一个坑,一个品种只能对应一套装置,要实现柔性生产,难度很大。长风化工通过对化工生产工艺和技术的大胆创新,创建了独具特色的柔性生产模式,使原来的一个萝卜一个坑的生产线变为“一专多能”。这种模式使产品由原来的5个增加到40多个,产能增长了5倍。
这一奇迹是怎么创造的呢?
“以不变应万变,以小变应大变!”2005年,在上海举行的一次化工项目招商会上,王小毛得知一德国客户拟投资2000万美元,在中国建一条年产3000吨规模的双氧水绿色生产线。王小毛主动找到这个德国老板,介绍了长风化工的情况,承诺在不投资一美元的情况下,保证按德方的要求供货。德国老板以惊奇的目光望着这个东方小伙子,以不妨一试的心态,签订了供货合同。
二、并网光伏发电系统与企业协同发展之间的联系
地球上的环境由于大量燃烧矿物能源已产生很明显的变化,人们世代赖以生存的环境正在逐渐恶化,减少传统常规能源的消耗、节能减排、保护环境的迫切性已引起我国各级政府的高度重视。在倡导低碳经济的背景下,其中企业(工厂)耗能主要是用电和建筑材料这两大耗能,根据这两大耗能的特点分析,利用并网太阳能光伏发电系统在企业(工厂)中的应用,可以有效地减少企业(工厂)对常规电力的消耗量,降低供电高峰负荷和减少常规能源发电对环境的污染和破坏;其次降低企业(工厂)建筑物能耗。
三、怎样使并网光伏发电系统与企业协同发展
如何有效地降低用电能耗和建筑能耗是目前人们关注的焦点之一。“开源节流”是解决能源安全问题的唯一选择,在大力节能的基础上如何使用可再生能源,降低传统能源消耗是近几年人们努力的方向。
1、在企业(工厂)房屋屋顶和外墙上安装太阳能光伏板,不仅可以利用太阳能发电,而且可以替代传统的玻璃幕墙、屋顶和墙面材料,降低房屋和太阳能醒目的整体造价。还可以降低企业(工厂)建筑物的冷负荷,达到建筑物能源的有效利用,降低企业(工厂)建筑物能耗,为企业(工厂)建筑物创造宜人的工作环境。
2、企业(工厂)的太阳能光伏建筑一体化发电系统与国家电网进行并网,因为太阳能作为可再生能源具有间歇性,只能在白天和无阴雨的情况下进行发电,企业(工厂)用电具有连续性,所以企业(工厂)太阳能光伏建筑发电系统必须与国家电网进行并网。这样不仅解决了企业(工厂)用电连续性,而且使企业的太阳能光伏建筑发电系统减少储能装置,降低企业(工厂)光伏发电系统的成本,从而有利于国家电网调峰,减少远距离输电的电能损耗。
3、政府应鼓励支持我国各行各业的企业加强对太阳能光伏发电系统的应用,减少企业对传统能源发电的依赖及应用,从而使企业光伏发电系统与国家电网并网形成互补,这样有效地减少传统能源发电量,使太阳能光伏发电系统得到更广泛的应用与发展,成为今后能源发展主流支柱。其次达到节能环保作用,促进我国经济可持续发展。
四、企业BIPV的建筑结合形式
1、太阳能光伏组件,作为建筑材料安装在企业(工厂)屋顶上
2、太阳能光伏组件,作为建筑幕墙材料安装在企业(工厂)建筑墙面
3、太阳能光伏组件,作为建筑材料安装在企业(工厂)停车棚棚顶
4、太阳能光伏组件,作为天窗材料安装在企业(工厂)天窗上
五、并网光伏发电系统与企业协同发展优点
1、减少远程供电的电量损失:在电能的输送过程中会有电量损失,特别是远程供电的情况下,有相当多的电量损失在长距离输送电能的输电线路上,企业光伏建筑发电系统的发电量直接应用于企业之中,这样可大大减少电能输送过程带来的电量损失。
2、太阳能光伏建筑组件作为遮阳板:在夏天可以减少企业建筑的冷负荷,从而减少企业用电量,达到节能环保的作用。
3、具有节能减排:企业光伏建筑发电系统在发电过程中不会产生温室气体和有害气体。有研究表明,光伏建筑发电系统每发一度电就可以比常规能源发电少排放二氧化碳519克、二氧化硫0.62克、氮氧化物1.22克。其对应的减排效益是每减排1吨二氧化碳可以节约8.8美元、一吨二氧化硫可以节约1650美元、一吨氮氧化物可以节约7480美元.
4、便于管理:太阳光伏建筑发电系统与企业协同发展,犹如光伏发电站建立与企业之中,在管理上统一的人事管理,不需要单独的人事管理系统,这与独立光伏发电站相比减少了在单一管理上的发电成本,从而降低了太阳能光伏发电系统的运行成本。
5、减少意外停电带来的损失:与没有建设光伏发电系统的企业相比,由于自然灾害或者其他因素的影响,导致国家电网停电,减少停电给企业在生产过程中带来的经济损失。
国家环保总局宣教中心是国家环境宣传教育对外合作的窗口,中国企业社会责任推广中心的成立为国有,民营、外资等各类企业提供了交流与分享承担企业社会责任(CSR)经验的平台,从而促使企业加强和改进自身社会责任的管理并主动承担起应尽的社会责任和义务。中国企业社会责任推广中心的主要任务是培训企业如何在企业内部建立CSR体系和如何编写CSR报告,分享CSR的最佳实践。同时,中心还将在宣教中心建立一个报告展示中心和一个可供企业下载报告的网站。
国家环保总局科技司技术处处长李向农在会上介绍了节能减排的重要性以及中国在节能减排方面的措施和成效。他强调企业在节能减排方面可以发挥重要作用并表示:“中国企业社会责任推广中心的成立将会推动企业主动承担社会责任,特别是环境责任。”
中国企业社会责任推广中心的成立表达了国家环保总局宣教中心联手各企业共同推广企业社会责任的愿景。“节能减排是中国经济可持续发展的保证,企业作为社会公民在这一过程中承担着关键的任务。”国家环保总局宣传教育中心副主任贾峰表示,“建设资源节约型环境友好型的社会是‘十一五’期间要贯彻落实的基本国策之一,而实现这一目标仅靠政府的努力是远远不够的。这就需要我们与企业共同携手,迅速提高全社会的环境意识,营造一个社会各界广泛参与的环保社会氛围。”
中图分类号:TK224 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)07(b)-0087-02
在很多工厂中,作为重要的能力来源,锅炉是整体生产和生活产生耗能最大的设备。通过对锅炉的污水进行热能回收利用的潜力非常大。因此,提升锅炉的使用热效率,降低锅炉的热能消耗,减少锅炉污水排放具有十分重要的意义。在实际生产工作中,除了排污热损失之外,排烟、气体未完全燃烧、固体未完全燃烧、散热损失等热损失也非常巨大。所以要求在对热能进行回收利用的同时,为整个锅炉的供热管网和换热设备进行优化,提升绝热保温性能,对于锅炉的节能减排具有十分重要的意义。而对于锅炉从高密度到低密度段多种多样的热损失进行各种途径的利用,则是提高锅炉热效率提升节能减排水平的重要措施。
1 锅炉排污热能
在锅炉的工作过程里,锅炉内的水体在不断地蒸发过程中逐步浓缩,从而在锅炉水的表面残留下大量的浮油、各种悬浮物和浓缩盐,容易在锅炉底部产生沉积的泥渣、泥垢等物质。为了保证锅炉的工作效率,保持锅炉蒸汽高品质运转,防止锅炉沉积对锅炉壁产生腐蚀,保障锅炉的安全运行,锅炉上具有连续排污、定期排污的特殊装置。连续排污主要是排去锅炉水表面和水体内的油污、悬浮物和浓缩盐,从而降低锅炉水的碱性,提高锅炉蒸汽的品质。定期排污则针对锅炉底部的泥渣和泥垢,通过定期派出污水,防止锅炉底部出现结垢现象。锅炉在连续排污和定期排污的过程中产生的热损失跟很多因素都相关,包括锅炉的热负荷、给水品质以及排污量等。热负荷大的锅炉,蒸发量也大,锅炉水的浓缩情况严重,排污量也就随之上升。给水的水质差也不得不迫使锅炉增大排污量。而在锅炉水的碱性不高或者说热负荷较低的状况中,过量的排污会增加热损失。为了提升锅炉的热效率,必须令锅炉的燃烧负荷同热负荷维持在比较稳定的状态下,同时保证给水的品质,减少过量排污和其他各种排污热损失。其次就是要合理的科学有效地利用排污热能,对于污水的余热进行利用,从而达到最佳的节能减排效果。
2 排污量的影响因素
2.1 热负荷对排污量的影响
锅炉的热负荷大小对排污量有着比较大的影响。在给水品质保持在比较稳定的状况下,如果蒸汽的用量大,锅炉热负荷高,必然导致锅内锅炉水的蒸发速度快,盐浓度升高也相对快,那么排污量也就随之增大,与此相反则排污量就相对较小。大多数工业锅炉参数体现的是饱和蒸汽,而大部分企业却没有装备低输配的蒸汽压力热储存装置,处于用气的不均衡状态时,锅炉的压力和蒸汽的流量波动往往较大,锅炉水的盐浓度也处于高低波动的不稳定状态,这时连续排污量的大小就比较难以控制。为了解决这一问题,就必须对锅炉水的水质进行化验检测,更为严格地控制锅炉水的碱度大小指标,及时地对连续排污阀门进行控制,避免过量排污造成锅炉设备的热量产生大量浪费。
2.2 给水品质与排污量
对于锅炉给水进行管理,保证锅炉给水的品质维持在稳定的较高水平,是保证锅炉安全运行、提升节能减排的重要一环。对于国家规定的GB 1576-2001《工业锅炉水质》标准,企业必须严格遵守,从而保障锅炉用水的安全[1]。
工业锅炉水处理往往采用的是锅外离子交换法,经常采用的方法是根据锅炉水的水质状况选择恰当的锅炉水预处理办法,防止出现泥渣泥垢的污染、降低交换剂的品质、避免对水处理能力和效果产生负面的影响。对交换剂按操作的规章制度进行再生处理,完成再生处理后进行充分的清洗,防止交换后水中的各种盐离子再次进入锅炉内部,影响锅炉的运行效果。定时的对锅炉内的水质进行检测化验,保持锅炉水的pH值恒定,及时监控交换剂效果,防止因交换机失效、操作失误或阀门的泄露,向锅炉内灌注生水,导致锅炉使用效果大幅下降。以上提到的各个环节,一旦出现问题,都会对国内的给水品质带来不利影响。如果锅炉水的水质恶化,那么排污量必然随之增大[2]。
3 连续排污热能的利用
3.1 排污率
一般正常的锅炉排污率在5%~10%的范围内,也就是连续排污污水占整体锅炉运行用水的比率。排污率的决定因素有3个,即由水的碱度、水的硬度和锅炉水的碱度控制值共同计算确定。但锅炉水的盐浓度比较低时,排污率通常会维持在比较低的水平,即4%~5%左右。实际操作中,以1太SHL10-1.27-AⅢ型锅炉的运营监测为考察样本,当实际监测的流量是0.557t/h,工作压力大小为0.8 MPa,饱和温度达到174.5oC时,每小时产生的热损失达到了40×104 kJ,与32 kg的原煤燃烧热值相当,从此不难看出排污水的热损失是多么的巨大[3]。
3.2 污水加热锅炉给水
锅炉在连续排污时期的热能完全可以被用于对于锅炉给水的加热过程。通常在锅炉的软水罐内,加装盘管装置,为水-水热交换提供场所及空间。这样可以将给水的水温提升到45oC左右。但是这样的热利用方式的效率并不高,通过一次热交换之后的污水水温仍然可以达到90oC的高位。究其原因,是因为锅炉软水罐的水温不可以维持在太高的水平。如果锅炉的给水水泵没有达到足够的水位灌注的高度,就可能会导致水泵入水口的流速太高,进而产生气化现象,对锅炉的给水造成不利影响。另外给水的水温如果过高达到50oC以上时,给水分次向锅炉内添加给水就会在水泵里产生气室,从而存在给水水压压力骤降或失压,一旦出现这种情况,通常需要停止水泵工作并再次启动,才能彻底消除水泵的失压。这就严重影响锅炉工作的效率。
3.3 热能用于采暖及生活用水的加热
既然将锅炉连续排污的污水对锅炉给水加热,并不能充分利用好污水的余热,所以其余的污水热能可以利用在人们日常的生活上。为了实现这一目标,可以充分利用原有的排污膨胀器加热冬季采暖用水,以及平时使用的生活用水等。一般我国北方冬季采暖可以利用为汽、水两种类别的排污余热,汽暖生成的凝结水可以与给水箱直接接触,而水暖产生的连续排污水可以进入给水箱的加热管进行水-水热交换后,再对外排出。同时,在其余季节将水暖污水引入水箱进行热交换后排出,也可以完成对锅炉排污的余热利用。一言以蔽之,就是通过热交换,将锅炉排污余热充分利用。
3.4 补充热源
连续排污的余热可以被充分用于社区的采暖和生活热水的补充热源,这是社会实现整体节能减排的良好办法。大多数社区的热交换站都具有不止一组的热交换设施,为排污余热与生活用热的交换提供了优质的热交换场所。这样的热交换站配置就可以实现余热的综合利用,即先用工业锅炉用水进行水体热交换,向社区供暖或提供日常使用的热水,如果排污余热不足以满足生活热能的需求,再使用去其余能源对社区热水源进行加热,来达到供暖供热需求。这样的利用方式可以大幅降低社会的供热成本,减少化石能源的使用量。同时,工业锅炉的热效率也得到提高,工业锅炉的综合效益大大提升。
当然,在利用锅炉污水余热,作为社区生活供暖供热来源之时,锅炉房同社区热交换站的距离仍然受到比较大程度的制约,而且要尽量减少热交换联排管的管阻。距离太远,污水余热在运输过程中就大量损耗,而如果采用高效的远程保温输水线路,一次投入成本实在太高。这时利用污水余热作为供暖源,社会总体的经济效益不光不会提高,还有可能下降。如果热交换联排管的管阻太大,无疑会严重影响热交换的效果,并直接影响生活供暖热水的温度质量,也不利于经济效益的提升。在生产稳定的大型工厂,如果锅炉房同社区交换站实在比较远,仍然是可以利用在社区供暖的,因为这样的工厂排污量大,可利用余热高,且热源十分稳定。这时只要在工厂锅炉房内部直接进行热交换,再将交换过后的水直接注入社区管网即可。
4 排污水其他用途
4.1 油污清洗
大部分工厂锅炉的排污水pH值在12~13之间,是明显呈碱性的,对于工业设备及零部件上的油污污渍,具有十分出色的清洗效果,甚至优于蒸汽清洗。对于完成热交换的污水,可以再次利用到油污的清理上,从而对经济效益能够进行进一步的提升。
4.2 脱硫及中和
充分利用排污水的碱性性质,可以在完成热交换后,进行脱硫反应和酸碱中和反应,既可以降低锅炉污水自身对环境的污染程度,也可以降低脱硫、酸碱中和对象对环境的影响。这就大大降低了排污污水二次污染环境的可能。
5 优秀案例
西安制药厂锅炉对锅炉排污污水的余热利用已经超过了30年,产生了非常大量的综合经济效益。西安制药厂的污水热能利用类型更为广泛,除文中提到的诸多利用方式,还包括除氧、烘干、加湿等,对于各个企业都有十分重要的借鉴意义[4]。
6 结语
由案例可知,锅炉排污热能的利用只是对锅炉排污综合利用的一个方面,但这简单的一个方面就已经可以大大提升工业锅炉节能减排的效率。这充分证明了节约能源技术是可行的。对于污水的利用,虽然会提升企业、工厂一次投入的成本,但其产生的综合效益远远大于初次投入成本的增加。节能减排、保护环境是实现可持续发展的重要途径,锅炉作为高耗能设备,在对其使用和运营上,必须对节能减排的因素进行充分考量。
参考文献
[1]蔡祖明.工业锅炉水质要求及处理方法[J].科技致富向导,2011(20):52.
中图分类号:TK284文献标识码: A
前言
能源问题已经成为世界各国共同关注的问题,在我国这一现象更加凸显。由于我国粗放型经济增长方式,又处在消费结构升级加快的历史阶段,能源消耗过大,因此节能降耗将是一项长远而艰巨的任务。根据我国电力行业调查统计表明,我国平均供电煤耗率要比发达国家高出30~60g/kWh,这是一个很大的差距,说明我国的电厂节能有很大的节能潜力可以挖掘。因此,电厂热力系统节能是关系到节能全局以及可持续性发展的大事。本文就对电厂热力系统的节能减排进行详细的策略分析。
1.热力系统节能优化
热力系统是电厂节能减排优化过程中应当关注的重点,由于我国长期以来对热力系统节能优化的忽视,使得热力系统在电厂节能减排改造过程中没有发挥其应有的作用,造成大量的优化潜力被浪费。新时期,我国为了大力推行环境保护和节能减排国策,对电厂等高能耗企业的生产管理标准提出了更高的要求,因此,加强热力系统节能优化的研究已经成为现阶段电厂企业响应国家政策的重要突破点。所谓热力系统节能优化就是指电厂以热力系统作为节能减排优化研究的对象,对系统的节能潜力进行深入而有效的分析,科学制定各项热力系统节能优化措施,以期实现节能效益的最大化。
2.电厂热力系统节能减排的现状
2.1 末级排汽湿度能够可靠确定的问题
对于研究热力系统节能的问题上,首先就是需要决定末排级汽的湿度,无论是其能源管理系统,或者是其能量的可行性分析,都必须能够可靠地确定末级排汽的湿度情况。在工厂的实际操作条件下,涡轮机是在几乎湿蒸汽的状态下运行工作的,但这种落后的收敛速度无法满足目前在线监测的需求。因此,我们应该根据节能减排的主要目标,积极创造一种更容易收敛的湿度计算方法,从而使我们的节能策略可以从根本上规避其薄弱点。
2.2 从设施、系统来分析节能减排的可行性
要挖掘出节能减排的根本原因,就必须从设备、系统配置人力去寻找。我国的电
厂操作系统通常是由许多部分组成的,例如,设备的缺点、系统运行的方式,以及缺乏运行承载能力、适应环境变化的能力弱等原因,都可能会导致系统出现故障问题。在每一个工作结束期间都会对每一个系统进行检测,但我们所需要的信息,只能从系统运行的状态之下的整体数据中才能够得到,但是我们不能准确分析具体整体数据的哪一部分的节能需要有待提高,所以我们必须找到一种方法,不仅能够全面进行分析,而且还可以进行部分系统的监控,以及保持设备的操作,这是我们当前最迫切需要解决的问题。
3.电厂热力系统节能的几点策略
3.1锅炉排烟余热的回收利用技术
对于火力发电厂来讲,它的排烟温度通常都是十分高的,达到了150 至160 摄氏度,如果在锅炉上加装暖风扇,其排烟温度也能够高达150 摄氏度左右,所以说,锅炉热损失的一个主要部分就是锅炉排烟热。那么,如何对这种热量进行充分的利用就是一个值得研究的问题,锅炉排烟的余热利用方法其实有很多种,下面就来介绍一下把锅炉排烟热量和电厂热力系统联系起来,来使排烟余热能够通过热力系统在现有的汽轮机上转化成为电能,从而来把排烟温度大大降低这一方法。低压省煤器是装置在锅炉尾部的一个汽和水的换热器,就好比是锅炉省煤器一样,但是通过它内部的不是高压给水,而是低压凝结水。它的系统连接方式是低压省煤器在热力系统中串联和低压省煤器在热力系统中并联。低压省煤器的水源主要来自于某一个低压加热器的出口,凝结水在低压省煤器把排烟的热量予以吸收,等到温度升高之后,再通过低压加热器系统。通常采用串联的形式比较适宜,因为串联的优点就是流经低压加热器的水量是最大的。在低压省煤器的受热面确定的时候,锅炉排烟的冷却程度以及低压省煤器的热负荷都比较大,所以,对排烟余热的利用比较好,从而起到很好的节能效果。
3.2利用化学方式来进行节能减排
利用化学方式来进行的节能减排主要是针对装载有抽凝汽式的热力机组系统的电厂来提及的。这种以化学方式为基础的热力系统减排工作主要是通过化学水填补凝汽机来实现节能的。当把化学水添入凝汽机时,会将机器中的氧气大量的除去。另外,在运行时要将雾化装置置于凝汽机的入口处,实现化学补充水的雾化,只有这样才能对热力系统的排汽废热进行最有效率的回收。在实际中,如果能将凝汽机进行真空化,那么这种化学水的补充作用将会得到更大的发挥,实现了本质上热经济效益的最佳提高。综上所述,通过以上的策略性分析与实践性指导,我国已经在节能减排工作上有了很大的进步。而经济依旧在发展,我们的节能减排仍需要作为一个大项目来继续进行研究。因此,我们必须着眼于当前经济形势,认真的分析电厂现状,进而更有效率的利用节能措施,力争让我国的节能减排立足于世界最优
3.3厂用蒸汽系统改造技术
蒸汽系统改造技术主要是通过系统蒸汽冷凝液余热的充分利用,对原蒸汽系统机型改造,以系统蒸汽冷凝液余热的充分利用来替代低压蒸汽,从而节省大量的低压蒸汽,并实现冷凝液余热的充分利用。以期通过常用蒸汽系统改造技术的应用,实现电厂低压蒸汽的显著节省,进而实现较大的经济效益提升。
3.4 除氧器排汽以及锅炉排污水余热的回收利用
1)为了对除氧器的除氧效果进行保证,除氧器就必须要能够在工作的过程中排出一定量的蒸汽,从而就有工质以及热量的损失产生。对于除氧器来讲,它排的蒸汽是具有一定的压力以及温度的,在具体的热力系统的设计过程中,必须要把如何采取有效的措施来进行利用和回收进行充分的考虑,从而实现节能的目的。除氧器余热回收和利用的一种方法就是加装上一个余热冷却器,并通过化学补充水吸收来对排汽余热进行吸收。
2)对于火力发电厂来讲,锅炉的排污率通常是十分高的,在2%至5%左右,锅炉连续不断的排污,造成了很大的工质损失,并且锅炉连续排污的热水会随着热量的损失而变得具有较高的压力和温度,成为了一种高级的单热资源,对它的充分利用是十分有必要的。在热力系统的设计过程中,免不了会有排污扩容器利用系统的存在,利用连续排污扩容器的扩容蒸发来对部分的工质和热量进行回收,从而实现热经济性的提高,达到节约能源的目的。但是对于扩容蒸发之后的污水来讲,依然具有一定的温度,如果在设计中不对此进行考虑并加以充分利用,不仅使得能量失去了,而且还会带来一定的污染。那么,对于这一部分的能量利用的方法就可以加装一个排污水冷却器,运用化学补充水来把其热量进行充分的吸收,进一步对其废热资源进行利用,把热经济性予以最大限度的提高了。
总结
山东石大胜华化工集团股份有限公司(以下简称胜华化工)是以生物化工及基本有机化工产品的生产、销售为主的国家火炬计划重点高新技术企业。公司十分重视节能减排工作。在能源管理制度建设方面,制定了从能源采购、计量、统计、生产过程管理和定额考核等制度;在技术改革方面,公司根据自身工艺特点实施了多项节能技改项目并取得良好效果。在进行化工产品生产装置建设的同时,公司还花巨资建起了循环水装置、尾气回收装置及污水处理装置,以便更好地实现资源的循环利用和节能减排。2009年、2010年胜华化工实现销售收入分别为21亿元、32亿元,从这两年主要资源的消耗强度(见表1)来看,与2009年相比,2010年胜华化工电力及煤炭的资源消耗强度都有所下降,但水资源消耗强度增加。从主要污染物排放量来看,近几年来,石大胜华的COD排放达到平均4.1吨/年,氨氮排放为6.1吨/年,二氧化硫排放为155.9吨/年,氮氧化物排放为118.8吨/年,烟尘排放47.4吨/年,是东营市25家重点废水工业污染源之一,虽然各项指标在环境评价中基本上都达标,但公司的节能减排工作并未取得实质性突破,在低碳经济目标约束下,仍然存在很多亟需改进的地方。
(1)从管理制度建设来看,公司节能减排的管理体系还不够完善,节能减排的关注点主要落在工艺流程环节,没有从公司的高度推进日常经营管理环节以及生产辅助设备(如锅炉、换热器、电动机、压缩机、风机等)的节能减排,管理比较粗放,并且减排工作的责任落实不够到位。
(2)公司缺少一支既熟悉能源环保政策和相关知识、又熟悉各种产品工艺流程节能改进措施及效果评估的复合型人才队伍,同时也缺乏一支由应急队伍、应急专家库、应急处置技术、应急物资贮备库(信息库)、应急装备库、应急预案、应急演习、污染事故后评估、警示教育等要素构成的环境安全防控体系。
(3)从技术改革和科技创新方面来看,公司的节能减排技改措施大都只停留对现有工艺的优化和局部调整层面,同时,生产装置的总体规模仍然较小,缺乏具有创新性的节能环保新技术,在节能减排工作方面难以有突破性进展。
2国内外同行业节能减排成功经验
当前,国内同行在节能减排方面取得一些成功经验,值得胜华石化借鉴。其中较为典型的当属安庆石化。与石大胜华相比,安庆石化所制定的节能减排制度在执行过程中责任更加明确。为使节能减排与生产管理实现无缝对接,公司将节能办公室设在负责生产运行管理的生产部。节能办公室每年初为各装置量身定制节能减排目标,并将完成情况同月度经济责任制、达标专项奖、装置成本考核进行捆绑。各作业部则将装置能耗指标与班组成本核算工作直接进行挂钩,形成了贯穿于生产全过程的考核和管理体系。同时,围绕节能减排工作,安庆石化成立了降低炼油能耗等多个攻关小组,来解决节能减排的难点问题。除此以外,安庆石化在装置的联合操作尤其是热联合方面要更加突出。对装置运行状况进行分析诊断,优化装置运行参数,做好装置间负荷协调和热联合工作,最大限度地提高装置间的热联合水平,是安庆石化在节能工作中的一大突破。不但如此,2006年以来,安庆石化先后投资近2000万元,引进吸收先进节能技术,对炼油Ⅱ套循环水旁滤池、化肥Ⅰ套循环水旁滤池、炼油生产水系统管线、炼油生活水系统管线、炼油焦化无压回水管线进行更新改造,在节能减排方面取得了良好效果[2]。从国外同行来看,发达国家更加注重新技术在节能减排中的应用,如:改进燃料系统、提高加热炉效率、改进工艺、优化工艺流程、提高设备性能、加强能量管理、改进操作、进行热电(汽电)联产等[3]。Shell公司推出了碳及能源效率计划来优化和管理炼厂的能量系统,其下属的新加坡Bukom炼厂实施能量效率计划后,节能6.5%;其在美国的DeerPark炼厂实施能量效率计划后,节能5.0%,减少二氧化碳排放8.0×104t;Shell公司在美国的一家石化厂实施能量效率计划后节能3.5%[4]。除此以外,采用热电(或汽电)联产技术和气化联合循环一体化发电技术可以实现汽电联产,利用废热节能降耗,大幅提高能源利用效率。比利时的ExxonMobil公司是全球热电联产技术开发与应用最先进的企业,该公司2009年投产的安特卫普炼油厂投产热电联产装置后,二氧化碳排放量每年减少20×104t,相当于大约9×104辆汽车的二氧化碳排放量[5]。
3胜华化工节能减排对策建议
结合国内外同行节能减排的成功经验以及胜华化工的实际情况,建议胜华化工节能减排从以下几个方面进行。
3.1树立基于低碳经济目标的节能减排理念,完善节能减排管理体系,为节能减排工作提供组织文化环境目前石大胜华虽然制定了节能管理办法和节能目标责任评价及考核办法,由于在公司层面只局限于生产环节节能降耗目标的实现,且没有一套健全的管理体系,导致节能减排工作的实施存在短视化、片面化等问题。因此,有必要在低碳经济环境下,基于“十二五”规划提出的低碳减排目标,建立健全节能减排管理体系及目标考核制度,为节能减排工作提供组织保障[6]。建议公司成立节能减排领导小组、节水领导小组和低碳环保委员会[7],并将这些管理小组的职责与生产经营的实施与考核挂钩,形成了贯穿于生产全过程和经营全环节的考核管理体系,在每年初制定节水和低碳环保目标,然后逐级贯彻执行。除此之外,公司还应尽量扩大能耗考核范围、加大能耗考核在考核体系中的权重[8]、广泛开展多种形式的节能竞赛活动,加大宣传力度,强化全面节能减排理念,营造节能减排实践的文化环境。
3.2加强复合型人才培养,建设一支节能减排的专业队伍目前,胜华石化公司内部熟悉节能减排和发展循环经济的人才严重缺乏。以企业内部原有的环保专业人员组成的节能减排队伍远远不能满足企业关于节能减排、发展循环经济的目标和定位。不仅如此,现有的节能减排工作多停留在统计和简单分析的层面上,缺乏深层次的建议和措施。缺少既有理论知识,又有专业技能,且具有宏观战略思维的复合型人才,已成为制约公司节能减排和发展循环经济的主要瓶颈之一。培养节能减排专业人才的首要任务是要从胜华石化的实际需求出发,切实开展能源管理师、能源统计、重点耗能岗位及环境监测与治理等管理人员的培训工作,建设一支了解能源环保政策、掌握管理知识、熟悉生产工艺、精通节能和环保技术的企业节能减排人才队伍,促使胜华石化节能减排工作的进一步深化。
3.3加大技术改进和科技创新,为节能减排工作提供技术支持
(1)通过技术改进,实现装置大型化和炼化一体化,从而优化炼油结构,达到规模经济炼油结构的优化包括产品调和比例的优化以及落后工艺技术的改进等。研究发现,在炼油厂相同规模的情况下,采用两套装置比单套装置的投资约增加24%,能耗约增加19%;采用3套装置比单套装置的投资约增加55%,能耗约增加29%[9]。中国石油下属大连石化分公司的350万t/a重油催化装置的能耗是50kg(标油)/t。该公司的另外2套催化裂化装置,尽管所加工原料、工艺和能量回收措施与之相同,但是由于加工量偏低,装置的能耗比前者高约40%。由此可见,通过装置大型化实现包括胜华石化在内的众多石化企业的节能是非常必要的。事实上,装置大型化不仅仅指装置规模的大型化,还包括根据工艺特点将多套装置进行集成设计,以促进能量的逐级利用、热联合及低温余热的利用。以催化蒸馏为例,通过将减压蒸馏、加氢脱硫、渣油热转化等多套装置组合设计,不仅大幅度减少设备数量,节省投资约30%,而且还能显著降低运行成本,燃油消耗节省约15%[10]。炼化一体化则是指将胜华石化的炼油厂和化工厂联合在一起,这样做可以实现原料的互供,提高原料的综合利用水平,而且通过资源的优化配置还易形成大规模、集约化、短流程、高灵活的结构组合优势,因此炼化一体化不仅可以帮助实现公司的节能减排目标,而且能大幅度提升公司的经济效益[11]。不但如此,炼化一体化还可以优化原料配制。例如炼油厂的石脑油和加氢裂化尾油可直供化工厂的蒸汽裂解装置,裂解汽油可直接用作商品汽油的调和组分;裂解汽油和催化重整汽油可同时作为芳烃抽提的原料以生产苯、甲苯、二甲苯等基本化工原料;催化裂化干气与苯烷基化生产乙苯,进而脱氢生产苯乙烯;焦化气体、催化裂化气体和加氢裂化气体等炼厂气经过简单处理后可作为蒸汽裂解的原料;蒸汽裂解装置副产的氢气可作为炼油厂加氢装置的廉价氢源等。第三,炼化一体化还可以简化水、电、汽、风、氮、氢等公用工程,节省装置投资和运行费用,减少库存和储运费用以及中间产品的营销费用,并且能够根据市场需求灵活调整产品结构。
(2)研发新型节能环保型催化剂与助剂,依靠科技创新促进企业节能减排具有创新性的节能减排新技术包括新的分离技术,如超临界分离、膜法分离、变压吸附分离、磁性分离、微波分离、络合分离、抽提蒸馏以及膜法蒸馏技术等;新的反应技术,如反应蒸馏、超临界反应技术等;新型换热器与分离器;新的热能回收、热电联产技术等。从现实条件出发,建议胜华石化首先采用新型节能环保型催化剂与助剂、将热反应改为催化反应等新技术提升节能减排水平。胜华石化的生产过程涉及大量催化反应,需要使用大量的催化剂。催化剂对胜华石化的日常生产乃至节能减排都起着至关重要的作用。因此,提高催化剂效率对企业的节能减排起着非常重要的作用。轻质油收率体现了石油资源的有效利用水平,与能耗直接相关,因此提高轻质油收率也就意味着能耗的降低。目前胜华石化的轻质油收率为74%,而国外先进炼化企业轻质油收率在80%以上。由于胜华石化的加工量相对较大,轻质油收率即使提高一个百分点,对整个企业节能降耗都有着非常重大的意义。因此,建议企业在炼油过程中采用一些效率更高的新型催化剂和助剂,提高轻质油的收率,同时能够降低能耗,减少污染排放。其次,炼化过程中的热反应普遍要求在较高的温度下进行,这样就增加了能源的消耗,增加了生产成本。利用催化反应来替代热反应,通过改变反应机理与途径,可以使反应在更低的温度下进行,进而实现节能降耗。在炼化工艺技术发展的历史进程中,在热反应过程中引入催化剂而开发的催化反应很多都取得了成功,并促使炼化工艺取得了革命性的进步。比如由热裂化演变为催化裂化、由热重整演变为催化重整、以及由热叠合演变为催化叠合等,催化剂都发挥了决定性的作用[12]。催化剂的引入不仅降低反应温度和能耗,而且还具有拓宽原料范围、改善产品分布等作用。此外,催化剂的引入可拓宽原料的范围。催化裂解的原料既可以是石脑油、轻柴油等传统蒸汽裂解的原料,也可以是廉价的瓦斯油或重油。这就使原料的来源更加广泛,对于轻烃资源相对匮乏的胜利石化而言具有重要意义。
“第一次当选为人大代表,我感到非常荣幸,同时也有一定的压力和责任,要提出一些好的建议才能让企业甚至整个行业发展壮大,才能更好地带动经济社会的发展。”郑建洲代表说,“因为我们企业属于节能减排行业,是战略性新兴行业。在此次两会上,我主要针对我们这个行业提出了两个建议:一是要实现生态文明建设,在经济总量增长的同时,也要注重经济的质量,特别要狠抓节能减排;二是关于云南省如何打造一个创新驱动的环境和体系,对于未来产业的支撑和可持续发展都是至关重要的。”
运筹帷幄 决胜千里之外
“这是一个战略新兴行业,主要是做节能服务的。”郑建洲代表在介绍自己的企业时说到。记者带着好奇的心理问他是如何想到做节能服务这个行业的,又是如何把企业做大的,他说:“在资源紧缺和原生态环境日趋缩小的今天,谁能够站在可持续发展的角度先考虑问题,谁就掌握了决胜未来之道。”从二十世纪90年代起,中国进入了制造业蓬勃发展的十年,各行各业逐渐朝着世界工厂的方向发展,昆明阳光基业股份有限公司(以下简称阳光基业)正是成立于这样的背景之下。由于大学时期学的是理工科,郑建洲清楚地了解,从世界产业结构角度来看,制造业肯定会向高效能、低成本方向转移,中国制造业在当时的状况下效率不高,生产过程比较粗放。他认为用软件和自动化技术去改造和提升传统的制造业模式,有很大的市场空间。1993年,郑建洲毅然从国营企业辞职,带领团队开始了阳光基业的创业发展之路。
经过长期深入地研究中国制造业,郑建洲发现,云南以冶金、建材为首的高耗能产业占了很大的比重。企业在发展过程中纯粹贪图规模的增长而忽视品质的增长就会逐渐失去竞争力,对有限的自然资源的利用不能实现价值最大化,就无法持续发展。随着中国经济的发展,劳动力的成本也在不断提高,从世界竞争市场来看,最终的竞争优势还会体现在高能效的制造业上,能源节约排放减少、环境友好型的制造业才能够生存和发展。因此,郑建洲认为,“云南的制造业不仅要有先进的技术,同时还应该控制能源消耗,实现制造过程的高效率、低成本,防止环境的污染。”秉承这一思想,立足于专业化、全国化、国际化的发展路线,阳光基业确立了以工业节能为主线,以核心设备制造为承载,以软件和自动化技术为技术支撑,发展相关多元化业务体系的业务战略。2004年,阳光基业正式转型为节能服务公司。
目前,阳光基业致力于工业节能,旗下拥有四家子公司,分别是:云南阳光基业能源管控技术有限公司、云南水利机械有限责任公司、云南阳光先锋工业炉窑节能工程有限公司和昆明阳光测控技术有限公司。2005年,阳光基业下属的昆明阳光节能研究设计院成立,专业从事工业节能技术及产品设计、研究开发、服务、咨询于一体的高新技术研发机构,是云南省第一家,也是目前国内专业从事工业余热利用技术为数不多的研究和设计机构之一。
技术创新 掌握核心命脉
提到企业自身的发展优势,郑建洲总是提到“技术创新”四个字,他告诉记者,“技术创新和创新驱动是企业发展的核心,要通过新技术的改造升级,不断使能耗企业产生更大的节能量,才能给客户创造价值。当然,这些说出来很简单,却是我们十几年努力的成果。从1993年到2003年的十年里,我们一直致力于为制造业提供以提高生产效率,提高产品质量为目的的解决方案。其间,我们开发了先进的烟草行业制造执行系统(MES)软件,工厂动力系统管控一体化解决方案等产品,在冶金和烟草行业取得了突出的成绩。在这个过程中我们积淀了一定的优势,从软件和自动化技术逐渐掌握了工厂工艺、制造、管理方面的新理念和新知识,为阳光基业全面进入节能领域奠定了基础。”阳光基业在节能减排领域里重点是在工业方面,在冶金、建材、烟草等领域提供领先的节能减排解决方案,专项主要是能量回收利用和能量系统优化。郑建洲说:“我们历年来都特别注重研发投入和创新体系建设,我们还和清华大学共同设立了校级的工业节能减排联合研发中心,在昆明理工大学等学校和云南的一些研究机构也都有横向的研发创新体系。”
鼎力扶持 发展成效显著
“我们公司在发展过程中一直得益于云南省、昆明市政府的大力支持,省、市两级经委、科技厅(局)也给予了极大的支持和帮助,目前,阳光基业是云南省重点扶持的高科技企业之一,是省级企业技术中心。2004年阳光基业全面进军工业节能领域,也得益于云南省政府的政策引导。”郑建洲这样说。在政策方面,云南省节能办的领导和工作人员经常为阳光基业详细解析国家的节能减排政策、推动方式及市场空间,形成双方的互动,并把阳光基业领进了中国节能协会节能服务产业委员会(EMCA),使阳光基业对EMC模式有了深入的了解,成功引入EMC模式,并在此方面取得了一定的成绩。2007年,阳光基业被评为节能服务产业“最具成长潜力企业”。
在资金方面,阳光基业得到了来自省、市政府的资金扶持,云南省经委、市经委在企业技改和技术中心平台建设方面给予了贴息、项目资金等扶持,省科技厅和市科技局在公司的项目研发资金投入上给予了持续扶持,省科技厅将阳光基业纳入了“科技创新型企业”并给予持续的指导和扶持。郑建洲说:“政府对我们的扶持不在于资金的多少,更重要的是给了企业发展的信心和精神上的支持,使企业更有动力把事业做好。”在业务方面,政府充当着耗能企业和节能服务商之间桥梁的角色,政府了解像昆钢、云天化这样的耗能企业的节能指标,政府也关心节能服务公司所掌握的节能技术,政府会主动为耗能企业找技术,会尽力为拥有技术的节能服务公司找出路。行业协会同样也扮演着这样的角色。云南省节能办、节能技术服务中心多次安排节能技术交流会,使企业获得商机。作为云南省专家型的政府机构,为有效推动节能减排工作,他们还会整合各种资源,帮助企业发展。在昆明建立的“云南—日立节能减排示范项目”工作小组,就是在政府的推动下,由云南省节能技术服务中心、昆明阳光基业股份有限公司与日立(中国)有限公司三方组成的跨国合作机构。2007年2月13日,微软(中国)有限公司在昆明翠湖宾馆与云南省人民政府、昆明高新技术开发区、昆明阳光基业股份有限公司分别签订合作备忘录或合作协议,共同组建“云南微软技术中心”,阳光基业作为云南省政府与微软合作框架指导下的承载企业,与微软在技术传递、研发管理等方面进行深度合作,为阳光基业的国际化推进了一大步。
专注节能 树立行业标杆
当前,绿色低碳这一顺应时代要求的建筑理念使得人们越来越重视保护环境、追求能源的再利用。绿色低碳建筑能节约能源和资源,减少二氧化碳的排放污染,为居民提供更加舒适的生活环境,并且还能以“低碳”这一侧重点切合节能减排的要求,积极应对全球气候变化的主题。对于工厂综合性建筑而言,在设计过程中,应该充分注重绿色低碳观念,并满足其适用、安全、卫生等方面的要求,可以说这是工厂综合性办公楼建筑设计师必须要面对的关键问题。
一、总平面布置
工厂综合性办公楼作为工作人员相互交流沟通的场所,在很大程度上代表着整个企业的整体形象。所以在总平面的布置设计上,设计师应该本着“以人为本,尊重企业文化”的宗旨,始终坚持“节约土地,合理布局”的原则,在设计过程中充分考虑厂方的设想和建筑本身的功能要求。工厂综合性办公楼在建造地点的选择上,可综合考虑工厂入口、广场、周围环境等因素,选择交通及通讯便利、环境污染小的地段。在布局上应保持合理、分区明确、交通畅通。对办公区与生产区及辅助用房等建筑之间的位置布局应保持合理,使这些建筑既能满足相互之间的联系,又成功避免对彼此产生干扰。除此之外,为了美化环境,净化空气,还应该设计必要的绿化景观。
二、平面功能分区和空间分隔
(一)平面功能分区
通常情况下,综合楼包括办公部分、商业展示厅、多功能厅、餐厅、浴室等部分,这就需要重视其复杂的平面功能合理组合。所以应该在功能内容的归类上使用性质、主与次、内与外、闹与静等要求,以最大限度确保这些功能用房可以达到合理分层分区安排。综合楼中,用房通常包括办公、公共、服务、设备等,需要根据使用性质、建设规模和标准的不同进行划分。其中应全面考虑办公楼的功能分区、人流疏散、空间组合及室外环境联系等平面功能问题。作为办公楼的核心,办公用房必须位于办公楼的中心位置,并要注意其朝向。会议室、卫生间、生活服务等公共、服务、设备用房通常使用频率低,可不比过多考虑朝向,选择在位置偏僻的地段。另外,设备用房还应该重视隔声减震等设计,与办公、会议等用房保持一定的距离。其他如展示厅、多功能厅、浴室等场所,一般人流较密集,且功能复杂,为避免这些功能不同的房间对彼此造成干扰,应将这些场所与办公部分隔开布置,且尽量将其置于建筑的底层甚至是直接对外设计。分开设置各功能出入口,以便对人流进行控制和安全疏散。
(二)空间分隔
不同区域用房的空间形式不同,办公部分空间分隔形式多样,有单间式、开放式、半开放式、单元式等,而多功能厅、餐厅等部分则需要较大的开敞空间。我国传统的办公室立足自然通风和采光,主要是以注重私密性的小空间单位排列。但这种设计空间利用率较低,且家具布置受空间限制。近期的现代办公楼多为大空间设计,开放性和工作效率高,但员工缺少一定的私密性空间。笔者曾在参与一座综合楼的设计中,为提升办公空间,采用超常规的加大柱距的做法,使其拓展到17m左右,切实实现了业主对工作环境通透性的需要。且将中庭设置在中部,在竖向空间中贯通了整个办公空间。在中庭布置一些小品绿化,增加了整个办公室的空间性和舒适性。
总而言之,设计师在选择何种形式的平面功能分区和空间设计上,应该切实了解企业的实际情况,掌握其内部机构设置情况,了解业主的想法和需求,才能充分确定企业各部门所需要的面积指标,才能有针对性地设计出反映该企业风格和特征的综合性办公建筑,充分体现出设计的个性和生命。
三、立面设计
通常情况下,最能展现一栋建筑精神风貌的便是其立面设计,且较为新颖的建筑立面能促使建筑本身发展成为城市的标志。建筑立面设计要求达到建筑内容和建筑形式的高度统一,以实现高质量的建筑形象。建筑立面造型设计的重要依据是其多样统一性,达到这一目的的手段多样化,包括比例、尺度、对比、主从、韵律、均衡等。在进行立面设计的过程中,应综合考虑所设计对象的功能、面积、建筑技术条件及所处具体环境、企业文化内涵等要求。
四、节能减排设计
绿色低碳背景下,强调建筑必须具有一定的节能减排设计,这同时也是建设节约型社会的根本要求。对于工厂综合性办公楼建筑而言,应该充分利用冬季日照并避开主导风向、夏季自然通风的方法来进行建筑总平面的布置和设计。一般来说,随着建筑物体形系数的增大,单位建筑面积所对应外表面积也不断增大,这就造成建筑传热损失的增加。所以,应该尽量将建筑体形系数控制在0.4以下。另外,为了进一步实现节能的目的,根据《公共建筑节能设计标准》,应将可开启窗的面积设置为大于外墙总面积的12%,还应该将外保温体系应用到建筑外墙的设计中。
五、结语
随着我国社会经济及绿色低碳观念的不断发展,越来越多的功能复杂的工厂综合性办公建筑开始出现。在这些建筑的设计过程中,设计师应基于绿色低碳观念,充分发挥想象力和创造力,设计出符合城市规划要求,科学、合理、实用的综合办公建筑。
参考文献:
碳排量是关于温室气体排放量的一个简称,因为温室气体中最主要的就是二氧化碳,因此使用“碳”一词作为代表。在整个商品经济的发展过程中,经济快速增长的同时也加大了能源或燃料消耗量,这些都会促使碳排量的增加,哥本哈根气候会议成功地将“低碳”概念根植到很多企业的发展理念中,促使他们自愿在节能减排的发展道路上做出各种开创性的探索与尝试。
在包装印刷企业中,这种风气显得更为良好,许多包装印刷企业结合自身的经营理念,大力发展绿色包装和低碳包装,并在企业实际运营过程中推出许多绿色环保型生产措施。我公司――国际济丰纸业集团(以下简称“国际济丰”)在这方面就表现得较为突出,在此愿将我公司在碳减排方面的一些经验与大家分享。
碳减排与碳中和
国际济丰一直秉承环保的发展理念,早在20世纪80年代,国际济丰在香港的再生纸工厂就凭借着在工业排污、排废上的得力环保措施,获得了香港政府颁发的港督环保贡献奖。2009年,国际济丰成功成为我国首个自愿以碳足迹排查进行碳减排,并实现“碳中和”交易的包装企业,这在推进我国绿色包装以及供应链的发展上迈出了具有里程碑意义的一步。
在这里有必要介绍一下“碳中和”的概念,碳中和又称碳补偿,可以计算出个人或企业日常活动中直接或间接制造的二氧化碳排放量,并可计算出抵消这些二氧化碳所需要耗费的经济成本,然后个人或企业将“碳中和”计算的经济成本以付款形式交给第三方专门负责环保的企业或机构,由他们通过植树或其他环保项目来抵消掉大气中相应的二氧化碳排放量。
国际济丰率先开始“碳中和”项目后,逐步对旗下在中国的10个工厂进行了更进一步的深化,主要从工厂所使用的锅炉、设备用电、污水排放、废料处理等多个方面实施节能减排措施。
目前,国际济丰旗下所有工厂都应用了无纸化系统进行生产操作,对生产的各个工位配备了网络与计算机显示屏,所有的工单或图纸都可以通过网络终端调取,无需再进行工单或图纸的打印与流转,这样不仅可以避免工单或图纸流转过程中出现的一些不必要的错误,而且还能大量地节约纸张和打印碳粉用量。而且,国际济丰也是国内首家针对原纸实施RFID技术管理的瓦楞纸箱制造企业,该技术能有效提高仓库内原纸的周转率,大幅度降低生产所用纸张的损耗率。
国际济丰为旗下各工厂都制定了生产单位面积产品碳排量的限定值,并且每年都会对各工厂就碳排量进行核查。从以往统计的数字来看,国际济丰2010年的总碳排量比2009年下降了16.9%,2011年的总碳排量比2010年下降了25.7%。其实,碳排量的降低也意味着生产单位面积产品能耗的降低,无形中也降低了单位产品的生产成本,同时又提高了企业的竞争力。国际济丰旗下各工厂之间针对年总碳排量也会进行相互评比,而且,各工厂还积极响应第三方的核查以及如实缴纳“碳中和”交易中的碳抵消费用。各工厂内部也在大力宣传碳减排理念,使得员工真正意识到节能减排的好处,并开始主动为改进能效做出努力,以此来减少工厂在“碳中和”交易中所支付的碳抵消费用。
绿色包装设计与研发
碳减排不光要从生产环节抓起,还有许多隐形环节需要关注,比如运输包装行业不仅是包装制造行业,同时也是服务行业,必须做好从包装产品的生产制造到产品运输,再到终端服务等各环节的碳减排,即在整个产业链上实施碳减排。国际济丰从2008年就开始尝试从单一的包装制造型企业向集包装设计、服务为一体的综合型企业转型,专门为客户提供低碳、高效的整体运输包装设计服务,并着眼于合理、适度的包装设计与研发,与上下游企业共同打造高效率、绿色低碳化的供应链。
包装产品在设计之初就应探索更轻量化、减量化的解决方案,选用绿色包装材料,从源头上做好控制,保证所生产的包装合理化、适度化、环保化,可大大减少包装生产过程中的碳排量;同时,还能降低物流成本、提高包装装配效率和仓储空间利用率,帮助终端用户降低物流供应链中的碳排量。
在包装设计上,国际济丰坚持发展绿色包装,基于产品的生命周期,以产品包装价值链为设计指导理论,为客户提供整体包装解决方案。并且,国际济丰于2010年在江苏昆山建立了通过国际安全运输协会(ISTA)认证的包装研发测试中心,以此来验证生产用包装材料的可靠性与包装方案的安全性,以期探寻出更加合理、适度的包装设计方案,真正实现包装绿色化。