大型鋼鐵企業(yè)能源管理分析與研究

蔣育翔,黃全福,洪小和

(1.北京科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,北京 100083;2.馬鋼第四鋼軋總廠,安徽 馬鞍山 243000)

●管理論壇

大型鋼鐵企業(yè)能源管理分析與研究

蔣育翔1,2,黃全福2,洪小和2

(1.北京科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,北京 100083;2.馬鋼第四鋼軋總廠,安徽 馬鞍山 243000)

文章基于對(duì)鋼鐵企業(yè)能耗現(xiàn)狀分析,系統(tǒng)介紹了我國(guó)鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有的主要能源管理模式及存在的問題和不足,提出了我國(guó)鋼鐵企業(yè)加強(qiáng)能源管理的思路和發(fā)展方向。

鋼鐵企業(yè);能源管理;系統(tǒng)節(jié)能

我國(guó)是世界第二大能源生產(chǎn)國(guó)和能源消費(fèi)國(guó),對(duì)能源的依賴程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于發(fā)達(dá)國(guó)家。以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致我國(guó)的大氣污染物排放嚴(yán)重,煙塵、二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳的排放量都居世界第一位,環(huán)境負(fù)荷沉重。由于煤炭、石油都是不可再生資源,一旦枯竭,勢(shì)必危及國(guó)民經(jīng)濟(jì)安全。同時(shí),由 CO2溫室氣體等引發(fā)的全球氣候變化已成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn),發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)成為全球的共同責(zé)任。隨著國(guó)家淘汰落后產(chǎn)能及限制高耗能產(chǎn)業(yè)規(guī)模政策的進(jìn)一步落實(shí),以及資源能源價(jià)格的持續(xù)上漲,高耗能企業(yè)將面臨激烈的競(jìng)爭(zhēng)局面,如不及時(shí)開展節(jié)能降耗工作,將直接威脅企業(yè)的生存。

作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性支柱產(chǎn)業(yè)和能源資源消耗型行業(yè),鋼鐵工業(yè)所排放的 CO2占我國(guó) CO2排放總量的 7%以上[1],在節(jié)能減排方面扮演著極其重要的角色。與國(guó)外鋼鐵行業(yè)先進(jìn)水平相比,我國(guó)大中型鋼鐵企業(yè)的噸鋼綜合能耗和主要工序能耗平均要高出 10%～15%[2],二次能源利用水平普遍偏低,一年要多消耗約 3000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。可以說(shuō),鋼鐵工業(yè)既是一個(gè)高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè),又是節(jié)能潛力最大的行業(yè)之一。

在節(jié)能工藝技術(shù)快速發(fā)展的今天,鋼鐵企業(yè)要深刻認(rèn)識(shí)到開展能源系統(tǒng)管理工作的緊迫性和重要性,加強(qiáng)能源系統(tǒng)的精細(xì)化、高效化、科學(xué)化管理,這既是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的務(wù)實(shí)舉措,也是鋼鐵企業(yè)構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)的必由之路。

一、鋼鐵企業(yè)能源管理概況

(一)鋼鐵工業(yè)能源管理的發(fā)展

鋼鐵企業(yè)的能源系統(tǒng)主要包括煤氣系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、空氣分離系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)及熱能系統(tǒng)。從能源的轉(zhuǎn)換和利用的層次上看,鋼鐵企業(yè)能源主要為一次能源和二次能源。一次能源即自然界存在的未經(jīng)過(guò)加工和轉(zhuǎn)換的能源,主要有煤炭、石油、電力、天然氣等。二次能源 (或可再生資源)即由其它載能體轉(zhuǎn)換而來(lái)的能源,主要可燃性余能、載熱性余能和其它余能等,如煤氣、余熱、余壓、蒸汽、壓縮空氣等。

隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,鋼鐵工業(yè)的能源管理開始越來(lái)越受到重視。特別是在 70年代中后期以來(lái)出現(xiàn)的石油危機(jī)的沖擊,鋼鐵工業(yè)作為能耗大戶,以降低能耗來(lái)降低成本、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的舉措受到越來(lái)越多企業(yè)的重視,鋼鐵工業(yè)的能源管理開始出現(xiàn)重要進(jìn)步。

從 1959年日本新日鐵八蟠制鐵所設(shè)計(jì)建成了世界第一個(gè)能源中心開始,國(guó)外相繼開始能源系統(tǒng)工程理論的研究與應(yīng)用。進(jìn)入 20世紀(jì) 90年代,隨著信息化技術(shù)的發(fā)展,鋼鐵企業(yè)開始開發(fā)節(jié)能技術(shù)層面的系統(tǒng)管理信息化平臺(tái)。1992年,奧地利VASL鋼鐵廠與奧鋼聯(lián)聯(lián)合開發(fā) EMS系統(tǒng)。使系統(tǒng)在能源管理優(yōu)化方面的功能大大加強(qiáng),企業(yè)能耗指標(biāo)明顯下降[3]。

20世紀(jì) 80年代,我國(guó)鋼鐵行業(yè)借鑒國(guó)外先進(jìn)理念,開始開展能源管理的優(yōu)化工作,并著手開展能源中心的籌建工作。1981年,鞍鋼率先提出了建立能源中心的設(shè)想。1985年,國(guó)內(nèi)第一家企業(yè)能源管理中心在寶鋼建成。經(jīng)過(guò) 20多年的發(fā)展,目前我國(guó)先后有 15家企業(yè)采用能源管理中心這一管理體制。實(shí)踐表明,能源管理中心是鋼鐵企業(yè)通過(guò)能源科學(xué)管理、合理調(diào)配、高效轉(zhuǎn)化和利用,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的有效方式,推動(dòng)我國(guó)鋼鐵企業(yè)從原有的事后統(tǒng)計(jì)、分析、查找原因的能源管理模式,向以生產(chǎn)流程和生產(chǎn)計(jì)劃為中心進(jìn)行預(yù)案設(shè)置、過(guò)程跟蹤、實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和動(dòng)態(tài)分析的能源管理模式轉(zhuǎn)變。但受各種條件制約,仍有相當(dāng)大比重的鋼鐵企業(yè)仍然延用傳統(tǒng)的管理體制。

(二)鋼鐵企業(yè)能源管理的基本模式及存在的問題

分析目前我國(guó)鋼鐵企業(yè)節(jié)能管理的模式,主要有三種:

1.集中一貫管理模式。這種管理模式主要以能源管理信息化系統(tǒng) (EMS)為支撐,以企業(yè)能源管理中心為核心,按照扁平化和集中一貫管理的理念,將企業(yè)能源的數(shù)據(jù)采集、處理、分析等技術(shù)功能與能源的控制、預(yù)測(cè)、調(diào)度等管理功能進(jìn)行有機(jī)的、一體化的集成,基本實(shí)現(xiàn)了企業(yè)能源管理系統(tǒng)的管控一體化設(shè)計(jì),系統(tǒng)和應(yīng)用功能均比較完善。

2.信息處理管理模式。這種模式也建立了企業(yè)能源管理中心,但主要是數(shù)字化平臺(tái),將主要能源消耗信息和部分設(shè)備信息采集到能源管理中心,并對(duì)部分有條件的工序進(jìn)行了監(jiān)控,基本實(shí)現(xiàn)基于計(jì)量數(shù)據(jù)分析的能源管理功能和與信息化系統(tǒng)結(jié)合的離線優(yōu)化。

3.數(shù)據(jù)分析管理模式。這種模式的特點(diǎn)是企業(yè)信息化整體水平不高,企業(yè)延用傳統(tǒng)的能源管理體制,信息平臺(tái)的主要功能僅是采集動(dòng)力計(jì)量信息,通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)編制能源管理報(bào)表、能耗分析、大屏幕顯示等簡(jiǎn)單功能,無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線處理與優(yōu)化,本質(zhì)上是以動(dòng)力計(jì)量采集、管理為主的基礎(chǔ)應(yīng)用,與真正意義上的企業(yè)節(jié)能管理還有較大的差距 (表 1)。

表1 鋼鐵企業(yè)能源管理模式比較分析

上述三種能源管理模式,基本的特點(diǎn)就是利用信息化技術(shù)和數(shù)字技術(shù),以實(shí)現(xiàn)能流的精確計(jì)算、實(shí)時(shí)控制和計(jì)劃調(diào)度。但是,面對(duì)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排的新形勢(shì)新任務(wù),現(xiàn)有的能源管理模式還不足以系統(tǒng)解決鋼鐵企業(yè)能源復(fù)雜、利用效率不高、二次能源回收偏低等現(xiàn)實(shí)難題,必須在梳理現(xiàn)有管理模式優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,加快能源管理創(chuàng)新步伐,探索出一條適合鋼鐵企業(yè)系統(tǒng)節(jié)能管理的新模式。

概括起來(lái),目前鋼鐵企業(yè)能源管理存在以下問題:

1.實(shí)時(shí)運(yùn)行與系統(tǒng)規(guī)劃不同步。鋼鐵企業(yè)能源管理仍處于摸索階段,大多數(shù)鋼廠能源管理模式僅僅是 “單兵作戰(zhàn)”。這些管理模式往往注重單體裝備的能耗評(píng)估和節(jié)約,同時(shí)對(duì)單一能源研究得比較多,而從全局角度和戰(zhàn)略層面,統(tǒng)籌優(yōu)化配置能源做得還不夠,以致單元能源消耗額下降較快,但系統(tǒng)節(jié)能效果不理想,能源管理總體上仍舊處于分散狀態(tài),能源管理職責(zé)分布在多個(gè)部門,統(tǒng)一規(guī)劃決策管理的職能不突出,缺乏專門的集中統(tǒng)一的能源管理機(jī)構(gòu),不利于統(tǒng)籌規(guī)劃和綜合協(xié)調(diào),難以應(yīng)對(duì)重大能源形勢(shì)變化和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展突出矛盾的挑戰(zhàn)。

2.管理創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新不同步。隨著節(jié)能技術(shù)的快速發(fā)展,眾多鋼鐵企業(yè)加大先進(jìn)工藝技術(shù)裝備的應(yīng)用與推廣力度,節(jié)能技術(shù)水平得到很快提高,但由于鋼鐵企業(yè)節(jié)能技術(shù)涉及領(lǐng)域較多,涵蓋范圍較寬,同時(shí)這些技術(shù)裝備運(yùn)行時(shí)往往存在著關(guān)聯(lián)關(guān)系,如果不統(tǒng)一進(jìn)行優(yōu)化管理,效能的發(fā)揮將受到很大的制約。而現(xiàn)實(shí)的狀況是,由于大型鋼鐵企業(yè)由眾多生產(chǎn)單位組成,相互之間除主體生產(chǎn)線外,包括節(jié)能設(shè)施在內(nèi)的基礎(chǔ)節(jié)能設(shè)施往往缺乏統(tǒng)一調(diào)度指揮。

3.主體裝備改造與節(jié)能技術(shù)配套不同步。我國(guó)鋼鐵企業(yè)多達(dá)上千家,產(chǎn)能和布局分散,工藝裝備新舊并存,既有4000立方米大高爐、300噸轉(zhuǎn)爐、高速連鑄連軋生產(chǎn)線等先進(jìn)工藝,還有土法煉焦、環(huán)形小燒結(jié)機(jī)、橫列式軋機(jī)等落后工藝以及 400立方米及以下高爐、30噸及以下轉(zhuǎn)爐等落后裝備,同時(shí)由于先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的推廣應(yīng)用力度不夠,重點(diǎn)大中型企業(yè)高爐干式爐頂壓差發(fā)電 (TRT)、干熄焦、轉(zhuǎn)爐干法除塵配備率僅 30%、52%和 20%;煤調(diào)濕技術(shù)僅在少數(shù)企業(yè)得到應(yīng)用,造成了鋼鐵行業(yè)整體能源利用效率不高[4]。

二、鋼鐵企業(yè)能源管理的思路

(一)噸鋼綜合能耗計(jì)算方法[5]

鋼鐵企業(yè)能源管理的主要目的是,通過(guò)推進(jìn)系統(tǒng)節(jié)能,最大限度地降低鋼鐵企業(yè)能源消耗,提高能源轉(zhuǎn)換、使用效率,強(qiáng)化系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。噸鋼綜合能耗是鋼鐵企業(yè)主要能耗指標(biāo)之一,它較全面系統(tǒng)地反映了一個(gè)企業(yè)在一定時(shí)期內(nèi)的能源消耗狀況及水平。噸鋼綜合能耗是指企業(yè)在報(bào)告期內(nèi)平均每生產(chǎn)一噸鋼所消耗的能源折合成標(biāo)準(zhǔn)煤量。即:

噸鋼綜合能耗 =企業(yè)內(nèi)部能源消耗總量 /企業(yè)鋼產(chǎn)量

按噸鋼綜合能耗的定義,噸鋼綜合能耗的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

式中:Ep—噸鋼綜合能耗;

Eo—統(tǒng)計(jì)期內(nèi)能源消耗總量 (標(biāo)煤),kgce;

To—統(tǒng)計(jì)期內(nèi)鋼產(chǎn)量,t。

由式 (1)可知:

(1)噸鋼綜合能耗直接和鋼產(chǎn)量成反比。在能源總投入不變的情況下,通過(guò)提高鋼產(chǎn)量,可降低噸鋼綜合能耗。

(2)噸鋼綜合能耗和企業(yè)自耗能源量成正比。在產(chǎn)量不變的情況下,企業(yè)自耗能源量增加了,噸鋼綜合能耗就升高。但企業(yè)自耗能源量與企業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品加工深度、主要耗料消耗狀況以及生產(chǎn)以外的其他能源消耗量有密切關(guān)系。

(3)噸鋼綜合能耗因各企業(yè)統(tǒng)計(jì)口徑差異,其可比性較差,雖然不能完全評(píng)價(jià)企業(yè)節(jié)能工作水平,但指標(biāo)簡(jiǎn)單明了,也容易計(jì)算,其宏觀統(tǒng)計(jì)意義更有價(jià)值。

按照噸鋼綜合能耗的構(gòu)成,利用系統(tǒng)節(jié)能的 e-p分析法,噸鋼綜合能耗的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

式中:Ep—噸鋼綜合能耗;

Pi—鋼比系數(shù);

ei—分別為統(tǒng)計(jì)期內(nèi)焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序的單位產(chǎn)品工序能耗。

以生產(chǎn)單位產(chǎn)品為研究基礎(chǔ),分析鋼鐵生產(chǎn)單元工序能量流,鋼鐵企業(yè)間生產(chǎn)單元工序能量流按來(lái)源、去向和作用的不同,可以劃分為以下六股能量流 (見圖 1):

圖1 單元工序能量流圖

圖1中:

Go—輸入能量流,來(lái)自上一道工序 (To)作為原料帶入本工序的能量,kgce/單位產(chǎn)品;

Si—加入能量流,從本工序 (Ti)外部供給本工序的燃料、電力等能量,kgce/單位產(chǎn)品;

ri—回收自用能量流,本工序回收自用的燃料、熱能等能量,kgce/單位產(chǎn)品;

Gi—輸出能量流,本工序產(chǎn)品到下道工序 (Tj)帶走的能量,kgce/單位產(chǎn)品;

wi—損失能量流,本工序散失的以及物料在工序間輸送過(guò)程中損失的能量,kgce/單位產(chǎn)品;

gi—回收它用能量流,本工序回收并用于其他工序的燃料、熱能等能量,kgce/單位產(chǎn)品。

從圖 1得出,單元工序能耗 ei可以計(jì)算為:

式中:

ei——鋼鐵生產(chǎn)工序 i的單位產(chǎn)品工序能耗 (標(biāo)煤,下同),kgce/單位產(chǎn)品;

ei′——鋼鐵生產(chǎn)工序 i生產(chǎn)單位產(chǎn)品所需投入的能量,kgce/單位產(chǎn)品;

ei″——鋼鐵生產(chǎn)工序 i生產(chǎn)單位產(chǎn)品所能回收的能量,kgce/單位產(chǎn)品。

因此,噸鋼綜合能耗的計(jì)算公式又可以成本表述為:

由式 (7)可知,(Go-Gi)代表生產(chǎn)工序之間能量傳遞中能量的變化; (Si-gi)代表生產(chǎn)工序的回收能量的變化。因此:

(1)鋼比系數(shù)是影響噸鋼綜合能耗的重要因素。

(2)降低工序之間的能量變化,即充分利用上道工序帶入到下道工序的能量,可以有效地實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能。

(3)能源轉(zhuǎn)換過(guò)程的能量變化,即能源轉(zhuǎn)換過(guò)程的損失最小,是降低鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗的重要途徑。

(4)提高單元工序回收利用到其它工序的能源,是降低企業(yè)能源消耗的重要手段。

(二)鋼鐵企業(yè)能源轉(zhuǎn)換函數(shù)

鋼鐵企業(yè)的能源系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的交織在一起的能源網(wǎng)絡(luò),各能源之間既相對(duì)獨(dú)立,又相互聯(lián)系。鋼鐵生產(chǎn)的過(guò)程,也是一個(gè)能源不斷轉(zhuǎn)換的過(guò)程。在鋼鐵流程中,能源轉(zhuǎn)換的形式選擇性非常強(qiáng),可以根據(jù)不同工序、不同流程的實(shí)際需要,靈活調(diào)整能源轉(zhuǎn)換方式。如,煤可以轉(zhuǎn)換成煤氣,煤氣、余熱、余壓、蒸汽可轉(zhuǎn)換成電力,煤氣可轉(zhuǎn)換成蒸汽,余熱可轉(zhuǎn)換成蒸汽或可以制冷,等。

能源在轉(zhuǎn)換過(guò)程中,都存在著一定的轉(zhuǎn)換效率。能源轉(zhuǎn)換效率指一定時(shí)期內(nèi)能源經(jīng)過(guò)加工、轉(zhuǎn)換后,產(chǎn)出的各種能源產(chǎn)品的數(shù)量與同期內(nèi)投入加工轉(zhuǎn)換的各種能源數(shù)量的比率。它是觀察能源加工轉(zhuǎn)換裝置和生產(chǎn)工藝先進(jìn)與落后、管理水平高低等的重要指標(biāo)。能源效率指標(biāo)的高低與企業(yè)工藝流程、操作水平、能源品位都有較大的關(guān)系。計(jì)算公式為:

能源加工轉(zhuǎn)換效率 =能源加工、轉(zhuǎn)換產(chǎn)出量/能源加工、轉(zhuǎn)換投入量 ×100%

能源之間轉(zhuǎn)換關(guān)系用數(shù)學(xué)表達(dá)式可表示為:

式中:

Ea—能源產(chǎn)品 a的數(shù)量;

λb-a—能源 b轉(zhuǎn)換成能源 a的轉(zhuǎn)換效率;

Eb—能源 b的數(shù)量。

從式 (8)可知:

(1)能源 b轉(zhuǎn)換成能源 a的轉(zhuǎn)換效率越高,則能源利用的水平越高。因此,在能源利用過(guò)程中,首先應(yīng)按轉(zhuǎn)換效率的高低進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

(2)提高能源轉(zhuǎn)換系數(shù),必須對(duì)生產(chǎn)工藝條件和技術(shù)裝備水平進(jìn)行完善,這就需要一定的經(jīng)濟(jì)投入,因此,必須要對(duì)其投入與增加能源消耗的投入進(jìn)行綜合分析比較,否則會(huì)造成系統(tǒng)的不經(jīng)濟(jì)。

(3)能源轉(zhuǎn)換效率的高低,不僅涉及到能源系統(tǒng)的管理,而且與企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、技術(shù)、工藝裝備以及內(nèi)部管理等各方面要素有著密切的聯(lián)系。

(三)鋼鐵企業(yè)能源管理的思路

綜上所述,強(qiáng)化鋼鐵企業(yè)能源的有效管理,提高企業(yè)能源利用水平,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能,要綜合考慮以下五個(gè)方面:

1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化。結(jié)構(gòu)優(yōu)化是鋼鐵企業(yè)節(jié)能的最重要環(huán)節(jié)之一。一方面,緊跟鋼鐵技術(shù)發(fā)展前沿,大力推進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整和淘汰落后,加快實(shí)現(xiàn)工藝裝備的大型化、現(xiàn)代化,促進(jìn)源頭減量和過(guò)程清潔生產(chǎn)。如,推進(jìn)高爐大型化,采用連續(xù)鑄鋼工藝,采用薄板坯連鑄連軋工作等,可實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。另一方面,應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)流程從長(zhǎng)流程向短流程轉(zhuǎn)變,如,我國(guó)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)流程大都從高爐煉鐵開始的傳統(tǒng)長(zhǎng)流程,鐵鋼比達(dá)到 0.9以上,而美國(guó)采用從冶煉廢鋼 (電爐煉鋼)開始的短流程約占總鋼產(chǎn)量的 50%左右,鐵鋼比為0.45左右,德國(guó)電爐鋼比重約為 30%,鐵鋼比為 0.45左右,根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),鐵鋼比升高 0.1,噸鋼綜合能耗升高 20kgce/t。要積極推動(dòng)用能結(jié)構(gòu)調(diào)整,科學(xué)合理地配置各類能源[6]。

2.系統(tǒng)優(yōu)化。在節(jié)能工作中系統(tǒng)和個(gè)體的關(guān)系是對(duì)立統(tǒng)一的。所有的個(gè)體用能都在合理的范圍內(nèi),但從系統(tǒng)的不一定能取得良好的整體效果;如所有的個(gè)體雖未盡完善,也可以綜合統(tǒng)一成一個(gè)良好的系統(tǒng)。例如提高高爐噴煤量可有效降低高爐焦比,直接降低高爐工序能耗,但同時(shí)也將造成高爐煤氣熱值降低的不良后果,影響煤氣用戶的正常生產(chǎn)。因此,系統(tǒng)優(yōu)化是發(fā)揮企業(yè)整體節(jié)能效果的關(guān)鍵所在。系統(tǒng)優(yōu)化的思想就是從企業(yè)—生產(chǎn)工序—單體設(shè)備三個(gè)不同層次節(jié)能工作的協(xié)調(diào)和優(yōu)化,即從鋼鐵生產(chǎn)大循環(huán)系統(tǒng)角度,強(qiáng)調(diào)單體設(shè)備的節(jié)能,兼顧各能源子系統(tǒng),統(tǒng)籌到各生產(chǎn)工序,推動(dòng)系統(tǒng)用能的經(jīng)濟(jì)性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能途徑的最優(yōu)化和節(jié)能效果的最大化。

3.梯級(jí)利用。能源梯級(jí)利用屬循環(huán)經(jīng)濟(jì)范疇,是提高能源利用率、減少排放的最佳措施之一。根據(jù)鋼鐵企業(yè)流程特點(diǎn)和用能特性,能源在利用過(guò)程中,由于能量的損失不可避免,能源利用效率呈現(xiàn)逐步衰減態(tài)勢(shì)。因此,不管是一次能源還是二次能源,在利用的方式上,應(yīng)按能源的品位并綜合能源轉(zhuǎn)換效率逐級(jí)加以利用。如,在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部,主張焦?fàn)t煤氣要進(jìn)行深加工,而不是制備蒸汽和發(fā)電,副產(chǎn)煤氣在企業(yè)內(nèi)部使用還有剩余的情況下,才用去發(fā)電。再比如,在熱電聯(lián)產(chǎn)過(guò)程中,高、中溫蒸汽先用來(lái)發(fā)電 (或用于生產(chǎn)工序),低溫余熱用于辦公供熱;燒結(jié)余熱和高爐頂壓用來(lái)發(fā)電,等。

4.量化管理。這是鋼鐵企業(yè)科學(xué)管理能源、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的重要基礎(chǔ),完善水、電、風(fēng)、煤氣、蒸汽等各種能源介質(zhì)的計(jì)量檢測(cè)設(shè)備,提高計(jì)量工作的嚴(yán)肅性和科學(xué)性,實(shí)行單體設(shè)備能源定額消耗管理,形成覆蓋廠—車間—作業(yè)區(qū)(班組)的三級(jí)能源計(jì)量管理體系。

5.經(jīng)濟(jì)可靠。鋼鐵企業(yè)能源轉(zhuǎn)換途徑眾多,工藝技術(shù)發(fā)展迅速,應(yīng)堅(jiān)持以實(shí)際效果為衡量,以系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和穩(wěn)定性為原則,有選擇性采取成熟可靠、經(jīng)濟(jì)適用的工藝技術(shù)。某些節(jié)能技術(shù),從單體設(shè)備的節(jié)能效率來(lái)說(shuō)比較高,在整個(gè)能源系統(tǒng)中考慮,能源利用未必經(jīng)濟(jì)。如,燃?xì)狻羝?lián)合發(fā)電機(jī)組 (CCPP)效率高于常規(guī)火電機(jī)組效率約 10%。但從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看,由于鋼廠煤氣發(fā)生量時(shí)常波動(dòng),造成一些 CCPP機(jī)組工況不穩(wěn)定,使 CCPP的效率大幅度下降。同時(shí),CCPP機(jī)組對(duì)介質(zhì)的要求比較苛刻,且每年必須年修 (年修時(shí)間超過(guò)一個(gè)月),往往造成鋼廠一段時(shí)期內(nèi)煤氣集中富余而大量放散。

三、我國(guó)鋼鐵企業(yè)能源管理發(fā)展方向

(一)創(chuàng)新能源管理理念,指導(dǎo)能源管理工作有效開展

對(duì)傳統(tǒng)大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)而言,重點(diǎn)要加快實(shí)現(xiàn)四個(gè)方面的轉(zhuǎn)變:

1.實(shí)現(xiàn)能源從單一的能源部門縱向管理向綜合能源管理體系轉(zhuǎn)變。由于系統(tǒng)節(jié)能涉及到企業(yè)各個(gè)方面,企業(yè)能源管理由單一的能源部門縱向管理已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)系統(tǒng)節(jié)能的要求,因此,企業(yè)在推進(jìn)能源管理過(guò)程中,應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)從計(jì)劃、采購(gòu)、生產(chǎn)、技術(shù)、設(shè)備等各個(gè)環(huán)節(jié)與能源管理部門分工協(xié)作的綜合能源管理體系轉(zhuǎn)變,更好地實(shí)現(xiàn)企業(yè)購(gòu)能、用能、節(jié)能的優(yōu)化。

2.實(shí)現(xiàn)由過(guò)度依賴煤炭資源向發(fā)展綠色、多元、低碳化能源轉(zhuǎn)變。針對(duì)目前我國(guó)能源資源條件以及鋼鐵工業(yè)工藝技術(shù)現(xiàn)狀,我國(guó)鋼鐵企業(yè)以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)短期內(nèi)不會(huì)有根本性改變。實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)能源結(jié)構(gòu)從過(guò)度依賴煤炭資源向發(fā)展綠色、多元、低碳化能源轉(zhuǎn)變,重大工藝技術(shù)的突破是鋼鐵企業(yè)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵,如,融熔還原技術(shù)的突破,將省略煉鐵這一鋼鐵工藝流程中能耗最大的工序。此外,隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快,鋼材的社會(huì)積累量達(dá)到一定程度后,可以有條件更多地使用以廢鋼為主要原料的電爐短流程,從而改變煤炭使用比重過(guò)大的局面,推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。

3.實(shí)現(xiàn)由定性的粗放管理向定量的集約化、精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變。能源管理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,涉及鋼鐵企業(yè)的每道工序。推動(dòng)節(jié)能降耗工作持續(xù)深入有效地開展,必須改變以往定性的粗放管理方式,以完善能源計(jì)量體系為支撐,加強(qiáng)能源消耗定額管理,通過(guò)對(duì)能源使用的全面分析、科學(xué)診斷、精確控制,推動(dòng)能源管理步入集約化、精細(xì)化和科學(xué)化的軌道。

4.實(shí)現(xiàn)由注重技術(shù)節(jié)能向技術(shù)節(jié)能與管理節(jié)能并重轉(zhuǎn)變。隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)工藝裝備水平的提升,我國(guó)鋼鐵企業(yè)技術(shù)節(jié)能的潛力雖然還有一定潛力,但節(jié)能空間逐步縮小,管理創(chuàng)新已成為制約能源利用效率進(jìn)一步提升的重要 “短板”。在強(qiáng)化技術(shù)節(jié)能的同時(shí),通過(guò)強(qiáng)化能源現(xiàn)代化管理,是鋼鐵企業(yè)能源管理的重要方向。如,寶鋼、馬鋼等企業(yè)建立的能源中心,取得了良好的工作業(yè)績(jī)。

(二)加強(qiáng)能源戰(zhàn)略管理,做好高層次、全方位的節(jié)能規(guī)劃[7]

1.抓好能源戰(zhàn)略規(guī)劃編制。認(rèn)真梳理節(jié)能降耗工作現(xiàn)狀、系統(tǒng)分析內(nèi)外部環(huán)境對(duì)企業(yè)節(jié)能降耗工作新要求的基礎(chǔ)上,制定符合企業(yè)實(shí)際的中長(zhǎng)期節(jié)能規(guī)劃,明確一個(gè)時(shí)期節(jié)能工作的指導(dǎo)思想、節(jié)能目標(biāo)、基本方針和戰(zhàn)略舉措,使能源管理具有戰(zhàn)略性、前瞻性和全局性,能源戰(zhàn)略規(guī)劃 (見圖2)。

圖2 能源戰(zhàn)略規(guī)劃示意圖

2.抓好年度執(zhí)行計(jì)劃制訂。鋼鐵企業(yè)必須通過(guò)制訂科學(xué)合理、務(wù)實(shí)管用的年度執(zhí)行計(jì)劃,分階段、分層次地落實(shí)戰(zhàn)略規(guī)劃既定的目標(biāo)任務(wù),特別應(yīng)明確企業(yè)各用能子系統(tǒng)和單體節(jié)能設(shè)備的階段性節(jié)能指標(biāo),使能源管理工作的具體措施具備較強(qiáng)的指導(dǎo)性和可操作性。

3.抓好戰(zhàn)略規(guī)劃實(shí)效評(píng)估。鋼鐵企業(yè)應(yīng)以節(jié)能效果為衡量,以信息化技術(shù)為支撐,定期開展全過(guò)程、全方位的能源戰(zhàn)略評(píng)估,完善信息反饋機(jī)制,根據(jù)評(píng)估結(jié)果及時(shí)對(duì)既定能源戰(zhàn)略進(jìn)行修訂、補(bǔ)充,使戰(zhàn)略規(guī)劃始終符合形勢(shì)任務(wù)的發(fā)展要求,始終符合企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)實(shí)需要。

(三)組建科學(xué)能源管理架構(gòu),加強(qiáng)能源系統(tǒng)管理

根據(jù)鋼鐵企業(yè)能源特點(diǎn)和復(fù)雜性,按照發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求,以提高組織系統(tǒng)功能為導(dǎo)向,積極構(gòu)建立體式、網(wǎng)格化、全流程的組織管理體系,實(shí)現(xiàn)能源管理的廣覆蓋、系統(tǒng)化和全過(guò)程控制。

1.建立能源管理責(zé)任體系。成立由企業(yè)主要負(fù)責(zé)人為組長(zhǎng)的能源管理領(lǐng)導(dǎo)小組,建立和完善自上而下的能源管理機(jī)構(gòu),設(shè)立能源管理崗位,明確崗位任務(wù)和職責(zé),為深化能源管理工作提供組織保障。

2.建立能源動(dòng)態(tài)管理體系。運(yùn)用系統(tǒng)的思想和組織方法,以物質(zhì)流、能流、信息流為核心進(jìn)行動(dòng)態(tài)過(guò)程控制和管理,在明確目標(biāo)、職責(zé)、程序和資源要求的基礎(chǔ)上,進(jìn)行全面策劃、實(shí)施、檢查和改進(jìn),尋求最佳能源管理實(shí)踐方案,實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行過(guò)程物質(zhì)流和能介流的雙重動(dòng)態(tài)控制,最終達(dá)到能源高效利用與動(dòng)態(tài)平衡管理的目的。

3.建立能源管理考核體系。加強(qiáng)用能計(jì)劃的監(jiān)督考核,提高用能計(jì)劃的科學(xué)性、嚴(yán)肅性和準(zhǔn)確性,建立健全能源使用考核制度,明確考核內(nèi)容、檢查途徑和獎(jiǎng)懲標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)能源管理約束性懲罰與鼓勵(lì)性獎(jiǎng)勵(lì)的有機(jī)統(tǒng)一。

(四)推動(dòng)管理創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新的有機(jī)融合,提高先進(jìn)工藝技術(shù)裝備的節(jié)能效果

1.適應(yīng)先進(jìn)工藝技術(shù)的需要,大力推進(jìn)管理創(chuàng)新。鋼鐵企業(yè)應(yīng)在消化吸收先進(jìn)工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上,制訂完善操作標(biāo)準(zhǔn)和工藝規(guī)程,大力推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和精細(xì)化管理,以促進(jìn)先進(jìn)工藝技術(shù)裝備效能的有效發(fā)揮。

2.通過(guò)管理創(chuàng)新尋求節(jié)能降耗新的突破點(diǎn),推進(jìn)能源技術(shù)創(chuàng)新水平提高。目前,我國(guó)鋼鐵行業(yè)大力推廣了 40多項(xiàng)重大節(jié)能技術(shù),干熄焦 (CDQ)、燒結(jié)余熱余壓發(fā)電(TRT)、燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電 (CCPP)等一批重點(diǎn)節(jié)能工藝裝備技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。在這種情況下,鋼鐵企業(yè)必須依托管理創(chuàng)新,從更高層次、更大范圍和更高認(rèn)知層面,審視節(jié)能降耗發(fā)展現(xiàn)狀,尋求新的突破點(diǎn),通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新的互相促進(jìn)、互動(dòng)提升,達(dá)到推動(dòng)節(jié)能降耗工作深入開展的目的。

3.運(yùn)用現(xiàn)代化管理手段,提高工藝技術(shù)裝備的利用效率和效能。隨著信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、多媒體等現(xiàn)代化的管理手段日臻完善,我國(guó)大型鋼鐵企業(yè)基本上形成了上聯(lián)下達(dá)、縱橫交錯(cuò)的信息化管理網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)信息化技術(shù)和工藝技術(shù)的融合,實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)管理、物流優(yōu)化和能流平衡,不僅有利于促進(jìn)能源的扁平化管理,也有利于提高工藝技術(shù)裝備的利用效率和效能。

(五)完善能源管理運(yùn)行機(jī)制,激發(fā)企業(yè)能源管理內(nèi)在動(dòng)力和活力

1.完善能源預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)機(jī)制。從成本控制的角度,優(yōu)化能源管理體系,合理定義各用能系統(tǒng)的成本構(gòu)成,根據(jù)效益最大化的原則配置能源管理要素,通過(guò)能源管理系統(tǒng)的計(jì)劃編制、實(shí)績(jī)分析、質(zhì)量管理、能耗評(píng)價(jià)等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)能源生產(chǎn)過(guò)程和消耗過(guò)程進(jìn)行用能預(yù)測(cè)和管理評(píng)價(jià)。

2.完善能源消耗定額機(jī)制。企業(yè)能源消耗定額是反映企業(yè)能源利用經(jīng)濟(jì)效果大小的綜合指標(biāo),包括:建立能源消耗定額體系和定額管理組織體系;制定和修訂能源消耗定額;采取有效的技術(shù)和組織措施,保證定額的完成;考核和分析定額完成的情況,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),提出改進(jìn)措施。

3.完善能源動(dòng)態(tài)平衡機(jī)制。對(duì)生產(chǎn)流程中的能量收入和支出在數(shù)量上的平衡關(guān)系進(jìn)行監(jiān)測(cè),通過(guò) EMS對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和加工,能源調(diào)度人員和專業(yè)能源管理人員依據(jù)實(shí)時(shí)掌握的用能狀態(tài),動(dòng)態(tài)調(diào)整平衡能源介質(zhì)結(jié)構(gòu)、消耗,全面反映企業(yè)各類能源的“產(chǎn)、供、用”或調(diào)入、調(diào)出之間的關(guān)系,確保能源管理體系保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。

4.完善合同能源管理機(jī)制。合同能源管理是目前國(guó)家大力推廣的一種基于市場(chǎng)的、全新的節(jié)能新機(jī)制,它的實(shí)質(zhì)是一種以減少的能源費(fèi)用來(lái)支付節(jié)能項(xiàng)目全部成本的節(jié)能投資方式。能源管理合同在實(shí)施節(jié)能項(xiàng)目投資的企業(yè)與專門的盈利性能源管理公司之間簽訂,它有助于推動(dòng)節(jié)能項(xiàng)目的開展。

四、結(jié)束語(yǔ)

基于對(duì)鋼鐵企業(yè)能耗現(xiàn)狀和能源管理模式的分析,提出我國(guó)鋼鐵企業(yè)要以系統(tǒng)優(yōu)化為基礎(chǔ),以管理創(chuàng)新為主要途徑,結(jié)合技術(shù)進(jìn)步和工藝改造,最大限度地降低能源消耗,提高二次能源利用率,促進(jìn)能源管理系統(tǒng)化、高效化、科學(xué)化水平進(jìn)一步提升。

[1]李世俊.鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排現(xiàn)狀目標(biāo)和工作思路 [J].中國(guó)鋼鐵業(yè),2007,(3):12-17.

[2]婁湖山.國(guó)內(nèi)外鋼鐵工業(yè)能耗現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能對(duì)策 [J].冶金能源,2007,26(2):7-11.

[3]李烈軍.鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排的現(xiàn)狀與途徑 [J].材料研究與應(yīng)用,2008,2(4).

[4]中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)節(jié)能減排課題組.鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排方向及措施 [J].中國(guó)鋼鐵業(yè),2008,(10):7-12.

[5]韓麗輝,蒼大強(qiáng).鋼鐵企業(yè)的能源系統(tǒng)集成 [J].冶金能源,2008,27(5):9-12.

[6]魏建新.鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的途徑探討 [J].冶金經(jīng)濟(jì)與管理,2008,(1):24-27.

[7]王建軍,蔡九菊,張琦,等.鋼鐵企業(yè)能量流分析[G].2005年中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集,2005:540-544.

Investigation and Analysis on Energy Adm in istration in Large Iron and Steel Corporation

J IANG Yu-xiang1,2,HUANG Quan-fu2,HONG Xiao-he2
(1.School of Econom ics and M anagem ent,Beijing University of Science and Technology,Beijing100083,China;2.M aanshan Iron and Steel Com pany Ltd,M aanshan243000,China)

This article investigated the actuality of energy consumption in iron and steel corporation.The existingmodel of energy administration and its defect in China iron and steel corporation were also systematically introduced.At last,the developing direction of energy administration in China iron and steel corporation was proposed.

iron and steel corporation;energy administration;systematical energy saving

F206

A

1007—5097(2011)01—0104—05

10.3969/j.issn.1007-5097.2011.01.024

2010—07—23

蔣育翔 (1968—),男,安徽無(wú)為人,博士研究生,研究方向:鋼鐵企業(yè)能源管理;

黃全福 (1975—),男,安徽懷寧人,工程師,研究方向:能源管理;洪小和 (1977—),男,安徽望江人,工程師,研究方向:能源管理。

[責(zé)任編輯:張 青 ]