豐田生產方式與鍋爐精益能源管理的融合

葉樹江

摘 要：本文記錄了將豐田生產方式與廣州卷煙廠的鍋爐能源管理工作融合，實現(xiàn)節(jié)能降耗的過程。

關鍵詞：豐田生產方式; 鍋爐;精益能源

（一）從“價值”把控鍋爐精益能源管理

廣州卷煙廠動力車間逐步將往日的推動式生產轉變?yōu)椤耙孕铻楸尽钡睦瓌邮缴a，實現(xiàn)精益能源管理。以鍋爐生產蒸汽為例：把天然氣和水等看作原材料，將蒸汽當作我們的產品，而卷包車間、制絲車間及實驗線等用汽部門就成為我們產品的需求客戶。

通過價值工程分析可以得出：生產車間的需求價值為V，鍋爐的產能水平為F，生產總成本為C：

若想獲得蒸汽價值最大化，我們可以從提高鍋爐的產能水平及降低生產總成本著手。其中成本分為增值部分及非增值部分。從上述公式我們可以得到清晰的導向：一方面要嘗試挖掘鍋爐的潛能，提高其工作效率，另一方面則要在增值成本既定的情況下，大大降低非增值成本，從而降低總成本。

而我們調研發(fā)現(xiàn)，鍋爐蒸汽的非增值成本不單存在于生產環(huán)節(jié)，甚至在運輸過程中都會產生。于是我們定義非增值蒸汽為：不參與生產增值的蒸汽用汽，主要由鍋爐自用汽、管道熱損失、疏水系統(tǒng)損耗及其他損耗組成。

（二）豐田生產方式與鍋爐精益能源管理融合的設想

豐田生產方式的理念講究對“價值”的把握和追求，這與我們當前的能耗現(xiàn)狀以及管理理念比較相符。而豐田汽車的生產過程中實行“反向搬運”，將傳統(tǒng)的“推進方式”轉變?yōu)椤袄瓌臃绞健?，實現(xiàn)生產方式的巨大創(chuàng)新，豐田汽車公司及其創(chuàng)造的具備準時制與自働化兩大支柱的豐田生產方式成為了全球企業(yè)共同關注的焦點和競相效仿的對象。

這使得我們產生了將其各管理理念子系統(tǒng)從總體系上摘除下來，對癥下藥地一一融合到我們蒸汽的生產環(huán)節(jié)，實現(xiàn)柔性構造的設想，并予以了實施嘗試。

（三）融合一：分析價值流，消除鍋爐非增值損耗

1.降低鍋爐排污熱損失，提升蒸汽產能

融合方向：通過消除生產過程浪費，降低非增值成本。

鍋爐在蒸汽生產過程中始終遵循鍋爐的熱平衡規(guī)律。通過對鍋爐工質側的熱平衡展開分析，我們發(fā)現(xiàn)新的節(jié)能潛力點。

鍋爐工質側熱平衡公式為：

Q給水+Q燃料=Q排污+Q自用+Q蒸汽

根據公式可知，若單位輸入熱量不變的情況下，要想提升蒸汽產能，則可通過降低排污及自用汽來實現(xiàn)。即：

Q蒸汽↑=（Q給水+Q燃料）-（Q排污↓+Q自用↓）

排污率每降低1%，對于蒸發(fā)量20t/h的鍋爐，每小時可節(jié)約標準煤14kg，相當于熱值20.9MJ/kg的燃煤19.6kg/h。但是，根據過往水質監(jiān)測報告顯示，廣州卷煙廠鍋爐的排污率為10.7%，高于工業(yè)鍋爐標準（≤10%）。

1）采用復合再生劑，提升給水品質;

采用含有適當比例絡合劑與弱堿鹽的新型復合再生劑，取代工業(yè)鹽作為軟化器再生劑，使軟化水由原來的單一鈉鹽改變?yōu)殁c鹽和弱堿鹽兩種成分，有效改善了鍋爐給水水質。

2）提高鍋爐液面排污的控制參數(shù);

鍋爐在自動控制狀態(tài)下，液面排污閥的開度會根據電導率的變化而調整，采用復合再生劑后，鍋爐水質有所改善。

另一方面，完善冷凝水系統(tǒng)設備后，由于將冷凝水作為鍋爐用水，日常水化驗所測得的溶解固形物含量大大減少。因此，我們將電導率的設置點由原先的3000μs/cm提升到4000μs/cm，在自動控制的情況下，閥門開度變小，則排污的熱損失也因此減少了。

3）減少鍋爐底部排污的次數(shù)

由于采用了新型復合再生劑之后，爐水中的雜質明顯減少，將底部固定排污次數(shù)從原先的每班一次降低至每天一次。

通過以上措施，大大減少了鍋爐排污熱損失，同時，也減少了生產蒸汽的用水量。

2.保養(yǎng)疏水系統(tǒng)，疏通管道中滯留冷凝水

融合方向：通過準時制降低非增值成本。

鍋爐啟爐送汽前需對蒸汽管道進行預熱暖管，即是緩慢加熱將蒸汽管道逐漸加熱到接近其工作溫度的過程。由于廣州卷煙廠廠區(qū)面積大、管道長，蒸汽輸送距離遠，每周鍋爐啟動之后都要經歷一段較長的管道預熱暖管時間。主要原因在于鍋爐停機后蒸汽管道中還有冷凝水滯留，不能及時排出，這不僅延長了暖管時間，還容易造成水擊現(xiàn)象，造成非增值蒸汽產生。

我們對鍋爐起爐過程運用價值流分析：在長達64分鐘的起爐時間里，C/T（周期時間）=30min的“暖管”便占據了其中的46.9%，不產生價值之余，反而形成“儲存”白白延緩我們的蒸汽產品送達顧客手中的進程。而在暖管過程中產生5%的蒸汽損耗，也是我們力求消除的非增值耗能。

3.消除蒸汽管道保溫缺失，減少管網熱量損耗

融合方向：通過消除輸送過程浪費降低非增值成本。

我們發(fā)現(xiàn)地下管溝區(qū)域內，部分膨脹節(jié)表面最高溫度為174℃，遠超過燃氣鍋爐能效標準指標。對此，我們有針對性地購入一批保溫套，對裸露的膨脹節(jié)進行包裹，有效降低了蒸汽在輸送過程中的散熱損失。

（四）融合二：從運行調控著手，挖掘操作節(jié)能潛能

1.鍋爐火位設置導入自働化

融合方向：通過自働化降低增值成本。

鍋爐在自動運行模式下，火位會隨著用汽量的大小不斷發(fā)生變化，火焰的不斷交變，實際是一個熱損失過程，變化越多，損失越大。當鍋爐處于低負荷狀態(tài)時，火位變化區(qū)間很小，如果以自動控制模式運行，燃燒機啟、停頻繁，能耗增大。

針對此問題我們導入了豐田生產方式的自働化子系統(tǒng)。自働化作為其支柱之一，是讓系統(tǒng)擁有人的"智慧"。自働化是有人字偏傍的，強調的是人機最佳結合，而不是單單的用機械代替人力的自動化。當被加工零件或產品出現(xiàn)不良時，系統(tǒng)能即時判斷并自動停止，實現(xiàn)零缺陷。

我們將特殊生產情況和鍋爐實際運行結合，并根據各生產線生產所需的最低壓力，監(jiān)控系統(tǒng)在低負荷時發(fā)出“提醒”，司爐工轉用手動模式，減少因火位頻繁變化引起的額外能耗，保證供汽量和供汽壓力的穩(wěn)定。

2.均衡生產確定最佳風氣比

融合方向：通過均衡生產提高鍋爐產能。

在豐田生產方式中，消除導致最終產品的各種零部件和原材料使用量的波動，極力減少零部件和原材料的剩余量，稱作“零部件使用的均衡化”。

天然氣作為我們蒸汽產品的原材料，它的使用量必須處于一個均衡狀態(tài)，才能避免浪費的產生。而這會涉及到鍋爐的風氣比這一數(shù)值的確定。我們不斷提高鍋爐燃燒機風氣比調節(jié)操作技能，試驗配合出最佳風氣比數(shù)據并記錄下來，使得風氣比處于一個均衡狀態(tài)。

（五）融合三：以人為本，加強鍋爐生產過程把控

1.制定作業(yè)標準，符合以人為本要求

融合方向：通過標準作業(yè)提高人員作業(yè)效果。

廣州卷煙廠編寫了鍋爐系統(tǒng)的標準作業(yè)文件，并要求司爐工按其內容嚴格操作執(zhí)行。

通過標準作業(yè)消除各種無效作業(yè)，用與以前一樣的勞動量增加有附加價值的作業(yè)，同時賦予司爐人員更明確的職責和指引，也符合豐田生產方式中尊重人性系統(tǒng)的要求。

2.采集運行記錄信息，分析挖掘數(shù)據

融合方向：通過看板方式明晰生產任務。

我們有側重地加強生產組織和技術管理，做好月度能源消耗分析工作。我們在班組內部設置《鍋爐能耗記錄》，每隔兩小時記錄一次數(shù)據，包含鍋爐燃燒機天然氣讀數(shù)以及蒸汽流量讀數(shù)，用于掌握鍋爐在各時段能耗情況，既能方便各班次工作銜接，又為每月能耗分析工作提供了準確可靠的信息材料。

參考文獻：

[1]大野耐一《豐田生產方式》[M] 中國鐵道出版社

[2]張力《鍋爐原理》[M] 機械工業(yè)出版社