一種紡織企業(yè)的綜合能源評(píng)價(jià)方法

邵恩澤，王 燦，吳正勇，閻 玲

(江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210000)

1 引言

作為我國國民經(jīng)濟(jì)的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)，紡織工業(yè)屬于生產(chǎn)工序多、工藝要求高、用工多、利潤薄、能耗高的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。通過對(duì)江蘇省內(nèi)多家紡織企業(yè)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)紡織企業(yè)在用能中存在著以下問題：(1)用能效率較低、綜合能耗較高、無規(guī)范的分級(jí)計(jì)量，用能狀況不透明，無法實(shí)現(xiàn)科學(xué)的管理和監(jiān)測，用戶對(duì)用能情況不能做到精細(xì)分析和評(píng)估，更無法進(jìn)行改造和優(yōu)化。(2)各個(gè)系統(tǒng)間相互獨(dú)立，缺乏實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)的方式及策略，無法真正做到縱向源網(wǎng)荷儲(chǔ)、橫向多能互補(bǔ)協(xié)調(diào)優(yōu)化。(3)大多數(shù)紡織企業(yè)的能源管理系統(tǒng)，缺乏與電網(wǎng)的互動(dòng)，也未與大電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互通，響應(yīng)能力不足。

目前紡織行業(yè)主要考慮企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和單位產(chǎn)品能耗，缺少一種整體綜合能耗評(píng)價(jià)方法。當(dāng)企業(yè)整體能耗水平較差時(shí)，又難以找到造成問題的原因，這時(shí)往往通過對(duì)設(shè)備更新?lián)Q代以求降低能耗?；诖吮疚尼槍?duì)蘇州某紡織企業(yè)現(xiàn)狀，提出了一種能效評(píng)價(jià)方法，整體指標(biāo)從能源物理效率、能源經(jīng)濟(jì)效率、能源生態(tài)效率及供用能可靠性對(duì)企業(yè)用能情況進(jìn)行總體評(píng)判，過程指標(biāo)從能源供應(yīng)、傳輸、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)進(jìn)行能量流動(dòng)、損耗分析，基礎(chǔ)指標(biāo)展示主要用能系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和能源使用情況等進(jìn)行分析。

2 實(shí)例分析

2.1 用能概況

該企業(yè)能源使用主要為外購電和蒸汽，2018年用電5524萬kWh，使用蒸汽13687噸。各生產(chǎn)工序以用電為主，重點(diǎn)耗電工序?yàn)榭棽脊ば蚝涂諝鈮嚎s工序，僅漿紗工序使用蒸汽，其生產(chǎn)流程及耗能設(shè)備如圖1所示。廠區(qū)內(nèi)無其它能源生產(chǎn)與存儲(chǔ)設(shè)備。以該企業(yè)某日監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)行企業(yè)能流圖的繪制，如圖2所示。

圖1 某紡織企業(yè)生產(chǎn)流程及耗能設(shè)備

圖2 某紡織企業(yè)單日能流圖

2.2 綜合能效評(píng)價(jià)情況

通過綜合能效評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)(見表1)，該企業(yè)能源物理效率較好，企業(yè)單位產(chǎn)品能耗與標(biāo)準(zhǔn)要求基本持平；經(jīng)濟(jì)效率方面，單位產(chǎn)值能耗低于標(biāo)準(zhǔn)值，經(jīng)濟(jì)效益較好；生態(tài)效率方面，二氧化碳排放量與去年基本持平。

通過分析指標(biāo)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)，企業(yè)未利用清潔可再生能源，清潔能源占比為0；在能源傳輸環(huán)節(jié)，蒸汽管損率高于去年平均水平；在能源使用環(huán)節(jié)，未開展余能利用，整經(jīng)工序、漿紗工序、空氣壓縮工序未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。

表1 企業(yè)典型日指標(biāo)計(jì)算情況

3 改進(jìn)措施

3.1 能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)

廠區(qū)占地面積約5萬平方米，未投入光伏等新能源發(fā)電裝置，廠房屋頂尚未得到充分使用，建議建設(shè)光伏發(fā)電提高清潔能源占比。估算可安裝光伏電板的面積約200平方米，廠區(qū)內(nèi)裝機(jī)容量約為2500 kW，廠區(qū)內(nèi)日發(fā)電量約為10000 kWh，廠區(qū)內(nèi)光伏投資合計(jì)需1500萬元，工業(yè)用電價(jià)格為0.7元/kWh。粗略計(jì)算，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益231萬元，該企業(yè)約需6年收回成本。單位產(chǎn)品能耗降低4.83%，單位產(chǎn)值能耗降低5.37%，百米布二氧化碳排放量降低5.25%。

3.2 能源傳輸環(huán)節(jié)

企業(yè)內(nèi)蒸汽管網(wǎng)管損為5.1%，高于2018年平均管損3.9%。企業(yè)內(nèi)部分供熱管道存在保溫層老化脫落現(xiàn)象，目前已對(duì)老化部分維修。改造后，實(shí)際測試管損率降低至2.7%，購入熱量可節(jié)省3.4317 GJ/日，每日可節(jié)省蒸汽1.13噸，以工業(yè)用熱約200元/噸計(jì)算，每日可節(jié)省225.03元，每年可節(jié)約蒸汽能源成本7.42萬元。巖棉管保溫材料投入成本約200元/米，重新進(jìn)行維修的管道約100米，總成本約2萬元，約需要89天收回成本。單位產(chǎn)品能耗降低0.46%，單位產(chǎn)值能耗降低0.48%，百米布二氧化碳排放量降低0.28%。

3.3 能源使用環(huán)節(jié)

3.3.1余能利用[1]

現(xiàn)階段企業(yè)余能利用率為0，而企業(yè)內(nèi)使用機(jī)油潤滑空壓機(jī)，空壓機(jī)油具有很高熱能，但對(duì)該部分能源未采取利用措施。企業(yè)員工生活熱水目前來源于蒸汽加熱，每天需要熱水合計(jì)約55噸，折合熱量約12 GJ，耗費(fèi)蒸汽4.3噸，可對(duì)空壓機(jī)余能進(jìn)行再利用，滿足生活熱水需求，每年可節(jié)約蒸汽能源成本28.2萬元。企業(yè)單臺(tái)空壓機(jī)額定功率為250 kW，空壓機(jī)冷卻油中所含熱量可達(dá)到空壓機(jī)額定功率的72%，則單臺(tái)空壓機(jī)每小時(shí)冷卻油所含熱量為648 MJ，換熱器效果通常為80%，則被加熱水可獲得熱量518.4 MJ，水的比熱容為4.2 kJ/(kg·℃)，水的初始溫度可近似為一年平均環(huán)境溫度20℃，假設(shè)水加熱至70℃，則該部分熱量每小時(shí)可加熱2.47噸水，每天可產(chǎn)生60噸熱水，足夠員工使用。

浮頭換熱器成本約3萬元/(噸/小時(shí))，熱水流量約2.47噸/小時(shí)，投入成本約在7.5萬元，約88天就可以收回成本。以每噸蒸汽200元計(jì)，收回成本后，每天節(jié)省費(fèi)用855元。單位產(chǎn)品能耗降低1.69%，單位產(chǎn)值能耗降低1.76%，百米布二氧化碳排放量降低1.04%。

3.3.2整經(jīng) 漿紗及空氣壓縮工序的電耗高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能耗限額

分析發(fā)現(xiàn)，整經(jīng)工序單位成品能耗高的主要原因是不合格品(整經(jīng)斷頭數(shù))較多，可從降低絡(luò)紗張力，減少整經(jīng)斷頭為目的進(jìn)行設(shè)備改造[2]。

漿紗工序中漿紗機(jī)為定頻運(yùn)行，在未滿載工況時(shí)能耗較高，建議可對(duì)漿紗機(jī)內(nèi)電機(jī)進(jìn)行變頻改造[3]。

空氣壓縮工序中空壓機(jī)負(fù)載率均未高過80%，建議可對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造，降低損耗[1]。

若改造后各工序能耗均滿足能耗限額，每天可節(jié)省用電量6109.8 kWh，以工業(yè)用電0.7元/kWh計(jì)算，每日可節(jié)省4276.89 元，每年可節(jié)省電能成本141.1萬元。單位產(chǎn)品能耗降低2.46%，單位產(chǎn)值能耗降低2.80%，百米布二氧化碳排放量降低2.68%。

3.4 效果評(píng)價(jià)

通過清潔能源利用、余能利用及工序改造，可降低總能耗2478.6 kgce/日，單位產(chǎn)品能耗降低9.4%，每年可節(jié)約406.3萬。改造前后日指標(biāo)對(duì)比見表2。

表2 所有節(jié)能改造措施均投入情況下的指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

續(xù)表

4 結(jié)語

紡織作為輕工業(yè)，大部分企業(yè)建廠時(shí)間較早，企業(yè)內(nèi)設(shè)備老舊，缺乏精細(xì)管理，不注重節(jié)能改造，存在能源傳輸過程損失多、設(shè)備能耗高的問題，具有較大的節(jié)能空間。進(jìn)行成體系的能效評(píng)價(jià)后，可以反映出各工序中的能量損耗情況，并以此提出改進(jìn)措施。利用該綜合能效評(píng)價(jià)體系對(duì)蘇州市某紡織公司進(jìn)行能效評(píng)價(jià)，明顯降低了該企業(yè)的單位產(chǎn)品能耗、污染物排放等參數(shù)，給該企業(yè)帶來了節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)收益，證明了能效評(píng)價(jià)體系的有效性。