13.E1-2 能效改善的12种方法VIP

0 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能效改进方法一览 1 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 2 能源成本分析 总体拥有成本 TCO 能耗概况 每个区域大概需要1天由工程师进行分析 所需技能 仪器和时间每个区域大约半天到一天最好由财务经理做 通过交叉检查确认数据质量将成本数据分配到各能源使用和生产单元将能量成本 按品种 分配到产品 按种类 从不同视角分析成本细分 目标能源成本分析为初步确定节能举措的优先级提供了有用的基本情况数据的可获得性决定了不同的成本细分方式和可能的细分程度 直接的使用成本和使用量按采购种类按内部消耗种类按能源生产的种类 单元按单元 流程步骤按时间阶段设备的财务数据 投资 折旧 生产数据 生产的产品数量 总体拥有成本能源费用 蒸汽 热量 压缩空气 按能源生产单元单位产品 按品种 的能源成本 工厂 生产区域层次 主要能源成本驱动因素热图 按能源费用 区域 产品 A 适用工艺 设备全部 贯穿整个工厂 生产的整体考虑浪费类型并不细分到单一的浪费种类能源类型全部 3 成本分析帮助节能工作的优先排序 并应涵盖转换 消耗和总体拥有成本 总计 253 蒸汽 人造气 压缩空气 城市水 天然气 电 130 氧气 氢气 氩 氮气 总计 15 5 水泵 0 1 流程3的锅炉 0 8 1号大楼的锅炉 0 4 卫星锅炉 0 3 加热器 0 9 压缩机 0 1 主要锅炉 8 8 直接 4 0 能量 直接成本百万美元 直接使用成本 从生产单元看 能量 直接成本百万美元 直接能源成本 从内部消耗类型看 下一步重点关注主要锅炉 能量 直接成本百万美元 直接使用成本 从消耗单元 流程步骤看 总计 259 流程L 110 流程K 流程J 流程I 流程H 流程G 流程F 流程E 流程D 流程C 流程B 流程A 重点在这几个主要的成本产生环节 额外的TCO 总体拥有成本 浪费 运输 维修 过度加热 折旧 化学品和添加物 成本总计 全部运营成本 税费和罚金 运营 6 046 3 165 其它采购 全部采购设施成本 可变 燃料和其它消耗品 加入的水 各种因素 固定 需要进一步分析运营和维修成本 通过对比产生蒸汽的总量评价蒸汽的成本 有否更细的分类 x年 地点1 x年 年 蒸汽 第1年 实例 4 某公司年能源成本分解 合计 23 93 水 0 25 压缩空气 0 27 直流电 动力电 煤气 蒸汽 计量单位 用量 单价元 总价亿元 吨 4 867 149 141 36 6 88 千立方米 1 202 636 531 85 6 40 万千瓦时 80 898 0 54 4 37 万千瓦时 121 360 0 47 5 76 吨 23 538 603 1 05 0 25 单位亿元 千立方米 316 213 86 7 0 27 实例 5 氧化铝板块在广西分公司能耗占了大头 为整个分析的关注重点 煤气 合计 0 24 动力厂 0 10 碳素厂 0 12 电解铝直流电 5 76 电解铝厂 0 28 矿山部 0 35 热电厂 1 12 氧化铝厂 15 96 23 93 其他 6 34 动力电 2 63 蒸汽 6 82 水 0 08 压缩空气 0 10 项目 总价亿元 坝场 铁精矿 五系列 其他 循环水 焙烧 100 蒸发 分解 沉降 溶出 原料 百分比 10 15 25 12 14 13 32 67 13 19 15 13 15 70 29 亿元 实例 6 总体持有成本 TCO 的理解和认识 变压器采购方案1 设备整个生命周期的成本 欧元 根据净现值进行了修正1 变压器采购方案2 总体持有成本 货运成本 安装成本 维修成本 能源成本3 采购价2 总体持有成本 货运成本 安装成本 维修成本 能源成本3 采购价2 设备整个生命周期的成本 欧元 根据净现值进行了修正1 1假设使用期为30年 WACC 加权平均资本成本 为10 2包括箱体 线圈 冷凝器 压缩机3负荷和非负荷损失 匿名公司案例 方案1购入价便宜600欧元 但是在整体生命周期中总体持有成本却比方案2高出近5 000欧元在做与能源相关决策时 如原料采购 工艺变动 设备投入和更新 技术改造等 企业需要能按相应生命周期进行正确TCO估值 确保决策符合长期经济利益 7 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能效改进方法一览 8 对生产和消耗的主要能源进行观察观察主要的流程和生产线对重要的流程进行测量 不同能源种类的使用情况的概况验证由初步数据得出的假设对可能的改进措施设定优先级 所关注的工厂或区域布局主要能源类型生产概况现场观察计划主要流程清单 产品及其在工厂中的生产区域 适用工艺 设备 包含能够被观察到的整个循环中的所有流程对设备状态有一个总体认识 在现场观察过程中能够看到的所有种类对员工的节能理念和行为要进行着重观察 浪费种类 能源种类 在现场观察过程中可见的能源种类观察能源流 目标初步识别并衡量生产环节中明显的能源浪费其结果用于对后续展开的分析进行优先排序核实最初提出的假设 现场观察和能源测量工具 B 所需技能 仪器和时间有技术人员完成感知 观察 倾听 识别泄露点 捕获热相图及温度分布图 9 运用简单的工具 例如热成像图 对改善潜力进行快速 初步的评估 在管路和设备连接处的热量损失 阀门处的热量损失 管路造成的热量损失 管路造成的损失 某公司实例 10 运用热成像仪进行现场观察举例 阀门没有很好的密封保温 导致暴露区域温度超过120 C 干燥箱的门存在热量泄露 新干燥器循环箱的门的保温能力比老循环箱差 老 干燥器循环箱 新 干燥器循环箱 某公司实例 11 11 由于初始保温缺乏 及保温层维修不及时 导致保温材料缺失严重 产生1 5 的散热损失 保温层缺失的原因 初始保温缺乏 单管 弯头保温不足保温维修不及时 氧化铝厂 装备部 保温修复外委单位三方没有建立长效沟通机制 责任不明晰保温材料外包铁皮导致修复困难普遍不重视 普遍认为保温层问题不影响主流程 重视程度不够缺乏对于保温散热损失的认识 保温层缺失严重 产生1 5 的散热损失 导致每年约800万元的能量损失 标准要求 占总散热损失百分比 公司内部的问题操作和最佳操作 实际温度 单管 40 120 66 管道未保温房间有漏风 高压蒸汽管道 40 250 20 阀门 弯头无保温部分直管无保温 乏汽管道出料弯管 40 110 14 阀门 弯头无保温部分直管无保温 某公司实例 12 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能效改进方法一览 13 能耗 产出分析 所需技能 仪器和时间 目标分析具体的具体能源消耗以识别 浪费可变性不灵活性 适用工艺 设备 全部 浪费类型 等候时间 过度处理 动作 低效的工序或机器 未使用的员工潜力 能源类型 全部 能耗数据 每小时 每天 每月 厂房范围工序 生产线范围电 气 其它种类的能源生产产量及对应的产品规格 频率 等级 维修周期 在可能范围内计算具体的能耗 每一产品 就每一项能耗 分析由时间 负荷 维修和操作等产生的影响进行量化 生产产品所需的最低能耗水平超过该能耗的时间能耗负荷的影响员工操作技能和维修对能耗造成的影响 C 所需技能 工具和时间对数据的有效性要求较高每个区域大约半天到三天最好由工程师进行 14 14 168 按照不同的工序 车间进行分析 深入分析每个单元 如装配 基本分析 最大能耗 按照 随时间的能耗 能源类型 随时间和产量的能耗 负载曲线 工序步骤 设施 A B D E C Stromverbrauch 白天工歇期间的能耗比夜间高48kW 周末 平时 15 对一定时间内能耗的简单分析可以推论出直接的改善杠杆 周末 平时 电能消耗kW 换班时的负荷高峰 表明与人员行为相关的能耗 工歇中的不同负荷水平 没有固定目标 工歇间的能耗比晚上的负荷高出48kW 6 00新班次开始 8 45 9 00工歇 12 00 12 30工歇 14 45换班 18 30 19 00工歇 21 00 21 15工歇 晚上负荷 8kW 23 30下班 16 时间天数 指标 能耗与产出对比的简单制图可以提出一些有见解的问题 能耗 生产 什么造成了能耗的高峰 2 4 7 8 2 浪费种类 4 如何降低待机能耗 为什么这里的能耗远比之前低 17 分析较长时期的具体能耗以全面了解停机对能耗的影响 0 55 0 40 0 45 0 50 每个月的运行天数 0 80 0 85 0 60 0 75 0 65 0 70 具体气耗 每月平均Nm3 part 讨论是否有不能在运行期间关闭的耗气设备 停机的标准操作流程是什么 这一最低点的原因是什么 18 4个氧化铝溶出系列之间存在明显差异 1 2系列在2011年产生了约8 的额外蒸汽消耗 4系列平均 3系列平均 11年4月 11年3月 11年7月 2011年1月 1 90 1 85 1 80 1 75 1 70 1 65 12年1月 11年12月 11年11月 11年10月 11年9月 11年8月 11年6月 11年5月 1系列平均 2012年5月 12年4月 12年3月 2系列平均 11年2月 12年2月 1 50 1 45 0 1 60 1 55 4系列 3系列 2系列 1系列 5系列 某公司实例 19 而在各系列本身 以3系列为例 也存在较大的波动 有5 的运营损失和6 的负载损失 500 550 氧化铝产量吨 0 1 3 1 4 0 300 350 1 5 1 6 1 7 400 450 1 9 单位气耗 2 0 1 8 3系列溶出负载曲线 2012年4月 5月每班数据 班与班之间存在较大的波动 3系列溶出蒸汽单耗 2011年1月至2012年5月 一年以来月平均单耗也存在10 波动 1 46 1 49 1 51 1 56 1 52 1 50 1 48 1 55 0 1 55 1 53 1 55 1 64 1 62 1 60 1 58 1 56 1 54 1 47 1 51 1 63 1 57 1 51 1 47 1 57 1 61 1 49 11年1月 12年5月 11年9月 负载损失 运营损失 某公司实例 20 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能效改进方法一览 21 可用性与等待时间损失 适用工艺 设备 浪费类型 能源类型 全部 等待时间 全部 目标降低机械 炉子及其他设备的能耗确定优化计划及非计划停机策略的主要杠杆 停机类型概述 简要介绍生产停机时间 晚间或周末停机情况 这些停机情况的频率停机的战略及停机期间的标准操作规程 SOP 各类停机类型的能耗情况 分析因停机而导致的能耗降低情况确定具有最大节能潜力的停机类型分析现有数据 并指定各类停机的基准值如有必要 通过现场观察识别停机期间能耗制定停机期间的战略和行动计划 以改善员工行为 优先改进区域停机期战略 特别是关键区域 D 所需技能及持续时间每个区域约1天由工程师完成 22 经过透彻分析后制定相应的停机期战略能够帮助能够减少在等待时间造成的能源损失 识别因停机而引起的能耗降低指定重要的停机类型 确定具有最大节能潜力和较高实施可能性的区域协调优先顺序 确定计量期间的最低能耗确认在标准条件下该水平是否能够实现 确定昼夜能耗情况 并推断全年能耗水平 与生产人员沟通 与运营主管合作 关闭所有可能的能源流失渠道 并确定能耗情况 采取行动确定改进杠杆制定明确的停机期策略 识别并预估缺失的数据 23 5 能耗的时间分布图有助于确定非生产期间的能耗情况 楼宇X内随时间推移的用电情况kW 休息期间 楼宇X内 早晚换班间的半小时休息时间内的基本负荷变化约为15 300kW 夜间 楼宇X内 夜间基本负荷变化约为65 1Mw 周末 周六清洁班次期间 基本负荷变化约为13 400kW 周日 基本负荷变化约为65 800Mw 400 1 200 2 600kW 3 000kW So Sa So Sa So Sa Bsp KW25 27 1 650kW 1 950kW 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Uhrzeit Bsp 28 Juni2010 508kW 1 520kW Fr Do Mi Di Mo Bsp KW27 案例 24 分析因停机和延误而导致的能耗下降 电力消耗 按不同运营模式划分 降低待机能耗 根据停机时间长短情况 制定停机战略 停机时间 占总时间的6 2 2 延误 占总时间的25 5 2 作业时间 占总时间的69 17 2 兆瓦 25 将等待时间细分为短时间中等时间和长时间延误 并利用较容易实现的节能潜力 总停机时间 生产停产 5 2Mw 34 3689 6405 6773 7509 391 计划停机 2 2Mw 13324330964518 153 延误时间长短 不足1小时1至2小时2至3小时3至4小时4小时以上 预估节约潜力千美元 210604025215 分钟 26 确定停机时间内的最低能耗基准将有助于推动持续改善 周末时间电力消耗 实施停机战略之前 18 000 16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 实施停机战略之后 1月 2月 3月 4月 5月 2008年 基准 18 000 16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 1月 2月 3月 4月 5月 2009年 潜在新基准 27 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能效改进方法一览 28 工艺参数分析过程包含3大步骤 工作步骤 工艺流程专家参与确定驱动能耗的关键参数检查通过参数调整是否可以降低能耗 根据初步假设或能耗分析选择高能耗的流程进行分析根据相应的选择标准 对分析流程优先排序 根据选定分析的流程的推广到更多的同类流程 产量 选定进行分析的流程 更低能耗的流程参数设定 量化的改善潜力 关键点和建议 分析工作耗时耗力 须专注于少数几个流程 验证能否在实际工作中实施新的参数质量部门参与审批 E 29 通过工艺参数调整优化 实现能耗降低的目的 能耗 参数2 参数1 E1 P2 P1 调查侧重于寻找可最大程度减少能耗的参数组合绝对最低能耗点有时可能被一些较小的局部低值域所包围 P1 P2 E1 最低能耗状态 30 30 对过程中和能耗相关的参数的控制可采用质量控制过程图 QCPC 的方法 P10 P9 P8 P7 P6 P5 P4 P3 P2 240 P1 38 参数变化幅度柏拉图 过程参数 百分比 80 的变化与近20 的关键参数有关 定义 持续发现 排序 消除关键参数变化造成的能效降效的系统的方法关键参数的变化指任何导致能效降低的参数值 QCPC步骤确定能源效率关键业绩指标整理不同时段的参数值数据对需消除的参数变化进行优先排序制定纠错行动计划监控参数变化 确保纠错行动长期坚持下去 首先要确定决定能耗的关键参数 建立严格监控更小的控制范围 举例 31 出焦温度的测量和焦炉温度控制尚未精细化 出焦温度区间偏高 造成不必要的煤气消耗 约5百万人民币的空间 焦炭出焦温度趋势和波动分析 1 060 1 040 1 020 1 000 980 960 940 920 2 1 12 11 月 9 8 7 6 5 4 3 10 0C 目标温度控制 1 000 500C 焦炭出焦温度期望控制区间 0C 1 060 1 040 1 020 1 000 980 960 940 920 炉 目标温度控制 1 000 200C 测量平均温度 1 0250C 测量平均温度 1 0000C 实际温度 控制区间 目标温度 分析工具示例 关键参数趋势和波动分析以寻找能耗降低空间 匿名客户案例 32 通过过程参数分析 发现废气中氧含量波动较大 距离世界一流的控制水平仍有不小的差距 7 0 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 0 5 0 世界一流水平 4 炉 3 炉 2 炉 1 炉 焙烧车间各炉各班废气氧含量 O2 波动图 百分比 1 1 的氧含量下降将会降低5 5 的空气流量 减少5 5 的空气加热量 年降低成本275万元 应用案例一 焙烧炉能耗改进 33 饱和温度和炉出温度这两个煤气生产关键参数的标准设定较宽泛 存在很大优化空间 各炉热值MJ Nm3 5 8 5 6 5 4 5 2 5 0 0 饱和温度度 75 70 65 60 55 5 0 5 7 热值MJ Nm3 5 3 5 2 0 5 8 5 5 炉出温度摄氏度 5 4 5 6 在较理想控制范围内的的煤气炉平均热值较未在范围内的高0 13MJ Nm3 或者2 4 1 1已去除型煤炉的影响 通过在线测试发现现有炉出控制温度偏高 且范围偏广 如严格控制目标 则有望将热值提高0 18MJ Nm3 或者3 2 现有控制标准 55 68度较为理想的控制目标 55 60度 现有控制目标 400 600度较为理想的控制目标 400 25度 应用案例二 煤气发生炉能耗改进 34 蒸发过程中部分操作参数偏离标准 部分参数有进一步调整可能 存在巨大提升的空间 1 4效入料与5 6效入料比偏离标准 标准 1 1现状 1 1 1原因 降低5 6效蒸水量 防止钠碱泄漏能耗影响 约增多1 3 新蒸汽消耗1 1更多的水通过新蒸汽加热蒸发 而不是真空自动蒸发 低压蒸汽压强设计要求和实际需求不匹配 设计要求 5 5 6bar实际需求 3bar能耗影响 多余压力用来发电的话 可以多发约1 3 的电 在保证不泄漏前提下 立刻实际测试最低可能比值 并规范执行 确保钠碱不泄漏现场测试 调整每个系列该比值 到使得钠碱不泄漏的最低比值制定标准 以该比值为操作规范 在每个班组内部进行执行 短期内模拟测试降压对气耗的影响 如果不大则在中期内协调汽机锅炉和氧化铝厂完成流程改进 1 2 3 如果将比值降到1 03的话 全系列每年可以节约 100万 现场测试 短期内模拟测试降压对气耗影响如影响不大 讨论可行性方案汽轮机可否稳压 高效供气管道和支撑体系可否满足新的流量需求三方协作 锅炉 汽机和氧化铝厂三方协调采取新的低压蒸汽标准 1 2 3 如果成功将压力降到4 5bar 每年可以多发300万元的电 某公司实例 35 针对氧化铝溶出各部温度的分析发现了生产工艺的波动改进潜力 2月 1月 6月 4月 3月 5月 200 0 180 160 4系列 3系列 1系列 2系列 3系列单管出口温度高于正常15 3月 2月 1月 210 205 0 200 6月 5月 4月 220 1月 5月 0 6月 3月 2月 4月 240 4系列预热温度低于正常5 1系列首级加热压煮器出料温度低于预热温度 1 2 3 3月 1月 4月 260 5月 6月 240 2月 0 220 280 2系列末级压煮器出口温度低于正常40 1月 0 4月 6月 125 3月 2月 5月 130 135 各系列月平均闪蒸出料温度产生较大差异 4 6 6月 270 280 0 290 1月 5月 2月 4月 3月 3系列反应罐温度出现20 波动 5 正常温度 某公司实例 36 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能效改进方法一览 37 确定各主要能源介质输出给主要用户的网络确定潜在关键点 例如 压力或体积损失 终端生成并分析网络使用概况 生产和非生产时间内的压力或体积损失及能耗工厂层面个别机器层面 在网络中确定位置的输入和输出能源介质的测量数据网络布局和设计 应用区域 所有生产区域 运输损失由于布局和网络设计原因导致运输效率低下 浪费类型 能源类型 压缩空气蒸汽热能冷却温水 对各类输送管道进行分析 以量化各能源介质的压力或热损失如果发生重大泄露事件 建议进行仔细的泄露检查 网络损失分析 目标 所需技能 仪器和持续时间单位区域约1至2天理想的情况下 由工程师完成 E 38 气压监测系统指示发生漏气 示例 压缩空气 巴 时间 网络I 网络II 生产停机时间内气压监测系统提醒发生漏气范围不同 例如 工厂 机器 网络 发生更大压降的原因是什么 消费者端喷嘴是否已完全关紧 软管是否仍然密闭 工厂停工 压力 X 杠杆因素 3 39 压缩空气泄露的实用评估方法 客户案例 压缩空气进入 管子泄露 所附气球发生漏气 测量风量和时间然后可以推断压缩空气损失 t x小时 方法一个简单而务实的压缩空气管道的泄露评估方法是在管道漏气处加一个气球 测量随着时间的推移该气球的漏气情况 40 1 汽机 3 汽机入口压力与管网存在近1MPa的压力差 造成了发电量的损失 1 汽轮机8 7Mpa539 179T20 9MW 2 汽轮机停机 3 汽轮机8 13Mpa523 174T1552KW 4 汽轮机9 12Mpa523 175T2145KW 5 汽轮机停机 6 汽轮机9 1Mpa522 148T25MW 1 锅炉停炉 2 锅炉停炉 3 锅炉9 08Mpa530 82T 4 锅炉8 43Mpa537 120T 6 锅炉9 70Mpa530 182T 7 锅炉8 85Mpa534 204T 8 锅炉9 40Mpa537 170T 主蒸汽母管 5 锅炉停炉 注 以上数据取自热电厂锅炉 汽机运行记录本 2012年5月5日22 00 虽然使用同样的母管 1 汽机和3 汽机的进气压力明显低于其他汽机 造成了发电量低于设计值 同时整个管网的平均压降接近0 4MPa 大大高于正常水平 需要进一步详细检查 某公司实例 41 同时在3 4汽机背压端存在大量异常的压降 导致背压偏高 发电量不足 转速2 997 59r min功率2 045 62KW背压6 47MPa 1232567 4T66 12 189 04T h8 58MPa 98 77 531 67 8 55MPa 至溶出二期 至溶出一期 740 769 06T 86 46T h 5 98MPa 284 35 87 56 1054760 1T 94 94T h 6 01MPa 310 11 94 90 1 高减 2 高减 100 97 92 81 24 06 502 74 6 47MPa 6 24MPa 497 62 98 61 6 23MPa 304 90 0 93 27 32T h194 918 56T 148 95 12 93MPa 二期低温给水母管来 一期低温给水母管来 3号汽机管道图 在汽机出口至热电出口这一小段管道上 存在0 5Mpa的压降 导致发电量不足 设计值3000KW实际最佳仅2200KW 经过一个阀门后压力下降了0 23MpPa 某公司实例 42 3 低压蒸汽管网一共有13个疏水阀 检查结果如下 疏水阀总数 100 0 正常 61 5 轻微漏气 滴水 30 8 蒸汽泄漏 7 7 按照0 6Mp的压力 在30mm管径的情况下 每个泄漏点每小时泄露蒸汽约100Kg 按照7 7 的泄漏几率计算 全厂5个低压蒸汽管网一共有97个疏水阀 全年泄漏蒸汽6 132吨 低压网络沿路疏水阀缺乏维护 没有定期的维护计划 年泄漏6 000余吨蒸汽 疏水阀泄露的损失 某公司实例 43 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能效改进方法一览 44 具体说明能源使用分步骤勾画各类能源的能源流确定并量化损失 计算 估计 各类能源从产生到消耗的路线图回收未利用 滥用能源的改善杠杆 生产设备清单 包括电力 蒸汽 热 空气输入技术数据发电和传输设备清单 包括变压器 电容器 工厂设备布局 包括距离 实现各类能源从产生点到消耗点的可视化路线图将布局信息 如机器位置 加入能源流视图 对布局进行分析 能源流分析 目标 G 所需技能 仪器和时间每个区域约1天由工程师完成 45 设计能源流草图并进行分析 确定改善杠杆 评估解决方案 勾画能源流 46 各类能源流 桑基 Sankey 能量平衡图 购买电力 热损 变压器 内部发电 一次能源购买 机械损失 热损 机械损失 热损 机械能源 供电 输送损失 机器1 机器2 机械损失 热损 机械损失 热损 运输损失 热损 机械损失 热损 冷凝器 变压器 运输损失 热损 热能源 机械能源 机械能源 热能源 网络损失 机械能源 产品流 产品流 产品流 机器3 机器4 第一步总流程识别损失 47 技术系统工具举例 使用桑基图将能源消耗可视化 实例 48 工厂布局能够显示出能源在运输过程中的损失 锅炉1 锅炉2 空压机组1 网络总长 空气蒸汽压缩空气100bar压缩空气50bar w米x米y米z米 如锅炉2置于锅炉1附近则不必要 是否需要两个压缩空气网络 如锅炉更靠近M2 M5和M6可减少运输损失 蒸汽网络中的热辐射导致YkWh的能源损失 3 3 3 3 3 M1 M3 M4 M5 M6 M2 空压机组2 产生装置2因何不更靠近M2 49 低压网络上大部分用户 除蒸发外 无表计 存在管理盲点 1 低压蒸汽管网示意图 一系列低压蒸汽 二 三期造气 一期蒸发 溶出 沉降 分解 焙烧 选铁 碳素厂余热锅炉 一 期造气 碳素厂内部车间 电解澡堂 公司中央空调 饭堂 现关闭 检修厂电修 物流中心 热电厂除氧 锅炉除尘 计量表 计量表 氧化铝厂 电解厂 检修厂 后勤 后勤 某公司实例 50 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能效改进方法一览 51 过程中能源再利用的方法 输出 能源清单 过程中能源再利用相关思路 概念可行性报告 决策建议经评估的可行性报告 关键点和建议 定义可再用能源的允许误差太低考虑对工艺流程的影如将热转换到新的流程需 对可利用能源考虑过于乐观考虑既定能源再利用的额外损失考虑将可再利用能源来源进行捆绑 H 通过访谈 能源成本分析或能源流图确定能源来源 热能 动能和质能 制定寻找标准 计算 估计现有可利用能源量 量 单位时间 寻找潜在用户流程末端设施 工厂内进行业务论证 提供投资回报计算分析指定实施资源提供决策建议 工作步骤 52 通过过程能源再利用可取的明显的经济效益 之后 水输出 水输入 40 C 塑料烟囱 冷凝热交换器 鼓风机 烟囱 举例 烟囱 150 C 排出空气温度最低在150 C 以防止常规交换器被腐蚀 之前 湿法 原材料混合形成浆体后直接进入回转窖在回转窖干燥原料化非常消耗能源回转窖内的余热未得以回收 1 2 3 4 5 采料 粉碎 运输 搅拌床 原料磨 7 回转窖 1 2 3 4 5 6 采料 粉碎 运输 搅拌床 原料磨 预热器 7 回转窖 杠杆 5 7 之后 干法 原材料经预热器后再进入回转窖回转窖余热得以回收并再循环到预热器效率提高 增加产出 6 7 杠杆 成效余热得到高效利用节能达50 公司通过冷凝热交换器可使用烟气热能 温度在40 C到150 C 可利用余热预热蒸汽锅炉中的水等可节省 1百万美元 案例一 运用冷凝热交换器利用排放的热能 案例二 在水泥生产干燥流程的高效热能复用 之前 53 氧化铝厂的扩容槽和槽罐有大量的乏汽被浪费 每小时流量至少超过15吨 1 2 溶出扩容槽乏汽量参数流量 每系列20吨每小时压强 常压温度 110 总能量 每系列53 92GJ每小时说明 目前其中80 已利用在沉降洗水的加热上 剩余20 因处理容量不足而被排放至大气中 每个系列扩容槽每小时都有 20吨乏汽排出 目前尚有3 5t无法利用直接外排 损失能量 全系列一年1200万元 槽罐自蒸发乏汽量流量 全系列1吨每小时压强 常压温度 50 总能量 全系列2 6GJ每小时说明 槽罐分散 温度较低 按现状难以再利用 故未被回收 氧化铝厂有超过100个槽罐 平均敞开面积超过100m2 保守估计自蒸发导致 损失能量 全系列一年100万元 槽罐数量多 热平衡复杂 损失为初步估算 某公司实例 54 通过引入热力蒸汽再压缩技术 TVR 用新高压蒸汽提升乏汽温度和压强 产生合格的低压蒸汽供氧化铝厂使用 将产生客观的经济效益 2 2 采用新的工艺TVR来对乏汽进行收集 新高压蒸汽 低压新蒸汽 低压乏汽 工艺原理 将能量较高的高温高压蒸汽经喷咀高速射流形成负压 大量吸收低压乏汽并提压升温 并最终混合成工艺所需温度与压力 2 5bar 的蒸汽供生产使用在氧化铝厂利用 将所有的乏汽就近集中到数个储罐中 在灌上部安装TVR 通入高压蒸汽使得乏汽升温升压 最终获得质量合格的低压蒸汽供生产使用预计1吨新高压蒸汽可以生产出3 5吨低压新蒸汽 但仍需要部分技术难点需要攻克 解决方案 问题点 蒸发I效使用锅炉使用焙烧使用 工业试验考察效果 外聘专业设计厂商 冷凝水进流程定期清洗 某公司实例 55 在流程内部 通过分析流程顺序的合理性 减少不必要的温度跳动也可实现能耗节省 温度变化 温度 C 500 0 390 90 250 400 280 40 30 140 50 150 M L E D C B A N K J I H G F 温度变化 温度 C 500 0 L M N B A D E J K G F I H C 调整工艺流程步骤的顺序 如可能 防止不必要的温度跳跃 30 100 40 50 90 140 150 200 280 390 400 56 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能效改进方法一览 57 时间 百分比 100 365天 400 350 300 250 200 150 100 50 0 锅炉7 锅炉6 锅炉2 锅炉1 锅炉3 锅炉4 50 50 的时间只需要少于每小时110吨的蒸汽量 只有10 的时间才需要超过每小时175吨的蒸汽量 90 的时间 每小时175吨的蒸汽足够满足需求 3台锅炉足够产生每小时175吨的蒸汽量 而现在有7台锅炉在运作中 蒸汽需求量吨每小时 目前使用 每吨蒸汽的成本欧元 锅炉产能吨每小时 高峰时间需要每小时200吨 将所需的蒸汽与所产生的成本相比较 发现关闭额外的锅炉可以在满足需求的前提下降低所用蒸汽单位成本 蒸汽需求曲线 蒸汽成本曲线 锅炉5 I 分析工具示例 成本曲线分析以寻找优化单位用能成本机会 匿名客户案例 58 由于设备故障 计划安排不当等造成效率较高的锅炉未满负荷运行 而低效率的锅炉运行时间过多 新蒸汽成本元 吨 50 800 100 200 300 400 500 700 600 1 000 900 0 1号锅炉 19 1 100 累积产能吨 小时 0 100 150 2号锅炉 23 3号锅炉 51 4号锅炉 78 5号锅炉 50 6号锅炉 79 7号锅炉 89 8号锅炉 89 平均需求量702吨 小时 最大需求量780吨 小时 3期锅炉生产成本低 但OEE仅89 较世界一流水平99 相差10 以上通过提高3期锅炉OEE 3大2小 的运行方式即可全面满足氧化铝生产需求 通过均衡氧化铝需求 甚至可以实现 3大1小 运行 1以实际表现产能水平计算 由于现有数据未精确到各炉效率 将各系列平均水平定为单炉的水平 通过提高2 3期锅炉的OEE 停止1期锅炉生产将实现年化成本节约超过800万元 未利用产能 利用产能百分比 某公司实例 59 低压蒸汽系统存在多余产能 应该彻底避免使用低减 8 230 6 220 2 210 1 200 190 180 10 17 17 14 4 4 5 250 290 280 270 260 13 240 低压蒸汽小时供应量需求分布吨 小时 现有低背压机组206吨 小时 6号抽凝机组306吨 小时1 1加上1号背压汽机 现有低压汽机4台 仅开启其中的两台就已经能够满足所有的需求 在这样的情况下 应该严格禁止低减的使用 彻底消除这部分损失 汽机车间已初步制定彻底消除低减的方案 某公司实例 60 高压蒸汽系统存在汽轮机产能不足的情况 导致长期使用减温减压器 建议购买额外的汽轮机或者对现有汽机进行改造提产 2 440 450 460 470 480 490 500 510 520 14 17 4 1 4 4 14 16 15 4 4 410 420 430 现有高背压机组391吨 小时 设计高背压机组460吨 小时 高压蒸汽小时供应量需求分布吨 小时 由于现有高背压机组产能不足 每年造成超过200万元的损失 建议对现有汽机进行维修改造 或者新增背压机组 彻底消除高减的使用 某公司实例 61 4号锅炉 5号锅炉 6号锅炉 8号锅炉 发电边际成本元 度电 0 8 0 7 0 6 7号锅炉 0 4 0 3 0 2 0 1 0 累积产能吨 小时 1 200 1 100 1 000 900 800 0 5 600 500 400 300 200 100 0 0 53外购电成本 1号锅炉 2号锅炉 3号锅炉 700 现有运行方式下的发电成本曲线分析显示除6号机汽机外 应尽量避免纯凝发电 且应该停止运行一期 1 2 3 锅炉 高背压 低背压 抽气 低压 6号机纯凝 5号机纯凝 2号机纯凝 平均需求量702吨 小时 最大需求量780吨 小时 某公司实例 62 发电边际成本元 度电 0 8 0 7 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 6 累积产能吨 小时 1 200 1 100 1 000 900 800 700 600 500 400 300 0 100 0 0 53外购电成本 1号锅炉 2号锅炉 3号锅炉 4号锅炉 5号锅炉 6号锅炉 7号锅炉 8号锅炉 200 在改进后 运行7台锅炉 汽机满负荷运行 2号机除外 将给公司带来最大的效益 每年将多发电18 产生经济效益700多万元 高背压 低背压 抽气 低压 6号机纯凝 5号机纯凝 2号机纯凝 平均需求量702吨 小时 最大需求量780吨 小时 某公司实例 63 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能效改进方法一览 64 侧重于可变性对能源消耗造成的影响 聚焦于管理原因导致的损失 负载损失管理波动造成的损失 运营损失 浪费类型 能源类型 全部 目标通过对一定周期内的能耗和产出进行分析量化管理波动损失 运营损失 和负载损失通过拟合分析和低值点研究识别能耗目标通过负载曲线分析 寻找内部改善区域 同时提炼最佳实践确定管理损失的改善潜力 负载曲线分析 输入相应的数据对数据进行拟合分析运营损失和负载损失寻找可能的改善杠杆和能耗目标 基于事实的能耗目标改善管理波动 运营损失 能耗损失的潜力可能的改善措施 选定区域一段时期内的产出和能耗对于异常情况 例如原料 设备故障 参数变化及人员变化提供必要的记录 以便于寻找可能的原因及改善举措 J 适用工艺 设备 所需技能 仪器和时间每个区域约1 2天由工程师完成 65 经典的能源关键绩效指标 吉焦 吨 往往没有意义 通常不能完整反映实际能耗及其对应的生产背景 日均燃气消耗量 3 4月 具体燃气消耗量标准立方米 吨 天 66 产量 单耗 所用的拟合函数y 0 1627Ln x 1 965 最优的20 2009年1 4月负荷曲线 在可能的情况下使用下列拟合函数 F x b ax x 负荷不足造成的损失 采用负荷曲线有助于迅速发现问题 并对不同损失种类进行量化 管理波动造成的损失 运营损失 对低异常值应进行分析 以了解潜在的最佳做法 67 例子1 1 培烧炉12年1月消耗负载曲线分析 运营损失 7 负载损失 3 平均单耗 3491MJ tAO 某公司实例 68 一系列 负载损失 0 77 运营损失 5 09 二系列 负载损失 0 54 运营损失 4 92 三系列 负载损失 2 54 运营损失 5 77 四系列 负载损失 4 99 运营损失 5 93 对焙烧煤气单耗日负载曲线分析显示 各炉管理波动 运营损失 平均超过5 Nm3 tAO 应用案例一 焙烧炉能耗改进 某公司实例 69 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能均衡 I 机器灵活性和效率分析 K 负载曲线分析 J 能效改进方法一览 70 按消耗量安装能耗设备观察实际用途 检查效率对比规格与负荷决定替换 切换和保留 能耗设备等的清单 包括功率 负荷曲线 侧重于驱动系统 泵 风机和压缩机 等设备数据在一定应用中安装的电机的技术要求 在驱动或机组中耗电大的设备或工艺变压器 过度设计 如机器过大 运动 工艺流程或机器低效 低能效技术 如老旧 淘汰技术 浪费类型 能源类型 电力 对比安装电机的规格和要求的负荷 如不相符 电机类型和负荷不符 可能造成低效对比泵 风机 电机的效率和设计效率的偏差值 通过合理维护 恢复设计状态 机器灵活性和效率分析 K 适用工艺 设备 目标 制定改进设备效率的改进举措制定消除过度设计的改进举措 所需技能 仪器和时间每个区域约1 2天由技术人员完成较理想 71 分析驱动系统的方法 消耗优化是否能减少工作时间 如何降低额定功率 下游系统损失是否存在泄漏 阀门是否密封 无任何问题 运输系统是否进行优化以减少摩擦 泵优化是否可使用更小的叶轮 是否可用更小的流转量 1 2 3 4 5 动力传输轴的选用是否适当 是否可安装变速箱 电机优化电机类型是否适合 电机效率是否够高 可选步骤 仅在系统包括泵时选择 72 泵的特点 压力和流量之间有函数关系曲线表示相同泵叶轮的大小特点 压力 m Q l min 耗能和流量之间有函数关系每分钟流量越大 叶轮越大 所需的功率就越大 性能 kW Q l min 大小不同叶轮的泵效率曲线 达到最佳效率水平仅限于一定范围的流量叶轮越小 效率越低 流量高时尤其如此 效率 Q l min 73 分析电机系统的方法 消耗优化是否能减少工作时间 如何降低额定功率 下游系统损失是否存在泄漏 阀门是否密封 无任何问题 运输系统是否进行优化以减少摩擦 泵优化是否可使用更小的叶轮 是否可用更小的流转量 动力传输轴的选用是否适当 是否可安装变速箱 电机优化电机类型是否适合 电机效率是否够高 1 2 3 4 5 可选步骤 仅在系统包括泵时选择 74 分析电机类型和负荷情况 可以显示使用的电机是否适合 固定最大转速和软启动 固定最大转速与节流阀 固定最大转速 变速驱动 电机类型 1 2 3 4 电机1 电机3 电机2 安装电机类型和要求负荷 固定 双功率 变速 负荷 A B C 如效率不高 应匹配电机和负荷 75 75 软启动要求以较少能源启动电机 对经常关闭的装置建议采用软启动 速度 IN 载流量 额定载流量 TN 全负荷扭矩 扭矩 对于不同电机 其速度和载流量之间的关系以及速度和扭矩之间的关系有所不同 速度 76 三相交流电动机不应在低于全负荷50 的情况下运转 76 典型的三相交流电动机在接近全负荷时效率相对较高 但如果低于50 的额定功率时效率会迅速下滑 1 1 0 负荷 效率百分比 1 2 100 电机大小决定具体运行特点 77 消耗 产量分析 C 能源成本分析 总持有成本 能耗组成 A 现场观察及能源测量工具 B 可用性及等待损失 D 工艺能源再利用 H 工艺参数分析 E 网络损失分析 F 能源流分析 G 理论极限 L 产能