新泰市百樂福涂料有限公司
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涂料行業中節能減排的標準化和信息化

[日期:2014-09-20]  [閱讀:1136次]
  近年來我國政府開始全力關注自主創新,要把“中國制造”轉變成“中國創造”。但是能源問題一直是嚴重制約我國經濟發展的核心問題。由于能源屬一種戰略性物質,與整個工業經濟發展息息相關。除了開發新的能源,利用大自然留給我們的自然資源外,節能減排就是最好的間接開發能源的方法。自然資源是有限的,物質不滅定律明確告訴我們,物質可以由一種變成另一種,但其總量是一個常數。有許多物質的轉化是不可逆的。為此我國政府把節能減排列為國家戰略目標來看待。我國在節能減排方面有許多工作要做。節能及能源利用效率的提升還有很大的空間。能源效率已成為全球關注的課題,能源的集約和最有效的優化管理、利用已是當今世界的戰略性問題。
  節能減排可簡單歸納成兩個方面:
 。1)技術性節能:即通過新材料、新工藝、新設備等硬件技術加強對能源的開發利用,提高能源在利用過程中達到最節約化和最高利用率。
 。2)管理性節能:即通過對企業的能源管理模式進行優化,實行精細化生產運營和清潔生產管理。其中清潔生產的核心是節能、增效、降耗和減少排污。清潔生產的實現要運用大量的數學模型、信息化技術、優化流程及操作過程,在提高生產產品率的同時付出最低的能耗指標。
本文所介紹的標準化和信息化是屬于管理性節能范疇的內容。
  1 我國的節能減排狀況
  我國是世界第二大能源消耗國和CO2排放國。對于能耗和污染問題我國政府一直是高度重視的。隨著我國經濟發展的不斷深入和現代化生活水平的提高,能源消耗越來越大,但是能源的利用率偏低。經濟發展在以前相當一個時期內是靠高能耗、高資源開發和低人工工資取得的,這種高能耗、低資源利用率狀況不改變,就無法保持高發展速度。能源的大量開采和低水平的耗費、環境污染去換取產品的增產這是兩大不能容忍的現狀。世界各國和各種環保組織也不斷對我國提出要求,要求我國對這種現狀盡快處理和改變。如果任其泛濫,預計到2030年,我國的CO2排放量將達到全世界總排放量的40 %左右。我國政府針對上述情況已采取相應措施,制訂一系列法律法規:2004年6月我國政府發布了“中長期能源節約的特殊計劃”,根據此計劃我國的GDP中能源強度將降低20 %,而污染物總排放量再降低20 %。
  2009年11月哥本哈根會議上,我國宣布:到2020年,我國的單位GDP(國內生產總值,Gross DomesticProduct)CO2排放量和2005年相比要下降40 %~45 %。要實現這個目標,我國的各行各業、也包括我們的涂料行業在內,將面臨十分繁重的低碳經濟的革新工作。發達國家承擔20 %的減排目標,其基礎技術發達。而我國屬最大的發展中國家,家底薄,要在改善民生、逐步脫貧的基礎上完成40 %以上的減排,其困難程度可想而知。
  我國是涂料的生產大國和使用大國,石油化工企業在國家發改委公布的千家重點耗能企業中占340家,在環保部公布的廢氣廢水污染源國家重點監控的企業中分別占482家和803家,這些石化企業中也不乏涂料企業及與涂料原料生產企業相關的企業。因此我們必須高度重視節能減排的問題,涂料行業的發展和能否可持續地發展,就要看我們對這個問題懂得多少,理解與否,持什么態度和采取什么切實有效的措施了。
  2 節能減排的標準化問題
  2.1 節能的科學原理和常用方法
  2.1.1 熱力學第一定律
熱力學第一定律(first law efficiency by thermodynamics)認為,能量既不能產生也不會消失,只會由同一種形式轉變為另一種形式。據此,能量在數量上守恒,可以算能量的平衡賬,概念與方法均相當簡單,容易掌握,可以得出效率值。熱力學第一定律是節能減排管理的基礎。
  2.1.2 熱力學第二定律
熱力學第二定律(second law efficiency by thermodynamics)認為,系統的熵總是增加的,也就是說,能量在轉換過程中損失了它的“品質”,或者做某種作業的能力。
按照第二定律定義的能量轉換效率,大多數耗能活動的能量轉換效率小于10 %,而第一定律的能量轉換效率則可以達到很高的水平。按照第二定律定義的能量轉換效率,大多數耗能活動的能量轉換效率小于10 %,而第一定律的能量轉換效率則可以達到很高的水平。
  根據第二定律的能量轉換效率表明能源效率還有很大的提升潛力。同時依據能量在質量上的貶值性,可以定出系統的理想狀態點和極限的路徑。概念和方法都相對復雜,難以掌握,但是可以得出引起能量轉換效率差異的本質原因,從而可以明確采取有效節能措施的方向。這是找到并實施有效節能減排措施的依據。
  2.1.3 熱經濟學研究
  為了進行熱經濟學的研究,分析技術的經濟效益,有必要按照能量轉化為功的能力的差別對能量進行分類:高級、低級、僵態能量。
  過程的可逆性:① 可逆過程,理想過程、極限;② 實際過程不可逆,為此應在所具備的條件下追求向極限逼近;③ 是實際中節能工作的本質。
  用能原則方法:① 本質節能;② 過程節能(按質梯次用能)。
  工藝過程能量的種類:① 與物流移送有關的能量,即位能/勢能、泵送、壓縮機、降壓;② 與物質狀態有關的能量,即相態、純度;③ 與化學反應有關的能量,即化學焓、終止劑或回煉汽油能耗、工藝排棄能耗。
  簡單是效率的基礎,多技術共用可以化解提高熱效率的難題。
  2.1.4 推薦的節能管理方法
  2.1.4.1 熱量利用型方法
  裝置間熱聯合;低溫位余熱發電和低溫位余熱制冷;水熱介質技術在煙氣余熱回收中的應用。
  2.1.4.2 能級利用性方法
  夾點技術在裝置熱網絡中的應用;氣分利用低溫熱替代蒸汽技術;蒸汽分級利用和背壓透平技術。
  2.1.4.3 減少損失型方法
  特種隔熱防腐涂料;機泵過?刂萍夹g:變頻、葉輪切削;熱電裝置鍋爐及汽輪機、疏水器改造;閉式回收高溫凝結水技術;熄滅火炬與硝煙蒸汽;共軸機組。
  2.1.4.4 減少阻力型方法
  大型板殼式換熱器的應用;加熱爐強化熱技術及強化傳熱型燃燒熱水器;輸送節能技術;加熱爐管扭曲片技術。
  2.1.4.5 多技術共用型方法
  催化蒸餾技術;自動超馳控制技術;各種防結垢技術。
  3 節能減排的評估和審查
  涂料企業近年來不少老廠按政府要求搬遷出市中心和人口密集區域,作為一個新的大型企業,在開始建筑時就會遇到關于固定資產的投資問題。
  根據《國家發改委關于加強固定資產投資項目節能評估和審查工作的通知》(發改投資「2006」2787號文)要求如下:
 。1)按照《國務院關于加強節能工作的決定》要求,開展好固定資產投資項目節能評估和審查工作,國家發改委審批、核準和報請國務院審批、核準的固定資產投資項目,可行性研究報告或項目申請報告必須包括節能分析篇(章);咨詢評估單位的評估報告必須包括對節能分析篇(章)的評估意見;國家發改委的批復文件或報國務院的請示文件必須包括對節能分析篇(章)的批復或請示內容,節能分析篇(章)的編寫、咨詢評估機構的評估和國家發改委的審查都要本著合理利用能源、提高能源利用效率的原則,依據國家合理用能標準和節能設計規范進行,節能分析篇(章)包括項目應遵循的合理用能標準及節能設計規范;建設項目能源消耗種類和數量分析;項目所在地能源供應狀況分析;能耗指標;節能措施和節能效果分析等內容。
 。2)地方政府審批、核準的項目節能評估和審查要求,地方政府有關部門可參照國家發改委審批、核準項目的要求,制定本地區的固定資產投資項目節能評估和審查辦法,結合現有固定資產投資項目的審批、核準程序,依據國家和地方的合理用能標準和節能設計規范,開展節能評估和審查工作。
 。3)認真抓好固定資產投資項目節能評估和審查工作的監督管理。對未進行節能審查或未通過節能審查的項目一律不得審批、核準,更不得開工建設。對擅自批準項目建設或不按照節能審查批復意見建設的,要追究直接責任人的責任。觸犯法律的,要依法給予處罰。要加強項目建設和運行過程中的監督檢查,確保節能措施與能效指標的落實;對違反已批復節能措施的建設內容和生產行為,要責令停止施工并限期整改,同時依法追究相關單位的法律責任。從報送國家發改委審批、核準的項目可行性研究報告和項目申請報告必須按要求編制節能分析篇(章),否則,國家發改委將不予受理。
  對企業能源審查的主要內容如下:
 。1)企業的能源管理概況,包括企業落實國家節能法律法規概況、企業能源管理的組織機構概況、能源管理制度建設及落實概況、配備計量器具概況及有效性概況,以及企業的能源系統與生產匹配概況。
 。2)企業的用能概況及能源流程,即企業能源的輸入、儲存、轉換、消耗、損失、外銷等情況及用能源圖表述企業用能情況。
 。3)企業的能源計量及統計狀況,企業的能源計量配備情況、檢定情況、系統的計量檢測率情況及計量器具的管理情況,企業能源統計報表范圍、頻度和細分程度、分析的深度等。
 。4)企業能源消費指標計算分析,企業能源成本費用的子項。
 。5)用能設備運行效率計算分析,用能設備就是消耗各種能源的設備,其輸入能源中有效能源部分所占比例是衡量設備及企業能源利用水平的非常重要的指標。
 。6)產品綜合能源消耗和產值能耗指標計算分析,綜合能耗、企業單位產值(凈產值)綜合能耗、產品單位產量綜合能耗、產品單位產量直接綜合能耗、產品單位間接綜合能耗和產品可比單位產量綜合能耗,通過綜合指標計算比較來實現企業間能源消耗的可比性。
 。7)能源成本指標計算分析,能源成本是單位產品消耗的能源量與能源價格的乘積,此指標反映了企業的能源的利用水平、區域能源結構和能源政策的情況,是企業密切關注的一個指標。
 。8)節能量計算,企業節能量是企業統計報告期內消耗的能源實際量與按比較基準值計算的總量之差,反映一個階段企業節能工作總體成績的指標,但節能量要注意與基期在各因素方面的可比性。
 。9)評審節能技措項目的財務和經濟分析,在生產條件可比情況下,節能措施實施前后相比,生產相同數量的產品(或完成相同數量的工作量)能源減少,而引起的能源消耗費用及成本的變化。
 。10)對企業而言,能源審計應該是一個逐步深化、細化的過程,能源審計初步的目的,是計算分析企業綜合能耗產值、綜合能耗工業增加值、主要產品單位產量能耗指標,以便同行業對比;初步確定企業在能耗方面的技術水平及差距。
  4 節能減排的信息化問題
  這實際上是要利用信息技術管理節能減排工作。具體講就是通過信息資源將資產資源和工藝流程,業務流程組合在一起,提高資金和原材料的運用效率,降低能源與原材料的消耗,實現成本降低的目的。
  信息化技術對生產過程中能源消耗的管理和降低是通過對生產過程實行理想的控制,對節能投資項目提供評估,對相關技術作科學的評價。對于不同的系統,例如企業資源計劃(ERP)系統,生產執行管理(MES)系統、供應鏈管理(SCM)系統和客戶關系管理(CRM)系統等在信息化節能減排實行時,是相互關連的。信息技術可通過先進的調度算法降低企業的能源費用和排放,而在降低能源成本的同時也減少了CO2的排放。
  信息技術對節能減排的潛在能力是相當大的,主要表現在以下7個方面:
 。1)提供基于相應的指標與管理原理的指導,可以將MES用作為節能減排的重要工具,因為MES的解決方案包括基于生產系統績效(成本)持續改進的有效管理。
 。2)將對碳足跡的測量以及能耗需求集成到MES的解決方案中。
 。3)使主要業務流程對于全公司而言更透明,并將從生產層到管理層的全部信息動態地集成一起(例如,為了更好更快地做出決策,應將所有必要的動態管理信息與實時生產信息均集成到MES系統中)。
 。4)提供評價工藝流程能效績效數據的軟件。
 。5)開發出使生產過程可視化的通用信息平臺。
 。6)對能效可視化及能效改變相關的復雜仿真模型,采用基于數據驅動的數據挖掘技術、統計分析技術、數據融合技術的更詳細的模型。
 。7)將能效績效準則集成到信息系統中。對于涂料生產來,講從原料(樹脂、粉料、助劑、溶劑)生產的控制到制漆(分散、研磨)調色,調試各種指標直到包裝各一個步驟中都有數據處理的問題,數據處理的質量(快速、準確)直接影響到整個節能減排的信息化效果。這里涉及到的數據處理方法有:
 、 缺失值處理(主要運用:“線性插值填充空缺值”方法及拉格朗日[Lagrange]插值填充空缺數據法);
 、 異常數據檢測;
 、 數據濾波;
 、 穩態檢測;
 、 矛盾數據;
 、 數據規范化方法(包括最大——最小規范化,正態標準化,單位標準化)。由于這些方法涉及的數學內容比較專業,限于篇幅不在此介紹了。
  5 結語
  回顧世界上一個多世紀以來的各種戰爭、災難和沖突,常常發現與資源,其中最主要的資源——能源資源有關,超級大國不惜動用各種手段搶奪別國的資源,挑起資源國之間的矛盾。能源已成為世界政治、軍事和經濟的核心。但是地球上的資源是一個常數,它不會增加的,因此各國科學家都在關心和研究節能減排的問題。我國的全國能源基礎和管理標準化技術委員會也在編制能源管理體系相關的中國標準。
  對涂料界來說,國際上的一些有遠見的公司多年前已開始著手這方面的研發工作。對于我國涂料界來說,人們也關心這方面的動向,也想了解這方面的新成果,甚至也希望能自己動手來探索一些這方面的前沿課題。本文的意愿就是拋磚引玉,希望大家共同來探索一下這方面的工作。不要等別人已是碩果累累的時候,我們再緊隨他人之后。希望能就此問題盡快開展一些研討,不知能否實現?!

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