卷煙廠建設過程中節能措施與技術的應用

喬建國

（江蘇中煙工業有限責任公司徐州卷煙廠，江蘇徐州 221005）

1 問題

部分卷煙廠在行業公司改制、工商分離、兼并整合等多輪變革過程中，節能措施和技術應用方面存在諸多不足。

（1）節能建設缺乏總體規劃，沒有延續性。卷煙廠作為煙草行業的制造生產基地，其核心業務是制造加工優質卷煙產品，基于這個認識，部分卷煙廠對企業節能建設的認識上還浮于喊喊口號、開展專項活動、短期治理措施等方面，從而導致在節能建設上沒有總體規劃，在節能改造上沒有可延續性和長效性，常常頭痛醫頭、腳疼醫腳，從而造成節能成果往往短期見效，長期反彈，甚至得不償失。

（2）對節能措施和技術整體認識不足。卷煙企業人才眾多，但因行業的特殊性，其人力核心主要集中在卷煙產品研發和生產維護，部分卷煙廠在節能措施和技術應用方面，存在非專業人員管理，實踐經驗缺乏，對傳統節能措施和技術應用區域、層次模糊，對新型節能技術應用前景不明、信心不足等問題。對節能知識一知半解，對節能技術體系整體認識不足，從而造成許多節能工作效果達不到預期。

為此，通過對建設工程市場眾多成熟節能技術的研究，結合對行業內多家卷煙廠節能措施和技術應用實際，系統性構建卷煙廠建設過程中節能措施和技術應用框架。

2 節能措施及技術應用

2.1 布局規劃節能

卷煙廠無論是在建設之初，還是在后續的改造過程中，應在規劃布局方面充分考慮節能因素，通過各功能分區的合理布置，降低人力、物力、運輸成本，提升能源利用效率。可采取的措施：①物流路線集中，縮短運距。卷煙生產過程，涉及大量原、輔材料和成品廠內倒運、暫存和廠外運輸，縮短物流運距可從根本上實現節能降耗。布局時應把原輔材料入口和成品出口靠近廠區物流大門設置，原輔材料和成品倉庫在聯合工房內部或外部臨近設置；②縮短能源供應距離。卷煙生產運營用能主要涉及電、正壓氣、負壓氣、蒸汽、冷熱水等能源供應。空壓機、真空泵、制冷機組、換熱機組盡可能設置在聯合工房內部，可考慮建設地下設備用房；鍋爐房應設置在距離主要用汽點——制絲車間和空調機房較近的位置；空調機房和除塵房應設置在與制絲車間和卷包車間、摻兌區相鄰的位置；如考慮廠區整體設置動力中心，實現動力設施集中管理，應將動力中心設置在靠近聯合工房的位置，從而使公用動力管道短捷，減少沿程損失、降低能源消耗；③充分利用自然能源。通過對廠區自然環境分析，在滿足消防、安全等規范的的前提下，合理設置聯合工房、動力中心、庫房等各建筑物位置、朝向，提升自然通風和自然采光效果，實現自然節能。

2.2 建筑節能

建筑節能方面，傳統成熟的技術較多，有很多僅僅是一些小的節能措施，在建設時提前考慮，就可以為后續使用過程節能工作提供較大的便利。主要涉及的方面：①結構。在建筑結構設計方面，滿足工藝需求的同時，應充分考慮梁、柱、墻、頂、地面，以及門窗、中庭、外立面等結構構件優化設計，實現結構誘導通風、充分利用自然采光[1]、功能隔熱保溫等節能目的。如利用樓梯間、中庭、風井等建筑物內部貫穿多層的豎向空腔設計，滿足進排風口高差要求，并在頂部設置可以控制的開口，實現自然通風的目的；②門窗[2]。除消防、建筑規范要求門窗設計外，外門盡可能采用保溫門，在人流密集頻繁的部位設置自動感應門，保溫重點區域設置風幕機，預留門窗保溫簾、棉位置和卡槽。外窗選用節能的隔熱塑鋼或斷橋鋁材質窗框，加裝中空隔熱玻璃，設置能夠改變葉片翻轉角度的遮陽百葉；③外墻、屋面。外墻采用保溫隔熱的加氣混凝土砌塊墻，外墻和屋面均按規范設置保溫層，選用高效隔熱保溫材料，如巖棉板、硬質玻璃棉保溫板、擠塑聚苯乙烯泡沫板等；④縫隙處理。建筑中結構縫隙處理，因為數量眾多、分布廣散，往往在設計和施工時容易被忽視，但若不提前考慮，細致處理，往往會對建筑節能整體效果帶來巨大損害，如門窗縫隙、分隔縫、結構粘結縫隙等地方均要進行加強細致的密封節能處理。

2.3 公用設施節能

2.3.1 整體原則

在卷煙廠生產運營過程中，公用設施是耗能大戶，也是企業節能最有潛力可挖的環節。在建設公用動力系統過程中，要按照以下整體原則考慮節能方案：①設備選型要梯級配置。合理選擇鍋爐、制冷機、空壓機、真空泵、空調、冷卻塔、變配電設施、給排水泵組等公用動力設備臺數和規格，階梯級配置，以便能夠根據不同季節、不同時段、不同班次供需量實現多模式精益節能運行，避免全年一個模式，出現大馬拉小車現象而造成能源浪費；②系統運行要自動精益。要選用自動化程度高、能耗低的設備，應用PLC控制接口單元、工業網絡總線、數據庫、客戶端組件平臺、Web前端頁面等計算機自動控制技術，建立公用動力設施全過程數據采集、實時監控、自動運行系統，如MES（Manufacturing Execution System）系統，以便降低人力成本，及時發現和處理故障，減少設備故障停機時間，降低故障停機率，實現公用設施系統精益、節能運行；③采取減少能源運輸損耗的有效措施。水、氣、汽、冷熱風等公用動力系統，建設過程中首先須合理設計管道介質流速，減少彎頭，以降低阻力損失；其次要對設備和管道、閥件采取妥善的保溫隔熱措施（可采用玻璃棉、橡塑保溫棉、鋁鎂質保溫棉等），以減少能量散逸流失；另外還須選取優質、可靠、專業管件、閥件，以減少介質漏損。

除以上整體原則外，公用動力系統還須按照專業采取相應的節能措施。

2.3.2 專業節能措施

（1）電氣。供配電節能：首先，要根據用電設備分布情況，按照就近集中原則，合理布置變配電設施位置，如廠區規劃有動力中心，采用高壓變配電設備設置在動力中心，低壓變配電設備就近設置在聯合工房、辦公樓、動力中心、宿舍區等單體內的方式，以縮短供電半徑，減少電能損失。其次，要在高低壓配電室和設備附近均設置無功功率自動補償裝置，提高功率因數（一般控制在0.9以上，以0.95為宜），提升設備電氣效率，減少供電損失。第三，卷煙生產過程中，大、中、小、微型變頻電機設備種類廣、數量多，UPS電源應用廣泛，諧波產生頻繁，須在高壓配電段配置大容量諧波治理設施（如有源、無源濾波器，電容器串接調諧電抗器等），并在電能質量要求高的設備（如PLC控制柜、精密控制設施）前端安裝或預留專用諧波抑制設備。

照明節能：要根據不同區域照度規范要求，合理設置照明燈具密度，并盡可能多采用節能環保的LED燈具[3]。大空間的生產車間和公共場所須設置智能照明控制系統，實現分時段、分區域等多種照明控制方式。具體可按照以下幾種原則實現：①總體按區域功能、天然采光狀況及車間生產條件采取分區、分組控制；②大空間生產場所按車間、工段、工序分區控制；③其余按列設置燈具的房間、場所，宜按所控燈列與側窗平行或采光帶平行設置燈具分段控制；④樓道等公共區域照明采用感應式或延時的自動控制方式；⑤每個照明開關所控光源數不宜太多，以便使用時避免照明浪費。

電機節能：卷煙廠屬于生產類企業，電機種類廣、數量多，電機節能潛力大。①電機要考慮選擇大品牌、高效、節能、環保產品，嚴禁采購和使用工業和信息化部網站公示的《高耗能落后機電設備（產品）淘汰目錄》第一、二、三、四批次中的產品；②電機啟動宜采用變頻器控制、降壓軟啟動裝置等方式，減少沖擊和啟動電壓波動，并盡可能采用變頻方式運行，減少系統裕量浪費；③部分電機可考慮選用高壓設備，降低運行電流，減少損耗，如制冷機組采用10 kV高壓電機。

（2）動力。動力設備設施節能除滿足以上布局規劃、公用設施節能總則和電氣節能相關要求外，還須從以下方式進行補充：①蒸汽在生產、運輸、使用過程會產生大量高溫凝結水，要全過程設置蒸汽凝結水回收系統[4]，將凝結排水全部回收、過濾、檢測后作為鍋爐補充用水或其他循環系統用水，不僅減少水資源浪費，還充分利用了凝結水余熱；②鍋爐設備須配置節能器，充分利用鍋爐尾部高溫煙氣加熱鍋爐給水，同時降低排煙溫度；③鍋爐輔機系統中須配置水水換熱器，充分利用鍋爐連續高溫排污水余熱加熱鍋爐給水，同時降低排污水溫度；④空壓機考慮選用高效無油離心變頻機組代替螺桿機組；⑤真空泵考慮選用離心機組代替傳統的水環式真空泵，這里特別強調的是縮短負壓管道，減少管阻，對提高真空泵效率尤為有利，因而真空泵站應就近設置在聯合工房內靠近卷包車間位置。

（3）暖通。暖通專業節能除須滿足以上布局規劃、公用設施節能總則和電氣節能相關要求外，還須重點關注以下5點：①合理利用新風，在空調系統中設置新風接入系統，特別是在春秋過渡季節，充分利用新風以推遲開啟制冷系統或縮短制冷系統的運行時間，降低能源消耗；②合理利用排風冷熱余量，對于車間工藝溫度要求與外界環境溫度全年長期相差較大的卷煙廠，在空調系統中設置利用排風對新風進行預冷或預熱處理的設施，降低后端新風處理負荷實現節能；③合理利用冷卻塔直接制冷[5]，預留冷卻水與冷凍水供回水管道接入閥門，在過渡季節和冬季，當車間內溫度較高于設計溫度的情況下，直接利用冷卻塔供給的低溫冷卻水接入冷凍水循環系統，保持車間內溫度恒定，延遲制冷機組開啟時間，降低全年冷機開啟負荷；④合理利用水霧加濕方式，在空調蒸汽加濕系統中并入微霧水加濕系統，在春秋過渡季節，利用水霧加濕，既減少了加濕蒸汽消耗，也輔助起到了降溫的作用[6]；⑤充分利用地熱可再生資源，在地質、環境適宜情況下設置地源熱泵系統[7]為中央空調提供冷熱水，降低電能、蒸汽消耗，既節能又環保。

（4）給排水。給排水專業節能除須滿足以上布局規劃、公用設施節能總則和電氣節能相關要求外，還須重點關注以下幾點：①減少水資源的無用消耗，選用節水型衛生潔具，在集中衛生間選用感應式沖洗閥，廠內所有水池、水箱溢流水位要設置報警裝置，防止進水管閥門故障時，水池、水箱長時間溢流排水，減少浪費；②重視水資源循環利用，在公用和工藝設施中冷卻系統中，采用冷卻水循環系統，減少排放，提升水資源利用效率；③設置廠區污水處理與回用系統，對全廠污廢水統一回收、處理，使處理后的水質指標達到《城市污水再生利用 城市雜用水水質》、《城市污水再生利用 景觀環境用水水質》標準，可回用于綠化澆灌、沖洗、景觀水體補水等。在條件允許情況下，還可采用反滲透技術對中水進一步深度處理達標后，可回用于全廠冷卻系統補水，從而減少排放，大大提高水資源循環利用率；④充分利用太陽能，在聯合工房、辦公樓等單體建筑屋頂布置太陽能集熱器，建立太陽能熱水系統，為廠區洗浴系統提供主熱水源；⑤充分利用車間工藝設備高溫排水和工藝爐煙氣余熱，通過換熱裝置制備熱水，就近供應聯合工房熱水系統用水。

2.4 能源計量管理系統

除以上節能措施外，還須在建設過程中重視企業總體能源計量管理設施配套，建立全方位、全過程的專業能源計量管理系統[8]，為企業節能降耗分析、決策提供全面詳實的數據支撐。對于卷煙廠來說，能源管理主要是指卷煙生產過程的水、電、正壓氣、負壓氣、蒸汽、天然氣、柴油等能源消耗的全面計量、統計和分析，因而須在各級能源介質分供點裝設全面、可靠的計量設備（如計量表、流量計等），實現企業用能二級計量，盡可能的完善三級計量。其中一級（廠級)計量，主要用于對外核算，二級（部門級或區域級）計量用于內部核算和考核，如生產車間、辦公樓等區域能源計量，三級（設備級）計量主要用于能耗高的重點設備的用能分析和考核，如制冷、空壓、制絲、卷接包等設備的用能分析，當然在投資條件允許情況下，可將三級計量覆蓋至全部用能設備點。

2.5 可再生能源利用

隨著可再生能源技術的發展，卷煙廠作為大型國有性質生產企業，在可再生能源利用上具有廣闊前景。除以上提到的利用溫差的冷卻塔直接供冷系統、利用地熱的地源熱泵系統、利用太陽能的熱水系統，對于聯合工房、停車雨棚、庫房頂面等有大面積空置區域的卷煙廠，還可考慮設置光伏發電系統，充分利用優質清潔太陽能，實現光伏發電補充自用。而在北方、西部風力資源豐富的地區，在條件允許情況下，可以建立風力發電設施補給自用電能。

3 結語

通過對卷煙廠建設過程中布局規劃、建筑、公用設施、能源管理、可再生能源利用等方面節能措施和技術的探索研究，系統構建卷煙廠節能措施和技術應用框架，為保證卷煙廠節能建設的實效性和可持續性提供借鑒思路。