新疆工業硅行業節能潛力分析

張華余 張義昊 薩亞·烏馬爾

(新疆維吾爾自治區節能技術服務中心 烏魯木齊 830000)

開展重點耗能企業能效對標活動，是引導重點耗能企業節能、促進企業在節能降耗中上水平、上臺階的重大舉措，對推動企業進一步挖掘節能潛力，不斷提高能源利用效率、經濟效益和競爭力具有十分重要的意義。

新疆維吾爾自治區節能技術服務中心作為自治區最早成立的節能專業技術服務機構，近年來根據自治區工業節能主管部門統一工作部署安排和節能監察工作的需要，多次承擔全區重點行業能效對標組織和技術指導服務工作，為推動全區節能減排工作發揮了積極的作用。為使對標工作成果能在指導行業節能減排工作中發揮更好的作用，本文作者根據其所參與的區內主要工業行業能效對標工作了解掌握的有關行業主要生產能耗指標第一手數據資料，通過與國內外同類能效先進公司進行比對，對工業硅等行業企業能效水平進行了梳理定位，并針對存在的差距和問題做了認真分析，提出了相關行業提高能效水平的對策及方向。限于篇幅，在此，對相關情況分行業進行介紹，以供大家借鑒參考。

1 工業硅行業背景

中國是工業硅最大的生產國，其產能、產量都居世界首位。近年來國內工業硅產業生產格局由云南等省份逐漸轉移到具有煤炭、電力、硅石等資源優勢的新疆，2015 年新疆成為工業硅產量第一的省區。2018年我國工業硅產能為500萬噸，其中新疆（含兵團）產能為168萬噸，占國內總產能的33.6%，產量達102萬噸，占國內總產量的42.5%。2018年全年新疆地區產量共計102.8 萬噸，穩居全國產量榜首位置，產量同比增長33.5%；云南地區產量共計48萬噸，產量位居全國第二；四川地區金屬硅產量共計34萬噸，同比下降5.5%，產量位居全國第三；福建地區產量共計11萬噸，同比下降21.4%，全年開工率較2017年下降8%。全國工業硅產量位居前10的企業中，區內企業占5家，占自治區工業硅總產量的80%。作為工業硅產能大區，同時也是耗能大戶，降低能耗成為整個行業提高競爭力的主要矛盾和關鍵環節。

圖1 2018年中國主要地區工業硅產量分布情況

2 對標總體情況

2.1 企業設備情況

2019 年全區共計11 家工業硅生產企業列入自治區能效對標核查范圍，總產能為125.85萬噸/年，約占全區工業硅總產能的80%。涉及礦熱爐合計136臺（均采用矮煙罩半封閉型），總規模為295.97 萬kVA。其中：33000kVA 的49 臺，25500kVA 的20 臺，15000kVA 的3 臺，12600kVA 的32 臺，12500kVA 的27臺，10000kVA的2臺，9000kVA的3臺。按地域劃分：昌吉州3 家企業，33000kVA 的17 臺，12500kVA的12臺，10000kVA的2臺，9000kVA的3臺；伊犁州6家企業，12500kVA 的15 臺，15000kVA 的3 臺；石河子市1 家企業，12600kVA 的32 臺，12500kVA 的20臺；吐魯番1家企業，33000kVA 的32 臺。擁有25000kVA 及以上礦熱爐的在產工業硅廠3 家，電爐數量共計69 臺，產能共計77.05 萬噸，占總產能的61.22%。

本次現場核查企業工藝裝備均不屬于國家《產業結構調整指導目錄（2019年本）》中淘汰類，僅1家公司的5 臺礦熱爐（3 臺9000kVA 和2 臺10000kVA）屬于限制類：“第二類 限制類 六、鋼鐵19、2×2.5 萬千伏安以下普通鐵合金礦熱電爐(中西部具有獨立運行的小水電及礦產資源優勢的國家確定的重點貧困地區，礦熱電爐容量＜2×1.25萬千伏安)”。

圖2 2018年新疆主要地區工業硅產量分布情況

圖3 2018年工業硅礦熱爐容量分布情況

2.2 生產情況

本次對標的工業硅企業2018年產能為125.85萬噸，實際產量為94.87萬噸，同比增長44.51%，產能利用率為75.39%；實現總產值105.75 億元，同比增長55.67%；工業增加值33.50 億元（采用行業增加值率計算），同比增長55.60%。

2.3 能源消費情況

工業硅企業的生產主要用能集中在礦熱爐，能源消費品種為電力、洗精煤、石油焦、木片和柴油，加工轉換產出能源有蒸汽、電力。2018 年11家企業綜合能耗為305.41 萬噸標準煤，其中，電力消費量為138.37 億千瓦時，洗精煤消費量為48.09萬噸，石油焦消費量為21.83 萬噸，木片消費量為45.03 萬噸，柴油消費量為2.56 萬噸，加工轉換產出蒸汽為918.18 萬噸，電力25637.32 萬千瓦時。2018 年企業產品總節能量12.17 萬噸標準煤，節水22.84 萬立方米（采用單位產品能耗、水耗水平計算）。

圖4 2018年能源消耗結構

3 能效水平情況分析

此次能效對標過程中，對標指標的選取和對比分析依據國家《工業硅單位產品能源消耗限額》（GB 31338-2014）進行，結合工業硅企業生產特點和我區工業硅行業整體狀況，對標指標選定為工業硅單位產品能耗、單位產品電耗、單位產品冶煉電耗、單位產品水耗四項指標。

經對各項指標核算并與國家限額值相比，2017年平均工業硅單位產品能耗為3404.59 千克標準煤/噸；平均工業硅單位產品電耗15228.76千瓦時/噸；平均工業硅單位產品冶煉電耗13542.65 千瓦時/噸；平均工業硅單位產品水耗4.31立方米/噸。單個企業指標情況通過與國家限額值進行對比分析，指標排名前兩名的企業指標值分別為3300.08、3358.93千克標準煤/噸；有四家企業2017年工業硅單位產品綜合能耗未能達到國家限定值，企業的指標值分別為3521.34、3547.78、3584.91、3755.72千克標準煤/噸。

2018 年平均工業硅單位產品能耗為3219.18 千克標準煤/噸，同比下降5.45%；平均工業硅單位產品電耗14584.7 千瓦時/噸，同比下降4.23%；平均工業硅單位產品冶煉電耗13055.96 千瓦時/噸，同比下降3.59%；平均工業硅單位產品水耗4.05立方米/噸，同比下降6.01%。單個企業指標情況通過與國家限額值進行對比分析，工業硅單位產品能耗指標全部達到國家限定值，指標排名前兩名的企業指標值分別為2839.99、3273.61千克標準煤/噸，比行業先進值分別高339.99、773.61千克標準煤/噸；排名最后的兩家企業指標值分別為3489.07、3495.95千克標準煤/噸；此外有兩家新建企業，由于生產線處在調試階段及未滿負荷生產等原因，工業硅單位產品能耗指標未能達到國家準入值。

從行業總體情況來看，2018 年工業硅企業整體對標指標呈同比下降趨勢，但工業硅單位產品綜合能耗平均指標比國內先進值高719.18 千克標準煤/噸，對標指標與國內先進水平存在較大差距。通過對行業整體工藝裝備水平、余熱利用及生產過程管理現狀等環節進行分析，存在較大差距的主要原因如下：一是余熱資源未能充分利用。本次對標企業中僅兩家企業回收礦熱爐煙氣余熱用于發電，其余9家工業硅企業雖有部分企業余熱用于冬季采暖和供應熱水，但回收利用量遠低于余熱資源量，達不到充分利用余熱資源的目的。二是重點企業產能利用不足。有三家企業占本次對標企業總產能的60%，因受設備調試、原料供應不足、采用長爐齡生產工藝和操作等影響，三家企業產能利用率僅為39%～67%。三是企業能源管理制度不健全。企業在產品能耗定額考核方面未能分工序細化，且對能源消耗指標的制定因缺少細化的計量和統計而略顯粗放。四是專業管理人才、技術型人才缺失。工業硅企業生產管理的特點是要求員工具備很高的生產設備操作技能。設備維護和保養、工藝設備檢修、生產操作技術、設備操作等人員的水平高低對生產過程中科學計算入爐料比，依據爐體、電氣等參數準確判斷和及時精準優化爐況從而顯著減少能耗、延長爐齡、提高產品產量和設備的全年有效生產率起著重要的作用。我區工業硅企業普遍存在人員流動大、技術型人才缺失等問題。

雖然目前我區工業硅行業的整體能耗水平與國內先進水平有較大差距，但也為企業挖潛節能改造提供了空間，近年來一些企業通過實施回收礦熱爐煙氣余熱發電等節能項目單位產品綜合能耗水平有了較大提高和改善，取得了較好的節能效果，經驗做法值得總結和推廣。

4 存在的主要問題

通過此次工業硅行業對標現場核查發現，企業能效對標工作從實施效果和企業工作推進力度上還存在不同程度的問題，主要表現在：

（1）個別企業對開展能效對標活動的重要性認識不足，在組織推進對標挖潛活動時，主觀努力不夠，強調客觀因素過多，對這項活動的開展存有畏難情緒和不思進取的思想意識，對于對標挖潛工作缺乏系統的思考與組織，使該項工作沒有得到持續深入和有效的開展。

（2）節能管理意識淡薄。企業對節能減排與經濟發展的關系認識不到位，仍然存在重發展、輕節能的思想，沒有把主要精力轉到加強自主創新、促進傳統產業技術改造優化升級上來。能源管理各項制度與實際工作運行兩張皮，在產品能耗定額考核方面未能分工序細化考核，對能源消耗指標的制定因缺少細化的計量和統計而略顯粗放，不利于嚴格考核和充分調動職工積極性。

（3）資源利用效率低。在工業硅礦熱爐生產過程中排放的煙氣溫度約為550～750℃，煙氣帶走的熱量約占輸入總熱量的40%～50%，由此可見，煙氣余熱回收節能潛力很大，但多數企業礦熱爐煙道高溫煙氣的熱能沒有得到合理的利用造成熱能的浪費。另外，工業硅企業生產過程中產生的廢棄碎料及硅渣一般外銷作為水泥和磚廠的廉價原料，硅渣中含有15%以上的單質硅沒有被回收，造成資源的浪費。

（4）企業對燃料熱值分析化驗重視程度不夠，也未將熱值等能效核算依據列入原材料購入的選材條件。能源折標依據的缺失使得能效指標核算不能準確反映企業真實用能水平，對制定能耗定額等相關考核指標帶來一定困難。

（5）技術型人才欠缺。企業對技術人員培訓力度不夠，加之人員流動性較大，難以長期留用技術人才。生產人員普遍對工業硅冶煉技術掌握不熟練，導致爐況長期處于波動狀態，影響企業用能水平的提升。

5 對策建議

5.1 企業層面

（1）加強節能基礎管理，完善企業能源管理和計量體系。主管部門要督促企業完善原始資料的管理，完善獨立、可核查的能源計量和統計臺賬，保留原始記錄及憑證，確保能耗數據真實有效。鼓勵有條件的企業建立能源管理體系和能源管理中心，提升能源管理水平。企業要加強對洗精煤、石油焦熱值化驗管理制度的建立和落實，按照《用能單位能源計量器具配備和管理通則》（GB17167）要求，配備必要的能源（水）計量器具。

（2）優選原料和碳質還原劑，科學優化配料。一是原料的優選。原料硅石的熱穩定性、抗爆性和硅石入爐粒度對工業硅生產電耗有重要影響。建議企業依據電爐爐體參數，在粒度、純度、抗爆性、熱穩定性、還原性等方面對硅石進行優選。二是碳質還原劑的優選。還原劑的反應性、灰份含量、比電阻均與冶煉電耗指標密切相關。建議企業嚴格控制還原劑粒度，科學檢測其與SiO氣體的反應活性及碳素材料中的煤素質，依據爐體參數、電氣參數對碳質還原劑進行優選。三是爐況的優化調節。建議企業科學計算入爐料比，選擇準確、合理的電氣參數，嚴格遵循原物料熱化學反應原理進行精準操作。

（3）切實提高技術裝備水平。通過政策杠桿引導和鼓勵企業積極運用先進適用技術實施升級改造。要著力推廣先進節能環保技術，生產原料的貯存應采用封閉料場，加工處理采用高效節能的預處理系統，配料和上料采用自動化控制操作系統；礦熱爐采用機械化加料或加料搗爐機操作系統；鼓勵研發和推廣應用精料入爐技術，原料處理、除塵系統計算機智能自動化操作和控制系統；重點突破“廢棄碎料及硅渣綜合利用”、“工業硅冶煉新型替代還原劑”等關鍵技術難題；加快實施煙氣余熱回收利用、電機和變壓器能效提升改造項目。

（4）加強用水和節水管理。健全企業節約用水目標責任和考核評價制度，強化用水計量統計，全面實行用水定額管理，開展水平衡測試。推進企業節水技術進步，降低用水消耗。

5.2 節能管理部門層面

（1）強化組織領導，加大行業對標工作的指導力度。主管部門應進一步建立和完善工業硅行業能效對標體系，指導企業將發展目標細化落實到各項管理工作中，形成切實有效的行業對標管理機制，把對標工作作為節能管理的重要手段納入企業績效考核之中。

（2）做好日常監督管理。建立工業硅單位產品電爐電耗或單位產品綜合能耗考核體系，對指標連續兩年超過國家限定值且通過整改仍不達標的企業，依法依規采取停產整改、節能監察、懲罰性高電價、不得參與市場電量交易等措施，倒逼企業升級改造或有序退出。

（3）樹立先進典型，推廣先進經驗。積極搭建企業間相互交流平臺，組織開展相關培訓，及時總結和推廣能效對標先進企業的經驗和做法，引導企業樹立標桿，尋找差距，借鑒先進企業經驗做法，制定和落實節能措施，力促能效水平上臺階。

（4）延伸硅下游產業鏈，推動產業高端化發展。依托我區工業硅產業基礎，加快延伸產業鏈，優化產品結構，提升產品就地轉化率和資源能源利用率。重點打造準東和鄯善兩個硅基新材料產業基地，創新激發市場有效需求，逐漸實現工業硅產業結構由高消耗向高效率，由粗加工向精加工轉變。

我區工業硅企業現共擁有年生產能力125.85萬噸，而電爐總容量達到296萬kVA。如果全區工業硅單位產品綜合能耗達到先進值2500kgce/t 測算，每噸工業硅可節能720kgce/t，以總產能80%計算，每年可以節約72.49 萬噸標煤，減排188.47 萬噸二氧化碳、1.74 萬噸二氧化硫、0.51 萬噸氮氧化物。如此巨大的節能潛力，對其工業硅企業進行節能技術改造和有效的能源管理制度具有積極的經濟和環境效益。