卷烟厂建设过程中节能措施与技术的应用

乔建国

（江苏中烟工业有限责任公司徐州卷烟厂，江苏徐州 221005）

1 问题

部分卷烟厂在行业公司改制、工商分离、兼并整合等多轮变革过程中，节能措施和技术应用方面存在诸多不足。

（1）节能建设缺乏总体规划，没有延续性。卷烟厂作为烟草行业的制造生产基地，其核心业务是制造加工优质卷烟产品，基于这个认识，部分卷烟厂对企业节能建设的认识上还浮于喊喊口号、开展专项活动、短期治理措施等方面，从而导致在节能建设上没有总体规划，在节能改造上没有可延续性和长效性，常常头痛医头、脚疼医脚，从而造成节能成果往往短期见效，长期反弹，甚至得不偿失。

（2）对节能措施和技术整体认识不足。卷烟企业人才众多，但因行业的特殊性，其人力核心主要集中在卷烟产品研发和生产维护，部分卷烟厂在节能措施和技术应用方面，存在非专业人员管理，实践经验缺乏，对传统节能措施和技术应用区域、层次模糊，对新型节能技术应用前景不明、信心不足等问题。对节能知识一知半解，对节能技术体系整体认识不足，从而造成许多节能工作效果达不到预期。

为此，通过对建设工程市场众多成熟节能技术的研究，结合对行业内多家卷烟厂节能措施和技术应用实际，系统性构建卷烟厂建设过程中节能措施和技术应用框架。

2 节能措施及技术应用

2.1 布局规划节能

卷烟厂无论是在建设之初，还是在后续的改造过程中，应在规划布局方面充分考虑节能因素，通过各功能分区的合理布置，降低人力、物力、运输成本，提升能源利用效率。可采取的措施：①物流路线集中，缩短运距。卷烟生产过程，涉及大量原、辅材料和成品厂内倒运、暂存和厂外运输，缩短物流运距可从根本上实现节能降耗。布局时应把原辅材料入口和成品出口靠近厂区物流大门设置，原辅材料和成品仓库在联合工房内部或外部临近设置；②缩短能源供应距离。卷烟生产运营用能主要涉及电、正压气、负压气、蒸汽、冷热水等能源供应。空压机、真空泵、制冷机组、换热机组尽可能设置在联合工房内部，可考虑建设地下设备用房；锅炉房应设置在距离主要用汽点——制丝车间和空调机房较近的位置；空调机房和除尘房应设置在与制丝车间和卷包车间、掺兑区相邻的位置；如考虑厂区整体设置动力中心，实现动力设施集中管理，应将动力中心设置在靠近联合工房的位置，从而使公用动力管道短捷，减少沿程损失、降低能源消耗；③充分利用自然能源。通过对厂区自然环境分析，在满足消防、安全等规范的的前提下，合理设置联合工房、动力中心、库房等各建筑物位置、朝向，提升自然通风和自然采光效果，实现自然节能。

2.2 建筑节能

建筑节能方面，传统成熟的技术较多，有很多仅仅是一些小的节能措施，在建设时提前考虑，就可以为后续使用过程节能工作提供较大的便利。主要涉及的方面：①结构。在建筑结构设计方面，满足工艺需求的同时，应充分考虑梁、柱、墙、顶、地面，以及门窗、中庭、外立面等结构构件优化设计，实现结构诱导通风、充分利用自然采光[1]、功能隔热保温等节能目的。如利用楼梯间、中庭、风井等建筑物内部贯穿多层的竖向空腔设计，满足进排风口高差要求，并在顶部设置可以控制的开口，实现自然通风的目的；②门窗[2]。除消防、建筑规范要求门窗设计外，外门尽可能采用保温门，在人流密集频繁的部位设置自动感应门，保温重点区域设置风幕机，预留门窗保温帘、棉位置和卡槽。外窗选用节能的隔热塑钢或断桥铝材质窗框，加装中空隔热玻璃，设置能够改变叶片翻转角度的遮阳百叶；③外墙、屋面。外墙采用保温隔热的加气混凝土砌块墙，外墙和屋面均按规范设置保温层，选用高效隔热保温材料，如岩棉板、硬质玻璃棉保温板、挤塑聚苯乙烯泡沫板等；④缝隙处理。建筑中结构缝隙处理，因为数量众多、分布广散，往往在设计和施工时容易被忽视，但若不提前考虑，细致处理，往往会对建筑节能整体效果带来巨大损害，如门窗缝隙、分隔缝、结构粘结缝隙等地方均要进行加强细致的密封节能处理。

2.3 公用设施节能

2.3.1 整体原则

在卷烟厂生产运营过程中，公用设施是耗能大户，也是企业节能最有潜力可挖的环节。在建设公用动力系统过程中，要按照以下整体原则考虑节能方案：①设备选型要梯级配置。合理选择锅炉、制冷机、空压机、真空泵、空调、冷却塔、变配电设施、给排水泵组等公用动力设备台数和规格，阶梯级配置，以便能够根据不同季节、不同时段、不同班次供需量实现多模式精益节能运行，避免全年一个模式，出现大马拉小车现象而造成能源浪费；②系统运行要自动精益。要选用自动化程度高、能耗低的设备，应用PLC控制接口单元、工业网络总线、数据库、客户端组件平台、Web前端页面等计算机自动控制技术，建立公用动力设施全过程数据采集、实时监控、自动运行系统，如MES（Manufacturing Execution System）系统，以便降低人力成本，及时发现和处理故障，减少设备故障停机时间，降低故障停机率，实现公用设施系统精益、节能运行；③采取减少能源运输损耗的有效措施。水、气、汽、冷热风等公用动力系统，建设过程中首先须合理设计管道介质流速，减少弯头，以降低阻力损失；其次要对设备和管道、阀件采取妥善的保温隔热措施（可采用玻璃棉、橡塑保温棉、铝镁质保温棉等），以减少能量散逸流失；另外还须选取优质、可靠、专业管件、阀件，以减少介质漏损。

除以上整体原则外，公用动力系统还须按照专业采取相应的节能措施。

2.3.2 专业节能措施

（1）电气。供配电节能：首先，要根据用电设备分布情况，按照就近集中原则，合理布置变配电设施位置，如厂区规划有动力中心，采用高压变配电设备设置在动力中心，低压变配电设备就近设置在联合工房、办公楼、动力中心、宿舍区等单体内的方式，以缩短供电半径，减少电能损失。其次，要在高低压配电室和设备附近均设置无功功率自动补偿装置，提高功率因数（一般控制在0.9以上，以0.95为宜），提升设备电气效率，减少供电损失。第三，卷烟生产过程中，大、中、小、微型变频电机设备种类广、数量多，UPS电源应用广泛，谐波产生频繁，须在高压配电段配置大容量谐波治理设施（如有源、无源滤波器，电容器串接调谐电抗器等），并在电能质量要求高的设备（如PLC控制柜、精密控制设施）前端安装或预留专用谐波抑制设备。

照明节能：要根据不同区域照度规范要求，合理设置照明灯具密度，并尽可能多采用节能环保的LED灯具[3]。大空间的生产车间和公共场所须设置智能照明控制系统，实现分时段、分区域等多种照明控制方式。具体可按照以下几种原则实现：①总体按区域功能、天然采光状况及车间生产条件采取分区、分组控制；②大空间生产场所按车间、工段、工序分区控制；③其余按列设置灯具的房间、场所，宜按所控灯列与侧窗平行或采光带平行设置灯具分段控制；④楼道等公共区域照明采用感应式或延时的自动控制方式；⑤每个照明开关所控光源数不宜太多，以便使用时避免照明浪费。

电机节能：卷烟厂属于生产类企业，电机种类广、数量多，电机节能潜力大。①电机要考虑选择大品牌、高效、节能、环保产品，严禁采购和使用工业和信息化部网站公示的《高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录》第一、二、三、四批次中的产品；②电机启动宜采用变频器控制、降压软启动装置等方式，减少冲击和启动电压波动，并尽可能采用变频方式运行，减少系统裕量浪费；③部分电机可考虑选用高压设备，降低运行电流，减少损耗，如制冷机组采用10 kV高压电机。

（2）动力。动力设备设施节能除满足以上布局规划、公用设施节能总则和电气节能相关要求外，还须从以下方式进行补充：①蒸汽在生产、运输、使用过程会产生大量高温凝结水，要全过程设置蒸汽凝结水回收系统[4]，将凝结排水全部回收、过滤、检测后作为锅炉补充用水或其他循环系统用水，不仅减少水资源浪费，还充分利用了凝结水余热；②锅炉设备须配置节能器，充分利用锅炉尾部高温烟气加热锅炉给水，同时降低排烟温度；③锅炉辅机系统中须配置水水换热器，充分利用锅炉连续高温排污水余热加热锅炉给水，同时降低排污水温度；④空压机考虑选用高效无油离心变频机组代替螺杆机组；⑤真空泵考虑选用离心机组代替传统的水环式真空泵，这里特别强调的是缩短负压管道，减少管阻，对提高真空泵效率尤为有利，因而真空泵站应就近设置在联合工房内靠近卷包车间位置。

（3）暖通。暖通专业节能除须满足以上布局规划、公用设施节能总则和电气节能相关要求外，还须重点关注以下5点：①合理利用新风，在空调系统中设置新风接入系统，特别是在春秋过渡季节，充分利用新风以推迟开启制冷系统或缩短制冷系统的运行时间，降低能源消耗；②合理利用排风冷热余量，对于车间工艺温度要求与外界环境温度全年长期相差较大的卷烟厂，在空调系统中设置利用排风对新风进行预冷或预热处理的设施，降低后端新风处理负荷实现节能；③合理利用冷却塔直接制冷[5]，预留冷却水与冷冻水供回水管道接入阀门，在过渡季节和冬季，当车间内温度较高于设计温度的情况下，直接利用冷却塔供给的低温冷却水接入冷冻水循环系统，保持车间内温度恒定，延迟制冷机组开启时间，降低全年冷机开启负荷；④合理利用水雾加湿方式，在空调蒸汽加湿系统中并入微雾水加湿系统，在春秋过渡季节，利用水雾加湿，既减少了加湿蒸汽消耗，也辅助起到了降温的作用[6]；⑤充分利用地热可再生资源，在地质、环境适宜情况下设置地源热泵系统[7]为中央空调提供冷热水，降低电能、蒸汽消耗，既节能又环保。

（4）给排水。给排水专业节能除须满足以上布局规划、公用设施节能总则和电气节能相关要求外，还须重点关注以下几点：①减少水资源的无用消耗，选用节水型卫生洁具，在集中卫生间选用感应式冲洗阀，厂内所有水池、水箱溢流水位要设置报警装置，防止进水管阀门故障时，水池、水箱长时间溢流排水，减少浪费；②重视水资源循环利用，在公用和工艺设施中冷却系统中，采用冷却水循环系统，减少排放，提升水资源利用效率；③设置厂区污水处理与回用系统，对全厂污废水统一回收、处理，使处理后的水质指标达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》、《城市污水再生利用 景观环境用水水质》标准，可回用于绿化浇灌、冲洗、景观水体补水等。在条件允许情况下，还可采用反渗透技术对中水进一步深度处理达标后，可回用于全厂冷却系统补水，从而减少排放，大大提高水资源循环利用率；④充分利用太阳能，在联合工房、办公楼等单体建筑屋顶布置太阳能集热器，建立太阳能热水系统，为厂区洗浴系统提供主热水源；⑤充分利用车间工艺设备高温排水和工艺炉烟气余热，通过换热装置制备热水，就近供应联合工房热水系统用水。

2.4 能源计量管理系统

除以上节能措施外，还须在建设过程中重视企业总体能源计量管理设施配套，建立全方位、全过程的专业能源计量管理系统[8]，为企业节能降耗分析、决策提供全面详实的数据支撑。对于卷烟厂来说，能源管理主要是指卷烟生产过程的水、电、正压气、负压气、蒸汽、天然气、柴油等能源消耗的全面计量、统计和分析，因而须在各级能源介质分供点装设全面、可靠的计量设备（如计量表、流量计等），实现企业用能二级计量，尽可能的完善三级计量。其中一级（厂级)计量，主要用于对外核算，二级（部门级或区域级）计量用于内部核算和考核，如生产车间、办公楼等区域能源计量，三级（设备级）计量主要用于能耗高的重点设备的用能分析和考核，如制冷、空压、制丝、卷接包等设备的用能分析，当然在投资条件允许情况下，可将三级计量覆盖至全部用能设备点。

2.5 可再生能源利用

随着可再生能源技术的发展，卷烟厂作为大型国有性质生产企业，在可再生能源利用上具有广阔前景。除以上提到的利用温差的冷却塔直接供冷系统、利用地热的地源热泵系统、利用太阳能的热水系统，对于联合工房、停车雨棚、库房顶面等有大面积空置区域的卷烟厂，还可考虑设置光伏发电系统，充分利用优质清洁太阳能，实现光伏发电补充自用。而在北方、西部风力资源丰富的地区，在条件允许情况下，可以建立风力发电设施补给自用电能。

3 结语

通过对卷烟厂建设过程中布局规划、建筑、公用设施、能源管理、可再生能源利用等方面节能措施和技术的探索研究，系统构建卷烟厂节能措施和技术应用框架，为保证卷烟厂节能建设的实效性和可持续性提供借鉴思路。