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造纸过程能源管理

随着世界经济的发展，资源与环境问题变得越来越突出，节能减排与可持续发展成为深入各个行业、各种经济活动的共识。造纸作为我国传统工业行业，具有高消耗、高污染、资源型的特点，又具有循环经济的明显特点，是人民生活和工业生产的重要基础行业，在轻工业仍至整个工业领域的节能减排中都具有重要影响和示范作用。
造纸工业与国民经济发展和社会文明息息相关，纸及纸板消费水平是衡量一个国家现代化和文明程度的重要标志之一。随着我国造纸行业的发展，其自身形成了①技术密集、②投资密集、③资源约束与资源消耗密集、④中间污染物密集、⑤属于基础材料工业等特点。由此可见，造纸行业对资源、能源及原材料有着很强的依赖，加之我国造纸行业依然存在原材料结构不合理、对外依存度高、供求矛盾突出，造纸技术装备水平低，落后产能比例高，企业规模偏小，能源利用及优化程度低，能源管理水平低下等问题，所以，节能减排、提高能源利用效率对造纸行业尤为重要与迫切。另外，随着造纸行业的利润降低，能源成本压力也成为企业对能源管理的需求原动力。
大体上，节能降耗可以分为三大途径：结构节能、管理节能与技术节能。
1) 结构节能
结构节能通过合理调整产业结构、能源消费结构、企业结构、产品与工艺结构等改善能源使用结构，降低能源消耗。如调整相对低能耗的第三产业与高能耗的第二产业之间的比例结构；调整能源消费结构中优质能源的比重；调整企业的规模与结构等等。结构调整，特别是产业结构与能源消费结构的调整，是一项长期任务，并且受国家发展所处阶段，国家拥有资源与能源状况等因素限制，因此，结构的优化升级需要经过长时间积累，对于企业本身来说，至少短期内不会作为节能的手段。
2) 管理节能
管理节能强调规划引导，通过政策机制、规章制度，强化能源管理的标准规范，并加大节能增效宣传教育力度，引导节约型的生产生活方式。制定行业能耗、物耗、环境等标准规范，制定企业节能目标责任评价体系，完善企业能源统计、计量、分析等能源管理手段，在生产中的各个环节优化能源管理，提高能源利用效率。 管理节能需要企业在管理水平、管理经验、管理习惯等方面进行长期积累，不能一蹴而就，要根据政策与经济、资源与能源环境，对能源管理方法持续的改进与提升。
3) 技术节能
技术节能采用新技术、新工艺、新材料、新装备，推动用能行业技术进步，提高能源利用水平，并且实施企业节能技术改造。通过重大节能示范工程，促进关键、共性、前沿节能技术的研发、应用与推广。资料表明，60%～70%的节能量可以通过结构性调整实现，30%～40%的节能量可以通过技术和管理手段实现。然而，结构节能与管理节能都需要经过长时间的积累，但这两种途径能够实现长效、持久化的节能，技术节能更具有时效性，但由于受当前产业结构的限制，材料与工艺创新十分有限，设备和技术的发展则保持着日新月异的速度，同时其为节能减排也可以带来立竿见影的效果。
在严峻的能源环境和国家政策形势下，能源管理被各个企业摆在了重要位置。但是，根据企业所在行业的不同，企业自身自动化、信息化水平的不同，各个企业实行能源管理的水平和成效存在巨大差异：
1) 主要依靠人工进行能源管理
当前，大部分企业的能源管理主要依靠人工实现，采用对计量仪表进行定期巡检，手工定时抄表，能耗逐级上报，能耗毛估计，以及电话调度等方法管理调度能源，显然此种方式导致数据统计分析和能源调度的不准确、不及时，人工巡检抄表周期长，很难保证数据的时效性和准确性，电话调度速度慢、处理周期长，无法实现能源在线动态平衡。企业的能源生产计划与能源调度处于人工指挥状态，未采用基于信息技术实现能耗数据的“即时化、精细化”管理。另外，此种能源管理方式为分散式的能源管理方式，不能完全实现数据共享，往往造成能源生产与使用各环节或部门之间的数据不一致。
2) 系统集成化成度低
其次，当前能源管理的系统集成化成度低。重点工业企业往往包括多个生产部门与车间，涵盖能源生产、利用与回收各个环节。以大型造纸企业为例，一般包括自备热电厂，制浆车间，造纸车间等，大型制浆车间还包括黑液、木屑、树皮、污泥等生物质燃料的回收利用。各部门车间相对独立的能源统计方式往往造成数据的不一致，以及能源的不平衡，更难实现能源的全厂系统优化。对于采取自动化、信息化技术进行能源管理的企业，许多也会因为企业内各自动化、信息化系统间的差异而产生“信息孤岛”。不利于在全厂范围内实现能源的集中管理与系统优化。
3) 缺少决策支持
我国大部分的能源管理系统，主要功能是采集能源计量信息，通过软件实现能源管理报表，能耗简单分析，大屏显示等功能。本质上是以能源计量，管理为主的基础应用，缺少对能源数据的深层挖掘，难以提供分析与决策支持。使运行优化，能源的控制和调度，平衡预测等对节能有重要作用的功能受到一定的限制。
造纸工业作为流程工业，向着规模化的方向发展，生产过程日益复杂，每一生产工序都要消耗多种能源，这些能源即有自产能源，又有外购能源，即有一次能源，又有二次能源，大型制浆厂还包括黑液，木屑，树皮，污泥等生物质燃料。还有一些工序即要消耗能源，又有副产能源，比如制浆的黑液回收与燃烧，污泥的回收与燃烧，还有蒸汽、热水和余压发出的电力，副产的能源要供全企业使用。因此，任何一个生产工序的变化都会对整个能量系统产生复杂的影响，影响全厂的能量平衡。同时，技术的发展使有些工序可以使用多种能源，有些能源又可以相互转化，为能源管理者提供了较多的调节手段。比如在生产中出现中压蒸汽供应量不足时，为弥补其不足，可将高压蒸汽减压，增加中压蒸汽锅炉的蒸发量，减供或停供某些中压蒸汽用户，也可减少自备电厂发电等等，不同解决办法其能耗和能源费用不同，经济效果也不一样。这个问题与煤、蒸汽和电力三种能源有关，情况比较复杂，采用什么措施经济效果最佳，往往需要在生产当中迅速做出决定组织实施。所以，在能源管理方面，为了获得更高的能源使用效率，发现能源使用过程中的最优条件和薄弱环节，工厂管理者期望掌握尽可能全面的能量数据，以便对工厂能量系统状态有更加深入和量化的把握。 其次，分析表明造成我国企业能源利用效率低下的一个主要原因是能量使用的优化程度低。
当前，企业节能减排的任务重压力大，多数企业选择对其能源利用效率低的设备和工艺进行技术改造以实现节能减排的目的。但在实施过程中，由于缺乏对过程能量系统的全局分析和判断，致使过程能量系统难以实现优化运行，造成大量的能源浪费。过程能量系统综合优化技术是从系统全局的角度对全厂能量系统，物流系统，单元设备，控制参数等进行整体集成，使各个子系统，子系统之间以及全局达到协调与优化。然而，即使是最成熟有效率的工业生产过程也要消耗比所需能量多 10%～20%的能量，因此过程能量系统综合优化具有巨大的节能潜力。
另外，对于任何一项节能措施，其实施的过程基本都包括以下步骤：

可见，每项节能措施都包括对目标对象能量系统的充分、深入了解以及对结果的监控与评价，这些都需要对目标对象能量系统的深刻理解。所以，系统、透明、准确、实时的生产过程能量信息成为节能技术改造，能源管理的基础，同时，也是能量系统全局优化的必要条件。总之，随着节能减排力度的加大，能源关系将趋于复杂，且动态变化大，有必要建立能源管理中心，获取企业各个环节准确、透明、实时、系统的能源数据，实现能源高效管理与控制，并指导实际生产。应该说建立能源管理中心既是形势发展的需要，也是企业能源管理完善和发展的必要。