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我国玻纤行业怎样做好节能降耗可持续发展

时间:2008/5/8栏目:调查报告


  一、节能降耗是国家政策要求国家“十一五”发展纲要,在贯彻科学发展观、走可持续发展道路的指导思想下,明确提出5年国民经济GDP单位能耗下降20的目标。这个目标很艰巨,2006年只下降了1.23(计划下降4)。温家宝总理在今年政府报告中再次强调这个目标,并要求作为2007年突破口。国家发改委正在设法强化落实这个指标,就此一系列政策、措施出台,如抓紧健全政策体系、法规和标准;强化监管、落实目标责任制;加快推进技术进步;加大结构调整,坚决淘汰落后等。之所以必须降低能耗是因为我国能耗指标较高,且能源资源又不乐观,石油对进口信赖度>50,高能耗还带来高污染,不下决心解决就直接影响到国民经济的可持续发展。

  建材行业是高能耗行业之一,所以“十一五”把节能降耗作为的“重中之重”,以此为中心进行结构调整。

  玻纤行业亦把节能降耗作为长期努力的重要。在新近发布的玻纤行业准入条件中,对能源消耗做了如下专项规定:

  1.新建玻璃纤维池窑生产线单位能耗≤1吨标煤/吨原丝。

  2.改扩建无碱玻璃球窑必须采用先进的窑炉融制工艺和保温节能技术,单位能耗≤580公斤标煤/吨球。

  3.改扩建中碱玻璃球窑必须采用先进的窑炉融制工艺和保温节能技术、单位能耗≤300公斤标煤/吨球。

  二、我国玻纤行业能耗概况(1)能耗已大大降低。随着技术水平的提高,生产规模的迅速扩大,我国玻纤行业的能耗水平已有大幅度降低,现在中、无碱玻璃球生产的单位能耗分别比80年代降低了60和50.1992年我国玻纤工业总产量12万吨,总能耗40万吨标煤,万元产值能耗近5吨标煤。从90年代池窑拉丝规模化生产以来,单位能耗从最初的5600大卡/千克玻璃,降低了40.先进单位的每公斤纤维玻璃熔化耗热已低于2000大卡/千克。

  (2)总量推算。由于玻纤生产有一个高温熔化玻璃的过程,加之近几年生产总量迅速扩大,所以耗能总量还是有所增加。全行业去年玻纤总产量近120万吨,按现有产品和典型企业推算,年总耗能约在250万吨标煤左右(不含行业外的原材料耗能),其中一次能源(煤、油、燃气)约占45,相当110万吨标煤;二次能源(电)约占55,相当34亿度/年,其中约75万吨标煤一次能源和18亿度电用于玻纤纱的生产(占总能耗60)。按上述推算总耗能,目前行业单位产品产值能耗约为0.9吨标煤/万元(2006年全国GDP平均能耗为1.2标煤/万元),每吨纱综合能耗为1.25吨标煤(2005年为1.59标煤/吨纱)。

  (3)能耗成本。能耗在玻纤产品成本中占有较高比例。大体上讲,能耗约占总成本的15.8.在玻纤纱中能耗占直接成本的30(国外只有20左右),玻纤制品中能耗占生产成本近20.去年整个建材行业能源购入价平均增长7.6,其中油价更是增长30,所以节能亦是降低生产成本的一个重要环节。

  (4)与国外先进水平仍有差距。国外一座6万吨/年的拉丝池窑同时采用纯氧燃烧和电助熔,每公斤玻璃液耗热只有1320大卡。目前国外还在积极推广顶部纯氧燃烧的“对流式玻璃熔制技术”(CGM),并开发“潜底燃烧熔化”(NGM)和“等离子火炬熔化”等新技术。过去8年中,美国OC公司总部减少了25的能耗,节省了近200万美元的电费。其总部大楼获得了美国政府的“节能之星”称号。

  (5)行业内不平衡,差别大。不同企业采用同一种生产工艺(池窑拉丝和坩埚拉丝两大类),或者说相同工艺技术水平不同,在能耗方面差别较大。即使在节能比较好的企业里,亦有一些能耗薄弱环节。所以行业节能潜力很大。

  三、节能的重点和技术环节节能的核心是提高能效,一次能源和电发挥能效的方式不同,节能的技术环节亦不同。

  玻纤行业每年约110万吨标煤的一次能源,主要用在90多座池窑拉丝和球窑上燃烧产生高温熔化玻璃液,还有用在400多台各种工业炉产生中温热源供产品烘干、固化及采暖等。利用一次能源就有燃烧(产生热)、利用热吸热、换热,以及燃烧废气余热利用和净化处理三大环节。要提高热效就得从合理燃烧、合理规模、合理热工制度、最大限度地吸收热量、减少无效热散失、多层次利用热量等方面,采用先进的技术手段。这些手段随不同热工设备而有具体的不同。

  1.池窑拉丝我国已投入生产运行的40多座池窑拉丝,普遍采用的是“单元窑”:长方形熔池两侧布置燃烧器,沿长向构成物料和要求的温度热工制度,并采用金属换热器取回20多的燃烧废气热量用于助燃。我国池窑产玻纤已占总玻纤产量的75.这项新技术的推广发展,大大推进了玻纤行业的节能。在现运行的无碱单元池窑中,规模从1万吨至12万吨/年,差异较大。发展的趋势是规


模逐渐扩大并相应采取一些节能新技术。笔者参与池窑开发时,曾绘制了无碱纤维池窑熔化热效变化图(热效指窑炉熔化玻璃液的热效率),从图中见到如下趋势:

  a.池窑随规模的增大热效有所提高,特别是中小规模条件下效果更明显,我国初始池窑4000吨/年热效在15,到2万吨/年池窑就到25.目前国家鼓励的3万吨/年池窑热效可在30左右。相应玻璃单位热耗亦从最初近7000大卡/千克玻璃降到近2500大卡/千克玻璃。

  b.采用电助熔可使池窑热效提高10左右。

  c.新近在推广的纯氧燃烧新技术可使池窑的热效进一步提高到50左右。

  d.池窑拉丝从投料到成型,整个工艺过程中选取合理的最佳参数组合,并将整个系统置以精确自动控制下稳定运行,亦是节能重要因素。

  在池窑规模不断扩大过程中,进一步换取烟气余热用于烘干热风和余热锅炉亦取得了成功经验,随之烟气处理达标排放亦经过了不断完善。

  2.球窑随着我国玻纤的发展,球法生产的比例已降到25以下。但纤维用玻璃球的总量还是有所增长,“十五”期间平均年增率为11,现还在运行的中、无碱球窑有近50座。

  我国玻璃球池窑基本采用的是马蹄形窑,它的特点是采用蓄热室较多的换回燃烧烟气带走的热量,其取回热效一般可达30.球窑企业多年来坚持努力,结合企业自身情况吸取器皿玻璃行业和本行业的先进节能经验,不断采取节能措施,20年来取得了比较显著的成效,无碱球单位玻璃耗能从近9000大卡/千克玻璃降到4000大卡/千克玻璃。中碱球更是从7000大卡/千克玻璃降到近2000大卡/千克玻璃,其中主要的节能措施有:

  a.扩大球窑规模,我国球窑80年代平均规模为4000吨/年~5000吨/年,而现在接近万吨/年。大的超过2万吨/年,从而热效从10左右提高到30左右。

  b.采用了一些优质耐火材料,加强了窑炉的保温,使窑体15以上的表面热散失有所减少。

  c.采用了深层熔化技术,中碱球窑液深近2米,提高了窑炉的熔化率,相应亦提高了热效。

  应该看到,行业内球窑的耗能差别很大,一些高耗能球窑要加快努力。电辅助加热、大型球窑的余热利用(余热锅炉还可拿回15左右的热量)等一些节能技术仍需进一步开发,还要重视烟气的处理达标排放。

  3.锅炉玻纤生产中浸润剂配制、纱线烘干、空调、采暖等环节需用蒸汽,所以多数玻纤工厂都配有大小不等的锅炉。现全行业工业锅炉用煤每年在10万吨标煤上下。我国工业锅炉亦在采用各种节能措施。玻纤行业要选取节能型锅炉,合理使用,包括管网加强保温和减少跑冒滴漏等,尽量提高热效率,使全热网的效率>40,还要重视烟气的处理达标排放。

  4.工业炉这里我们指对玻纤原丝及制品进行烘干,处理的热设备,主要包括对增强型原丝和无捻纱的烘干及浸润剂成膜;各种毡制品及其黏结剂的烘干、固化;各种玻纤织物涂层的烘干、固化的热设备。全行业估计有三四百台之多。

  这类热设备需要直接对产品加热,基本不能用一次热源的烟气直对产品,需要经过换热变成干净的热风作为热介质,有的甚至通过蒸汽和加热油再换热成干净的热风,所以这类设备的供热亦可直接采用二次热源。

  这类热设备由于被加热的产品形态和热功能要求的区别而有差异。具体来讲产品形态有丝并、纱团、织物及织物卷的不同。涂覆料的品种、性能和质量亦有不同,所以对这类设备,很重要的一点就是根据要求确定合理的温度曲线,以保证烘干温度和时间,以及高分子体的固化温度和时间及其他要求。

  南京玻纤院在不断改进原丝烘炉的设计,不同炉型的耗能亦不一样。例如500吨/年的间隙电热烘炉,单位热耗为100×104大卡/吨纱。大中型连续热风烘炉,单位热耗则在35×104大卡/吨纱~45×104大卡/吨纱。全行业实际运行的原丝烘炉耗能差别会更大。全行业用于原丝烘干的热量、每年折算超过4万吨标煤。

  目前短切纤维毡烘炉单位耗热高的达2500大卡/千克毡,低的为1200大卡/千克毡。国内较先进的湿法薄毡机组,烘干耗热在400米3~750米3天然气/吨产品之间。从全行业实际生产情况看,差别更大。每年用于各种毡烘干的热量,行业总计大于10万吨标煤。

  提高这类热设备的热效率可从以下几方面采取技术措施:

  a.合理选择热源。根据设备要求、设备规模以及所在地区的能源价格和环境要求,通过技术经济分析确定最佳热源。

  b.注重换热效率的提高,包括一次换热效率的提高和产品吸收热量的提高。

  c.选用先进发热材料提高发热效率。例如:将热风原丝烘炉和处理炉合理组合入微波和远红外热源,可以提高热效。

  d.在允许条件下扩大热设备规模,可提高热效。

  e.加强热设备和供热风系统的保温,使外露部分表面温度低于50℃,减少无谓热散失。例如,大中型连续热风原丝烘炉里,同样的炉型把炉体保温做得好,可使炉体表面散热的比例从35降到25.f.合理循环使用热风,提高热利用率,同时还要加强燃烧烟气和含有机物处理废气的净化处理达标排放。

  如前文所述,玻纤行业用电折算成标吨煤占总能耗的一半以上,而且贯穿在玻纤生产从头至尾的各个环节。对于中小型企业,及制品加工企业,在电费相对便宜地区的工业用电更是主要的能源,所以重视节电尤为重要。

  玻纤行业用电大体可分为三种形态:即电热,包括拉丝漏板、坩埚和其他电热源;电机,包括纤维成型机械、玻纤纺织和制品机械,以及工厂动力和公用设备等;照明,因为大多数玻纤企连续生产,所以照明用电量亦不小。

  因为用电场合多、方式广,用电设备状况又有差异,所以行业内企业之间,以及企业各用电环节之间,用电效能差异亦很大,提高电效的潜力亦很大。玻纤用电三种形态中,电热多为专业设备,要企业多做些创新,而电机、照明则更多的是通用装备,机电和照明行业亦在积极开展节能,对企业而言更多是注意选型。总体来说,节电方面更要在吸取成熟的先进经验基础上,尽快取得效果。主要努力方向有以下几方面:

  1.努力提高玻纤成型设备(拉丝漏板和坩埚)的用电效率,如按平均每吨玻纤成型用电1500度粗略推算,全行业仅此一项用电近18亿度,占总用电的一半有余。亦正如上述,这是行业的核心专业设备,必须由我们自己坚持努力,将20左右的电热效率再提高。采用多孔拉丝技术,当前池窑拉丝4000孔以内,坩埚拉丝600孔以内,孔数增加一倍,单位产品电耗可减少15以上。例如,同样拉11μ中碱玻纤,400孔坩埚与200孔坩埚的单位耗电比为1850/2200度/吨丝。另外合理匹配参数,减少供电压降损失亦可提高为热效率。

  2.积极推广节能高效机电设备,包括选用低损耗变压器、高效电机以及高效能泵、风机,压缩机等通用设备。使通用设备的运行效能都要>80.还要采用高效电焊机。

  积极推广变频调速技术与装置,变频调速可使电机节能四分之一以上。还可选用反馈斩波调速技术与装备,以及变极启动电机等,同时加快开发机电一体化高效纺织制品设备,有计划地加快高能耗低效率劣旧设备的淘汰。

  3.合理配置供电网络,力求系统提高电效。玻纤行业用电,电热比例高,负荷较分散,所以要重视网络配置,包括力求电网相间平衡,选用高性能无功补装置提高功率因素,选用低能耗导线,减小网络损失;对一些大电机合理选用直接高压电源,提高电效。

  4.选用节能照明器材,积极采用智能照明,减小照明电耗。

  四、建议(1)玻纤行业要积极响应国家节能减耗的号召,重视节能,构建节能氛围,迅速行动起来,结合行业具体情况落实国家节能政策,努力开展节能降耗为中心的技术创新活动。要扎实提高能效,做到增产的同时少增或不增能耗,确保2007单位产值能耗下降4以上。

  (2)从行业层面上积极推进节能降耗。

  a.尽快组织将行业的能耗状况进一步摸清。在行业统计中加入能耗指标。组织对不同类型的典型企业能耗情况及节能做些调查,以便分类引导。

  b.发现、交流、推广节能先进技术和先进经验,本次情报网会亦是想在技术层面上宣传国家节能政策,归纳一些节能先进技术和经验进行交流,抛砖引玉,推动这项。

  c.加快组织玻纤企业能源标准的制定,根据玻纤生产特点制定企业、重点产品和能耗设备的能耗评价、验收标准,推进企业节能体系建设。

  (3)节能关键还在于各个企业的落实,要重点开展的是:

  a.进一步摸清本企业能源消耗状况,包括:

  1.企业概况(含能源管理概况、用能管理概况及能源流程)

  2.企业的能源计量及统计状况3.主要用能设备运行效率监测分析4.企业能源消耗指标计算分析5.重点工艺能耗指标与单位产品能耗指标计算分析6.产值能耗指标与能源成本指标计算分析7.节能效果与考核指标计算分析8.影响能源消耗变化因素的分析9.节能技术改进项目的经济效益评价10.企业合

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