淺談工業能源管理系統在水泥企業中的應用

安科瑞 劉秋霞

　　摘要：本文探討水泥企業能源管理系統，基于數據采集與實時監控技術，通過系統對能源管理、設備運行狀態、水泥消耗程進行分析，實現了對電力、水和蒸汽能源成本控制，減少停電時設備的優化，進一步提高了企業節能降耗水平和生產效率。

　　關鍵詞：能源管理；水泥企業；節能降耗；多功能電力儀表；物聯網儀表；智能網關

　　前言：水泥企業是高能耗、高污染工業。加之生產過剩成為首先被制裁的原因。特別是近幾年煤氣、電、運輸的價格上漲，直接導致水泥的成本增加。據統據調查國內的水泥生產能源消耗約占全國能源消耗總量的7%，水泥生產總能耗中，熟料生產約占70%-80%，但是綜合電耗下降水平不大。為了減少對水泥企業的消耗有所幫助，該企業研發水泥行業專用能源管理系統，該系統結構與功能以及系統部署方式。只有節能消耗、降低成本，才是各個水泥企業的出路。

　　一、水泥廠自動控制系統能耗特點

　　水泥廠自動控制系統劃分，根據水泥產工藝流程特點：1.原料制備系統：包括石灰石破碎及原料入庫；2.生產制備系統：由原料配料庫經原料粉磨至生料庫頂止；3.燒成系統：由生料均化庫庫底出料，經窯尾及廢氣處理。4.水泥粉磨系統：由熟料庫底出料，經水泥磨、水泥輸送至水泥頂止；5.水泥包裝系統：水泥庫低至水泥包裝，包括散裝庫。根據大多數水泥企業能源消耗狀況分析，典型水泥企業消耗量是5.90%，原煤消耗量是93.61%，燃料消耗量0.49%。加強用電、煤的管理和使用，是水泥企業能源消耗的重要內容。

　　二、水泥廠能耗現狀

　　盡管我國從“九五"開始，就提出了調整水泥結構，淘汰落后生產的水泥產量，并制定發展預分解窯技術為水泥工業生產對策。明確規定，不再用高消耗的窯型。出臺了支持，扶植發展成為新型到水泥生產的政策。對于這些中小型水泥產業由于傳統工藝的束縛，認識不同，接觸技術范圍窄。在生產工藝過程中—些節能消耗沒有采取措施和實施，從而也導致一些水泥產業無法正常生產。但是，要關閉這些中小型水泥生產企業也是不可能的，由于我國水泥的生產對策正在進—步調整，需要較長的過度期，這些中小型水泥廠是我國水泥產業的重要組成部分。因而，推動中小型水泥企業的技術是水泥工業發展的需要。在水泥的生產過程中綜合電能的消耗量，不僅包括水泥生產工序的消耗的電量，還包括水泥生產消耗的熟料。在進行產值消耗分析過程中，確保對比性，應在能源消耗的統計與產值的統計保持一致，能源消耗的計算和產值的計算進行同步運算。

　　三、建立完善的能源管理平臺系統

　　3.1體系方面

　　首先，應了解和協調得到統一計量，統計的過程中需要到各項數據進行逐一檢查，確保生產過程中前后參數保持一致。其次，加強對原始數據的重視程度，確保原始數據的準確性，同時進行原始數據的保管與管理，避免出現原始數據出錯，導致整個工作的失誤。為了確保能源管理在工作中順利進行，定期對所有能源系統進行逐一檢查。

　　3.2 軟件管理

　　能源數據采集與監控子系統可對水泥生產企業的工藝設備、能源設備進行監視，實現對工藝過程中數據和生產過程中數據進行采集，對系統出現的故障進行處理。該系統主要是以下的幾個方面：能源數據監控、生產過程監控等。

　　能源趨勢：各種重要能源數據、生產數據的實時趨勢、歷史趨勢、以實現各種數據的展示。

　　報表輸出：對各種監控數據進行匯總，并遵守使用者的要求，以好的方式呈現。

　　監控報警：對各種重要監控數據進行保存，當該數據超出限定的范圍時，應立即報警，可根據不同發生的實際情況得以詳細說明，便于警方而產生的原因進行分析和處理。

　　3.3 能源數據管理

　　能源數據管理是所有水泥企業的核心部分，它象征著水泥企業的發展。該數據管理分為數據的計量與監控和數據分析后的管理。

　　數據的計量與監控：應該包括數據的分析、數據的統計匯總、數據的報表輸出以及數據監控。數據分析后的管理：包括能源計劃的制定、能源管理的理論知識以及能源平衡管理。

　　3.4 能源數據的研發

　　本能源管理的主要任務有：分別采集電、煤、水方面進行數據分析，根據用戶的需求，生成各種報表，把企業的能源數據的研發，分到每個小組進行逐一分析和討論。另外，該系統擁有內部的研發資料，方便相關研發人員和技術人員進行探討，該系統的研發要求是：保證生產順利進行，確保設備沒有被損壞，降低生產成本，提高生產效率。

　　3.5能源數據的監控功能

　　通過網絡技術連接OPC通訊傳送到管理網絡的服務器上，數據服務器對所有數據進行存儲、計算、分析得到的數據，并且將得到的數據進行保存，以便日后分析及處理。

　　3.6完善能源管理平臺系統

　　能源管理系統是可以實時監測出不符合規定的能源消耗并及時作出調整和優化，把提高能源效率的發展作為契機來降低成本和提高生產力。

　　四、節能消耗的措施

　　4.1 加大生產能力

　　中小型水泥產量是具有非常強的提升空間，這也是主要內容之一。主機電能消耗占綜合電耗的75%以上，然而大部分企業都引進企業消耗技術，主要原因是參照這些生產衡量磨機的標準質量。

　　4.2 降低熟料熱耗

　　由于水泥企業采用的窯型不同，其熟料的熱耗差別也是不同。小型回轉窯熟料煙氣熱損失占熱耗的 25-45%，立窯熟料的化學與機械燃燒損失占熱耗的25%，由此可見，降低小型回轉窯熟料熱耗的關鍵是降低煙氣溫度帶走的熱損失。

　　4.3 杜絕跑料、漏料、冒灰現象發生

　　生產中崗位工人應嚴格檢查自己所在的設備，對跑料、漏料、冒灰現象及時處理，加強管理制度，一旦出現跑料、漏料、冒灰的現象發生，應盡快排除故障，避免冒灰。

　　4.4 選擇較好的收塵設備，降低粉塵排放濃度

　　水泥企業的收塵設備應選用收塵效率高、速度快的收塵器，可保證粉塵排放濃度在50-30mg以下即可，達到國家排放濃度的標準，否則水泥企業將無法繼續經營而面臨企業倒閉。

　　4.5 選擇有效選粉設備，提高產量的目的

　　在選擇選粉設備時，應先確定合理的工藝參數，根據其他廠的購買經驗得知，出磨細度選用在30-40%之間；粗粉細度選用65%左右；值得注意的是，在選用選粉設備時，采用閉路磨后，對倉板的大小進行調整，才能達到理想效果。

　　五、安科瑞工業企業能源管理系統介紹

　　安科瑞工業企業能源管理系統采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、重大能耗設備的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、用能預測、碳排分析，為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

　　5.1 系統結構

　　5.2 應用場所

　　鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、物流、鐵路、航空工業、木材、化學原料以及機電設備、電器產品、工器具制造等。

　　5.3 系統功能

　　5.3.1 可視化展示

　　展示企業各類能耗總量、折標值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區域能源消耗對比,以及當前天氣情況、污染情況，并三維展示企業重要工藝或工段的能源消耗動態。

　　5.3.2 實時監控

　　對企業各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便企業用戶能夠實時的監測各個點位的運作情況，同時能更快速有效的掌握點位的報警。

　　5.3.3 變壓器監控

　　展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比分析，找出較佳運行模式。根據較佳運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

　　5.3.4 用能統計

　　從能源使用種類、監測區域、生產工藝/工段時間、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業用能統計、同比、環比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

　　5.3.5 產品/產值單耗

　　與企業MES系統對接，通過產品產量以及系統采集的能耗數據，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析。以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

　　5.3.6 績效分析

　　對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、產線、工段等進行日、周、月、年、指定時段績效統計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業了解內部能效水平和節能潛力。

　　5.3.7 能耗預測

　　通過對企業生產工藝、生產設備等的能耗使用情況進行分析，建立能耗計算模型，根據人工智能算法對數據和模型進行修正，對未來企業能耗趨勢進行預測分析，為節能提供有效的決策依據。

　　5.3.8 運行監測

　　系統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測重點設備及工藝運行狀態，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統一次運行監視。可直接從動態監測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。

　　5.3.9 分析報告

　　以年、月、日對企業的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行多方面的統計分析，讓用戶多方面了解系統的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶發現設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。

　　5.3.10 事件報警

　　持續監測設備和系統運行，對通訊失敗、數據異常、定額超限、工藝參數異常越限、設備異常或故障進行報警，提醒企業注意和查找問題，并形成報警日志。

　　5.3.11 移動端支持

　　APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業能源消耗、效率分析、同環比分析、能耗折標、用能預測、運行監視、異常報警等。

　　5.4 現場設備選型

　　六、結語

　　總而言之，應嚴格把控每道工序，認真做好本職工作，才能打造出高標準、高質量的水泥工程。我們的專業技術人員要加強質量的保證。 只有不斷在實踐中磨煉自己，提高自己的專業水平，才能在激烈的競爭中立于不敗之地，為我國的經濟發展添轉加瓦。

　　參考文獻

　　趙陋智.淺析水泥企業幾項節能降耗實例[J].四川水泥,2014(09):22-23.

　　李哲.探討能源管理系統幫助水泥企業節能降耗.

　　安科瑞企業微電網設計與選型手冊.2020.06版.

　　安科瑞企業能源管控平臺.2020.08版.