水泥企业的可视化能源管理

（北京可视化节能科技股份有限公司，北京 100102）

摘要：建设可视化能源管理中心，实现对水泥企业生产用能过程的全面监测、统计、分析、对标、考核和挖潜。通过可视化节能工具持续优化企业生产用能环节，制定科学合理的能源管理制度，建立信息化能源管理体系，降低企业生产能耗，全面提升系统能效，促进企业低碳可持续性发展。

关键词：可视化能源管理；能耗考核；能效分析；可视化；低碳

引言

水泥是国民经济建设的重要基础原材料，目前国内外尚无一种材料可以替代它的地位。作为国民经济的重要基础产业，水泥工业已经成为国民经济社会发展水平和综合实力的重要标志。随着我国经济的高速发展，水泥在国民经济中的作用越来越大。但我国水泥工业在快速发展的同时也面临资源、能源、环境的危机，连续多年能耗及排放总量名列工业部门前列，因此进一步节能减排、保护环境是水泥工业生存和发展的必然选择。中国水泥工业必须向资源节约型、环境友好型和高效节能减排的“绿色水泥工业”迈进。

时至今日，企业节能减碳责任压力大，政府监管政策强硬，但传统的设备节能技改空间却日益减少，节能观念必须要及时转变，在水泥企业的生产管理中，必须加大对设备运行优化、人员操作规范、加强管理考核等方面的节能管理措施，因此建设一个高度信息化的能源管理中心成为水泥企业的首选。

企业现状

与水泥企业的环保在线监测管理相比，能源管理工作起步较晚，基础还比较薄弱。企业的节能工作大多都还集中在设备改造上，对能源使用的监测分析、系统运行优化、操作流程规范的重要性还没有足够的重视，因此在能耗计量器具配置、数据自动采集、能效考核管理、系统优化分析、节能效果验证等方面都有着较大的缺口，从而导致企业在管理节能方面仍存在较大的节能空间。

针对企业能耗管理现状，急需采用先进、成熟、完善的能源管理体系支撑企业的日常管理，为企业的能源管理提供先进的管理考核工具，帮助企业建立完善的能源管理体系；规范设备运行效率的考核标准；指导企业操作人员的操作行为，帮助企业实现节能降耗的同时，提高企业的整体管理水平。

设备运行管理方面

新型干法水泥的工艺过程实际上是物料流、燃料流和气流综合的煅烧控制过程。以一条5000t/d熟料生产线为例，以生料粉磨系统、水泥烧成窑尾及煤磨系统、烧成窑头系统、水泥粉磨系统为可视化监控对象，实现从生料制备、煤粉制备、生料入窑、熟料煅烧、熟料冷却、熟料入库，包括生料磨、煤磨、预热器系统、回转窑、窑尾高温风机、收尘器风机、熟料冷却机风机、水泥磨、电气、控制、保护及其相关附属设备系统的零至满负荷的全范围、全过程、各种运行工况的实时可视化管理。

“十一五”期间，政府和企业都加大了节能改造投入，在余热回收、电机调速等方面取得了明显的节能效果。但是在深入探寻节能空间时，还是会发现在有部分设备在运行管理方面存在着节能空间。

能源统计信息方面

（1）分类、分项、分级监测计量体系有待进一步完善；

（2）现有的人工抄表统计方法在统计周期、精度、可比时间方面都较差；

（3）数据报表管理不善容易丢失损毁，不能有效的用于精细化能源管理和历史数据查询。

能源数据分析方面

原始的人工分析方式无论从数据处理量和分析效率上，都无法与信息化分析手段相比，不能及时得到分析结果。

管理环节

传统的能源管理模式已不能满足企业快速发展的需要。由于管理者和操作人员的素质参差不齐，导致在管理和操作环节没有统一有效的执行标准，无法实现标准化管理和考核，需进一步加强基层员工主动探索节能的意识。

系统结构及原理

可视化能源管理系统架构

数据采集层

数据采集层主要从能源计量终端设备、第三方系统或通过人工填报等形式收集能耗和其它必要数据，并把这些数据上传至数据管理层。

数据管理层

对采集到的能源数据，进行初步的加工，如滤波、平均值、最大最小值等，并进行保存处理。主要实现数据的传输、存储、备份、上传等功能。

可视化能源管理中心根据汇总的能耗数据，实时动态计算各系统在运行过程中偏离规定值时对能耗的影响，得出各种能耗和分析图表。通过计算、分析出最佳数据，为运行人员提供运行调整的依据；配合各经济指标的考核，可获得可观的经济效益。

数据应用层

数据应用层主要包括可视化能耗考核管理系统和可视化能效分析系统。

可视化能耗考核管理系统

可视化能源管理中心的能耗考核管理系统为企业管理人员提供丰富的考核管理工具，通过该系统的在线对标功能、能源KPI考核管理功能、能源费用管理功能、系统能效分析功能及能耗报警等功能，实现企业精细化能源管理的目的。

可视化能效分析系统

可视化能源管理中心的能效分析系统可以对设备的运行效率自动分析，并结合环境条件、运行方法和操作行为寻找和挖掘节能空间。并通过能耗K线图对问题反追溯，挖掘节能空间，制定优化设备控制系统的运行方法，可以通过运行改善等方式实现节能。

系统功能

精细化能源管理工具

该项目的核心技术——能效分析技术是从传统的以设备节能为主发展到以管理节能为主的典型技术，是企业开展精细化能源管理的有力工具，将每天人工统计分析提升为实时在线监测分析，从系统分析深入到设备分析，并加强能效在线对标和能效考核管理，切实提高企业能源管理水平。

优化设备运行效率

该技术可实时直观地观察到设备运行状况：清楚地掌握能源消耗在何时、何处、数量及效率，可分析设备运行中出现的问题；分析设备的效率、老化程度，挖掘其能效潜力、实现对问题的反追溯；操作人员可根据具体问题、原因对症开方制定科学合理的改进方案并予以实施，提高设备使用效率、延长设备使用寿命。在保证生产安全和满足生产工艺要求的前提下，使设备运行在高效率状态。

积累管理数据模型

企业利用该技术结合产量变化及工艺需求可以不断地发现问题、分析问题、挖掘节能潜力，定期优化管理目标值，积累管理数据模型，制定相应的操作规范，将生产过程的节能空间就像海绵挤水一样一点一点地向外挤，直至将它拧干提高能源利用效率，以此提高劳动生产效率，达到精细化节能与强化企业管理的目的。

实现能源管控一体化

强大的报警功能能够实时在线自动检测各项能耗管理目标值，并以预警、报警及紧急报警的形式管理能耗目标，将全年的能耗指标及单耗指标分解到每个点，实现按产量匹配合理能源量，切实达到科学、合理、经济、计划用能的能源管控一体化。

强化能效考核管理

可视化能源中心的精细化能源管理模式可操作性强。利用能效考核功能将全厂能耗指标层层分解，责任到人。考核办法以不同考核对象制定不同考核标准及奖惩条件，并与个人收入挂钩。真正将节能工作量化后落实到人头上，扎扎实实将节能工作进行到底。

设备/系统效率管控

充分利用已采集的设备运行数据，分析不同期间、不同工况下设备/系统的耗能情况及参数的变化，结合产能数据的变化及国家相关标准的规定，通过软件系统测试，制作典型设备的能耗效率图谱，利用相应数学计算公式，通过系统编程进行设备效率分析测试，并与相应国家标准进行比较，来判断该设备/系统是否运行在最佳能效状态。

将设备/系统的实际运行效率与最佳能效状态下的运行效率进行对比，分析计算该设备/系统的节能空间，并将不同的对比结果以不同形式的报警状态输出。

应用案例

2012年我公司为北京市琉璃河水泥有限公司搭建了能源管理中心，经过半年的使用，该企业已经取得了初步的节能效果。并且以该系统为依据制定水泥企业的考核制度并形成了规范性文件，对于优化工艺、设备经济运行标准、制定企业能耗标准值，都总结了大量的实际案例。这些案例也将为以后水泥企业进行节能改善起到事半功倍额效果。以下就其中两个案例加以说明。

生料磨系统改善效果对比图

现象：下图为生料磨系统设备运行图，通过运用可视化能源管理系统发现该设备存在能耗过高的现象，经现场人员确认发现该系统的通风管道存在漏气的现象，水泥厂针对该通风管道进行了补漏，补漏后设备的耗电量明显降低。

节能效果：生料磨尾排风机实际输出功率改善后比改善前下降60kW（如图所示，设备每10分钟耗电量从230 kWh下降至220 kWh），月节能量为60kW×20h×30天=36000kWh。

煤磨系统改善效果对比图

现象：下图为煤磨系统设备运行图，通过运用可视化能源管理系统发现设备运行存在能耗过高的现象，经现场人员确认发现该系统煤磨主电机的辊套出现断裂痕迹，导致生产效率降低，车间协调时间针对该辊套进行了焊接，焊接后设备效率明显提升。

节能效果：煤磨主电机实际输出功率改善后比改善前下降54kW（如下图所示，设备每10分钟耗电量从54 kWh下降至45 kWh），月节能量为54kW×18h×30天=29160kWh。

独特优势

利用可视化技术对设备能耗全过程进行可视化分析，实现对问题反追溯，挖掘节能空间、分析节能量，通过系列“运行改善”措施、“循环验证”方法，对设备控制控制系统以及操作行为进行规范化，制定运行管理标准值，改进设备运行和人员操作直至最佳，保证设备运行在最佳能耗状态。不仅能达到精细化节能的目的，更可以实现标准化管理。

结语

搭建可视化能源管理中心是提高水泥节能管理的基本手段和重要途径。通过数据的监测与分析，利用可视化的方法实现对问题的反追溯，挖掘节能潜力，为节能管理提供数据支撑和决策支持，同时帮助企业实时了解和掌握自身能源利用状况，发现不合理用能现象，指导节能改造，为评估节能改造效果、测算改造效益提供依据。通过改进和优化能源平衡，实现系统性节能降耗的管理一体化，为企业及时了解和掌握能源消耗情况、分析研究问题、提出切实可行的节能措施，提供支持决策的管理手段和控制手段，帮助企业建立起一套完善的能源管理体系。