孫永娥 趙磊 吳研志

（1天津市聯(lián)合環(huán)保工程設(shè)計(jì)有限公司 天津 300191 2天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院 天津 300191）

機(jī)械行業(yè)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評估淺析

孫永娥1趙磊2吳研志1

（1天津市聯(lián)合環(huán)保工程設(shè)計(jì)有限公司 天津 300191 2天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院 天津 300191）

本文對節(jié)能評估中機(jī)械行業(yè)的范圍進(jìn)行界定，并以耗能量較大的鑄造工藝為例，從產(chǎn)業(yè)政策及節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、主要工藝及設(shè)備、能耗計(jì)算方法等幾方面對機(jī)械行業(yè)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評估應(yīng)注意的問題進(jìn)行探討。

固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目；節(jié)能評估；機(jī)械行業(yè)；鑄造

1 引言

節(jié)能評估是對固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目的能源利用是否科學(xué)合理進(jìn)行分析和評價(jià)，并編制節(jié)能評估報(bào)告的行為，對合理利用能源，提高能源利用效率，從源頭上杜絕浪費(fèi)以及促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級具有重大意義。而且，固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能審查意見作為審批項(xiàng)目可行性研究報(bào)告、核準(zhǔn)項(xiàng)目申請報(bào)告或批準(zhǔn)開工建設(shè)的前置條件。

在各行業(yè)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目中，機(jī)械行業(yè)屬于應(yīng)用廣泛但生產(chǎn)工藝和工序并不單一的主要行業(yè)之一，其生產(chǎn)過程中尚存在巨大的節(jié)能潛力值得挖掘。本文針對機(jī)械行業(yè)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目的特點(diǎn)，從機(jī)械行業(yè)定義、相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策及節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范、主要工藝及設(shè)備、能耗計(jì)算方法等三方面對其節(jié)能評估工作中需注意的問題進(jìn)行探討。

2 機(jī)械行業(yè)定義

本文所指“機(jī)械行業(yè)”并不是依據(jù)其生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的功能而定義，比如石化通用機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、儀器儀表、工程機(jī)械等。而是側(cè)重于生產(chǎn)過程所涉及的工藝和工序。

本文所指“機(jī)械行業(yè)”涉及的工藝和工序包括：鑄造、鍛造、熱處理、焊接、沖壓、表面處理（電鍍和涂裝）、機(jī)械加工（車、銑、磨、鉆、削）以及裝配等。

3 產(chǎn)業(yè)政策及節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

3.1 產(chǎn)業(yè)政策

產(chǎn)業(yè)政策是判斷固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目是否可行的決定性依據(jù)之一，不符合產(chǎn)業(yè)政策的項(xiàng)目是不允許開工建設(shè)的，節(jié)能評估工作應(yīng)對項(xiàng)目所屬行業(yè)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策進(jìn)行分析，確保其

目前，根據(jù)機(jī)械行業(yè)所涉及的工藝和工序，其節(jié)能評估工作應(yīng)重點(diǎn)分析的產(chǎn)業(yè)政策包括兩類：（1）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)類政策：比如《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》、《外商投資指導(dǎo)目錄》等；（2）行業(yè)準(zhǔn)入條件：比如《中國鑄造行業(yè)準(zhǔn)入條件》等，分析生產(chǎn)規(guī)模和選用的工藝設(shè)備是否符合當(dāng)前的行業(yè)準(zhǔn)入條件。

3.2 節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是開展節(jié)能評估工作的技術(shù)支撐和依據(jù)。雖然各行業(yè)的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范尚不齊全，但機(jī)械行業(yè)已發(fā)布了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，比如《機(jī)械行業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范》明確了應(yīng)采用的先進(jìn)節(jié)能工藝、技術(shù)、設(shè)備和材料；《機(jī)械工廠年時(shí)基數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》明確了不同工藝設(shè)備設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)，為工藝設(shè)備的耗能量計(jì)算中設(shè)備使用時(shí)間的選取提供了參考依據(jù)。

因此，在進(jìn)行機(jī)械行業(yè)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評估時(shí)，應(yīng)盡量結(jié)合上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求展開。

另外，不論是產(chǎn)業(yè)政策還是節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范，都應(yīng)注意其時(shí)效性及適用范圍，針對實(shí)際項(xiàng)目的具體特性而選擇使用。

4 主要工藝及設(shè)備

機(jī)械行業(yè)涉及的工序中，耗能量較大的包括鑄造、鍛造、熱處理等?？紤]到節(jié)能評估工作中對鑄造工藝中加熱爐（電爐或燃料爐）的分析要點(diǎn)同樣適用于鍛造、熱處理等工藝，故本文以鑄造工藝為例探討機(jī)械行業(yè)類固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評估應(yīng)注意的問題。

鑄造工藝分為砂型鑄造、熔模鑄造和壓力鑄造三種類型，主要工序包括造型制芯、熔煉、砂處理等。根據(jù)實(shí)際工作中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不論何種鑄造工藝，耗能量較大的工序均為熔煉工序，約占鑄造總能耗的70%[1]。因此，鑄造工藝的節(jié)能評估應(yīng)對熔煉工序進(jìn)行重點(diǎn)分析，從設(shè)備選型、設(shè)備保溫措施、余熱回收利用等方面挖掘其節(jié)能潛力。

4.1 設(shè)備選型

常用的熔煉爐包括電爐、燃料熔煉爐（燃?xì)鉅t、沖天爐等），但應(yīng)結(jié)合實(shí)際工藝的需求選擇正確的熔煉爐，可從以下幾方面進(jìn)行考慮：

4.1.1 根據(jù)鑄件的材質(zhì)（鑄鋼件、鑄鐵件、鑄鋁件等）進(jìn)行選擇

對于鑄鐵件，熔煉一般材質(zhì)的，宜采用兩排大間距沖天爐；熔煉較高材質(zhì)或要求較高鐵水過熱溫度的大、中批量生產(chǎn)，宜采用沖天爐與感應(yīng)電爐或感應(yīng)電爐與感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉工藝。

對于鑄鋁件，大批量生產(chǎn)時(shí)宜采用燃?xì)鉅t、工頻感應(yīng)電爐、變頻爐或遠(yuǎn)紅外熔煉爐；對批量小時(shí)可采用電阻爐。

對于鑄銅件，宜采用感應(yīng)電爐。

對于鑄鋼件，宜采高比率電弧爐、感應(yīng)電爐。

4.1.2 結(jié)合產(chǎn)業(yè)政策和當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求

對照最新的產(chǎn)業(yè)政策，禁止選擇不符合產(chǎn)業(yè)政策的熔煉爐。比如，截止到2015年，小噸位（≤3t/h）的沖天爐應(yīng)全部淘汰。

充分考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，禁止選擇高污染、高排放等不符合本地環(huán)保要求的熔煉爐。

4.2 設(shè)備保溫措施

對于已經(jīng)確定選型的熔煉爐，應(yīng)明確其耐火材料，針對爐型的不同及具體工藝分析其保溫性能及熱損失，判斷是否存在改進(jìn)和完善的空間，進(jìn)而挖掘節(jié)能潛力，降低綜合能耗。

對于尚未確定具體選型的熔煉爐，應(yīng)結(jié)合相關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范，明確對其保溫措施的要求，為項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的完善提供技術(shù)參考。

4.3 余熱回收利用

對于燃?xì)鉅t和沖天爐來說，在不采取余熱回收利用措施的前提下，直接排放的高溫?zé)煔鈳ё叽罅靠衫玫臒崃浚斐少Y源浪費(fèi)。為此，應(yīng)根據(jù)不同的排煙溫度設(shè)置相應(yīng)的煙氣回收利用方式，通過設(shè)置換熱器，充分利用煙氣余熱，減少其它能源品種的消耗量。

排煙溫度大于900℃時(shí)，宜采用輻射換熱器或非金屬材料材料換熱器；排煙溫度為500℃～900℃時(shí)，宜采用金屬對流型等高效換熱器；排煙溫度小于500℃時(shí)，宜采用熱管型等高效換熱器。

5 能耗計(jì)算方法

5.1 生產(chǎn)設(shè)備能耗計(jì)算

5.1.1 類比法

耗電設(shè)備和燃料設(shè)備等耗能量計(jì)算均可采用類比法，具體計(jì)算公式為：設(shè)備終端耗能量=噸金屬溶液（鐵水、鋼水等）耗能量×成品所需的金屬溶液量。

但在采用類比法時(shí)，務(wù)必要注意類比對象即噸金屬溶液耗能量的選擇。不論噸金屬溶液耗能量源于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，還是來源于其它企業(yè)或企業(yè)自身的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，都應(yīng)明確類比對象的具體工藝（涉及的工序）、工況、規(guī)模等參數(shù)，以判斷是否有可類比性，確保耗能量計(jì)算數(shù)據(jù)的可靠性。

5.1.2 需要系數(shù)法計(jì)算耗電量

對于耗電設(shè)備，可采用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，不同設(shè)備的需要系數(shù)選取可參照《工業(yè)手冊》，具體計(jì)算公式為：生產(chǎn)設(shè)備終端耗電量=設(shè)備功率×需要系數(shù)×設(shè)備設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)。

5.1.3 熱平衡法計(jì)算爐子燃料消耗量

該計(jì)算方法主要利用熱平衡原理，具體計(jì)算公式為：

燃料燃燒產(chǎn)生的熱量=工藝需求的熱量+熱量損失；

燃料消耗量=燃料燃燒產(chǎn)生的熱量/燃料燃燒效率/燃料熱值。

其中，工藝需求的熱量可通過工藝溫度、持續(xù)時(shí)間、工藝材料的比熱容等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算；熱量損失包括排煙損失、爐子散熱損失等，若一一進(jìn)行核算難度較大，但可根據(jù)設(shè)備廠家提供的爐子熱效率進(jìn)行計(jì)算。

綜上，每種能耗計(jì)算方式均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，故在實(shí)際工作中應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目自身的資料深度選擇較合適、較便捷的計(jì)算方法。

5.2 附屬設(shè)施能耗計(jì)算

附屬設(shè)施包括照明、暖通空調(diào)、動(dòng)力等，可采用以下兩種計(jì)算方法：

（1）若明確了照明、暖通空調(diào)、動(dòng)力等附屬設(shè)備的安裝容量，可采用需要系數(shù)法，同生產(chǎn)設(shè)備能耗計(jì)算中的需要系數(shù)法。（2）若設(shè)計(jì)方案尚未明確安裝容量，可采用功率密度法，具體公式為：附屬設(shè)備耗電量=功率密度×負(fù)荷系數(shù)×同時(shí)使用系數(shù)×年運(yùn)行時(shí)間小時(shí)數(shù)。

5.3 綜合能耗計(jì)算

上述生產(chǎn)設(shè)備和附屬設(shè)施能耗量計(jì)算結(jié)果均為終端使用量，在計(jì)算綜合能耗時(shí)，應(yīng)考慮電力、天然氣等各種能源品種的加工轉(zhuǎn)化損失、輸送損失等，進(jìn)而計(jì)算出項(xiàng)目應(yīng)外購的能源總量。

5.4 能耗指標(biāo)對標(biāo)分析

機(jī)械行業(yè)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評估中常用的能耗指標(biāo)包括：萬元產(chǎn)值/增加值綜合能耗、重點(diǎn)工序單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)品綜合能耗、噸金屬溶液電耗等。

可進(jìn)行對照的標(biāo)準(zhǔn)包括：國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)（《天津市能效指南》、《產(chǎn)品單位產(chǎn)量綜合能耗計(jì)算方法及限額》等）、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（《機(jī)械行業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范》、《中國鑄造行業(yè)準(zhǔn)入條件》等）。

6 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)工藝和工序較多，鑄造等工藝耗能量較大，故其節(jié)能評估工作的展開可在方案設(shè)計(jì)階段為機(jī)械行業(yè)提供切實(shí)可行的節(jié)能措施，從源頭上對能耗量進(jìn)行控制。在具體節(jié)能評估中應(yīng)注意以下問題：（1）認(rèn)真把握相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，以行業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為技術(shù)支撐，并注意政策及標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)效性和適用范圍；（2）抓住重點(diǎn)耗能設(shè)備的特征，逐項(xiàng)分析，判斷存在節(jié)能可能性的部位；（3）選擇合理可行的能耗計(jì)算方法，并考慮各能源品種的損失量；（4）選取可靠的能耗指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，真實(shí)反映項(xiàng)目的能效水平，為挖掘節(jié)能潛力提供依據(jù)。

[1]魯永杰.鑄造廢砂再生處理與節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用[J].鑄造，2008,75（8）：830-833.