某卷烟工业企业能耗分析及改善研究
时间：2023-04-08 12:25:04 来源：千叶帆 本文已影响人
董 健，唐华萍，李德裕，马全胜，韦典进，李士超
（广西中烟工业有限责任公司生产管理部，广西南宁 530001）
能源是人类生存和生产的重要物质基础，过度的能源消耗会破坏资源和环境，不利于经济的可持续发展。对于工业企业而言，能源消耗对工业企业的产值、利润等具有直接的影响，同时工业企业的自身发展也有利于社会稳定[1-2]。而卷烟工业企业作为资源消耗型产业，提高发展质量和效益，提高资源利用效率，减少污染物排放总量，成为卷烟工业企业当前乃至今后的工作主题之一。
某卷烟厂自2013 年新技改后的制丝车间、卷包车间陆续投入使用，能耗逐年增加，解决能耗增高的问题已经迫在眉睫。为有效解决该问题，以2015 年的能耗数据为研究对象，在排除掉厂房面积增大、工艺线路变长、设备增加等客观因素外，详细分析可以改善的若干因素，并实施改善。经过2016—2020 年的持续实践，验证本文结论的准确性及改善措施的实用性。
自2013 年某卷烟厂原地技改后的厂房陆续投入使用，伴随着产品工艺质量的升级，能源消耗显著增加的问题逐渐突出（表1）。
表1 2013—2015 年主要能耗信息
2015 年某卷烟厂各种购入使用能源的消耗量折标煤合共9192.6 t，其中电41 678 200 kW·h，折合标煤5122.2 t（系数1.229）；
天然气3 330 800 m3，折合标煤4044.5 t（系数12.143）；
水302 100 t，折合标煤25.9 t（系数0.000 085 7），详见表2。
表2 2015 年购入使用能源消耗信息
经上述分析，电与天然气是能源管理重点。为进一步分析某卷烟厂能源消耗情况，并为后续研究提供参考，结合能耗实际情况绘制某卷烟厂2015 年能流图（图1）。
图1 某卷烟厂2015 年能流图
灰色系统是指部分信息已知而部分信息未知的系统，灰色系统理论所要研究和考察的是信息不完备的系统，通过已知的信息来研究和预测未知领域，从而达到了解整个系统的目的。关联度是事物之间关联性大小的度量，定量地描述了事物或因素之间相互变化的情况，即变化的大小、方向与速度的相对性。如果事物或因素变化的态势基本一致，则可以认为它们之间的关联度较大，反之，关联度较小。
2.1 确定能源成本要素关联度序列
根据对卷烟厂能源成本影响因素的初步分析成果，对设备有效作业率（分解为卷包设备、包装设备、制丝设备运行效率）、节能降耗改善程度（分解为节能减排、跑冒滴漏立项数量）、改机换牌次数（分解为卷接包改机换牌次数）三个影响关键点和关键要素，并根据实际情况寻找系统行为映射量来确定数据序列（表3）。
表3 能源成本要素关联度序列
2.2 参考数列和比较数列的确定
参考数列为反映系统行为特征的数据序列。本课题重点研究某卷烟厂能源成本，因此将其列为反映系统行为特征的数据序列。
设参考数列（又称母序列）为Y={Y（k）｜k=1，2…n}。
比较数列为影响系统行为的因素组成的数据序列，能源成本的比较数列为卷包设备运行效率、包装设备运行效率、制丝设备运行效率、节能减排立项数量、跑冒滴漏立项数量、卷接包改机换牌次数。
设比较数列（又称子序列）为Xi={Xi（k）｜k=1，2…n}，i=1，2…m。
2.3 原始数据处理
由于各因素各有不同的计量单位，而原始数据存在量纲和数量级上的差异，不同的量纲和数量级不便比较，因此需要对参考数列和比较数列进行无量纲化处理。本次研究数据中数据升降趋势并不显著，因此以均值化方法对原始数据进行无量纲化处理，公式为：，处理结果见表4。
表4 无量纲化表
2.4 计算关联系数
Y（k）与Xi（k）的关联系数计算公式为：
其中，ρ∈（0，∞）为分辨系数，ρ 越小，分辨力越大。一般ρ 的取值区间为（0，1），具体取值可视情况而定。当ρ≤0.546 3 时，分辨力最好，通常取ρ=0.5。
ξi（k）为比较数列xi的第k 个元素与x0参考数列的第k 个元素之间的关联系数。
根据上述公式得出关联度系数（表5）。
表5 关联度系数
2.5 计算关联度
因为关联度系数是比较数列与参考数列在各个时刻（即曲线中的各点）的关联程度值，所以它的数不止一个，而信息过于分散不便于进行整体性比较。因此有必要将各个时刻（即曲线中的各点）的关联系数集中为一个值，即求其平均值，作为比较数列与参考数列间关联程度的数量表示。关联度ri公式为：
经计算得出某卷烟厂能源成本要素关联度（表6）。
表6 关联度结果系数
2.6 关联度排序
关联度按大小排序，如果r1＜r2，则参考数列Y 与比较数列Xi更相似。
在算出Xi（k）序列与Y（k）序列的关联系数后，计算各类关联度系数的平均值，平均值ri就称为Y（k）与Xi（k）的关联度。
根据对各个要素进行排序，可知：r3＞r2＞r1＞r4＞r6＞r5，即对某卷烟厂能耗成本影响重要程度排序为制丝设备运行效率、包装设备运行效率、卷接设备效率、卷接包改机换牌次数、节能减排立项数量、跑冒滴漏项目立项数量。
重点针对某卷烟厂能耗费用制约的关键因素，即设备效率（制丝设备运行效率、包装设备运行效率、卷接设备效率）、卷接包改机换牌次数等要素，自2016 年起，开展长达3 年的专项整改活动，改善措施见表7。
表7 能源成本改善措施
经过专项整改后，某卷烟厂在产量基本不变的前提条件下，能耗显著下降，能源费用下降152.9 万元，并取得良好的社会效益（图2）。
图2 主要能耗信息
针对某卷烟工业企业能耗持续升高的问题，建立了基于灰色关联度分析的能耗要素分析方法，找到制约卷烟工业企业能耗的关键因素，并“对症下药”，根据分析出的关键要素开展专项整改活动，取得显著的效果。后续将本分析和专项整改方法推广至柳州卷烟厂及广西中烟工业有限责任公司整体供应链的能耗管控，具有一定推广价值。
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