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化工行业-精益六西格玛在化工行业“节能降耗”实践中的应用案例
案例说明：
“节能降耗”是国家“十一五”计划中提出的要实现的一个重要目标和落实“转变经济发展模式”的具体举措。作为能源消耗的大户：化工企业在市场竞争越来越激烈，原料和人力成本越来越高的大环境下如何在发展的同时实现“节能降耗”的目标是摆在所有化工企业的一大课题。
精益六西格玛作为当今最先进和有效的流程改进理念和方法，在各行各业的持续改进和绩效提升实践中发挥越来越重要的作用。
本案例讲述了中国昊华化工集团下属一家企业如何通过精益六西格玛项目降低循环流化床锅炉飞灰残炭量，进而帮助企业实现“节能降耗”的故事。
通过近半年的项目实施，项目组将飞灰残炭量水平由改善前的5.1%降到改善后的3.8%，不仅完成了项目的改善目标和财务成果目标，也为公司实现“节能降耗”目标找出了有效的途径和方法。
该项目的成功实施用“事实”彻底改变了热电车间很多人关于“节能降耗我们已经做的非常好，已接近极限水平了，不可能再有任何改善和提高”的观念和思想。进而带动了车间领导和工段长一级学习精益六西格玛和改善的热情和行动，有力地促进了学习型组织的建设和持续改进工作的顺利开展。
同时，该项目的成功经验和实施过程很好地诠释了精益六西格玛以数据和事实为依据，精细化管理的理念和益处，值得大力推广应用和借鉴学习。 一、 项目选择背景及问题
某化工有限公司是一家主营烧碱，聚氯乙烯树脂，液氯，塑料制品、水泥等产品，拥有发电装机容量90MW的“中国化工企业500强”企业。
根据中国昊华化工的总体部署，2010年5月该公司踏上了精益六西格玛之旅。而该公司的热电车间作为公司主要的能源消耗部门也加入到了推行精益六西格玛管理的行列。
从2009年9月份开始，热电车间循环流化床锅炉飞灰残炭量数值偏高且很不稳定，与2009年上半年最好水平相比飞灰残炭量数值升高了1%。如果继续维持这样高水平的话年经济损失将高达60万元。
为了实现公司2010年制定的“节能降耗”的经营目标，公司在BMGI咨询公司的指导下通过KPI展开的形式确定了“降低循环流化床锅炉飞灰残炭量”作为第一期实施的一个绿带项目。并组成7人的项目团队，计划用6个月的时间将飞灰残炭量由当时的5.1%降到4%。 二、实施过程
为了确保基线水平及后续统计分析的准确可靠性，项目组首先对飞灰残炭量的测量系统进行了分析，将所收集的10个样本各分成4份，选择两名化验员进行重复性和再现性检验，分析结果如
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下表所示。
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从分析结果可见：%Contribution、%R&R、%Tolerance、NDC等指标均满足要求，因此判定该测量系统可用于数据收集和分析。
通过对过去三个月的数据分析结果，飞灰残炭量过程能力PPK值仅有-0.83，说明该过程能力严重不足，还有很大的改善空间。
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通过流程细图和FMEA对影响飞灰残炭量的因素进行查找和筛选结果确定烟气含氧量、床温、原煤灰分、炉膛负压、料层差压等五个可能的关键因子。
因该公司共有4#、5#、6#和8#等四台锅炉，为提高分析的效率项目组在分析阶段首先进行了锅炉之间差异及不同班次之间差异的分析，结果显示其差异均无统计显著性。因此项目组决定选择8#锅炉和白班作为后续数据收集和研究的条件。
通过一个月的数据收集和通过主效应图、单因子方差分析、多重回归等分析进一步确定了烟气含氧量、床温、原煤灰分、炉膛负压等4个关键因子。料层差压因P值大于0.05不显著，将其固定到原来的设定条件。
为了查找飞灰残炭量的最佳工艺条件项目组制定了4因子2水平的DOE实验计划，分析结果如下图所示。
从分析结果可见主效应均显著，其中原煤灰分对飞灰残炭量的影响最大；同时烟气含氧量与原
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煤灰分、床温与原煤灰分交互作用均显著，因此在判定烟气含氧量及床温的最佳条件时要通过相应的交互作用图进行判定。
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根据市场上煤炭供应并不充足的情况，该公司煤种灰分主要选用：32%、26%、16%等三种。对于热电车间而言用什么样的煤炭是不能随意选择的，要根据市场供应紧缺程度来什么烧什么。因此项目组分别在上述三种煤质条件下分别实施了DOE实验以找出各自条件下的最佳燃烧条件。根据前面的分析结果炉膛负压与其他因子的交互作用均不显著，因此将其设定值直接固定在-100的水平上； 对烟气含氧量与床温等两个因子分别取两个水平实施2k因子实验设计结果找出了飞灰残炭量的最佳值区域。
如燃煤灰分为26~32%的情况下，在如下图箭头所示的区域时飞灰残碳量可达到目标值；在所选实验区域内最佳条件为烟气含氧量取7~8%，床温取990~1050℃。
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同样在燃煤灰分在16~26%的情况下得出飞灰残炭量的最佳条件为：烟气含氧量取7~8%，床温取970~1000℃。燃煤灰分为16%以下时最佳条件为：烟气含氧量取4~6%，床温取900~950℃。
为确保烟气含氧量、床温等关键因子得到有效控制，项目组将不同燃煤条件下的最佳条件“等值线图”贴到了DCS控制设备旁边，并制定了相应的控制计划和管理制度。
这样，不管供应部门采购进什么样的煤炭都先进行化验，根据化验结果属于哪种煤种灰分就选用哪种最佳工艺条件进行生产，有效地降低了飞灰残炭量指标。
经过近一个半月的数据收集验证结果，飞灰残炭量水平由改善前的5.1%降到改善后的3.8%；过程能力PPK值由改善前的-0.83提高到改善后的0.67，完成了项目的改善目标。为实现公司2010年“节能降耗”的目标做出了突出的贡献。
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三、 项目的借鉴意义
很多化工企业都有内部的以煤为燃料的锅炉提供生产所需的电、蒸汽、煤气等动力、燃料和原料等。不管是循环流化床式的锅炉，还是链条式的造气炉，还是其他什么类型，都涉及到如何提高燃烧效率降低消耗的问题。本项目的成功实施不仅为类似的项目和问题提供了烟气含氧量、床温、原煤灰分、炉膛负压、料层差压等关键因子及排序， 同时提供了多因子组合作用下的分析方法，包括DOE实验设计、响应曲面设计等方法的应用。
同时提供了在实验时存在有“煤质”这一不可控，但又非常重要的因子情况下如何计划和安排实验，如将煤质分成几个不同的等级并分别做实验以得出相应等级水平下的锅炉最佳工艺条件进行控制和管理的方法和技巧。不仅很好地体现了精益六西格玛以数据和事实为依据和精细化管理这一理念，还探索出一条化工行业“节能降耗”的有效途径和方法，值得其他企业借鉴和学习。
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）
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