關(guān)于化工園區(qū)蒸汽（能源）管理的探索

羅曉東

（河北冀衡集團(tuán)有限公司生產(chǎn)辦能源管理中心，河北衡水053000）

本文所述單位是一家大型化工集團(tuán)公司，下轄復(fù)合肥、制藥、氯堿和精細(xì)化工四家生產(chǎn)型分（子）公司。其中復(fù)合肥分公司焙燒制取硫酸裝置余熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽除自用外，富余蒸汽產(chǎn)能約12t/min。在集團(tuán)循環(huán)經(jīng)濟(jì)化工園區(qū)成立前，因各分（子）公司產(chǎn)業(yè)空間布局分散，無配套蒸汽管道連通，生產(chǎn)自動化水平不高，管理運(yùn)行機(jī)制不完善等因素制約[1]。富余蒸汽不能被其它分（子）公司消耗利用，不僅造成富余蒸汽放空浪費(fèi)，而且需花費(fèi)大量資金外購蒸汽能源保障生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行，導(dǎo)致集團(tuán)公司能源成本長期居高不下。

隨著集團(tuán)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)建成，各分（子）公司相繼遷入園區(qū)內(nèi)，根據(jù)園區(qū)內(nèi)產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)品能耗特點(diǎn)，我們對園區(qū)內(nèi)各分（子）公司的水、電、天然氣、蒸汽等能源介質(zhì)供需管網(wǎng)進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)劃和建設(shè)，實現(xiàn)了分公司間能源介質(zhì)的互用和互補(bǔ)[2]。集團(tuán)能源管理中心的建立，整合了分（子）公司的DCS生產(chǎn)控制資源，實現(xiàn)了能源管理（EMS）系統(tǒng)對園區(qū)內(nèi)各生產(chǎn)裝置運(yùn)行、蒸汽管網(wǎng)的實時監(jiān)控和集中調(diào)度管理[3]。這些管理舉措的實施不僅實現(xiàn)了集團(tuán)園區(qū)富余蒸汽的全部自用、避免放空浪費(fèi)，實現(xiàn)了園區(qū)內(nèi)蒸汽能源介質(zhì)的供需平衡；而且也保障了園區(qū)各生產(chǎn)單元的穩(wěn)定運(yùn)行，為實現(xiàn)集團(tuán)整體利益最大化發(fā)揮了積極作用。

1 構(gòu)建蒸汽管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，提高自動化控制水平

集團(tuán)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)立項之初，本著“自產(chǎn)為主，外購為輔，管路簡捷、經(jīng)濟(jì)適用”的原則，對自建蒸汽管網(wǎng)路徑、管徑、防腐保溫材料、計量結(jié)點(diǎn)、自動控制等工程項目進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，精心規(guī)劃。隨著集團(tuán)能源管理中心（EMS）系統(tǒng)的建立，經(jīng)過不斷的技術(shù)革新和優(yōu)化改造，最終實現(xiàn)了園區(qū)蒸汽能源供需的遠(yuǎn)程調(diào)度調(diào)節(jié)和自動化管理，復(fù)合肥分公司富余蒸汽的全部自用，避免了放空浪費(fèi)。具體經(jīng)驗措施如下。

1.1 復(fù)合肥分公司作為園區(qū)自產(chǎn)蒸汽供方主體，自行架設(shè)管徑159mm蒸汽主管至氯堿、精細(xì)化工、制藥三分公司（蒸汽需方）廠界圍墻處，與蒸汽需方廠內(nèi)蒸汽管網(wǎng)連通，構(gòu)成園區(qū)內(nèi)的蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)。蒸汽供/需單位根據(jù)生產(chǎn)裝置蒸汽時耗，選擇合適的蒸汽管徑和配套閥門、計量儀表，避免因管徑，閥門組件型號規(guī)格不適、儀表量程不符，導(dǎo)致蒸汽在管網(wǎng)內(nèi)傳輸時壓力波動、流量不穩(wěn)，影響需方生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1.2 蒸汽供方在培燒制取硫酸裝置余熱鍋爐后設(shè)置蒸汽減溫、減壓裝置和分配臺，根據(jù)需方要求通過自動補(bǔ)水調(diào)溫調(diào)壓器將過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)至180～210℃范圍，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)至0.7～1.0MPa范圍。在分配臺外供蒸汽管道各分支處安裝自動調(diào)節(jié)閥，根據(jù)各需方不同的生產(chǎn)需求用量，進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)控制。供需雙方分別在廠界蒸汽主管道和本單位蒸汽管網(wǎng)連接處安裝規(guī)格、型號一致計量主表和副表，減小不同型號流量計間儀表系統(tǒng)誤差，提高計量精度，以利于供需雙方計量結(jié)算[4]。

1）借鑒本地區(qū)供熱公司遠(yuǎn)程集中供熱蒸汽管網(wǎng)保溫的經(jīng)驗，采用新型保溫材料和技術(shù)方案對園區(qū)蒸汽管網(wǎng)保溫進(jìn)行升級改造，采取自里向外三層硅酸鋁卷氈+反射膜包裹+鋼帶緊扎技術(shù)方案。

①第一層硅酸鋁卷氈、保溫厚度50mm，外加高溫反射層+19mm鋼帶(寬20mm)扎緊（1m扎4道）。

②第二層硅酸鋁卷氈、保溫厚度50mm，外加低溫反射層+16#鐵絲扎緊（1m扎4道）。

③第三層硅酸鋁卷氈、保溫厚度50mm，19mm鋼帶(寬20mm)扎緊（1m扎4道），外加耐高溫雙層氣墊膜（作用：反射高溫蒸汽輻射，保持管網(wǎng)溫度，阻止外層雨水侵入）

④第三層外用0.5mm厚鍍鋅鋼皮包裹，要求保溫之間縱縫、環(huán)縫相互錯開，保溫反射膜之間搭接長度50～80mm，鋼帶捆扎緊實，降低管道熱量散失，減少蒸汽損耗。

2）選取蒸汽用量大、管道輸距長，具有典型代表性的制藥分公司蒸汽管網(wǎng)保溫改造前后管網(wǎng)溫度做對比分析（溫度點(diǎn)取值時間隨機(jī)），具體數(shù)據(jù)見表1。

由表1可知：保溫改造前后蒸汽主管道入出口溫降差均值提高了11.2-6.1=5.1℃，說明新型保溫材料和保溫技術(shù)方案的運(yùn)用實施，一方面減少了蒸汽長距離輸送過程中較大的熱量輻射損失，保溫效果比原有普通保溫棉技術(shù)方案要好[5]。另一方面表明在保持蒸汽壓力穩(wěn)定狀況下，復(fù)合肥分公司可以以較低的蒸汽主管入口溫度（190℃左右）對外輸送，保障制藥分公司生產(chǎn)所需（蒸汽溫度185℃左右），既進(jìn)一步提高了供方現(xiàn)有存量富余蒸汽的利用率，又降低了需方的產(chǎn)品能耗，基本達(dá)到了保證集團(tuán)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)內(nèi)企業(yè)互惠共贏、經(jīng)濟(jì)效益最大化的目的。

1.3 為實現(xiàn)園區(qū)蒸汽的有序調(diào)度，減少供需雙方計量糾紛，蒸汽管網(wǎng)上的計量主表和副表全部采用具備無線傳輸功能的自動化流量計，管網(wǎng)內(nèi)蒸汽的壓力、流量、溫度、瞬時和累計流量在線數(shù)據(jù)信息[6]連接到集團(tuán)能管調(diào)度中心數(shù)據(jù)服務(wù)器。通過EMS系統(tǒng)大屏控制系統(tǒng)，集團(tuán)能源管理中心調(diào)度實時監(jiān)控園區(qū)內(nèi)蒸汽管網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)，以利于協(xié)調(diào)控制，保持管道內(nèi)蒸汽介質(zhì)輸送平穩(wěn)，保持蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行動態(tài)平衡，提高能源管理效率[7]。

2 建立實時監(jiān)控平臺，強(qiáng)化蒸汽供需計劃

2.1 能源管理中心通過EMS信息系統(tǒng)管理平臺對集團(tuán)水、電、煤、蒸汽等能源進(jìn)行集中調(diào)度、集中管理、分散控制、保證企業(yè)能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和消耗的平衡；減少能源浪費(fèi)，合理利用，真正做到節(jié)能減排[8]。能源管理（EMS）系統(tǒng)實時監(jiān)控蒸汽管網(wǎng)中供需雙方重要節(jié)點(diǎn)的蒸汽壓力、溫度、瞬時流量、累計流量參數(shù)信息[9]，協(xié)調(diào)蒸汽供/需方調(diào)度精心組織生產(chǎn)，減少開停車頻次，盡量錯開用汽高峰，削峰填谷，防止蒸汽管網(wǎng)出現(xiàn)過載或負(fù)壓，避免蒸汽放空，減少能源浪費(fèi)。遇突發(fā)生產(chǎn)裝置停車，蒸汽供需矛盾突出時，能管中心調(diào)度將直接管控供需雙方廠界處自動閥門開度，按能源管理預(yù)案，合理調(diào)配蒸汽供需，滿足園區(qū)生產(chǎn)需求。

2.2 集團(tuán)能源管理中心協(xié)調(diào)蒸汽供需雙方做好蒸汽計劃，每月25日前制定下月供/需蒸汽計劃，每周五前制定下周供/需蒸汽計劃，同時上報上月或上周計劃完成情況至集團(tuán)能管中心，如未完成需要說明原因，并制定改進(jìn)措施。能管中心審核備案后，在能源管理EMS系統(tǒng)發(fā)布實施，各單位嚴(yán)格按計劃執(zhí)行。如果遇到供/需方臨時開停車蒸汽用量波動較大時（超過額定蒸汽用量計劃20%時），責(zé)任單位必須及時通知蒸汽供/需關(guān)聯(lián)方和集團(tuán)能管中心，能管中心進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)度。

3 完善能源管理制度，明確計量管理職責(zé)

3.1 依照計劃優(yōu)先、集中調(diào)度，杜絕浪費(fèi)的管理原則，根據(jù)工作實際情況，能管中心及時修訂完善能源管理制度細(xì)則[10]，加強(qiáng)對蒸汽供/需方開停車計劃的管理，以便于供/需方安排生產(chǎn)負(fù)荷計劃和外購蒸汽量計劃。供/需方停車維修計劃需提前3d報集團(tuán)能管中心。供/需方定期對本廠區(qū)內(nèi)蒸汽管網(wǎng)保溫和閥門儀表進(jìn)行檢查、維護(hù)和保養(yǎng)，防止蒸汽泄漏，保持計量準(zhǔn)確。冬天采暖期間，當(dāng)供方富余蒸汽不足、外購蒸汽短缺，能源管理中心按照集團(tuán)蒸汽能源管理預(yù)案，合理調(diào)配現(xiàn)有蒸汽資源。

3.2 蒸汽供需方在蒸汽管道出廠界處安裝的計量主、副表作為蒸汽計量、結(jié)算依據(jù)，當(dāng)計量出現(xiàn)誤差，雙方均可向能管中心提出對計量主表進(jìn)行校驗。

3.3 園區(qū)蒸汽能源管網(wǎng)上統(tǒng)一安裝E+H生產(chǎn)的渦街式蒸汽流量表，計量主/副表參數(shù)設(shè)定由供方、需方、集團(tuán)能管中心三方確定，保持供/需雙方蒸汽壓力、溫度、流量參數(shù)計量修正補(bǔ)償值一致。計量數(shù)據(jù)上傳至能管中EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，為集團(tuán)能源管理分析和預(yù)測提供數(shù)據(jù)支持，為集團(tuán)能耗對標(biāo)工作的開展提供科學(xué)依據(jù)。

總之，國家“十四五”規(guī)劃綱要中提出的實現(xiàn)碳中和目標(biāo)、綠色發(fā)展，培育節(jié)約循環(huán)利用的能源發(fā)展理念，為企業(yè)今后的能源管理工作指明了方向[11]。我們應(yīng)積極踐行綠色低碳發(fā)展理念，不斷創(chuàng)新能源管理措施，推動集團(tuán)園區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。