硫化車間蒸汽節(jié)能應(yīng)用

許德鵬，覃 燚，陳善蛟

（貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550008）

輪胎制造是一個(gè)高耗能的過(guò)程，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，最大限度節(jié)約能源、降低制造成本是輪胎企業(yè)需長(zhǎng)期持續(xù)研究的問(wèn)題[1-2]。硫化車間消耗的主要能源是蒸汽，因此在保證質(zhì)量的前提下，降低蒸汽消耗是硫化車間主要節(jié)能目標(biāo)。設(shè)備從老廠區(qū)搬遷至新廠區(qū)的過(guò)程中，從硫化主管道及單臺(tái)硫化機(jī)熱工管道進(jìn)行優(yōu)化和完善，包含溫度取源部件安裝位置優(yōu)化及外壓蒸汽排凝閥門前端增加冷凝桶及電極，為后續(xù)的節(jié)能工作創(chuàng)造了有利條件。

1 可行性分析

1.1 現(xiàn)狀調(diào)查

（1）分公司硫化車間采用較為節(jié)能環(huán)保的氮?dú)饬蚧に?，所有硫化機(jī)均為熱板式硫化機(jī)；在老廠區(qū)生產(chǎn)過(guò)程中，外壓蒸汽采用較為傳統(tǒng)的定時(shí)排凝方式，排凝產(chǎn)生的冷凝水直接排到動(dòng)力站冷凝水回收裝置，調(diào)查發(fā)現(xiàn)排出的冷凝水中乏汽含量較高，蒸汽熱能利用率低，不經(jīng)濟(jì)。

（2）老廠區(qū)高壓蒸汽非硫化時(shí)間也要排凝，冷凝水排至動(dòng)力站冷凝水回收器。為保證高壓蒸汽溫度達(dá)到工藝要求，每個(gè)硫化周期間隔時(shí)間內(nèi)要排凝，硫化待料時(shí)間長(zhǎng)也要排凝，高壓蒸汽用量偏高。

1.2 實(shí)施可行性分析

（1）通過(guò)分公司內(nèi)部討論及與相關(guān)廠家進(jìn)行技術(shù)交流，采用液位排凝比定時(shí)排凝方式更為合理，即外壓蒸汽排凝管道檢測(cè)到有冷凝水時(shí)排凝閥門動(dòng)作，冷凝水排完則關(guān)斷排凝閥門，減少排凝次數(shù)和排凝總時(shí)間。通過(guò)估算，液位排凝比定時(shí)排凝節(jié)能5%～8%。在老廠區(qū)選定1臺(tái)樣機(jī)，在樣機(jī)上安裝液位檢測(cè)裝置（見(jiàn)圖1）及液位繼電器（見(jiàn)圖2）進(jìn)行試驗(yàn)，外溫、外壓曲線波動(dòng)小、穩(wěn)定性好，符合工藝要求。同時(shí)，選定1臺(tái)熱工管路及機(jī)型與樣機(jī)完全一致的機(jī)臺(tái)，兩臺(tái)設(shè)備均安裝流量計(jì)（見(jiàn)圖3），對(duì)兩種不同的排凝方式所消耗的蒸汽進(jìn)行計(jì)量，收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如表1所示。

表1 低壓蒸汽每日用量統(tǒng)計(jì) t

圖2 液位繼電器

圖3 流量計(jì)

液位排凝機(jī)臺(tái)的低壓蒸汽用量比定時(shí)排凝機(jī)臺(tái)下降率為：（0.988 9-0.921 8）÷0.988 9×100%=6.79%。

（2）通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高壓蒸汽非硫化時(shí)間排凝排出的冷凝水含大量乏汽，可將冷凝水所含的乏汽再循環(huán)利用，與硫化機(jī)低壓蒸汽一起使用，提高蒸汽的利用效率，進(jìn)一步降低硫化機(jī)蒸汽消耗量。

2 方案實(shí)施

在保證輪胎質(zhì)量的前提下，為降低硫化機(jī)蒸汽單耗，達(dá)到節(jié)能的目的，做以下改進(jìn)。

2.1 外壓蒸汽排凝方式的優(yōu)化

2.1.1 硫化機(jī)外溫管道優(yōu)化

利用老廠區(qū)設(shè)備搬遷的契機(jī)，對(duì)硫化機(jī)外壓蒸汽熱工管道布局及溫度取源部件安裝點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，熱工管道走向及溫度取源點(diǎn)更為準(zhǔn)確、合理。

硫化機(jī)長(zhǎng)時(shí)間計(jì)劃停產(chǎn)或更換模具后，外溫管道里會(huì)含部分空氣，開(kāi)機(jī)預(yù)熱時(shí)升溫較慢。為解決預(yù)熱升溫慢的問(wèn)題，一是在冷凝桶上加裝自動(dòng)排氣閥（見(jiàn)圖4），預(yù)熱時(shí)快速排出管道里的空氣，迅速升溫；二是優(yōu)化外溫控制程序，模具預(yù)熱蒸汽壓力較低時(shí)不排凝，壓力達(dá)到一定值時(shí)再排凝，最大限度節(jié)約蒸汽。

2.1.2 外溫排凝方式優(yōu)化

（1）外溫排凝方式開(kāi)始采用單一液位排凝方式，部分機(jī)臺(tái)排凝次數(shù)較少，外溫、外壓波動(dòng)大。由于硫化工藝對(duì)溫度和壓力要求較高，溫度和壓力達(dá)不到工藝要求，硫化機(jī)將自動(dòng)報(bào)警鎖機(jī)，因此采用液位排凝加輔助強(qiáng)制排凝方式，即對(duì)控制程序進(jìn)行優(yōu)化，外溫不排凝超過(guò)設(shè)定時(shí)間執(zhí)行強(qiáng)制排凝，解決了部分硫化機(jī)臺(tái)外溫波動(dòng)較大的問(wèn)題。

（2）為進(jìn)一步監(jiān)測(cè)硫化機(jī)排凝次數(shù)及排凝時(shí)間，對(duì)硫化機(jī)監(jiān)控畫面進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的畫面能直觀顯示硫化機(jī)每小時(shí)的排凝次數(shù)及排凝總時(shí)間。同時(shí)，對(duì)硫化機(jī)外溫正常但排凝次數(shù)為零的機(jī)臺(tái)給出報(bào)警提示（見(jiàn)圖5）并鎖機(jī)，確保生產(chǎn)時(shí)溫度、壓力及排凝次數(shù)均正常。

（3）通過(guò)不斷摸索，對(duì)外溫排凝方式進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，由液位排凝加定時(shí)強(qiáng)制排凝方式改為液位排凝加溫度和壓力不正常時(shí)強(qiáng)制排凝方式，即溫度和壓力正常時(shí)執(zhí)行液位排凝，溫度和壓力異常時(shí)啟用強(qiáng)制排凝，溫度和壓力正常后取消強(qiáng)制排凝。優(yōu)化后的排凝方式較為合理，不僅解決了溫度和壓力波動(dòng)較大導(dǎo)致無(wú)法正常生產(chǎn)的問(wèn)題，還在滿足工藝要求的前提下最大限度節(jié)約蒸汽。

2.2 高壓蒸汽排凝方式的優(yōu)化

2.2.1 高壓蒸汽非硫化時(shí)間排凝方式優(yōu)化

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，優(yōu)化高壓蒸汽非硫化時(shí)間排凝方式，由之前2個(gè)硫化周期間隔時(shí)間（即從上一個(gè)硫化周期結(jié)束到下一個(gè)硫化周期啟動(dòng)）無(wú)論多長(zhǎng)硫化前均執(zhí)行排凝改為間隔時(shí)間較短時(shí)取消高壓蒸汽排凝，同時(shí)間隔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，縮短高壓蒸汽排凝持續(xù)時(shí)間，減少高壓蒸汽消耗。

2.2.2 高壓蒸汽排凝產(chǎn)生的乏汽循環(huán)利用

高壓蒸汽非硫化時(shí)間排凝產(chǎn)生的冷凝水含有大量乏汽，而以前該冷凝水直接排到動(dòng)力站冷凝水回收器，蒸汽利用率低。通過(guò)不斷試驗(yàn)和探索，將高壓蒸汽排凝后的冷凝水管道與低壓蒸汽進(jìn)管道連通（見(jiàn)圖6），乏汽可進(jìn)行再利用，降低低壓蒸汽用量。

圖6 高壓蒸汽排凝管道與低壓蒸汽進(jìn)管道連通

由于高壓蒸汽排凝產(chǎn)生的冷凝水溫度低，低壓蒸汽管道輸送的是飽和蒸汽，二者混合后，低壓蒸汽含水量高、溫度低，硫化機(jī)外溫、外壓波動(dòng)大，對(duì)生產(chǎn)造成不利影響。為解決硫化地溝外溫低問(wèn)題，通過(guò)與動(dòng)力分公司協(xié)商，供給硫化車間使用的低壓蒸汽不再進(jìn)行減溫減壓處理，由飽和蒸汽改為過(guò)熱蒸汽，提高低壓蒸汽主管道溫度，解決了高壓蒸汽排凝管道與低壓蒸汽進(jìn)管道連通后低壓蒸汽溫度低的問(wèn)題，硫化機(jī)外溫、外壓穩(wěn)定性好、波動(dòng)小。

2.3 利用信息化資源加強(qiáng)能源管控

（1）利用公司搭建的能源管理系統(tǒng)（見(jiàn)圖7）及釘釘智能移動(dòng)辦公平臺(tái)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控硫化車間相關(guān)能源用量。能源用量異常時(shí)，能源管理系統(tǒng)通過(guò)釘釘移動(dòng)平臺(tái)將異常信息推送至相關(guān)人員（見(jiàn)圖8），提示其關(guān)注能源異常情況并及時(shí)進(jìn)行處理。

圖7 能源管理系統(tǒng)界面

圖8 釘釘系統(tǒng)推送能耗異常信息界面

（2）通過(guò)公司生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）（見(jiàn)圖9），可查詢每天每條硫化地溝蒸汽用量及地溝蒸汽單耗，并自動(dòng)生成折線趨勢(shì)圖，直觀反映蒸汽消耗變化趨勢(shì)，便于分析問(wèn)題并處理。同時(shí)，利用MES，生產(chǎn)人員可及時(shí)關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)計(jì)劃安排及與上工序生產(chǎn)匹配情況，無(wú)生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)及時(shí)關(guān)閉蒸汽閥門，減少蒸汽浪費(fèi)。

圖9 MES界面

（3）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)蒸汽漏點(diǎn)管控，對(duì)巡檢、點(diǎn)檢發(fā)現(xiàn)的蒸汽漏點(diǎn)及時(shí)處理，降低了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)溫度及噪聲，改善了生產(chǎn)環(huán)境；發(fā)現(xiàn)蒸汽管道保溫材料損壞及缺失時(shí)，及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行更換及補(bǔ)齊，減少熱量損失；制定相應(yīng)的能耗管理制度，個(gè)人績(jī)效與能耗掛鉤，實(shí)施能耗獎(jiǎng)懲制度，做到全員參與能耗管控。

3 實(shí)施效果

相關(guān)改造工作于2022年5月完成。方案實(shí)施完成后，對(duì)比統(tǒng)計(jì)2021年7月至2022年8月蒸汽單耗，如表2所示。

表2 2021年7月至2022年8月蒸汽用量統(tǒng)計(jì)

通過(guò)對(duì)比，方案實(shí)施后，蒸汽單耗明顯下降，節(jié)能效果較為明顯，達(dá)到改造目標(biāo)（蒸汽單耗≤0.75）。2021年7月至2022年5月，月平均蒸汽單耗為0.835 1；2022年6—8月月平均蒸汽單耗為0.688 5。按每月生產(chǎn)成品輪胎質(zhì)量10 000 t、每噸蒸汽成本200元計(jì)算，則每年可節(jié)約蒸汽費(fèi)用約為：12×10 000×200×（0.835 1-0.688 5）=3 518 400（元）。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將外壓蒸汽排凝方式由傳統(tǒng)的定時(shí)排凝改為液位排凝加溫度和壓力不正常時(shí)強(qiáng)制排凝及優(yōu)化高壓蒸汽非硫化狀態(tài)排凝方式等改造，降低了成品輪胎的蒸汽單耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。同時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)蒸汽漏點(diǎn)治理，降低了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)溫度及噪聲，改善了生產(chǎn)環(huán)境。本改造工作可為輪胎廠在蒸汽節(jié)能工作方面提供借鑒作用，與節(jié)能降耗，打造綠色企業(yè)、綠色產(chǎn)品的發(fā)展理念相契合。