關于化工園區蒸汽（能源）管理的探索

羅曉東

（河北冀衡集團有限公司生產辦能源管理中心，河北衡水053000）

本文所述單位是一家大型化工集團公司，下轄復合肥、制藥、氯堿和精細化工四家生產型分（子）公司。其中復合肥分公司焙燒制取硫酸裝置余熱鍋爐副產蒸汽除自用外，富余蒸汽產能約12t/min。在集團循環經濟化工園區成立前，因各分（子）公司產業空間布局分散，無配套蒸汽管道連通，生產自動化水平不高，管理運行機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，而且需花費大量資金外購蒸汽能源保障生產系統運行，導致集團公司能源成本長期居高不下。

隨著集團循環經濟園區建成，各分（子）公司相繼遷入園區內，根據園區內產業布局和產品能耗特點，我們對園區內各分（子）公司的水、電、天然氣、蒸汽等能源介質供需管網進行了統一規劃和建設，實現了分公司間能源介質的互用和互補[2]。集團能源管理中心的建立，整合了分（子）公司的DCS生產控制資源，實現了能源管理（EMS）系統對園區內各生產裝置運行、蒸汽管網的實時監控和集中調度管理[3]。這些管理舉措的實施不僅實現了集團園區富余蒸汽的全部自用、避免放空浪費，實現了園區內蒸汽能源介質的供需平衡；而且也保障了園區各生產單元的穩定運行，為實現集團整體利益最大化發揮了積極作用。

1 構建蒸汽管網網絡，提高自動化控制水平

集團循環經濟園區立項之初，本著“自產為主，外購為輔，管路簡捷、經濟適用”的原則，對自建蒸汽管網路徑、管徑、防腐保溫材料、計量結點、自動控制等工程項目進行科學設計，精心規劃。隨著集團能源管理中心（EMS）系統的建立，經過不斷的技術革新和優化改造，最終實現了園區蒸汽能源供需的遠程調度調節和自動化管理，復合肥分公司富余蒸汽的全部自用，避免了放空浪費。具體經驗措施如下。

1.1 復合肥分公司作為園區自產蒸汽供方主體，自行架設管徑159mm蒸汽主管至氯堿、精細化工、制藥三分公司（蒸汽需方）廠界圍墻處，與蒸汽需方廠內蒸汽管網連通，構成園區內的蒸汽管網系統。蒸汽供/需單位根據生產裝置蒸汽時耗，選擇合適的蒸汽管徑和配套閥門、計量儀表，避免因管徑，閥門組件型號規格不適、儀表量程不符，導致蒸汽在管網內傳輸時壓力波動、流量不穩，影響需方生產系統穩定性。

1.2 蒸汽供方在培燒制取硫酸裝置余熱鍋爐后設置蒸汽減溫、減壓裝置和分配臺，根據需方要求通過自動補水調溫調壓器將過熱蒸汽溫度調節至180～210℃范圍，壓強調節至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節閥，根據各需方不同的生產需求用量，進行遠程調節控制。供需雙方分別在廠界蒸汽主管道和本單位蒸汽管網連接處安裝規格、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誤差，提高計量精度，以利于供需雙方計量結算[4]。

1）借鑒本地區供熱公司遠程集中供熱蒸汽管網保溫的經驗，采用新型保溫材料和技術方案對園區蒸汽管網保溫進行升級改造，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保溫改造前后管網溫度做對比分析（溫度點取值時間隨機），具體數據見表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方案的運用實施，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方案要好[5]。另一方面表明在保持蒸汽壓力穩定狀況下，復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所需（蒸汽溫度185℃左右），既進一步提高了供方現有存量富余蒸汽的利用率，又降低了需方的產品能耗，基本達到了保證集團循環經濟園區內企業互惠共贏、經濟效益最大化的目的。

1.3 為實現園區蒸汽的有序調度，減少供需雙方計量糾紛，蒸汽管網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，管網內蒸汽的壓力、流量、溫度、瞬時和累計流量在線數據信息[6]連接到集團能管調度中心數據服務器。通過EMS系統大屏控制系統，集團能源管理中心調度實時監控園區內蒸汽管網的運行參數，以利于協調控制，保持管道內蒸汽介質輸送平穩，保持蒸汽管網系統運行動態平衡，提高能源管理效率[7]。

2 建立實時監控平臺，強化蒸汽供需計劃

2.1 能源管理中心通過EMS信息系統管理平臺對集團水、電、煤、蒸汽等能源進行集中調度、集中管理、分散控制、保證企業能源生產、轉換和消耗的平衡；減少能源浪費，合理利用，真正做到節能減排[8]。能源管理（EMS）系統實時監控蒸汽管網中供需雙方重要節點的蒸汽壓力、溫度、瞬時流量、累計流量參數信息[9]，協調蒸汽供/需方調度精心組織生產，減少開停車頻次，盡量錯開用汽高峰，削峰填谷，防止蒸汽管網出現過載或負壓，避免蒸汽放空，減少能源浪費。遇突發生產裝置停車，蒸汽供需矛盾突出時，能管中心調度將直接管控供需雙方廠界處自動閥門開度，按能源管理預案，合理調配蒸汽供需，滿足園區生產需求。

2.2 集團能源管理中心協調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能管中心，如未完成需要說明原因，并制定改進措施。能管中心審核備案后，在能源管理EMS系統發布實施，各單位嚴格按計劃執行。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），責任單位必須及時通知蒸汽供/需關聯方和集團能管中心，能管中心進行協調調度。

3 完善能源管理制度，明確計量管理職責

3.1 依照計劃優先、集中調度，杜絕浪費的管理原則，根據工作實際情況，能管中心及時修訂完善能源管理制度細則[10]，加強對蒸汽供/需方開停車計劃的管理，以便于供/需方安排生產負荷計劃和外購蒸汽量計劃。供/需方停車維修計劃需提前3d報集團能管中心。供/需方定期對本廠區內蒸汽管網保溫和閥門儀表進行檢查、維護和保養，防止蒸汽泄漏，保持計量準確。冬天采暖期間，當供方富余蒸汽不足、外購蒸汽短缺，能源管理中心按照集團蒸汽能源管理預案，合理調配現有蒸汽資源。

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、結算依據，當計量出現誤差，雙方均可向能管中心提出對計量主表進行校驗。

3.3 園區蒸汽能源管網上統一安裝E+H生產的渦街式蒸汽流量表，計量主/副表參數設定由供方、需方、集團能管中心三方確定，保持供/需雙方蒸汽壓力、溫度、流量參數計量修正補償值一致。計量數據上傳至能管中EMS系統數據庫，為集團能源管理分析和預測提供數據支持，為集團能耗對標工作的開展提供科學依據。

總之，國家“十四五”規劃綱要中提出的實現碳中和目標、綠色發展，培育節約循環利用的能源發展理念，為企業今后的能源管理工作指明了方向[11]。我們應積極踐行綠色低碳發展理念，不斷創新能源管理措施，推動集團園區循環經濟高質量發展。