硫化車間蒸汽節能應用

許德鵬，覃 燚，陳善蛟

（貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽 550008）

輪胎制造是一個高耗能的過程，在保證產品質量的前提下，最大限度節約能源、降低制造成本是輪胎企業需長期持續研究的問題[1-2]。硫化車間消耗的主要能源是蒸汽，因此在保證質量的前提下，降低蒸汽消耗是硫化車間主要節能目標。設備從老廠區搬遷至新廠區的過程中，從硫化主管道及單臺硫化機熱工管道進行優化和完善，包含溫度取源部件安裝位置優化及外壓蒸汽排凝閥門前端增加冷凝桶及電極，為后續的節能工作創造了有利條件。

1 可行性分析

1.1 現狀調查

（1）分公司硫化車間采用較為節能環保的氮氣硫化工藝，所有硫化機均為熱板式硫化機；在老廠區生產過程中，外壓蒸汽采用較為傳統的定時排凝方式，排凝產生的冷凝水直接排到動力站冷凝水回收裝置，調查發現排出的冷凝水中乏汽含量較高，蒸汽熱能利用率低，不經濟。

（2）老廠區高壓蒸汽非硫化時間也要排凝，冷凝水排至動力站冷凝水回收器。為保證高壓蒸汽溫度達到工藝要求，每個硫化周期間隔時間內要排凝，硫化待料時間長也要排凝，高壓蒸汽用量偏高。

1.2 實施可行性分析

（1）通過分公司內部討論及與相關廠家進行技術交流，采用液位排凝比定時排凝方式更為合理，即外壓蒸汽排凝管道檢測到有冷凝水時排凝閥門動作，冷凝水排完則關斷排凝閥門，減少排凝次數和排凝總時間。通過估算，液位排凝比定時排凝節能5%～8%。在老廠區選定1臺樣機，在樣機上安裝液位檢測裝置（見圖1）及液位繼電器（見圖2）進行試驗，外溫、外壓曲線波動小、穩定性好，符合工藝要求。同時，選定1臺熱工管路及機型與樣機完全一致的機臺，兩臺設備均安裝流量計（見圖3），對兩種不同的排凝方式所消耗的蒸汽進行計量，收集數據進行分析，如表1所示。

表1 低壓蒸汽每日用量統計 t

圖2 液位繼電器

圖3 流量計

液位排凝機臺的低壓蒸汽用量比定時排凝機臺下降率為：（0.988 9-0.921 8）÷0.988 9×100%=6.79%。

（2）通過調查發現，高壓蒸汽非硫化時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利用，與硫化機低壓蒸汽一起使用，提高蒸汽的利用效率，進一步降低硫化機蒸汽消耗量。

2 方案實施

在保證輪胎質量的前提下，為降低硫化機蒸汽單耗，達到節能的目的，做以下改進。

2.1 外壓蒸汽排凝方式的優化

2.1.1 硫化機外溫管道優化

利用老廠區設備搬遷的契機，對硫化機外壓蒸汽熱工管道布局及溫度取源部件安裝點進行優化，熱工管道走向及溫度取源點更為準確、合理。

硫化機長時間計劃停產或更換模具后，外溫管道里會含部分空氣，開機預熱時升溫較慢。為解決預熱升溫慢的問題，一是在冷凝桶上加裝自動排氣閥（見圖4），預熱時快速排出管道里的空氣，迅速升溫；二是優化外溫控制程序，模具預熱蒸汽壓力較低時不排凝，壓力達到一定值時再排凝，最大限度節約蒸汽。

2.1.2 外溫排凝方式優化

（1）外溫排凝方式開始采用單一液位排凝方式，部分機臺排凝次數較少，外溫、外壓波動大。由于硫化工藝對溫度和壓力要求較高，溫度和壓力達不到工藝要求，硫化機將自動報警鎖機，因此采用液位排凝加輔助強制排凝方式，即對控制程序進行優化，外溫不排凝超過設定時間執行強制排凝，解決了部分硫化機臺外溫波動較大的問題。

（2）為進一步監測硫化機排凝次數及排凝時間，對硫化機監控畫面進行了優化，優化后的畫面能直觀顯示硫化機每小時的排凝次數及排凝總時間。同時，對硫化機外溫正常但排凝次數為零的機臺給出報警提示（見圖5）并鎖機，確保生產時溫度、壓力及排凝次數均正常。

（3）通過不斷摸索，對外溫排凝方式進行進一步優化，由液位排凝加定時強制排凝方式改為液位排凝加溫度和壓力不正常時強制排凝方式，即溫度和壓力正常時執行液位排凝，溫度和壓力異常時啟用強制排凝，溫度和壓力正常后取消強制排凝。優化后的排凝方式較為合理，不僅解決了溫度和壓力波動較大導致無法正常生產的問題，還在滿足工藝要求的前提下最大限度節約蒸汽。

2.2 高壓蒸汽排凝方式的優化

2.2.1 高壓蒸汽非硫化時間排凝方式優化

通過現場試驗，優化高壓蒸汽非硫化時間排凝方式，由之前2個硫化周期間隔時間（即從上一個硫化周期結束到下一個硫化周期啟動）無論多長硫化前均執行排凝改為間隔時間較短時取消高壓蒸汽排凝，同時間隔時間較長時，縮短高壓蒸汽排凝持續時間，減少高壓蒸汽消耗。

2.2.2 高壓蒸汽排凝產生的乏汽循環利用

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

圖6 高壓蒸汽排凝管道與低壓蒸汽進管道連通

由于高壓蒸汽排凝產生的冷凝水溫度低，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，硫化機外溫、外壓波動大，對生產造成不利影響。為解決硫化地溝外溫低問題，通過與動力分公司協商，供給硫化車間使用的低壓蒸汽不再進行減溫減壓處理，由飽和蒸汽改為過熱蒸汽，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管道連通后低壓蒸汽溫度低的問題，硫化機外溫、外壓穩定性好、波動小。

2.3 利用信息化資源加強能源管控

（1）利用公司搭建的能源管理系統（見圖7）及釘釘智能移動辦公平臺，可實時監控硫化車間相關能源用量。能源用量異常時，能源管理系統通過釘釘移動平臺將異常信息推送至相關人員（見圖8），提示其關注能源異常情況并及時進行處理。

圖7 能源管理系統界面

圖8 釘釘系統推送能耗異常信息界面

（2）通過公司生產執行系統（MES）（見圖9），可查詢每天每條硫化地溝蒸汽用量及地溝蒸汽單耗，并自動生成折線趨勢圖，直觀反映蒸汽消耗變化趨勢，便于分析問題并處理。同時，利用MES，生產人員可及時關注現場生產計劃安排及與上工序生產匹配情況，無生產計劃時及時關閉蒸汽閥門，減少蒸汽浪費。

圖9 MES界面

（3）加強現場蒸汽漏點管控，對巡檢、點檢發現的蒸汽漏點及時處理，降低了生產現場溫度及噪聲，改善了生產環境；發現蒸汽管道保溫材料損壞及缺失時，及時通知相關人員進行更換及補齊，減少熱量損失；制定相應的能耗管理制度，個人績效與能耗掛鉤，實施能耗獎懲制度，做到全員參與能耗管控。

3 實施效果

相關改造工作于2022年5月完成。方案實施完成后，對比統計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月蒸汽用量統計

通過對比，方案實施后，蒸汽單耗明顯下降，節能效果較為明顯，達到改造目標（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。按每月生產成品輪胎質量10 000 t、每噸蒸汽成本200元計算，則每年可節約蒸汽費用約為：12×10 000×200×（0.835 1-0.688 5）=3 518 400（元）。

4 結語

通過將外壓蒸汽排凝方式由傳統的定時排凝改為液位排凝加溫度和壓力不正常時強制排凝及優化高壓蒸汽非硫化狀態排凝方式等改造，降低了成品輪胎的蒸汽單耗，達到節能降耗的目的。同時通過現場蒸汽漏點治理，降低了生產現場溫度及噪聲，改善了生產環境。本改造工作可為輪胎廠在蒸汽節能工作方面提供借鑒作用，與節能降耗，打造綠色企業、綠色產品的發展理念相契合。