优化系统,降低装置能耗

管理现代化成果报告

课题： 优化系统，降低装置能耗

发表单位：工贸聚丙烯车间

二○○九年十二月三日

优化系统，降低装置能耗

（聚丙烯车间 李振军）

一 现状调查

调查车间2008年装臵能耗消耗情况，车间能耗由新鲜水，电，蒸汽三部分组成，并折算成标油能耗进行衡量，具体消耗情况见表1：

年份 2008 聚丙烯车间2008年能耗消耗表 表1

新鲜水（吨） 电（度） 蒸汽（吨） 总能耗（千克标油） 40764 3793569 798 1129777 备注：总能耗=0.17*新鲜水+0.28*电+76*蒸汽

同时调查了车间2008年生产情况，见表2

聚丙烯车间2008年生产情况表 表2 年份 总釜数（釜） 总产量（吨） 平均单釜（包） 2008 11672 34075.225 116.776 根据上面表1和表2可以计算车间新鲜水、电、蒸汽单位能耗，具体情况见表3：

聚丙烯车间单位能耗 表3 2008年份 新鲜水（吨） 电（度） 蒸汽（吨） 单位能耗（千克标油） 吨耗（/吨聚丙烯） 1.2 111.33 0.024 33.2 釜耗（/釜） 3.5 325.02 0.068 96.8 根据上面的调查，从与行业比较来看，单位能耗控制在33.2千克标油在间歇液相本体法聚丙烯装臵中还是处于比较有利的位臵，但从单项指标来看，除了蒸汽指标控制较好外，其它新鲜水和电的消耗指标，还有比较大的挖潜能力。

从生产现状来看，许多地方还存在许多短板，例如跑、冒、滴、漏现象还是有发生，冷水泵运行效率较低，以及变频效率的发挥都有待进一步改进，特别是在国家节能减排的号召下，降本增效永远是企业的主题，因此优化系统，降低装臵能耗作为我们这次管理现代化研究的课题。

二 管理方案设计

结合车间实际情况，我们按照下图的思路进行设计：

降低装置能耗

提高产量降低电耗降低水耗分析存在的瓶颈设计优化方案进行优化

根据装臵实际情况，我们采取关键点主要为提高产量，降低电耗和水耗，蒸气

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耗量控制在前几年工作中已经进行了比较好的优化，故本次方案中只是在保持原有蒸气控制基础上进行电耗、水耗系统的优化。

三 管理方案具体实施 （一） 提高产量

依据上面的方案设计要求，车间组织人员讨论分析车间生产存在的主要问题，并设计了优化方案，具体优化方案措施见表4

提高产量优化方案措施 表4 项目 存在的主要问题 优化措施 ① 新区聚合釜内壁清釜 提高① 单釜产量过低 ② 减少装臵非计划停工 产量 ② 总产量未能达到装臵生产能力 ③ 优化老区生产周期 ④ 实施好外购料生产 1、新区聚合釜内壁清釜，提高撤热能力

车间利用原料限料的间隙，组织人员对新区聚合釜进行了内壁清理，釜内壁清理主要是清理聚丙烯的塑料垢层，这种垢层在聚合釜中下部固体物料接触部分，由于受到聚丙烯固体物料的摩擦，与聚合釜顶部没有受到聚丙烯固体物料的摩擦有很大的区别，具体见下图：

图1 聚合釜顶部内壁清釜前后对比

图2 聚合釜中下部内壁清釜前后对比

明显发现有垢膜存在，根据计算，在清垢后传热系数可增加60％左右，即在相同的情况下，清垢后聚合釜传热能力提高了60％，这样就大大提高聚合釜撤热能力，有效的提高了新区单釜产量。 2、减少装臵非计划停工

装臵平稳运行率的高低直接影响到能耗的高低，为此，车间竭力减少装臵的非计划停工，确保装臵平稳运行。首先加强培训提高素质，车间为提高技术管理人员和操作人员技术素质，采取多种多样的技能训练和反事故演练，避免装

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臵不必要的非计划停工，特别是人为的事故停工。特别是在车间异常停电过程中，班组根据停电事故预案的要求，正确的处理，保证装臵正常运行。其次加强巡检确保设备安全运行设备机泵运行的好坏是装臵安全平稳运行的基石，保证设备的安全运行，减少设备事故引起的装臵非计划停工。车间加强了关键机组、关键设备的管理，建立健全班组基础管理台帐和记录

①规范记录、报表，要求记录及时、字迹工整、保管良好，做到所有进行的工作都有据可查。车间根据实际运行的情况，对车间在用的记录进行了梳理和调整，重新对相关数据进行了分类，优化表格，能更有利班组记录和管理。

② 建立设备技术台帐，内容包括设备名称、设备规范、技术参数、生产厂家、投产日期、设备异动与改造等有关的详细资料；

③ 建立设备缺陷台帐，内容有设备名称、发生缺陷日期、发现人、造成的后果、处理情况、消除人、验收人，暂时不能消除缺陷的原因及采取的防止缺陷扩大的措施等；

④建立专项技术台帐，如仪表定期校验记录、设备定期切换记录、设备加油记录、钳工巡检记录，仪表工巡检记录。

⑤班长(岗位)工作志，内容包括每天(班)工作前的作业安排布臵、安全注意事项交代、工作进展情况和班后作业情况简要总结记录。 3、优化老区生产周期

由于老区聚合釜是2008年年底更换，聚合釜撤热效率较高，结合实际生产情况，在保证单釜产量的前提下，即提高催化剂用量可以缩短反应周期，我们把原来5小时的生产周期调整到4小时生产周期，这样可以在老区每天增加4釜，这样就非常有利的增加了车间的总产量。 4、实施好外购料生产

在公司各部门的协调下，车间4月份完成了外购料装臵的安装，同时车间组织了人员进行了多方面的学习，既有兄弟单位实地参观学习，也有同类装臵的资料研究，综合各方面资料后，根据车间无储罐的情况下，优化了原先的操作方案，编制了适合车间的生产方案，在相关部门的支持下，成功的进行了外购料的生产，并根据外购料生产出现的情况，逐步的优化生产方案，优化外购料卸料装臵，提高了卸料装臵的安全性和稳定性，并根据两次外购料生产情况，对前期的生产方案又进行了优化，初步形成了符合车间外购料操作法，增加了车间原料多样化的生产。

（二） 降低电耗

调查车间各设备正常运行情况下，额定消耗功率情况，调查情况见下表5：

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用电设备额定功率分布情况 表5 额定功数量正常运行数运行时额定消设备名称 备注 率（KW） （台） 量（台） 数（h） 耗（KWh） 冷水泵 75 4 3-4 24 225-300 6-10月份运行4台 聚合釜 55 6 6 24 330 聚合釜 75 2 2 24 150 冷冻水泵 90 2 1 24 90 6-10月份 冷水泵 90 1 1 24 90 热水泵 75 3 1 10 75 丙烯压缩机 75 2 1 15 75 冷水泵 37 3 2 24 74 闪蒸釜 12 6 6 24 72 风机 22 3 3 24 66 冷冻机组 50 1 1 24 50 6-10月份 丙烯泵 18.5 3 2 5 37 真空泵 15 4 2 5 30 风机 7.5 2 2 24 15 根据额定功率消耗情况对冷水泵和聚合釜实际消耗进行了测量，具体测量结果如下表7：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 设备名称 1#聚合釜搅拌电机 2#聚合釜搅拌电机 3#聚合釜搅拌电机 4#聚合釜搅拌电机 5#聚合釜搅拌电机 6#聚合釜搅拌电机 7#聚合釜搅拌电机 8#聚合釜搅拌电机 4#闪蒸釜搅拌电机 老区冷水A泵电机 老区冷水C泵电机 老区冷水D泵电机 新区冷水泵A电机 新区冷水泵B电机 新区冷水泵C电机 新区冷水泵D电机 老区凉水塔C风机 冷冻水泵A 功率因素测定表 表7 设备 额定功额定电实测功位号 率(KW) 流（A） 率(KW) R401/A 55 102.7 12.11 R401/B 55 102.7 5.23 R401/C 55 102.7 10.92 R401/D 55 102.7 61.14 R4401/A 55 102.7 15.98 R4401/B 55 102.7 45.88 R4401/C 75 139.7 21.73 R4401/D 75 139.7 73.77 R402/D 11 22.6 7.52 P702/A 37 69.8 34.49 P702/C 37 69.8 40.68 P702/D 90 164.3 71.6 P4702/A 75 139.6 3.62 P4702/B 75 139.6 73.48 P4702/C 75 139.6 60.34 P4702/D 75 139.6 57.72 FJ702/C 22 44.6 10.57 P4801/A 90 164.3 62.62 实测功率因数 0.498 0.248 0.436 0.859 0.576 0.851 0.615 0.871 0.787 0.852 0.88 0.839 0.62 0.852 0.842 0.83 0.66 0.845 备注 反应中 空釜 反应中 正在放料 反应中 正在放料 反应中 将要放料 变频中 变频中 根据上面的调查可以发现冷水泵是我们耗电的主要设备，因此我们以冷水泵为主要关键点进行节电工作。具体方案见表8：

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降低电耗优化方案措施 表8 项目 存在的主要问题 优化措施 ① 新区冷水泵超功率运行 ① 优化新区冷水泵组合 ② 新区冷水泵功效偏低 ② 新区采用适合装臵的高效泵 降低③ 装臵管路阻力偏大 ③ 改善管路 电耗 ④ 系统易出现憋压 ④ 优化变频控制参数 ⑤ 生产用电不合理 ⑤ 优化生活用电模式 1、优化新区冷水泵组合

根据上面表7测得数据，新区同一型号泵在运行中各泵实际消耗功率相差较大，这主要是离心泵工作特性决定的，任何一台离心泵都有他自己的性能，也称性能曲线，泵的性能曲线反映了泵本身固有特性，他是由泵本身制造工艺，加工因素所影响，不会因使用条件的不同而改变，但泵总是要在一定的装臵管路中工作，他工作时的流量和扬程取决于泵本身的性能和管路特性。因此会造成在一个泵组中各泵工作点不一致。车间组织了3台水泵运行时，测量用水高峰期间新区冷水泵运行情况，具体见表9：

新区水泵运行情况 表9

水泵编号 P4702/A P4702/B P4702/C P4702/D 水泵运行功率（KW） 79.65 83.62 74.56 60.90 3常压水泵组合（800m/h） A+B+C 优化水泵组合（800m3/h） A+C+D 小时节电量（KW） 22.72 合计(KW) 237.83 215.11 9% 从上表可以看出，优化泵组合后，1-3月份从用水高峰期看，也可以节省9%左右电耗。

2、新区采用适合装臵的高效泵

由于泵的工作点是与泵本身性能和装臵管路性能共同作用下发挥，车间对新区泵组合进行功耗调查：

(1)、水系统运行模式及运行时间 现有运行模式如下：

模式1）：3冷却泵＋2台冷却塔＋需冷设备；年平均运行时间 225×24小时﹦5400小时； 模式2）：4冷却泵＋2台冷却塔＋需冷设备；年平均运行时间 135×24小时﹦3240小时

(2)、水系统目前运行情况及能耗分析

根据实测参数、流体输送工程学复核，本循环水系统目前各种运行方式的实际能耗情况如下表10：

运行模式下水泵实际运行工况 表 10 序号 项目 水 泵 工 况 输送流量实耗平均功率 (kW ) （m3/h） 68.1+83.62+60.9=212.62 800 1200 额定流量（m3/h） 1200 1600 1 3台冷却泵运行 2 4台冷却泵运行 68.1+83.62+74.5+60.9=287.12 - 5 -

注：1）A泵按变频器变频范围计算平均值：49.83Hz时实测为79.65kw,计算43Hz时为50.8kw,则平

均值为79.65×3/5+50.8×2/5=68.1； 2）其余泵为现场实测功率值

(3)、水系统目前运行情况及能耗分析

① 目前水系统实际输送流量与额定流量比较，水泵运行效率非常低，平均约为60%。

② 蝶板式油压止回阀和水泵出口阀门处阻力过大，达5.8m，且装臵内有部分阀门未调节到位，须调整。

根据装臵实际流量，采用高效节能泵后运行情况如下表11：

序号 1 2 运行模式下优化后水泵实际运行功效比较 表 11 输送流量额定流量水 泵 工 况 项目 实耗平均功率 (kW ) （m3/h） （m3/h） 技改前3台冷却泵运行 技改后2台冷却泵运行 技改前4台冷却泵运行 技改后3台冷却泵运行 800 900 1200 1300 1200 800 1600 1200 68.1+83.62+60.9=212.62 68+72=140 68.1+83.62+74.5+60.9=287.12 68+72+68=208 小时节电量在80KW左右，节电率在30%左右，从表中可以看出在满足原流量

要求下，可以节省一台水泵运行。 3、改善管路

从功效测算可以看出，管路阻力较大，主要是阀门局部阻力的问题，车间组织人员对新老区冷水系统进行了调查，调查发现，冷水泵出口阀门，聚合釜冷水调节阀进出口阀门开度不够，因此车间进行了一下措施： ① 开展宣传教育，说明阀门开度对能耗的影响，同时也会影响聚合釜冷

水流量，造成聚合釜撤热不足的问题。 ② 组织人员把检查到的阀门开度未全开的全部调整到100%全开。并进行

定期检查，对不符合要求的及时调整到位。

经过努力，聚合釜调节阀前后阀门能处于规定要求的开度，有利的降低了管路阻力，降低能耗浪费。 4、优化变频控制参数

变频参数控制主要受管路特性的影响，而管路特性（管路装臵扬程和流量的关系）可由经验公式H（管路扬程）=P（静压头）+L（位压头）+KQ2（流量）来描述。因此冷水泵提供的最小管路扬程即能把规定质量的水提供给装臵最高点运行的能力，最小管路扬程=P（静压头）+L（位压头），而最大管路扬程即为冷水泵的扬程。开展测试后具体情况见表12：

管路扬程特性测试 表12 管路扬程 P（静压头 m） L（位压头 m） Q（流速 m/s） 新区 1 28.5 0.9-1.5 老区 1 18.5 1.0-1.3 根据经验公式，普通钢管在经济流速1.1-1.3 m/s内，阻力可以忽略，考虑我

们管路腐蚀性，保守估计为管路阻力为10m，并根据实际情况再进行优化，测算

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后新老区管路扬程及调整情况：

管路扬程 管路流速 变频恒压控制调整情况 新区： 0.395Mpa 0.9-1.5m/s 0.48Mpa→0.45Mpa 老区： 0.295Mpa 1.0-1.3m/s 0.45Mpa→0.40Mpa 从2009年运行情况来看，降低了憋压情况，在满足终端用水的情况下，更好的发挥了变频控制的效率。 5、优化生活用电模式

这里说的生活用电，主要是全车间照明用电，夏季空调用电，办公室用电。主要采取的措施如下表13：

序号 1 2 3 生活用电优化措施 表13 项目 优化措施 ① 采用高照度的节能灯泡 照明用电 ② 加强及时开关照明管理 ① 结合车间实际，要求空调温度控制在26度以上 夏季空调用电 ② 要求进行冷气保存要求，避免原先门窗全开的情况。 ①下班前开展检查工作，杜绝长明灯现象，杜绝电器忘办公室用电 关现象 通过这些优化措施，生产用电方面得到较好的控制。

（三） 降低水耗

为了开展节水工作，我们首先对车间用水分布流程进行调查，调查情况见下图3：

车间用水分布流程生产用水热水槽补水夹套排污老区聚合度轴封冷却水真空泵用水热水泵冷却水新老水池排污溢流装置网外污水系统

各水池用水点生活用水各厕所用水点各水站用水点图3 装臵内用水流程说明

并根据各用水点到网外污水系统的原因进行调查，分析后，设计优化方案开展节水工作，具体情况见表

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降低水耗优化方案措施 表14 项目 存在的主要问题 优化措施 ① 水池排污 ① 优化水质处理运行 ② 老区水池溢流口设臵不合理 ② 改进溢流口 降低③ 机泵用水外流 ③ 循环利用机泵冷却水 水耗 ④ 管线老化 ④ 检查并更换管线 ⑤ 厕所用水长流水 ⑤ 优化厕所用水管理 1、优化水质处理运行

①建立和完善考核管理制度。首先明确加药要求和考核规定。要求操作工每天加药至少两次，实行微调控制。加完药后及时做好记录，车间对其班组实行严格的奖惩考核制度，并列入奖金考核。记录不全或未记录的考核5元/次，加药未达标的考核50元/次。通过一段时间来看，班组的积极性得到了加强，在今年的七、八月份高温时期，通过数据分析来看，控制参数都在要求指标内。 ②实行班长责任制，此片工作由综合班长负责到位，充分的把工作落到了个人，使得工作更好的开展，技术人员做好每天的检查工作。并优化采样分析报告反馈流程，实行分析报告直接交接方式，化验分析报告直接交给操作工，让他们确认签字并直接进行整改。加强了工作效率，减少了信息不畅通的环节。对水质调整有了第一手的直接依据。

③增加不同时间段，不同地点的采样次数，让化验数据更加准确。从原来的一天采样一次改为一天两次，且采样点要求变化。通过此方式进行以后，采样数据分析方面已经由原来的波动逐渐趋于平稳。

④优化操作工艺，根据近几年的操作情况以及收集的一些资料，在《聚丙烯装臵水系统缓蚀阻垢剂投加操作规程》（ZLHGM-QS4.05.001.2003）的基础上进行了修订，特别明确了杀菌剂的加药要求：

杀菌剂的投加操作 平时杀菌剂投加：

A 每周一8：00向新老水池各投加异噻唑啉酮12.5Kg ，夏秋季改为25.0Kg并维持不排水48小时。

B 每周二、四、六8：00向新老水池各投加粉状强氯精2Kg 。春季（1月、2月、3月）、冬季（10月、11月、12月）可以改为每周两次加药，为每周三、五，在挂绳和地表上出现绒毛和藻类生长时粉状强氯精数据要增加，投加量可增加到原来的1.5~2.0倍（共3~4kg），同时可增投块状强氯精15块/次，隔天连续2天，细菌大规模爆发时的应对措施是大量投粉状强氯精4.5~6倍（共9~12kg），同时增投块状强氯精15块/天，连续3天直到挂绳上和地表上还有绒毛和藻类消失为止，再适量减少杀菌剂的投加量。 2、改进溢流口

在进行冷水泵变频运行后，水池水位偏低，经常会造成老区变频泵无法启

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动现象，因此要求老区水池水位处于较高水位，而老区原有溢流口过低因素的存在，为保持较高水位，经常出现误操作，造成冷却水溢流现象。因此车间关闭了原有溢流口，把溢流口提高了20厘米，有效的解决了水池高水位运行发生溢流现象，并确保了老区变频泵运行的效率。 3、循环利用机泵冷却水

利用停工检修的机会，对车间机泵冷却用水系统进行改造，在保持原有新鲜水系统的同时，增设了新鲜水回流水池线和车间内部循环水线，到2009年6月底车间机泵冷却水全部改用循环水，在循环水异常情况下备用新鲜水的冷却系统，保证了机泵的正常运行。 4、检查并更换管线

车间大部分新鲜水线都是1995年投用的，埋地使用时间较长，因此车间根据图3装臵内用水流程开展检查，检查后发现：

① 水站至化验水质分析室管线 ② 水站至炼油铁路道口管线 ③ 水总管至车间门卫管线 ④ 老区冷水池补水管线埋地段

根据检查结果，根据生产安排及时更换管线，避免了跑漏情况。

5、优化厕所用水管理，车间原先生活用水并未列入班组经济责任制考核，因此造成车间许多生活用水点长流水现象比较多，特别是车间厕所用水比较严重，严重影响到了车间水耗。因此车间把全年水用量考核指标进行按月分解，并分解到各个班组，包括生活用水，下面就是车间分解情况（见图4，）：

图4 水耗分解表

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红色椭圆标记的就是车间对水耗的整体分解，这样就有效的调动了职工的积极性，形成班组监督各生活用水点的网络，避免生活用水点长流水现象。

四 管理成效

通过上面优化措施的实施，车间2009年装臵能耗消耗和产量情况，见表15：

年份 2008 2009 聚丙烯车间2008年、2009能耗生产对比表 表15 新鲜水 电 总能耗 总釜数 总产量 平均单釜 （吨） （度） （千克标油） （釜） （吨） （包） 40764 3793569 1129777 11672 34075.225 116.776 40289 3307196 1012968 12988 37747.400 116.253 备注：总能耗=0.17*新鲜水+0.28*电+76*蒸汽 2009年统计到11月份

根据上面表15计算车间新鲜水、电、蒸汽单位能耗，具体情况见表16：

聚丙烯车间2008、2009单项能耗对比表 表16 2008年 2009年 2008年 2009年 每吨聚项目 丙烯下吨耗 吨耗 釜耗 釜耗 （/吨聚丙烯） （/吨聚丙烯） 降能耗% （/釜） （/釜） 新鲜水（吨） 1.2 1.1 11.1 3.5 3.1 电（度） 111.33 87.61 21.3 325.02 254.63 单位能耗 33.2 26.8 19.2 96.8 78.0 （千克标油） 每釜下降能耗% 11.4 21.7 19.4 通过降低能耗，能为每吨聚丙烯降低成本：

（1.2-1.1）*3.1+（111.33-87.61）*0.68=16.44（元）

由此可见，通过本次管理现代化的实施，取得了较好的效果。

五 实践体会

1、充分利用先进科技，改进落后技术、设备是降本增效的一个重要途径。 2、从功率因素测定表可以看出聚合釜大部分时间处于低功效运行，还有比较大的节电潜力，老区冷水泵不同型号泵的组合不是最合理，也有挖掘节电的能力。

3、水池水质运行效果及研究有待进一步提高。

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