硫化车间蒸汽节能应用

许德鹏，覃 燚，陈善蛟

（贵州轮胎股份有限公司，贵州 贵阳 550008）

轮胎制造是一个高耗能的过程，在保证产品质量的前提下，最大限度节约能源、降低制造成本是轮胎企业需长期持续研究的问题[1-2]。硫化车间消耗的主要能源是蒸汽，因此在保证质量的前提下，降低蒸汽消耗是硫化车间主要节能目标。设备从老厂区搬迁至新厂区的过程中，从硫化主管道及单台硫化机热工管道进行优化和完善，包含温度取源部件安装位置优化及外压蒸汽排凝阀门前端增加冷凝桶及电极，为后续的节能工作创造了有利条件。

1 可行性分析

1.1 现状调查

（1）分公司硫化车间采用较为节能环保的氮气硫化工艺，所有硫化机均为热板式硫化机；在老厂区生产过程中，外压蒸汽采用较为传统的定时排凝方式，排凝产生的冷凝水直接排到动力站冷凝水回收装置，调查发现排出的冷凝水中乏汽含量较高，蒸汽热能利用率低，不经济。

（2）老厂区高压蒸汽非硫化时间也要排凝，冷凝水排至动力站冷凝水回收器。为保证高压蒸汽温度达到工艺要求，每个硫化周期间隔时间内要排凝，硫化待料时间长也要排凝，高压蒸汽用量偏高。

1.2 实施可行性分析

（1）通过分公司内部讨论及与相关厂家进行技术交流，采用液位排凝比定时排凝方式更为合理，即外压蒸汽排凝管道检测到有冷凝水时排凝阀门动作，冷凝水排完则关断排凝阀门，减少排凝次数和排凝总时间。通过估算，液位排凝比定时排凝节能5%～8%。在老厂区选定1台样机，在样机上安装液位检测装置（见图1）及液位继电器（见图2）进行试验，外温、外压曲线波动小、稳定性好，符合工艺要求。同时，选定1台热工管路及机型与样机完全一致的机台，两台设备均安装流量计（见图3），对两种不同的排凝方式所消耗的蒸汽进行计量，收集数据进行分析，如表1所示。

表1 低压蒸汽每日用量统计 t

图2 液位继电器

图3 流量计

液位排凝机台的低压蒸汽用量比定时排凝机台下降率为：（0.988 9-0.921 8）÷0.988 9×100%=6.79%。

（2）通过调查发现，高压蒸汽非硫化时间排凝排出的冷凝水含大量乏汽，可将冷凝水所含的乏汽再循环利用，与硫化机低压蒸汽一起使用，提高蒸汽的利用效率，进一步降低硫化机蒸汽消耗量。

2 方案实施

在保证轮胎质量的前提下，为降低硫化机蒸汽单耗，达到节能的目的，做以下改进。

2.1 外压蒸汽排凝方式的优化

2.1.1 硫化机外温管道优化

利用老厂区设备搬迁的契机，对硫化机外压蒸汽热工管道布局及温度取源部件安装点进行优化，热工管道走向及温度取源点更为准确、合理。

硫化机长时间计划停产或更换模具后，外温管道里会含部分空气，开机预热时升温较慢。为解决预热升温慢的问题，一是在冷凝桶上加装自动排气阀（见图4），预热时快速排出管道里的空气，迅速升温；二是优化外温控制程序，模具预热蒸汽压力较低时不排凝，压力达到一定值时再排凝，最大限度节约蒸汽。

2.1.2 外温排凝方式优化

（1）外温排凝方式开始采用单一液位排凝方式，部分机台排凝次数较少，外温、外压波动大。由于硫化工艺对温度和压力要求较高，温度和压力达不到工艺要求，硫化机将自动报警锁机，因此采用液位排凝加辅助强制排凝方式，即对控制程序进行优化，外温不排凝超过设定时间执行强制排凝，解决了部分硫化机台外温波动较大的问题。

（2）为进一步监测硫化机排凝次数及排凝时间，对硫化机监控画面进行了优化，优化后的画面能直观显示硫化机每小时的排凝次数及排凝总时间。同时，对硫化机外温正常但排凝次数为零的机台给出报警提示（见图5）并锁机，确保生产时温度、压力及排凝次数均正常。

（3）通过不断摸索，对外温排凝方式进行进一步优化，由液位排凝加定时强制排凝方式改为液位排凝加温度和压力不正常时强制排凝方式，即温度和压力正常时执行液位排凝，温度和压力异常时启用强制排凝，温度和压力正常后取消强制排凝。优化后的排凝方式较为合理，不仅解决了温度和压力波动较大导致无法正常生产的问题，还在满足工艺要求的前提下最大限度节约蒸汽。

2.2 高压蒸汽排凝方式的优化

2.2.1 高压蒸汽非硫化时间排凝方式优化

通过现场试验，优化高压蒸汽非硫化时间排凝方式，由之前2个硫化周期间隔时间（即从上一个硫化周期结束到下一个硫化周期启动）无论多长硫化前均执行排凝改为间隔时间较短时取消高压蒸汽排凝，同时间隔时间较长时，缩短高压蒸汽排凝持续时间，减少高压蒸汽消耗。

2.2.2 高压蒸汽排凝产生的乏汽循环利用

高压蒸汽非硫化时间排凝产生的冷凝水含有大量乏汽，而以前该冷凝水直接排到动力站冷凝水回收器，蒸汽利用率低。通过不断试验和探索，将高压蒸汽排凝后的冷凝水管道与低压蒸汽进管道连通（见图6），乏汽可进行再利用，降低低压蒸汽用量。

图6 高压蒸汽排凝管道与低压蒸汽进管道连通

由于高压蒸汽排凝产生的冷凝水温度低，低压蒸汽管道输送的是饱和蒸汽，二者混合后，低压蒸汽含水量高、温度低，硫化机外温、外压波动大，对生产造成不利影响。为解决硫化地沟外温低问题，通过与动力分公司协商，供给硫化车间使用的低压蒸汽不再进行减温减压处理，由饱和蒸汽改为过热蒸汽，提高低压蒸汽主管道温度，解决了高压蒸汽排凝管道与低压蒸汽进管道连通后低压蒸汽温度低的问题，硫化机外温、外压稳定性好、波动小。

2.3 利用信息化资源加强能源管控

（1）利用公司搭建的能源管理系统（见图7）及钉钉智能移动办公平台，可实时监控硫化车间相关能源用量。能源用量异常时，能源管理系统通过钉钉移动平台将异常信息推送至相关人员（见图8），提示其关注能源异常情况并及时进行处理。

图7 能源管理系统界面

图8 钉钉系统推送能耗异常信息界面

（2）通过公司生产执行系统（MES）（见图9），可查询每天每条硫化地沟蒸汽用量及地沟蒸汽单耗，并自动生成折线趋势图，直观反映蒸汽消耗变化趋势，便于分析问题并处理。同时，利用MES，生产人员可及时关注现场生产计划安排及与上工序生产匹配情况，无生产计划时及时关闭蒸汽阀门，减少蒸汽浪费。

图9 MES界面

（3）加强现场蒸汽漏点管控，对巡检、点检发现的蒸汽漏点及时处理，降低了生产现场温度及噪声，改善了生产环境；发现蒸汽管道保温材料损坏及缺失时，及时通知相关人员进行更换及补齐，减少热量损失；制定相应的能耗管理制度，个人绩效与能耗挂钩，实施能耗奖惩制度，做到全员参与能耗管控。

3 实施效果

相关改造工作于2022年5月完成。方案实施完成后，对比统计2021年7月至2022年8月蒸汽单耗，如表2所示。

表2 2021年7月至2022年8月蒸汽用量统计

通过对比，方案实施后，蒸汽单耗明显下降，节能效果较为明显，达到改造目标（蒸汽单耗≤0.75）。2021年7月至2022年5月，月平均蒸汽单耗为0.835 1；2022年6—8月月平均蒸汽单耗为0.688 5。按每月生产成品轮胎质量10 000 t、每吨蒸汽成本200元计算，则每年可节约蒸汽费用约为：12×10 000×200×（0.835 1-0.688 5）=3 518 400（元）。

4 结语

通过将外压蒸汽排凝方式由传统的定时排凝改为液位排凝加温度和压力不正常时强制排凝及优化高压蒸汽非硫化状态排凝方式等改造，降低了成品轮胎的蒸汽单耗，达到节能降耗的目的。同时通过现场蒸汽漏点治理，降低了生产现场温度及噪声，改善了生产环境。本改造工作可为轮胎厂在蒸汽节能工作方面提供借鉴作用，与节能降耗，打造绿色企业、绿色产品的发展理念相契合。