两化融合促进节能减排经验交流材料DOCWord格式.docx
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其中:
7万吨/年PVC技改项目、离子膜烧碱完善化项目、EDC裂解炉节能改造项目和新颖燃料蒸汽锅炉、为电机增加变频控制等方面取得了显著效益。
公司产能不断提高,裂解炉碳四消耗总量、循环工业水总量不断降低。
“十五”期未比“九五”期末下降了36%。
公司先后被中国石油和化学工业协会、上海市有关部门评为“节能先进单位”“节约用水先进单位”和“上海市资源综合利用先进单位”、“上海市信息化示范企业”等称号。
为实现绿色化工企业,达到国家节能减排目标,公司主要负责人担任节能领导小组组长,各相关部门的负责人都加入节能工作领导小组中,并进行了较详细的分工。
组建了这种强有力的节能领导机构,可以使各项节能措施真正得以落实。
为了企业加强能源管理的基础,提高能源利用效率的保证,公司制定了能源管理制度包括:
能源管理责任制度、能源计量管理、能源统计管理、能源定额管理考核、节能技改管理等制度。
有了这些能源管理制度,职工就有了节能的动力,就可能在生产过程中时时关注节能问题,使装置保持在最节能的状态下工作。
还结合本单位实际,瞄准国际、国内的先进水平,建立节约能源的考核指标体系。
通过对标活动,找出企业节能的努力方向;
再辅之相应的奖惩办法,提高员工节能的积极性。
2,全面打造信息化基础,推进信息化与工业化融合
各种软件系统是企业通过程序化的信息系统实现企业管理标准化、规范化、科学化的一种手段,信息化不能仅仅理解为一种手段,它超出了手段的范畴,它通过和工业化的融合,通过“制度标准化、标准表单化、表单电子化”来实现企业调结构、转方式。
作为位于上海这样的大都市的高耗能、高排放的危化品生产企业,和中西部的同行们相比,我们没有能源优势,没有人工成本的优势,我们只有通过走两化融合之路,通过调结构、转方式,我们才能生存下去。
正是出于企业自身节能减排的内在需求,面向信息化与工业化融合的战略目标,上海氯碱化工股份有限公司对生产流程各个环节进行了信息化改造与完善,全面打造信息化基础。
根据企业总体规划,信息化基础设施建设方面已经得到较完善的发展和改造。
公司改造和扩建了公司、分厂级的网络设施,达到光纤进部门、车间,终端站点覆盖公司的各个职能岗位,实现了漕吴两个基地的网络一体化,独立组建了视频光纤网,这些对进一步加强公司信息化管理和建设起到了支撑作用。
目前,企业在各个核心业务层,构建并完善了各类信息化应用系统如下:
(1)、集散控制系统DCS
各主要生产装置均实现了生产过程中从原料的投入到产品产出的全面自动化控制,提高了生产过程自动化水平,保证了产品的质量,有效的防止了安全和环保事故的发生。
(2)、企业资源计划ERP
实现企业管理从“高耸式”组织结构向“扁平式”组织机构的转变,提高企业对市场动态变化的响应速度。
ERP从产、供、销、财、物等方面进行流程管理,为公司节约能源提供有效的控制和管理平台。
ERP系统中对环保和安全投入专门进行了标示和统计,预算管理系统中定期预算安全费和环保费专项费用(如图1),为公司完善和改进企业安全生产条件进行费用的保证,项目管理系统是为公司技措、技改、科研进行的全过程、全方位的规划、组织、控制与协调,主要是用系统工程的观念、理论和方法进行管理。
项目管理的主要控制要素是审批流程、费用、进度、质量和安全环保。
项目管理的目标是在保证质量和安全环保的前提下,寻找进度和费用的最优解决方案,确保对费用和进度进行有效地控制(如图2)。
安全环保费用预算表(图1)
安全环保项目(图2)
(3)、制造执行系统MES
2003年公司实施了PI实时数据库,将各主要装置的实时数据存放在统一的数据库中,是工厂底层控制网络与上层管理信息系统网络连接的桥梁。
2008年公司与上海交大一起又实施了MES一期的项目,该系统采用实时数据库技术、接口函数技术、信息总线技术和网络技术,集成DCS、PLC、RTU等实时数据,实现蒸汽计量数据的采集、整理、校验、汇总、报表生成、综合查询、历史和现场分析等,为节约蒸汽和能源消耗提供了全方位的实时图景,连续监视、控制生产过程,将采集到的大量生产数据经过加工、提炼和挖掘,在更高的层次上为节能降耗提供决策支持,实现管理信息系统与生产现场的无缝连接。
同时,蒸汽系统及其他种类(水、电等)的能量系统的计量数据的不平衡性(供与耗、收与支不完全相等)是普遍存在的,传统的方法是人为摊平。
本项目运用数据校正理论和技术在线处理测量数据使之满足平衡关系,这就使得不断出现的节约蒸汽或能耗的可能的机会不致于“湮没”在测量数据的不平衡之中,为节约蒸汽或能耗指明方向(见图3)。
公司节能月报(图3)
(4)、液氯钢瓶RFID系统
该系统运行使本公司管理人员能通过计算机及时了解每个液氯钢瓶存放位置,从安全管理的角度出发,在对液氯生产和检测部门的钢瓶进行安全过程跟踪,更重要的是对液氯钢瓶的用户进行安全跟踪,从而达到追溯出每一个流转环节的目的(如图4)。
即不但要跟踪谁生产谁销售,还要跟踪到谁购买。
对流转在外超过一定期限的钢瓶报警提示,以便及时催讨并回收,有效防止液氯钢瓶各环节的安全隐患。
液氯钢瓶流转记录(图4)
(5)、QHSE(质量、健康、安全、环保)系统
2008年公司开始实施与上海阳关网络有限公司一起实施了基于SOA的化工行业QHSE管理系统平台项目,项目主要内容包括整合现有的信息资源,人力资源,管理资源,建立一个基于SOA的化工行业QHSE管理系统平台,具有QHSE数据分析处理能力,完善的QHSE作业流程,及时反馈QHSE异常情况,为决策提供强大支撑。
项目建立了共计8大模块,63个二级模块,一百多个三级模块,八大模块分别为安全环保、质量管理、消防化救、检验监测(如图5)、职业健康、体系管理、检查与整改和沟通与交流。
项目在完善业务流程的同时,也积极配合公司其他各套系统,完成了ERP系统的接口开发、整合了视频监控系统、集成了PI数据库接口等工作。
QHSE系统的实施,为化工企业节能减排提供新思路。
化工企业给人的一般印象是高能耗、高污染,对这些问题的解决行业一般做法是做直接的投入以降低能耗和污染,这种做法投入高、效率低,使企业感到是一种负担。
QHSE系统的实施将为此类问题的解决提供了另外一种思路,直接的投入固然重要,然而强化管理可以使投入产生更高的效率。
所以本系统的成功实施将在化工行业产生良好的示范效应,我们不仅重视直接的投入,更注重过程的管理与控制,使QHSE管理工作简单化、标准化、合法化,体现安全管理者的价值,增强底层数据的真实性有效性,为决策提供强大支撑,从而达到QHSE的全面信息化管理。
同时又可以降低行业类似系统建设成本,在本系统研究、实施过程中所积累的经验和成果,通过积极的行业推广,复制到其它企业,使得这些企业不必再从头高投入的进行系统的研究和建设。
雨排检测(图5)
(6)、E-HR系统
公司E-HR系统已上线运行并将节能减排指标纳入企业KPI(绩效管理),并与绩效考核挂钩,实施绩效管理考核制度。
再辅之相应的奖惩办法,提高员工节能的积极性,可对企业内各个岗位责任和履行情况,做到准确地制定、监测和绩效评估。
(7)、LIMS系统
2009年开始我公司与上海阳关网络有限公司一起实施了LIMS实验室信息管理系统项目,项目主要内容包括检测查阅、检测分析、计量器具管理、统计功能四大模块。
并开发了色谱分析仪、电位滴定仪等在线仪器的接口,同时完成了与QHSE系统的数据交换功能。
LIMS系统的实施,提高了实验室管理水平和分析数据采集自动化水平,规范分析检测工作流程同时提高分析数据的可靠性。
通过自动生成各类报表,如分析报告单、原始记录单、质量日报等,并通过网络进行传送,避免打印和人工传递,提高无纸化管理水平从而降低实验室运行成本。
(图6)
废水检测(图6)
(8)、重大危险源视频监控系统
该系统是公司智能化系统的一个非常重要的组成部分;
是公司的一个安防工程,包括:
安防监控系统、门禁控制系统。
本项目的实施大大改善了公司安全运行的环境;
提高了公司安全质量,更好的配合值班安全人员防范并及时发现重点区域事故的隐患、预防破坏、减少事故的发生。
(图7)
危险源视频(图7)
(9)、IC卡液体发货系统
该系统通过流量计与IC卡系统的接口开发,实现了IC卡液体发货,取消了烧碱等液体发货计量槽的工艺设计,计量精度达到0.1%,控制精度达到0.05%,很好控制了易燃、易爆、强腐蚀性物料流出精确度,减少了对环境的污染,改善了现场操作环境,减少了员工的操作强度,杜绝很多发货环节的不规范行为。
(10)、企业能源模型与能效综合评估系统
从2006年开始,同济大学与上海氯碱化工股份有限公司合作,研究开发了“企业能耗建模、仿真与综合评估系统(包括EECS_MS和EECAS两个子系统)”,在公司离子膜法烧碱生产中得到了实施应用。
其目的是进一步帮助企业使用信息化的手段综合评估能源利用的情况,找出关键问题,从而使企业在“十一五”期间更好地完成节能任务。
EECS_MSV1.0系统主要针对公司离子膜固碱生产中的液固蒸发片段进行了示范应用,通过对液固蒸发流程的需求分析,采用EECS_MSV1.0的能耗系统建模功能建立了其液固蒸发流程的能耗过程模型,基于所建模型在EECS_MSV1.0的能耗过程仿真环境下对该液固蒸发流程的用能行为进行了仿真,从而有效地模拟了该生产片段的能源和物料的流向及转化行为,通过仿真结果的分析,企业可以清晰地掌握其生产中的用能状况,寻找其用能薄弱环节,从而发现其节能潜力所在。
通过EECS_MSV1.0对上海氯碱化工股份有限公司离子膜固碱蒸发流程的能耗系统建模与仿真,实现了其用能状况地准确认识以及生产瓶颈地准确把握,从而实现了该生产流程的能效评价,使得企业可以准确认识其能源使用效率,并分析其节能潜力所在。
而EECASV1.0通过对上海氯碱化工股份有限公司基础数据的计算、分析以及基于层次分析法、主成份分析法等的综合评估,分别获得了该企业多个层面上的能效评价以及综合评估,并通过钻取分析对不同年、月份的数据进行了由上至下的钻取,从而帮助企业寻找其节能潜力所在。
企业能耗过程建模与仿真系统EECS_MS可视化仿真界面(图8)
上海氯碱化工有限公司现有网络设和相关设备组成结构如图9所示。
上海氯碱化工股份有限公司现有信息系统架构图(图9)
3,模拟企业能耗过程,多层面实施节能减排
上海氯碱化工股份有限公司与同济大学等高等院校合作,制定了“以两化融合为契机,以信息化为抓手,单元与系统兼顾”多层面、立体化和同步化的节能减排实施方案。
1)单元层:
信息化推动设备工艺节能
上海氯碱化工股份公司认识到:
节能减排能为企业带来直接的收益,这成为驱动企业改进工艺装备,优化生产单元工艺流程、推进设备节能降耗的原动力。
实施节能减排项目是氯碱公司做好节能管理工作的一个重要组成部分。
2009年,企业遵循国家和上海市推进信息化与工业化融合的战略部署,先后实施了生产单元层的节能减排项目21项。
其中10项列入公司重点项目,16项目列入了节能减排小组活动内容。
根据年度实际完成情况进行了部分调整,目前列入计划的上海氯碱化工股份公司“节能减排”小组项目已完成13项,其余项目也在实施之中。
节能减排项目的具体情况如下:
表12009年上海氯碱化工股份有限公司节能减排项目一览表
序号
“节能减排”
项目名称
项目内容
项目计划投入
(万元)
年预计收益
年节约标煤
(吨)
公司厂前区用水系统优化
厂前区水系统用水、管网等问题较多。
20
80
热能回收项目
电化厂空压站改造后,部分热能没有得到充分利用,对富余热能作进一步回收,用于小浴室洗澡热水加热。
28
72
30
盐酸12#、13#炉冷却水改用循环水
改目前直排水为循环水,提高水利用率
7
210
电化厂空压站系统节能改造
对空压站系统、干燥、总管控制等系统、空压机余热进行回收
160
112
700
变压器改造项目
液氯Ⅰ段、Ⅱ段变压器S6-1600-10和纯水Ⅰ段、Ⅱ段变压器SL7-315-10改造成新型的高效节能型变压器
70
16
25
F1型阴极活化,阴极网更新10台,降低电耗
活化阴极,更换阴极网
375
256
3330
F2阳极网更新10,阴极网国产化1台
更新阳极网,国产化阴极网
410
168
1528
200单元放空尾气回收项目
123
69
B炉H2改造项目
85.5
480
4100
蒸汽节能项目
通过对二次蒸汽进行减压回收利用,减少公司蒸汽成本。
270
150
650
H301乳胶回收
12.47
84
糊状树脂装置风机系统电器改造项目
干燥风机B320、325系统加装“变频器”装置,通过DCS自动调节风机转速来控制干燥风量。
20.2
循环冷却水泵变频控制项目
100
34.4
蒸汽减压能回收项目
蒸汽减压能回收,产生压缩空气,减少空气压缩机开机数。
280
228
750
PVC厂进水总管改造节水项目
40
A/B炉烟道气热能回收
对20万吨VCM裂介炉烟道排放尾气余热进行回收利用副产低压蒸汽
300
218.75
412
HE-401/1报废重置
采用新型换热气替代原有HE401,提高换热效果达到节约蒸汽的目的。
12.5
37
釜顶回流冷凝器改造
55
77
污水泵骨架油封改机封
1.3
雨排水系统改造
对雨排水井、废水井、阀门井等全面进行改造,防止有机和无机废水流入雨排水系统,确保雨排水合格排放。
环保效益显著。
175
空压机废热回收利用,节约蒸汽
156
162
2)企业层:
模拟企业能耗过程,优化生产调度
从系统工程角度,上海氯碱化工股份有限公司在整个企业层面,围绕公司氯产品生产,实施企业能耗过程建模、仿真和优化调度。
动态模拟企业生产能源消耗过程,进行能耗过程分析和优化。
公司与“上海市推进信息化与工业化融合研究中心(同济大学)”建立了产学研合作关系,围绕同济大学自主研发的“企业能耗过程建模与仿真系统EECS_MS”的科研成果,建立了公司生产过程的可视化能耗系统模型,实现了企业生产运行中的能耗过程动态模拟。
图10表示了公司电化厂离子膜固碱生产中的液固蒸发片段的能耗模型,通过仿真和分析,得出了烧碱生产的具体能源消耗情况,为企业节能减排和生产过程的优化提供了依据。
企业能耗过程建模与仿真系统EECS_MS(图10)
4,实施企业能效评估,发掘企业节能潜力
上海氯碱化工股份有限公司与“上海市推进信息化与工业化融合研究中心(同济大学)”合作,进行企业能效综合评估,采用同济大学开发的“企业能效评估系统EECASV1.0”,建立了企业工艺流程的能效综合评估指标体系,基于生产基础数据的采集与统计分析,计算出能效综合评估指标,采用层次分析和主成分因子分析两种评估技术进行了企业工艺流程的能效综合评估。
根据评估结果,运用OLAP数据钻取技术进行节能潜力分析,获得了工艺流程中的节能潜力点。
通过多角度、多层次的综合评估和数据钻取技术为企业提供了一种静态的能效综合评估手段。
1)能放指标量化指标体系
根据国家和行业现有的相关计量、统计方法和评价方法,为量化能源消耗和排放指标,提供了方法和技术指导。
高能耗企业能效综合评估指标依据的规范与标准如下。
Ø
GB-T6422—1986企业能耗计量与测试导则
GB-T2589—1990综合能耗计算通则
GB-T2588—2000设备热效率计算通则
GB-T13234-1991企业节能量计算方法
GB-T13471—1992节电措施经济效益计算与评价方法
GB-T16614—1996企业能量平衡统计方法
GB-T16615—1996企业能量平衡表编制方法
GB-T17166—1997企业能源审计技术通则
2)企业能效评估
结合上述国家标准,针对高能耗企业能耗系统的组成与运行特点,从经济能效指标、管理能效指标、技术能效指标和环境指标等多个角度建立企业能效评估指标体系,并引入量化模型,对能源消耗和排放指标进行量化处理。
如图11所示,该体系具有多层次结构,从上至下反映了高能耗企业与能源利用相关的可量化的能效考核指标,如“单位GDP能耗”、“能源结构”、“能源消费弹性系数”、“污染物排放强度”等多个指标。
这些指标可以作为企业能源利用状况评估的标尺,为企业优化能源资源配制、高效利用能源资源提供分析依据。
高能耗企业能效综合评估的层次结构(图11)
高能耗企业能效评估是一个复杂大系统问题,不能仅从单元能耗设备优化及其工艺节能角度进行分析,更需要从系统的高度研究企业能源消耗情况。
运用系统工程的方法与技术,立足于分析与优化的层面,关注于能源资源的合理配置,采用模型化的方法对企业能效评估进行定量与定性研究,提出企业能效评估途径和措施。
如图12所示,上海氯碱化工股份有限公司对电化厂的离子膜固碱生产中的液固蒸发片段进行的能效评估。
离子膜固碱生产中的液固蒸发综合能效评估(图12)
根据综合评估方法得出的能效综合评估结果,按照建立的指标体系从上到下钻取到基础数据。
比较综合指标排名最后的时间点下的指标点与对应指标值最小的指标点,若两个点重合,说明该点为钻取点。
如图13所示,从综合排名最后的点开始,首先钻取到准则层,找到钻取点后继续向下钻取到指标层并查找钻取点,找到钻取点后向下钻取到基础数据;
最后对基础数据的图形和其中综合排名最后的时间点下的指标点进行分析,查找节能潜力,并提出节能建议。
企业节能潜力分析(图13)
总之,通过两化融合技术对企业节能减排的应用,实现了公司生产能耗的系统化分析与能效综合评估,帮助公司能够科学、合理地掌握企业范围内的能源利用情况;
帮助公司能准确认识生产能源的使用效率,并分析其节能潜力所在;
通过能耗系统建模与仿真,模拟能耗系统实际工况,为公司提供生产能耗的监测和管理。
5,企业通过“两化融合”促进节能减排所取得的效益
上海氯碱化工股份有限公司以国家实施“十一五”节能减排目标和上海市节能减排规划为战略指导,以企业生产和市场需求为基础,以“信息化与工业化融合”为契机,切实推进企业生产和管理的信息化进程。
通过实施“两化融合”,促进企业节能减排,并为企业带来的切实的经济效益。
2009年企业信息化项目投入3992.97万元(其中EMC项目投资1716万元),年预计收益2801.15万元,节约标准煤13662吨。
“两化融合”促进生产成本降低,公司单能耗管理直接为公司减少外购蒸汽(100万吨/年)1%。
,年收益近200万元。
通过分析,给公司直接带来至少1%的生产成本的减少。
对我公司每年上亿到几十亿元的生产成本来说,这是一笔可观的经济效益。
公司的生产管控和流程协同水平,提高公司竞争力,体现信息化带动工业化的作用;
能够发挥对行业的提升带动作用,是化工行业发展绿色化工的具体体现。
6,企业利用信息化促进节能减排的经验和体会
1)信息化促进了企业加快调整结构、集约化发展
上海氯碱有1929年成立的中国氯碱工业第一家的天原化工厂,也有1959年成立上海电化厂,可以讲如何调整优化结构、转变发展方式是企业一直关注和研究的课题。
这些年,我们先后关闭了47型电解、F1电解、片碱、碱蒸发、四氯化碳五个高能耗、高排放装置,在吴泾基地,我们公司的员工人数从9000多人减少到了2000多人,但是我们老的吴泾基地一块的人均劳动生产率还只有100多万。
同时在上海化学工业区,我们搬迁了天原化工厂、新建了华胜厂,新建的华胜厂在建设初期就走了两化融合之路,在生产和管理中大量引入信息化系统,整个分厂所有生产控制信号(DCS/PLC等)都接入一个统一的中央控制室,后面的二期、三期的扩建也是进入同一个中央控制室,分析室引入了LIMS(实验室系统),PI实时数据库在项
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