借助APC技术实现节能增效

作者:侯卫锋 梁凌艳 文章来源:浙江中控技术有限公司 发布时间:2012-05-29


图1 瓦斯平衡与优化调度系统界面示意图

回顾全球工业化发展历程,我们可以发现,在发达国家历经的传统工业化道路背后均是庞大的资源消耗。英国、德国、美国等40多个国家,人口虽不到全球的15%,但完成工业化消耗了全球已探明能源的70%和其他矿产资源的60%。这意味着,等待广大发展中国家的将是一条崎岖坎坷的发展之路。中国要发展工业,必须走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路。

流程工业以其在生产过程中不间断的优势在制造业中占据重要地位,目前我国的流程工业发展存在以下问题:

集约发展程度偏低,产业布局分散;

资源环境约束加大,产业发展与环境保护的矛盾加剧;

产品结构不尽合理,中低端产品比重较大;

创新能力不强,高端产品生产技术和大型成套技术装备主要依赖进口。

因而,实现高效、节能、环保的生产过程是流程工业企业实现可持续发展的必然选择,也是提高企业核心竞争力的关键。

Inplant工厂自动化整体解决方案

Inplant是中控提出的工厂自动化整体解决方案,其优势之一便是用最少的能耗和原材料消耗来达到最大的竞争力与效益。借助InPlant的四层结构(现场仪表层、过程控制层、操作监视层、企业管理层)能够有效帮助企业提高产品质量、提高生产能力并实现信息化,进而提高企业综合竞争力。

Inplant工厂自动化整体解决方案对信息技术的应用主要从五个层面展开:第一,实现安全生产与平稳生产的基础自动化;第二,实现“安、稳、长、满、优”的先进控制与优化;第三,通过企业资源管理(ERP)、生产执行(MES)和过程控制(PCS)系统有效集成,提供多层次的智能信息处理和优化计算、决策支持平台;第四,虚拟世界控制现实的智能控制与决策技术;第五,使企业的生产系统、信息系统、自动化系统和业务管理系统成为一个协同工作整体的智能工厂,为企业的生产控制、生产管理和经营决策服务。


图2 石化企业瓦斯系统平衡与优化调度整体解决方案架构图

无形的“软件之手”

众所周知,为保证炼厂安全,瓦斯必须常年放空燃烧。对于一个石油产耗大国来说,节约一个百分点的能耗物耗就相当于少进口4000万t原油。由于炼油石化过程高温高压、化学反应复杂,油品物料组难以检测,国内外所有公开资料表明均无法建立可用于实时在线优化的模型。

中控经过多年的科研攻关和现场实践,首次提出了由“2”个集成平台、“4”套系统架构的石化企业瓦斯系统平衡与优化调度整体解决方案,如下图所示。

该方案首先在中国特大型石化企业——镇海炼化得到应用,通过对比瓦斯平衡与优化调度系统投运前后一年的统计数据,得到经济效益核算如下:

低压瓦斯排放时间从投运前的207h减少到投运后的15h,同比减少192h(即减少92.8%),累计减少低压瓦斯排放230t;

瓦斯系统补烃量从投运前的14045t减少到7996t,同比减少6049t(即减少43.1%);

年直接经济效益1621万元。

瓦斯平衡与优化调度整体解决方案在镇海炼化的成功应用,还取得了如下效果:

基于公用工程信息集成和实时监控平台,实现了企业整个公用工程(包括瓦斯、蒸汽、氢气、氮气等子系统)的实时监控和综合管理,成为调度人员的日常必备工具,有效避免了“乱排乱放”现象的发生;

基于瓦斯产耗预测系统,可以准确预测未来一段时间内(如24h内)瓦斯产耗平衡的变化量和变化趋势,主要装置瓦斯预测模型的平均预测误差绝大多数在3%~10%之间,提高了调度的预判性,为调度人员实现“事前调度”提供了有力支撑;

基于瓦斯管网在线模拟系统,准确获得了低压和高压瓦斯管网内部每个节点和每个管段的详细信息(包括温度、压力、流量、组成、热值、压降和流向等),主要节点热值预测误差约为4%~7%,为调度人员实现精确调度和“定量调度”提供了有力支撑,提高了瓦斯系统的安全性和操作平稳性;

基于瓦斯产耗预测和瓦斯管网在线模拟模型,建立了优化调度模型和专家系统,优化调度模型给出的调度方案与现场的匹配度大于90%,实现了有效的瓦斯系统优化调度,降低了瓦斯系统补烃量,减少了瓦斯排放,瓦斯基本不放火炬,取得显著的节能减排效果。

展望

我国已经在“十一五”期间迅速崛起成为世界流程工业大国,成为全球流程工业关注的焦点。为了贯彻绿色发展的理念,提升工业节能发展水平,工信部在刚刚出台的《工业节能“十二五”规划》中提出“十二五”期间工业节能的目标:到2015年,要实现规模以上工业增加值能耗比2010年下降21%左右,预计实现节能量6.7亿t标准煤。毫无疑问,《规划》为节能服务产业发展创造了良好机会,节能服务产业发展规划也逐渐明确。中国节能服务产业委员会主任吴道洪如是评价。

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