实时监控能源消耗

作者:Sabine Mühlenkamp,本文作者系PROCESS德文版自由撰稿人。 文章来源:PROCESS《流程工业》 发布时间:2016-10-27
如何提高资源利用效率?——这其中涉及很多的影响因素,例如设备的设计、运行方式和维护保养状况等使用运行因素,但也包括一些外部因素,例如气候或者原材料的质量等,都会影响资源的利用效率。如何能在合理的设备运行方式中获得最大的资源利用效率呢?More研发项目能够帮助您。

在围绕资源利用效率的讨论中,讨论者常常忽视了不同人对于这一问题有着不同的关注重点。德国科隆市Ineos公司的能源经理Stefan Krämer博士坚信:“在流程工艺优化的过程中,每一个企业管理者都有自己的关注重点。譬如,选择对本地的生产基地进行工艺过程优化还是对全球各个生产基地的工艺过程进行优化?选择按照二氧化碳排放标准值还是按照产品收益进行优化?”同时,流程工艺过程优化中一直使用关键绩效指标KPI这一评判参数。尽管在KPI关键绩效指标中包含了流程设备操作者的操作决策,但这些评价方式都适合于流程工艺过程和运行方式的事后评估。这些指标和评估既不是实时的,也不是系统的,因为各个影响因素之间的相互关系并不都是已知的。而设备操作运行中即使很小的改变也会影响整个系统的资源消耗。

“在流程工艺过程优化中每一个企业管理者都有自己的关注重点。”

——Stefan Krämer博士,Ineos公司

实时优化

欧洲范围内的研发项目More(集成化的资源效率实时监测与优化),可使流程工艺过程中的资源利用效率优化和评估的标准方法更清晰、更实用且更规范。这一研发项目强调了两个重点:整体地考察能源和资源利用效率以及给予流程设备操作者更大的支持。这里的支持指的是对流程设备的运行方式(在资源利用效率的基础上)进行实时优化。为避免误解,这里的实时对流程设备操作者而言是秒钟和分钟的时间范围,对企业领导层则指的是以小时为单位的时间范围,对生产基地或者商务部门来讲则指的是以天或者周为单位的时间范围。“重要的是给出准确的决策支持。” Krämer博士说。

这一项目成功地把来自高校、工业企业和技术服务领域中的合作伙伴集合到了一起。其中,欧洲一些技术领先的化工企业,例如德国的巴斯夫公司和Ineos公司,西班牙的Petronor Repsol公司和奥地利的Lenzing公司,都承担着对研发成果进行工业化落地的任务。科学研究部分是由德国多特蒙德技术大学、西班牙巴利亚多利德大学以及从事生命周期分析的芬兰技术研究中心VTT共同负责。过程控制解决方案的合作伙伴是德国的Leikon公司和S-Pact在线分析技术公司。德国的Inno TSD技术咨询公司负责项目的协调工作。

工业应用

研发项目首先选取和定义了评价指标,这些指标能够在以小时或者天为单位较短的时间段内充分说明资源利用效率,并开发新的分析方法,便于提供必要的数据。“与追溯流程工艺过程的KPI关键绩效指标不同,这些REIs资源效率指标能够直接在流程设备运行时使用。”Leikon公司的负责人Udo Enste博士介绍了两大指标体系的最大不同。在这些指标的基础之上,研发团队开发出了可提供给流程设备操作者的决策帮助。这些决策帮助也充分考虑了本地资源利用效率和全球资源利用效率之间的冲突。可视化是项目的另一个重点,它们能够为流程设备的操作者和其他层次的决策者提供最合适的决策和优化帮助。

在四个有着完全不同关注重点的流程工艺设备中验证研发项目的成果,是一个非常重要的目标。例如,石油精炼设备关注的重点是氢气供应网络;在石油化工一体化生产基地中关注的重点是生产单元之间的相互结合和蒸汽供应的优化;在特种化工领域中,基于可再生原材料的连续性生产和批量生产的组合则是关注的重点,因为纤维素纤维生产中蒸汽网络的优化对整套设备的能源消耗有着决定性的影响。实施过程是在这一项目开发的独立且操作灵活的集成平台上进行的,包括许多任务,例如REI资源利用效率指标、可视化系统和在线分析等任务以及它们的完成情况,并在Lenzing公司和Petronor公司进行实践。“Leikon公司开发平台的原型机已经在科隆Ineos公司运转起来了,并用于在仪表板上显示REI资源利用效率指标。”Inoes公司负责过程优化的Benedikt Beisheim先生介绍说。这一开发平台将用于生产基地成套设备、设备和部分设备之间的能源网络和资源流网络配置。在资源分类的基础上不仅能够完成点对点的REI指标数据传递,而且也能够自动地完成REI指标数据的汇总。在项目的最后一年,2016年,进一步实现工业应用是项目研究的重点。此时,将要评估项目的作用,并将成果在整个欧盟范围内推广使用。

指标的区别在哪?

从德国Inoes公司的实践中可以感受到,可信且一致的REI指标的研发有多难。在生产环氧乙烷时会生成二氧化碳和水。在集成度很高的生产过程中,目前主要利用单位质量产品所消耗的能源(蒸汽、电力和热气)来确定能源利用效率。这里存在的问题是:当催化器老化后,这些能源效率指标将会提高;因为会带来更多的副产品,从而也产生更多的反应焓,而它们又能够在流程工艺过程中再次利用。此时,虽然单位质量产品所消耗的能源减少了,但产品的产量也减少了。此时就无法辨别究竟是因为操作者的操作方式还是因为催化器而改善了REI指标。而流程设备的操作者是不会对催化器产生影响的,因此传统的KPI关键绩效指标不适合实时监控。此时,基于全部质量和能源平衡基础之上的REI指标就显得更适合,因为它排除了催化器的影响,从而能够直接反映流程设备操作者操作设备时的影响。

标准化的途径

新开发的REI指标要实现标准化和商业化。“标准化的资源效率指标可以显示生产过程中的设备操作运行对资源效率的影响。结合过程优化,可利用这些指标测定出实际的影响。”多特蒙德技术大学的Marc Kalliski先生说。由于More指标是在现有标准的基础上给出实时监控和优化用的REI指标,因此项目团队开发了可以在标准化输入规范内使用的实时REI指标一览表和测算方法。DIN DKE K931标准也支持More合作成果,同时,More能源效率指标的有关方法也作为建议、指导或者以标准附页的形式纳入标准之中,这些都可以成为国际标准IEC/TR标准的基础资料。

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