煉化企業(yè)節(jié)能發(fā)展方向淺析

周 天

（中石化股份天津分公司 天津 300270）

1 引言

煉化企業(yè)是能源消耗的大戶，千萬噸級的煉油-乙烯-化工一體化企業(yè)，年綜合能源消費(fèi)總量高達(dá)300×104tce左右，主要純消耗的能源為各類燃料-動力的消耗，包括燃料、電、蒸汽等，往往占到企業(yè)綜合能源消費(fèi)總量的50%～60%。但同時煉化企業(yè)也是能源產(chǎn)生的大戶，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的低壓蒸汽、高溫凝液，各類工業(yè)爐的高溫?zé)煔猓邷匚锪纤鶖y帶的熱量等。因此強(qiáng)化用能管理，節(jié)能技術(shù)改造及系統(tǒng)優(yōu)化始終是企業(yè)節(jié)能降耗的發(fā)展方向。

2 煉化企業(yè)節(jié)能減排主要控制層面

2.1 強(qiáng)化企業(yè)用能管理

用能管理涉及企業(yè)能源的購進(jìn)、輸送、儲存、消耗、生產(chǎn)、損失等方方面面，是一個全流程的系統(tǒng)管理過程，不僅僅是一個能源統(tǒng)計，而是能源在企業(yè)內(nèi)流轉(zhuǎn)、消耗的全過程。因此，有必要在日常的能源計劃、統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，通過有效的手段使企業(yè)能源進(jìn)、耗、存等趨于合理，主要強(qiáng)化管理方向一是企業(yè)明確主要能源品種的消耗流程，根據(jù)裝置歷史消耗趨勢與年度控制指標(biāo)分解制定合理的月度消耗指標(biāo)；二是根據(jù)生產(chǎn)排產(chǎn)及各類能源的單耗水平排出能源消耗實(shí)物量的月度指標(biāo)，做到能源消耗實(shí)物量底線控制；三是及時分析能源消耗趨勢，查找消耗量變化原因；四是抓住基礎(chǔ)計量管理，確保計量的配備率及完好率，為能源產(chǎn)耗提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；五是要強(qiáng)化對于能源消耗源頭的管控，實(shí)現(xiàn)源頭的耗能點(diǎn)合理用能。

某企業(yè)針對公司總體耗能情況，按照燃料、電、蒸汽、壓縮空氣、水等不同品種逐條摸查至最終端的耗能點(diǎn)，確定了企業(yè)各類“能耗終端”近10萬個，按照不同的二級生產(chǎn)單位制定了“能耗終端”管理網(wǎng)絡(luò)，由相關(guān)責(zé)任人逐點(diǎn)排查，根據(jù)工藝卡片參數(shù)保證值、計量表計、歷史消耗數(shù)據(jù)及操作經(jīng)驗(yàn)，逐步確定了各點(diǎn)消耗能源的標(biāo)準(zhǔn)并遵照執(zhí)行，有力的控制了過度耗能的現(xiàn)象。

2.2 煉化企業(yè)節(jié)能技術(shù)改造的應(yīng)用

2.2.1 成熟節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

煉油化工生產(chǎn)過程復(fù)雜，但通過多年的總結(jié)摸索，已經(jīng)有一大批的成熟節(jié)能技術(shù)在企業(yè)成功應(yīng)用并取得了良好的節(jié)能效果。某大型煉油-乙烯-化工一體化企業(yè)，在近年來從工藝優(yōu)化節(jié)能方面進(jìn)行了大量改造，針對煉油、烯烴、化工生產(chǎn)中存在的老舊加熱爐，安排逐步增上了空氣預(yù)熱器，有效降低了加熱爐燃料消耗量。該企業(yè)某套烯烴裝置，燃料消耗占裝置能耗的72.6%，居裝置能耗第1位，后通過改造增上了空氣預(yù)熱器，利用裝置急冷水為加熱介質(zhì)，提高了空氣助燃溫度，有效減少了裂解爐燃料的消耗，改造后每臺裂解爐燃料消耗降低了3~3.5%；同時該裝置針對裂解爐定期停爐燒焦的特點(diǎn)，利用檢修時機(jī)增上了扭曲片爐管，增加了物料在爐管中繞流，達(dá)到了延緩結(jié)焦生成、減少燒焦次數(shù)、降低裝置能耗的目的。該企業(yè)裝置冬季生產(chǎn)過程中有伴熱需求，而原先大量設(shè)計為蒸汽伴熱，對伴熱保溫要求不超過80℃的情況，適宜采用熱水替代蒸汽伴熱，該企業(yè)芳烴裝置二甲苯單元將苯、PX外輸泵儀表和現(xiàn)場壓力表的伴熱以及裝置內(nèi)數(shù)千米的管線伴熱熱源由1.0MPa蒸汽改為凝液，節(jié)約蒸汽近3t/h。該企業(yè)煉油廠的催化裝置與氣分裝置緊鄰，催化裝置部分塔頂?shù)母邷赜蜌鈹y帶了大量熱量，但氣分裝置的部分塔頂設(shè)計上采用低壓蒸汽加熱，因此通過熱聯(lián)合技術(shù)改造，利用熱媒水取出催化裝置高溫油氣的熱量作為氣分裝置部分塔底的加熱熱源，達(dá)到了節(jié)約低壓蒸汽的目的，節(jié)約蒸汽近20t/h。通過成熟節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，企業(yè)獲得了降低總體能耗的實(shí)效。

2.2.2 企業(yè)余能回收利用

煉化企業(yè)在生產(chǎn)過程中存在大量的余熱資源，這些余熱資源以汽、液、固的形式普遍存在。煉化企業(yè)存在著各類鍋爐與加熱爐，主要有熱電系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生鍋爐，一般以煤、石油焦、天然氣及煉廠干氣等為主要燃料，還有就是生產(chǎn)廠各裝置的工藝加熱爐，一般以天然氣、自產(chǎn)燃料氣等為主要燃料。而普通加熱爐煙氣排放溫度在200℃～300℃之間，高溫?zé)煔庖詺鈶B(tài)的形式帶出了大量熱量；生產(chǎn)裝置內(nèi)的汽輪機(jī)背壓產(chǎn)生的低壓蒸汽，如不能進(jìn)行有效利用也造成了浪費(fèi)；加熱設(shè)備及動力設(shè)備產(chǎn)生的高溫凝液是液態(tài)形式的余熱資源；燃煤鍋爐排放的高溫爐渣則是固體余熱資源。強(qiáng)化對余能資源的回收利用是企業(yè)節(jié)能減排的重要途徑。

某企業(yè)采用了相變換熱技術(shù)，通過改造將其熱電鍋爐高溫?zé)煔鈴臒煹酪觯c加熱爐進(jìn)爐空氣及鍋爐用除鹽水等介質(zhì)換熱，有效降低了排煙溫度近20℃，提高鍋爐熱效率1.5%，實(shí)現(xiàn)年節(jié)煤炭消耗近9000t。該企業(yè)對苯二甲酸裝置，原先加氫精致單元反應(yīng)進(jìn)料預(yù)熱部分采用的是外引3.5MPa蒸汽預(yù)熱的方式，而裝置經(jīng)過擴(kuò)能改造后，裝置內(nèi)閃蒸蒸汽量增加，由于無法回收造成浪費(fèi)，通過對換熱量的核算，將2臺反應(yīng)進(jìn)料預(yù)熱器換熱面積擴(kuò)大，有效的利用閃蒸蒸汽替代了外引3.5MPa蒸汽，實(shí)現(xiàn)年節(jié)3.5MPa蒸汽4×104t，折合5000tce。

2.2.3 新型節(jié)能技術(shù)逐步應(yīng)用

隨著國家對節(jié)能工作逐步重視，下達(dá)給地方和耗能企業(yè)的節(jié)能指標(biāo)也日趨嚴(yán)苛，對于工業(yè)企業(yè)尤其是規(guī)模大的煉化企業(yè)，之前已經(jīng)進(jìn)行了多方面的節(jié)能改造，因此在技術(shù)應(yīng)用方面開始面臨了一些瓶頸，而近年來新的節(jié)能技術(shù)、新的節(jié)能設(shè)備等“四新”技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在節(jié)電領(lǐng)域，國產(chǎn)化變頻、永磁、液力耦合技術(shù)異軍突起，在性能與可靠性方面逐步靠近進(jìn)口產(chǎn)品。

在換熱設(shè)備方面，新型的換熱器近年來也是層出不窮，傳統(tǒng)換熱器管程是普通的圓型光滑管束，而近些年來出現(xiàn)的扭曲管換熱器、高通量換熱器、纏繞管式換熱器等都是在管程方面做了改進(jìn)，改變管束的截面形狀或?qū)苁鴥?nèi)表面采用不同的處理工藝亦或是改變管束的編組方式，而高通量管的總傳熱系數(shù)達(dá)到了普通光管2倍以上，這些改進(jìn)都極大的提高了其傳熱效率，使得換熱器尺寸大為減少，高效換熱器的使用有力支持了在已建成裝置中熱聯(lián)合及余熱深度回收利用技術(shù)的擴(kuò)大應(yīng)用，某企業(yè)柴油加氫改質(zhì)裝置建設(shè)時，高壓換熱器采用纏繞式換熱器替代了大部分的高壓鎖緊環(huán)換熱器，極大的提高了換熱效率，大幅降低了裝置能耗，與傳統(tǒng)加氫改質(zhì)裝置對比，燃料消耗降低了44.85%。

但由于相當(dāng)部分的節(jié)能新技術(shù)、新設(shè)備的投資相比傳統(tǒng)要高，因此在企業(yè)節(jié)能改造投資緊張的情況下，新的項(xiàng)目實(shí)施方式也在近年來發(fā)展迅速。合同能源管理項(xiàng)目模式對新型節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用起到了極大的推動作用，合同能源管理是一種基于市場的節(jié)能機(jī)制，其實(shí)質(zhì)是用減少的能源費(fèi)用來支付節(jié)能項(xiàng)目的全部成本。企業(yè)先期不用投入，由專業(yè)化節(jié)能服務(wù)公司完成項(xiàng)目可研、設(shè)計、設(shè)備采購及實(shí)施，采取在保證完成與企業(yè)所簽合同規(guī)定的節(jié)能量前提下，與企業(yè)分享節(jié)能效益的模式。在這種模式下，企業(yè)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化改造的投資壓力與實(shí)施風(fēng)險大為降低，某企業(yè)制氫裝置原料氣壓縮機(jī)采用合同能源管理模式裝備了一套HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，節(jié)電效果超預(yù)期，在零投入的情況下享受到了良好的節(jié)能收益。

3 煉化企業(yè)系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能的應(yīng)用

系統(tǒng)優(yōu)化涵蓋多方面的意義，一是針對某些重點(diǎn)耗能設(shè)備采取整體系統(tǒng)方法進(jìn)行節(jié)能改造，二是針對不同單元、不同裝置的某一消耗能源品種進(jìn)行整體聯(lián)動改造。系統(tǒng)優(yōu)化的思路是不局限于工藝單元、單套裝置等，而是綜合考慮全廠甚至公司整體的能源消耗需求與能源產(chǎn)生來源之間的優(yōu)化匹配。

某煉化企業(yè)芳烴裝置、對苯二甲酸裝置共有加熱爐13臺，總熱負(fù)荷219.9MW，長期運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)存在較多問題，主要有爐體、空預(yù)器漏風(fēng)嚴(yán)重，襯里開裂、脫落導(dǎo)致外壁散熱大，余熱回收系統(tǒng)落后等，導(dǎo)致總體熱效率不足90%。改造采用了整體集成化技術(shù)，主要包括應(yīng)用新型熱管和水熱媒煙氣余熱回收系統(tǒng)，更新原有燃燒器為低污染燃燒器，采用新型復(fù)合襯里并對爐壁看火孔及爐彎頭箱等部位進(jìn)行了有效密封，對部分加熱爐新增了自動控制系統(tǒng)。通過整體改造有效提升了加熱爐總體熱效率達(dá)到92%，節(jié)約燃料消耗達(dá)1.2×104toe/a，系統(tǒng)化的設(shè)計保障了加熱爐設(shè)備整體能效的提升。大型的煉化企業(yè)蒸汽消耗占總體能耗的20%～30%，減少蒸汽消耗對企業(yè)總體能耗降低意義重大，而蒸汽系統(tǒng)的整體優(yōu)化、綜合利用是最有效的節(jié)汽手段，不同于以往針對單個耗汽點(diǎn)、耗汽單元進(jìn)行的節(jié)汽改造，整體優(yōu)化是站在公司層面上，結(jié)合整體蒸汽平衡后作出的優(yōu)化改造，某企業(yè)煉油廠的低壓蒸汽存在季節(jié)性過剩，冬季采暖、伴熱時全廠可以實(shí)現(xiàn)平衡，但夏季工況下存在放空損失。

在對公司整體低壓蒸汽需求平衡的前提下，摸清并分析了煉油廠以外的化工裝置及行政管理用戶的用汽量及對蒸汽的品質(zhì)要求，對小部分用汽品質(zhì)要求較高的用戶采取了就近專線分區(qū)供汽的辦法，通過鋪設(shè)專用管線將煉油廠富余的低壓蒸汽轉(zhuǎn)輸至煉油廠以外的用戶，同時在夏季工況下使用煉油廠富余低壓蒸汽的同時停用熱電廠的汽機(jī)抽汽，實(shí)現(xiàn)了消耗煉油廠富余低壓蒸汽降低煉油廠綜合能耗的同時減少熱電廠供汽負(fù)荷的雙贏，項(xiàng)目投用后在夏季工況可轉(zhuǎn)輸煉油廠富余低壓蒸汽近20t/h，基本消除了煉油廠富余低壓蒸汽的放空，取得了良好的節(jié)能效果。

4 煉化企業(yè)節(jié)能發(fā)展的幾點(diǎn)建議

持續(xù)強(qiáng)化節(jié)能管理是企業(yè)節(jié)能的基礎(chǔ)，在強(qiáng)化的同時還需要進(jìn)一步細(xì)化管理，對于煉化企業(yè)由于能耗點(diǎn)多面廣，因此節(jié)能管理要細(xì)分至各個能耗終端，實(shí)現(xiàn)源頭管控。

煉化企業(yè)基本已經(jīng)經(jīng)歷了靠管理節(jié)能掃浮財?shù)碾A段，因而適合的節(jié)能技術(shù)改造將是煉化企業(yè)未來持續(xù)節(jié)能降耗的重要手段，在技術(shù)應(yīng)用方面要注重實(shí)效與技術(shù)的適用性，同時面臨投資緊張的局面，煉化企業(yè)應(yīng)該積極采用合同能源管理模式開展節(jié)能改造。

煉化企業(yè)層面節(jié)能降耗已經(jīng)從注重局部節(jié)能過渡到整體綜合、系統(tǒng)優(yōu)化的高度，未來的節(jié)能降耗工作是繼續(xù)考慮局部節(jié)能潛力的同時，要用系統(tǒng)整體優(yōu)化的思路，將單裝置降能耗與公司總體能耗降低綜合考慮，最終實(shí)現(xiàn)總體能耗下降的目標(biāo)。