煤化工企業(yè)節(jié)能環(huán)保狀況評估系統(tǒng)研究

王瀟++張鴻

摘 要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤化工企業(yè)的節(jié)能環(huán)保備受人們的重視。為了提高煤化工企業(yè)節(jié)能減排效果，構(gòu)建了一套能效評價系統(tǒng)。通過對相關工藝參數(shù)進行采集、歸納和整理，將實際數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，按照能耗計算，并可將其中任意數(shù)據(jù)作為變量進行優(yōu)化。通用能效評價系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：流程自由組態(tài)子系統(tǒng)，能效計算與評價子系統(tǒng)；專家知識庫子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可通過流程組態(tài)模擬不同工藝過程，結(jié)合各單元模塊工藝參數(shù)和能效消耗數(shù)據(jù)，自動完成物料平衡、能效、能耗、碳排放等計算，并通過專家系統(tǒng)進行診斷和分析，給出節(jié)能參考建議。

關鍵詞：煤化工；節(jié)能環(huán)保；評估系統(tǒng)

中圖分類號：TQ083.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）18-0013-02

1 前言

我國能源結(jié)構(gòu)特征為“富煤、貧油、少氣”，發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)對于保障我國能源戰(zhàn)略安全具有重要意義。傳統(tǒng)煤化工普遍存在裝置老化和技術落后等問題，具有很大的節(jié)能潛力。要使現(xiàn)代煤化工得到長足發(fā)展，需要提高能效水平。針對我國石油資源短缺、煤炭相對富足的現(xiàn)狀，發(fā)展煤制油以及煤制甲醇、二甲醚等石油替代品技術，將極大改變我國能源結(jié)構(gòu)的困境，不僅可以減小油品能源的對外依存度，還可以減輕對環(huán)境的污染和對石油資源的依賴。

2 通用能效評價系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

2.1 通用能效評價系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)包括3部分：一是流程自由組態(tài)子系統(tǒng)，該系統(tǒng)的作用是搭建工藝流程；二是通用能效評價系統(tǒng)；三是專家知識庫子系統(tǒng)[1]。

2.2 流程自由組態(tài)

通用能效評價系統(tǒng)具有圖形化、可視化建模功能，可以任意組合單元模塊得到不同過程模型。不同單元之間可通過流線進行連接表示物理過程，形成完整工藝流程，單元和流線可以任意增加、編輯、移動和刪除等。圖形建模的模塊庫分為：通用能耗計算模塊、物流模塊、原料邊界、產(chǎn)品邊界、斷點模塊、氣體壓縮模塊。該系統(tǒng)可以單獨輸入每股物料或模塊相關參數(shù)，如流量、溫度、壓力、低位熱值、折標系數(shù)、含碳系數(shù)、碳排放因子、收率、單耗、組分、工業(yè)分析、元素分析、進料狀態(tài)等數(shù)據(jù)。雙擊圖形模型上任意流線，可以彈出對話框進行物料參數(shù)輸入或修改。

2.3 通用能效計算與評價

該系統(tǒng)具有通用單元模型庫，也可以自定義單元模塊，單元模型包含工藝參數(shù)及能源消耗參數(shù)等。單元模塊計算類型包括物料平衡計算、收率計算、單耗計算、能耗計算、能效計算、熱平衡計算和碳平衡計算。

2.4 專家知識庫子系統(tǒng)

該系統(tǒng)錄入各行業(yè)相關指標，根據(jù)目前發(fā)布的有關標準對能效相關指標進行評價。

3 煤制烯烴案例分析

3.1 流程組態(tài)及數(shù)據(jù)錄入

錄入相關標準，標準的選用符合相關行業(yè)的要求。有些標準、規(guī)范較為陳舊，已不能滿足當前工作需求。如《工作指南》要求節(jié)能評估報告編制項目能源平衡表和能源平衡網(wǎng)絡圖，目前能夠參考的標準為《企業(yè)能量平衡表編制方法》（和《企業(yè)能源網(wǎng)絡圖繪制方法》。這兩個標準是基于當時工業(yè)能源統(tǒng)計方法編制的，局限性較大，有許多細節(jié)性的問題沒有解決，亟待依據(jù)目前統(tǒng)計方法、能源利用狀況進行更新[2]。

3.2 能效計算與評價

結(jié)束流程組態(tài)及數(shù)據(jù)錄入后，進行全廠及各模塊能效計算。根據(jù)全廠計算的評判標準，所有模塊逐個運行?？梢栽O定全廠能耗、能效的扣除量，默認值0。軟件自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性檢測、平臺連接、平臺運行、變量初始化、項目編譯（如果項目編譯失敗則提示）、數(shù)據(jù)入庫（整個項目的-變量）、模型運行（模塊內(nèi)部自動進行數(shù)據(jù)的歸一化處理等數(shù)值計算）、模型停止后展示每個模塊（能效、能耗、碳排放）、流線（流量、碳流、熱流）的數(shù)據(jù)（使用不同方式區(qū)分）。運行次數(shù)為3，時間步長為1000s，各流線及模塊結(jié)果數(shù)據(jù)、能效、能量消耗，能耗單位為kgce/kg，能效為百分比。在單元模塊計算的基礎上，自動進行全廠能耗能效計算、碳排放計算、水平衡計算、蒸氣平衡計算、電力平衡計算、工藝性能指標計算等。

3.3 專家診斷系統(tǒng)

專家系統(tǒng)可進行能源排序占比、水蒸氣平衡圖、全廠及單元產(chǎn)品能耗對標分析、工藝性能對標分析及專家診斷功能。在能源排序中將輸入物料和耗能工質(zhì)按照升序或降序排列。全廠能耗對標分析中，分析全場噸烯烴的指標，從專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中選擇乙烯和丙烯的標準數(shù)據(jù)進行比較。工藝性能對標分析，以粉煤氣化比氧耗指標為例，選擇氣化單元產(chǎn)出粗煤氣與輸入氧氣進行比值計算，自動計算比氧耗。進入專家診斷功能，選擇專家診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的粉煤氣化比氧耗，根據(jù)得出比氧耗值，自動進行邏輯判斷，得到專家建議[3]。

4 結(jié)語

本文根據(jù)一套能效評價系統(tǒng)，具有能效計算與評價、專家知識庫及診斷等功能。結(jié)合各單元模塊工藝參數(shù)和能效消耗數(shù)據(jù)，自動完成物料平衡、能效、能耗等計算，并通過專家系統(tǒng)進行診斷和分析，給出節(jié)能參考建議。該系統(tǒng)界面友好，操作簡便，可以應用于煤制烯烴、煤直接液化、煤間接液化和煤分級煉制等過程能效分析和評價，可為煤化工過程節(jié)能減排提供指導。

參考文獻

[1]李建營，朱杰.殼牌煤氣化工藝投資、運行維護成本及節(jié)能環(huán)保問題的改進措施[J].中氮肥，2015，（1）：50-53.

[2]秦昊，王曉平，靳文禮.大型化工企業(yè)給水排水系統(tǒng)中的節(jié)能減排降耗分析[J].西部煤化工，2015，（2）：58-63.

[3]何茂林.影響我國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素分析[J].建筑工程技術與設計，2016，（19）：33.endprint