化工工藝中節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用

王宇(蘭州石化職業(yè)技術(shù)大學(xué)，甘肅 蘭州 730060)

0 引言

從化工企業(yè)健康持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的角度來看，提高化工工藝節(jié)能降耗水平，降低能源消耗是化工工藝進(jìn)步發(fā)展的主要趨勢。在具體實(shí)踐中，可以通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)、科學(xué)管理以及引入新技術(shù)等策略，提高資源利用率，避免能源的損失和浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)效益最大化。

1 化工工藝節(jié)能降耗現(xiàn)狀

化工行業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)的支柱型產(chǎn)業(yè)，在為國家創(chuàng)造了巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時，也帶來非常嚴(yán)重的資源浪費(fèi)與環(huán)境污染問題，尤其是在化工生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的污染廢棄物，這些物質(zhì)會對環(huán)境以及人類身體健康帶來很多不利影響。在倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的今天，化工行業(yè)能源浪費(fèi)問題受到了廣泛關(guān)注，并且能源危機(jī)越發(fā)嚴(yán)重，實(shí)現(xiàn)化工工藝的節(jié)能降耗，已經(jīng)成為化工生產(chǎn)行業(yè)未來的發(fā)展的必然趨勢[1]。

但是，目前化工工藝中還存在如下問題：化工企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)人員缺乏，節(jié)能降耗工作得不到關(guān)注，在生產(chǎn)中節(jié)能降耗意識得不到落實(shí)，能源浪費(fèi)問題嚴(yán)重；在化工工藝不斷升級的過程中，過去的一些機(jī)械設(shè)備無法滿足現(xiàn)代化的生產(chǎn)需求，尤其是使用時間比較長、并且缺乏維護(hù)的設(shè)備，在工藝生產(chǎn)過程中耗能巨大。

在化工工藝生產(chǎn)中能源耗損大、資源浪費(fèi)嚴(yán)重是最突出的問題，從理論出發(fā)，并不存在某一種技術(shù)能夠完全避免耗損，我們也可以理解為化工生產(chǎn)中不可避免會產(chǎn)生能源耗損，引入節(jié)能降耗技術(shù)的目的，是最大限度降低耗損，可以將一些耗損的能源轉(zhuǎn)化為能量，實(shí)現(xiàn)能源的循環(huán)再利用；節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用，還能夠規(guī)范生產(chǎn)操作，避免資源的進(jìn)一步浪費(fèi)；節(jié)能降耗技術(shù)還能夠減少污染物排放量，化工生產(chǎn)中會排放很多不可降解的污染物質(zhì)，這些污染物質(zhì)對人體會產(chǎn)生巨大傷害，也會對周圍環(huán)境與人類健康帶來不良影響。

2 化工生產(chǎn)節(jié)能降耗存在的主要問題

2.1 節(jié)能降耗的意識不強(qiáng)

從現(xiàn)階段化工企業(yè)的生產(chǎn)情況來看，雖然一部分企業(yè)開始引入節(jié)能降耗技術(shù)，但是，很多部門人員并沒有充分認(rèn)識到節(jié)能降耗技術(shù)的意義和重要性，在生產(chǎn)中節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用不徹底，節(jié)能降耗應(yīng)用效果不理想；缺少完善的組織機(jī)構(gòu)對節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行監(jiān)督，缺乏專門的節(jié)能降耗監(jiān)督人員與技術(shù)人員，生產(chǎn)中過渡關(guān)注經(jīng)濟(jì)效益，忽視環(huán)境效益與能源效益，這些問題在很大程度上影響了節(jié)能降耗技術(shù)作用的發(fā)揮。

2.2 節(jié)能降耗的基礎(chǔ)不完善

從目前化工生產(chǎn)的實(shí)際情況來看，化工工藝中如果想要實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，就必須要依靠相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施作為支持，如果設(shè)備陳舊，或者沒有及時進(jìn)行更新、維修、養(yǎng)護(hù)，那么就會影響節(jié)能降耗效果。目前，一部分企業(yè)所使用的儀器并不是最新的，與最新的儀器相比，節(jié)能效果會大打折扣，有的甚至無法達(dá)到節(jié)能降耗要求。專業(yè)的設(shè)備是化工生產(chǎn)節(jié)能降耗效果得以保障的基礎(chǔ)前提，設(shè)施、設(shè)備不先進(jìn)、不完善，必然會影響節(jié)能降耗效果。

2.3 化工節(jié)能降耗工藝落后

化工工藝水平會直接影響節(jié)能降耗效果，想要達(dá)到節(jié)能降耗的目的，勢必要優(yōu)化化工工藝。但是，從現(xiàn)階段化工生產(chǎn)中采用的工藝來看，還存在工藝水平不高、工藝不穩(wěn)定等情況，這在很大程度上影響了節(jié)能降耗的效果，也不利于能源的可持續(xù)發(fā)展。

3 化工工藝中節(jié)能降耗技術(shù)的作用

上文對節(jié)能降耗技術(shù)、意義進(jìn)行了分析，從中可以發(fā)現(xiàn)，節(jié)能降耗技術(shù)在我國化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著非常巨大的作用，隨著節(jié)能降耗技術(shù)在化工工藝中的應(yīng)用，化工生產(chǎn)中的能源消耗逐漸減少，能源循環(huán)利用情況也有所灌輸，節(jié)能降耗技術(shù)在化工工藝中的應(yīng)用，作用顯著。

3.1 減少化工生產(chǎn)的能源消耗

在過去化工工藝生產(chǎn)中會消耗大量的能源，并且生產(chǎn)效率低下，這些問題的存在嚴(yán)重影響了化工行業(yè)的發(fā)展。在節(jié)能降耗技術(shù)引用之后，化工生產(chǎn)中的能源消耗量大大減少，同時，也提高了能源利用率。節(jié)能降耗技術(shù)還可以控制各種有害物質(zhì)的排放，降低了污染，緩解了能源危機(jī)，為化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持[2]。

3.2 實(shí)現(xiàn)能源的循環(huán)利用

化工工藝中節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了能源的循環(huán)利用。任何國家的發(fā)展都需要強(qiáng)度的物質(zhì)基礎(chǔ)作為支持。我國物產(chǎn)豐富，能源豐盈，但是，由于地域廣闊，能源存在分布不均以及人均占有量少的問題，比如我國西、北、東部地區(qū)的煤炭資源比較多，但是油氣貧乏?；ば袠I(yè)具有一定特殊性，化工生產(chǎn)需要大量的能源供應(yīng)，但是，從現(xiàn)階段耗能量的情況來看，化工行業(yè)耗能嚴(yán)重，不利于自身以及能源的可持續(xù)發(fā)展。節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用，是我國能源持續(xù)發(fā)展的需求，也是化工生產(chǎn)行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的需求，節(jié)能降耗技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用可以說是時代發(fā)展的必然結(jié)果，它大大緩解了能源大量消耗的問題，有利于可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4 節(jié)能降耗技術(shù)在化工工藝中的應(yīng)用

4.1 有效應(yīng)用節(jié)能設(shè)備

4.1.1 熱管換熱器應(yīng)用

熱管換熱器是一種比較常見的節(jié)能設(shè)備，并且節(jié)能效果顯著。熱管換熱器具有良好的導(dǎo)熱性質(zhì)，熱傳遞是通過全封閉真空管內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)與凝結(jié)實(shí)現(xiàn)的，因此，熱管具有良好等溫性，還能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行傳熱面積的靈活調(diào)節(jié)，也因此可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端傳熱。另外，材質(zhì)不同，熱管的耐高溫性與抗氧化能力也不同，受到材質(zhì)的限制，可以通過加入陶瓷換熱器的方式彌補(bǔ)這個問題。在經(jīng)過一段時間的使用之后，熱管換熱器會積累一定量的灰塵，進(jìn)而出現(xiàn)堵灰的問題，解決這個問題，要在事前進(jìn)行受熱面積調(diào)節(jié)。如果生產(chǎn)中出現(xiàn)腐蝕性氣體，則可以通過調(diào)整管壁溫度避免腐蝕情況。

4.1.2 蓄熱器應(yīng)用

蓄熱器一般在工業(yè)鍋爐中應(yīng)用比較多，它的功能是在將儲存和回收熱量，這些熱量被儲存起來，在生產(chǎn)需要的時候這些能量會釋放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，以此達(dá)到降低能耗的目的。以鍋爐工作為例，鍋爐工作會出現(xiàn)氣量波動，氣壓會因此受到影響，還可能出現(xiàn)水位浮動的情況，在這樣的情況下，就會給鍋爐的操作帶來難度，也會導(dǎo)致燃燒效率的降低。針對上述情況可以采取蓄熱器，就能夠使鍋爐工作更加穩(wěn)定，也可以有效降低其負(fù)荷，使鍋爐更好的運(yùn)行，提高鍋爐的工作效率，最終達(dá)到節(jié)約能源的目的[3]。

從類型上分析，蓄熱器包括兩種，分別是定壓式蓄熱器、變壓式蓄熱器。前者是一種比較常見的蓄熱器，并且運(yùn)行穩(wěn)定，在用汽量比鍋爐蒸發(fā)量低的時候，多余的蒸汽就會用于加熱給水，之后給水轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡退畠Υ嬖诖箦仩t中，相對來說給水蓄熱器根據(jù)實(shí)用性，與小鍋爐、大型鍋爐溫度比較高，其蓄熱能力也會下降，此時壓力受到影響，也就是說熱量的增加或者減少，都會引發(fā)壓力的變化，鍋爐蒸發(fā)量比蒸汽量大的時候，多余的蒸汽進(jìn)入到蓄熱器中對飽和水進(jìn)行加熱，飽和水加熱之后就會出現(xiàn)水汽凝結(jié)，水汽凝結(jié)之后蓄熱器內(nèi)部就會出現(xiàn)壓力上升的情況；反之，蓄熱器內(nèi)部壓力會增加，壓力增加會導(dǎo)致沸點(diǎn)降低，這樣一來蓄熱器內(nèi)部水就會沸騰，沸騰產(chǎn)生的水蒸氣會向鍋爐提供能量，鍋爐負(fù)荷保持不變。自動閥門會進(jìn)行氣壓控制，從而保持蓄熱器與鍋爐壓力的常態(tài)。

4.1.3 熱泵應(yīng)用

作為一種新型的能源技術(shù)，熱泵技術(shù)在我國很多領(lǐng)域得到了普及和應(yīng)用，其主要功能是可以實(shí)現(xiàn)低位熱源向高位熱源傳導(dǎo)，并且可以從自然界中獲取熱能，獲取之后的熱能會用語電力做功，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，滿足生產(chǎn)需求。通常來說，采用COP性能指數(shù)對熱泵性能進(jìn)行評價，大多數(shù)熱泵制冷系數(shù)會保持在3～4之間，也就是說熱泵可以將自身能量的3～4倍的熱能進(jìn)行傳導(dǎo)，這種熱傳導(dǎo)是從低溫物體向高溫物體傳遞的，這樣的裝置就是一種能量提升裝置，使用會消耗電能，但是，轉(zhuǎn)換提取的能力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電能的消耗，因此，其效益還是十分顯著的。

4.2 加強(qiáng)催化技術(shù)使用

催化劑是一種在化學(xué)反應(yīng)中比較常見的物質(zhì)，利用催化劑可以提升化學(xué)反應(yīng)的活性，在規(guī)?；a(chǎn)中使用催化劑，可以有效提高化學(xué)反應(yīng)速率，還可以降低反應(yīng)的條件，這樣一來，化學(xué)反應(yīng)就可以在低壓條件進(jìn)行，這樣的反應(yīng)耗能低，但是反應(yīng)效果不變，因此，能夠達(dá)到一定的節(jié)能目的。

4.3 加強(qiáng)工藝自動化控制

實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)自動化，是化工行業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果，也是提高節(jié)能降耗效果的有效途徑。引入自動化設(shè)備，可以大大降低能源消耗，以此保持工藝生產(chǎn)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。比如，將PLC應(yīng)用于實(shí)際化工工藝控制中，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化。PLC也就是可編程邏輯控制器，其本質(zhì)就是儲存器，同時還可以進(jìn)行邏輯計(jì)算、編程與順序控制，可以根據(jù)實(shí)際情況對生產(chǎn)過程進(jìn)行靈活調(diào)控。PLC系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集對相關(guān)工作進(jìn)行控制，系統(tǒng)模塊會對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和轉(zhuǎn)化，分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性高，能夠?yàn)樯a(chǎn)中的節(jié)能降耗提供有力支持。另外，系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行自動掃描，結(jié)合相關(guān)的圖標(biāo)、文字對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性分析，最終工作人員通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果，就可以對設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，已達(dá)到降低耗能的目的。工藝順序控制可以對可選功能組級進(jìn)行獨(dú)立開啟，或者關(guān)閉，這樣可以滿足單項(xiàng)控制需求，一旦其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，不會影響其他環(huán)節(jié)的工作，這樣可以達(dá)到降低耗能的目的。PLC中斷、關(guān)閉或者停止信號，以保證程序的開啟或者關(guān)閉，自動化控制技術(shù)的應(yīng)用大大提升了系統(tǒng)運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，自動化生產(chǎn)也提高了操作準(zhǔn)確性，避免了很多人為的操作，以降低能源消耗[4]。

4.4 控制生產(chǎn)動力損耗

生產(chǎn)就會出現(xiàn)動力耗損，而想要更好的達(dá)到節(jié)能降耗的目的，有效控制生產(chǎn)動力耗損也是非常必要的。比如：在生產(chǎn)線上鍵入變頻、調(diào)速裝置，實(shí)現(xiàn)速度的靈活調(diào)整，這樣即可以避免很多不必要的動力耗損。另外，引入節(jié)能變頻技術(shù)，通過調(diào)整速度頻率，可以避免設(shè)備一直在處于工頻狀態(tài)運(yùn)作，這樣電量的消耗就得到了有效控制。想要更好的稻城節(jié)能降耗的目的，還可以對供熱系統(tǒng)進(jìn)行改良，通過采取組合裝置的方式對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改善，這樣系統(tǒng)的冷熱能源轉(zhuǎn)化效率就會大大提升，最終達(dá)到滿足節(jié)能降耗的目的，還可以對余熱進(jìn)行回收。傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)工藝會消耗大量的余熱，從而造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi)，而采用特殊裝置對余熱進(jìn)行回收，就可以實(shí)現(xiàn)能源的回收再利用，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約成本和能源的目的。

4.5 對化工工藝生產(chǎn)管理進(jìn)行完善

化工工藝中想要真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，必然需要各種專業(yè)設(shè)備的支持，同時，還需要配合相應(yīng)的生產(chǎn)管理，這樣才能夠保障節(jié)能降耗的目的。但是，由于化工生產(chǎn)涉及眾多環(huán)節(jié)、生產(chǎn)規(guī)模大，因此，流程比較多，這也在一定程度上增加了能源耗損。管理部門以及相關(guān)人員要從生產(chǎn)環(huán)境入手，通過改變生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)條件等外界因素，為化工工藝生產(chǎn)提供更好的條件，從而減少其耗能。另外，管理部門要加大技能降耗控制的重視力度，通過構(gòu)建專門的監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)，在生產(chǎn)中進(jìn)行生產(chǎn)操作進(jìn)行嚴(yán)格管控，避免由于操作不規(guī)范導(dǎo)致的能源浪費(fèi)。同時，進(jìn)行組織化、合理化管理，預(yù)防設(shè)備出現(xiàn)高負(fù)荷生產(chǎn)，定期進(jìn)行設(shè)備維修和養(yǎng)護(hù)，使其可以穩(wěn)定、高效率運(yùn)行，進(jìn)而減少能源的消耗。

5 結(jié)語

化工行業(yè)的日漸繁榮，在很大程度上推動了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但在取得相關(guān)經(jīng)濟(jì)效益的同時，能源消耗與環(huán)境污染問題也不容忽視。近些年，我國能源日漸匱乏、環(huán)境污染日漸嚴(yán)重，為了能夠促進(jìn)社會、能源的和諧發(fā)展，化工行業(yè)生產(chǎn)中必須要大力投入節(jié)能降耗技術(shù)，通過優(yōu)化設(shè)備、加強(qiáng)管理、提升工藝等策略，確?；どa(chǎn)的安全性、可靠性，減少化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障的幾率，最大限度節(jié)約能源，降低成本，為中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施提供支持。