化工設(shè)備升級(jí)改造和節(jié)能技術(shù)探討

李濤

（明士新材料有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

化工行業(yè)具有明確的行業(yè)特點(diǎn)，在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中需要提供更高程度的風(fēng)險(xiǎn)保護(hù)，也可能導(dǎo)致大規(guī)模的能源消耗。根據(jù)這些行業(yè)的特點(diǎn)，當(dāng)需要引進(jìn)新設(shè)備或改造舊設(shè)備時(shí)，通常需要根據(jù)設(shè)備本身的一些特點(diǎn)以及生產(chǎn)布局和工藝流程的要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)改造，確保與生產(chǎn)線(xiàn)相匹配，同時(shí)最大限度地提高節(jié)能再利用率。本文簡(jiǎn)要論述了化工設(shè)備的升級(jí)改造和節(jié)能降耗。

1 化工產(chǎn)品特性

1.1 化工產(chǎn)品的高技術(shù)要求

在生產(chǎn)過(guò)程中，化工產(chǎn)品有很高的技術(shù)要求，屬于技術(shù)密集型工業(yè)?；て髽I(yè)在生產(chǎn)化工產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)采用先進(jìn)的化工技術(shù)，根據(jù)相關(guān)理論確定化工產(chǎn)品的原料、氣體、溫濕度比，避免設(shè)置參數(shù)，因?yàn)檫@直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。

1.2 各種化學(xué)品及其用途

隨著我國(guó)人民物質(zhì)文化需求的增加，對(duì)化工產(chǎn)品的需求也在增加。首先是化工產(chǎn)品，需要改進(jìn)生產(chǎn)工藝、原料配比等。例如，鎢在化工企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中最常見(jiàn)。通過(guò)各種生產(chǎn)工藝，鎢可加工成碳化鎢、鎢等化學(xué)物質(zhì)。此外，根據(jù)鎢礦本身的特性，化工公司的工人可以用其他物質(zhì)對(duì)鎢礦作出反應(yīng)，使其成為鎢合金、發(fā)動(dòng)機(jī)零件、陶瓷制品等。這些不同種類(lèi)的鎢制品是在鎢礦的基礎(chǔ)上結(jié)合相應(yīng)的化學(xué)生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的。

2 化學(xué)工業(yè)能耗分析

由于化學(xué)產(chǎn)品的這些特性和生產(chǎn)要求在實(shí)際生產(chǎn)中往往需要更復(fù)雜的生產(chǎn)條件，滿(mǎn)足這些生產(chǎn)條件會(huì)導(dǎo)致能量損失。目前，一般化工產(chǎn)品生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的因素是高溫。一般來(lái)說(shuō)，化工產(chǎn)品生產(chǎn)主要采用特產(chǎn)原料，在高溫下進(jìn)行具體加工，經(jīng)過(guò)清洗、收集、再反應(yīng)等工序，實(shí)現(xiàn)化工產(chǎn)品的分離生產(chǎn)。在化工廠的大多數(shù)設(shè)計(jì)中，通常使用燃煤鍋爐來(lái)達(dá)到數(shù)千度的高溫，而這個(gè)過(guò)程需要大量的煤燃燒，也就是說(shuō)，需要大量的能量作為基本保證。目前，在化工行業(yè)，每年的消費(fèi)量約為1.7～2.5億t左右的煤?；ぎa(chǎn)品的生產(chǎn)消耗了大量的能源，這需要關(guān)注和緊急解決。

3 化工設(shè)備管理的重大意義

企業(yè)設(shè)備管理作為現(xiàn)代快速發(fā)展市場(chǎng)不可或缺的要素，直接制約了其對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的影響。目前，化工生產(chǎn)規(guī)模大，設(shè)備數(shù)量多，設(shè)備復(fù)雜，工人綜合素質(zhì)高，對(duì)設(shè)備的依賴(lài)性大，因此，化學(xué)設(shè)備的管理面臨著很大的挑戰(zhàn)。特別是在化工設(shè)備的采購(gòu)、使用和維護(hù)領(lǐng)域，迫切需要一套完整的科學(xué)管理體系，以提高化工設(shè)備的綜合利用率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)利潤(rùn)最大化。然而，由于我國(guó)化工企業(yè)仍高度依賴(lài)人工生產(chǎn)，化工廠的管理還不完善，許多問(wèn)題亟待解決。

4 化工設(shè)備常見(jiàn)問(wèn)題分析

4.1 過(guò)程控制儀表故障問(wèn)題

在化工企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中，設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中往往會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)出現(xiàn)誤差，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，不僅會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，還會(huì)浪費(fèi)資源，給企業(yè)帶來(lái)更高的成本，不利于企業(yè)的健康發(fā)展。通常，流量計(jì)中的故障是由于電源線(xiàn)的不合理打開(kāi)或模塊的松動(dòng)造成的。這需要在維護(hù)和檢修時(shí)仔細(xì)檢查流量計(jì)，并根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定誤差，保證缺陷修復(fù)能迅速完成，使設(shè)備能恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

4.2 溫度變送器故障

除了儀器出現(xiàn)故障外，化工設(shè)備的典型故障是溫度傳感器，作為溫度轉(zhuǎn)換的設(shè)備，溫度傳感器的主要原理是將系統(tǒng)溫度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳遞給儀器，然后實(shí)施控制和調(diào)節(jié)生產(chǎn)溫度。溫度傳感器的故障會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)和化工設(shè)備的安全運(yùn)行。溫度傳感器故障的主要原因通常是沒(méi)有輸出信號(hào)、或輸出信號(hào)忽大忽小與實(shí)際信號(hào)不匹配。在維修溫度傳感器時(shí)，只需檢查溫度傳感器是否未維修即可，無(wú)論正常電源或溫度傳感器工作，都能快速找到故障原因，快速解決問(wèn)題。

4.3 化工設(shè)備密封泄漏問(wèn)題

由于化工企業(yè)生產(chǎn)的原材料多為液體，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)密封問(wèn)題時(shí)，不僅導(dǎo)致原材料丟失、浪費(fèi)，導(dǎo)致企業(yè)成本高，還會(huì)造成污染，甚至危及工作人員的生命安全。因此，化工行業(yè)設(shè)備的密封問(wèn)題也很重要。密封缺陷可能主要是由于機(jī)械磨損導(dǎo)致密封泄漏以及設(shè)備中的液體腐蝕或熱損失?；ぴO(shè)備密封性缺陷的維護(hù)和消除應(yīng)以維護(hù)為重點(diǎn)，加強(qiáng)日常維護(hù)，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)檢查，防止密封泄漏。

4.4 化工行業(yè)節(jié)能減排面臨的問(wèn)題

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，化工行業(yè)除了標(biāo)準(zhǔn)煤的消耗外，化學(xué)工業(yè)還需要大量的電力。特別是隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，能源消耗不斷增加，迄今已超過(guò)1.5億噸。相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，在過(guò)去5年中，化工企業(yè)的能耗以每年4.8%的速度增長(zhǎng)?？梢钥吹?，在不久的將來(lái)，化工企業(yè)將消耗越來(lái)越多的能源，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。燃煤時(shí)，化學(xué)鍋爐房每小時(shí)至少蒸發(fā)10t，主要應(yīng)用大中型燃煤化工鍋爐。鑒于環(huán)保的需要和電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)的改變，我國(guó)的小型燃煤鍋爐房將逐步退出歷史舞臺(tái)。但我國(guó)能夠自主設(shè)計(jì)煤化鍋爐的化工企業(yè)并不多，有的缺乏技術(shù)發(fā)展能力，這就使得研究和開(kāi)發(fā)節(jié)能技術(shù)的同時(shí)確保其發(fā)展變得更加困難。

5 促使化工企業(yè)設(shè)備升級(jí)改造與節(jié)能技術(shù)相融合的措施

一方面，由于行業(yè)的特殊性，化學(xué)品的生產(chǎn)需要消耗大量資源；另一方面，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中仍有許多化學(xué)品需要消耗，因此，需要不斷進(jìn)行創(chuàng)新和改造，最大限度地減少不必要的能源浪費(fèi)。例如，在使用化工設(shè)備的過(guò)程中，為鍋爐提供足夠的能源是化工生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，但這一環(huán)節(jié)需要對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行合理升級(jí)，提高能源利用率，合理降低排煙溫度，減少熱損失，合理回收鍋爐未利用的熱能，達(dá)到化工生產(chǎn)過(guò)程的節(jié)能目的。

5.1 建立健全設(shè)備管理制度

首先，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。例如，維修人員在反復(fù)檢查一臺(tái)壓縮機(jī)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查壓縮機(jī)是否存在跳動(dòng)噪音、泄漏等問(wèn)題，然后，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)確定是否達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。檢查后，如果設(shè)備出現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)將設(shè)備拆開(kāi)檢測(cè)，針對(duì)內(nèi)部的異常聲音，仔細(xì)檢查活塞是否撞到筏板或筏板之間是否有較大間隙。對(duì)外在的敲打聲，應(yīng)該測(cè)試配件的牢固性，以確保沒(méi)有松動(dòng)和其他問(wèn)題。其次，需要徹底的維護(hù)。工作人員應(yīng)熟悉防腐原料和潤(rùn)滑劑的正確操作方法，并在操作負(fù)荷、設(shè)備轉(zhuǎn)速和溫度等因素的前提下，選擇更合適的緩蝕劑和潤(rùn)滑劑，以減少損壞率和減少對(duì)腐蝕率目標(biāo)的損害。大多數(shù)化工設(shè)備是在相對(duì)密閉、密閉空間和復(fù)雜環(huán)境中運(yùn)行的，所以當(dāng)發(fā)生安全故障時(shí)，設(shè)備的壽命和質(zhì)量都會(huì)受到很大影響，因此，維護(hù)人員要對(duì)設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)和操作。啟動(dòng)前應(yīng)采取維護(hù)措施，各部件之間的連接也應(yīng)進(jìn)行測(cè)試，以免出現(xiàn)螺栓損壞等問(wèn)題。還要求維修人員積極識(shí)別和執(zhí)行設(shè)備運(yùn)行、檢測(cè)和維修標(biāo)準(zhǔn)的維修工作。

5.2 生產(chǎn)工藝及設(shè)備的選擇

化工生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，強(qiáng)調(diào)序列性和邏輯一致性，原料選擇和投入是所有過(guò)程的起點(diǎn)。確定原材料后，可以對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行綜合分析，然后明確輔助設(shè)備、全過(guò)程要使用的輔助材料與原材料的關(guān)系，這將產(chǎn)生額外的能源消耗。以生產(chǎn)黃腐酸鉀為例。通常，黃腐鉀是通過(guò)高溫干燥產(chǎn)生的，高溫干燥應(yīng)用蒸汽加熱、熱風(fēng)干燥等，每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)各不相同。采用蒸汽干燥法，通過(guò)蒸汽系統(tǒng)加熱原料，干燥后可得到成品黃腐酸鉀，可解決環(huán)境排放問(wèn)題，工藝簡(jiǎn)單。但在生產(chǎn)過(guò)程中，存在高能耗、材料堵塞等問(wèn)題。通過(guò)空氣加熱器對(duì)流干燥產(chǎn)生的熱量和能量較少，但需要解決灰塵和廢氣問(wèn)題。由于生產(chǎn)技術(shù)不同，設(shè)備的工作方式也不同。

5.3 節(jié)能技術(shù)積極納入化工設(shè)備中

化工企業(yè)還應(yīng)積極將節(jié)能技術(shù)融入生產(chǎn)設(shè)備，將優(yōu)化節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新作為設(shè)備升級(jí)的重要內(nèi)容。整合節(jié)能技術(shù)可以節(jié)約和減少化工設(shè)備的消耗，這是提高能效、降低能耗的重要措施。例如，天然氣生產(chǎn)過(guò)程中用于制氫的化工技術(shù)可以與其他生產(chǎn)方法和節(jié)能技術(shù)相結(jié)合。加強(qiáng)余熱回收后，將一氧化碳通過(guò)轉(zhuǎn)化塔轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣。在此期間，天然氣中的烷烴受到相應(yīng)壓力和溫度的影響，發(fā)生了相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了加工氣體，發(fā)生了換熱和冷凝過(guò)程，氣體景觀吸附劑脫附后，可作為轉(zhuǎn)移爐的燃料，有利于吸附劑的再生。在此期間，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程顯示出高能效和環(huán)保性，可以在保證設(shè)備性能的基礎(chǔ)上提高化工企業(yè)的能效。

5.4 開(kāi)發(fā)新設(shè)備升級(jí)舊設(shè)備

除了對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的原料路線(xiàn)和節(jié)能技術(shù)進(jìn)行更深入的研究外，科研人員還應(yīng)積極研制新設(shè)備，對(duì)陳舊設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，并在此基礎(chǔ)上繼續(xù)提高設(shè)備能效。例如，在煤焦油和氫氣的生產(chǎn)過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，可采用石磨電阻爐或感應(yīng)爐控制高溫，提高能源效率。如果在燃煤熱固性裝置的蒸汽出口安裝熱回收裝置，將進(jìn)一步回收失去的熱能，提高熱能利用率。循環(huán)處理燃煤熱電鍋爐傳熱部分，可進(jìn)一步增加熱能接觸面積，提高熱能利用率。例如，在污水處理過(guò)程中，可以用風(fēng)機(jī)對(duì)水池暴氣，舊的風(fēng)機(jī)可以節(jié)省投資，但舊風(fēng)機(jī)存在能耗高、噪音過(guò)大等問(wèn)題。特別是在能耗相同的情況下，使用空氣懸浮風(fēng)扇可以節(jié)省20%的能耗。為了使公司能夠長(zhǎng)期運(yùn)行，空氣懸浮風(fēng)扇的優(yōu)勢(shì)更顯現(xiàn)?？諝鈶腋★L(fēng)機(jī)是最新大規(guī)模投產(chǎn)的工藝設(shè)備，在降噪節(jié)能方面也起著十分重要的作用。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)生產(chǎn)需要合理選擇設(shè)備，連續(xù)或短時(shí)執(zhí)行可帶來(lái)良好的節(jié)能效果。在對(duì)我國(guó)污水工段現(xiàn)有的羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造后，污水處理成本明顯降低。簡(jiǎn)言之，通過(guò)引進(jìn)新設(shè)備或合理化對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的升級(jí)，可以達(dá)到節(jié)能的目的。新裝備的引進(jìn)和舊裝備的升級(jí)都要充分考慮實(shí)際生產(chǎn)需要和能耗。只有這樣，才能不斷提高節(jié)能水平，達(dá)到化工節(jié)能的目的。所有這些舉措都建立在積極引進(jìn)新設(shè)備的基礎(chǔ)上，以實(shí)現(xiàn)降低能耗的目標(biāo)。

5.5 采取環(huán)境改善措施

在化工行業(yè)的產(chǎn)品日常生產(chǎn)中，內(nèi)部環(huán)境往往較差。例如，空氣混濁、施工現(xiàn)場(chǎng)地形較為復(fù)雜，增加了施工難度，也存在一定的問(wèn)題。為避免影響設(shè)備的正常運(yùn)行，需要采取有效措施改善環(huán)境，保持施工環(huán)境清潔，以減少安全事故的發(fā)生。干預(yù)機(jī)械設(shè)備工作點(diǎn)的預(yù)壓實(shí)或平整，以改善空氣混濁問(wèn)題。有效改善了化工設(shè)備因地面不平造成的坡度，保證設(shè)備能夠在相對(duì)安全穩(wěn)定的環(huán)境狀態(tài)下運(yùn)行。其次，員工也應(yīng)配備相應(yīng)的防護(hù)用品，避免吸入過(guò)多的渾濁氣體影響健康，從而有利于化工生產(chǎn)作業(yè)的有序開(kāi)展。

5.6 設(shè)備維修保養(yǎng)

（1）加強(qiáng)設(shè)備管理能力。根據(jù)化工企業(yè)內(nèi)部設(shè)備類(lèi)型和經(jīng)營(yíng)狀況，不斷加強(qiáng)設(shè)備管理能力，并進(jìn)行專(zhuān)業(yè)知識(shí)指導(dǎo)和執(zhí)行，以滿(mǎn)足工作要求的能力。專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員在掌握設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和維護(hù)方法的同時(shí)，可以了解不同類(lèi)型的設(shè)備維護(hù)方法，了解和熟悉設(shè)備管理，包括設(shè)備材料、參數(shù)、介質(zhì)和技術(shù)流程等。制定可操作的設(shè)備管理計(jì)劃，及時(shí)定位和解決設(shè)備隱患。（2）強(qiáng)化故障管理能力。換熱器、汽輪機(jī)、分離過(guò)濾器等長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)故障。檢修中可能發(fā)現(xiàn)設(shè)備老化、設(shè)備腐蝕、零件破損等問(wèn)題，當(dāng)這些問(wèn)題發(fā)生時(shí)，企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益受到很大影響，如何降低設(shè)備故障的可能性，保持設(shè)備的可靠運(yùn)行，是維護(hù)管理人員需要考慮的主要問(wèn)題。加強(qiáng)設(shè)備故障管理，監(jiān)測(cè)和診斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，促進(jìn)設(shè)備故障的初步排查和處理，建立合理有效的處理措施。對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的故障進(jìn)行系統(tǒng)分析，以維護(hù)和維護(hù)設(shè)備的維護(hù)記錄，以確保在再次發(fā)生此類(lèi)故障時(shí)有規(guī)則可循。此外，定期進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行檢查和維護(hù)，排查可能出現(xiàn)的設(shè)備故障，采用合理有效的方法防止故障再次發(fā)生，降低設(shè)備維護(hù)成本，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

6 化工裝備升級(jí)換代及節(jié)能技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

化工行業(yè)在我國(guó)工業(yè)中占有非常重要的地位。實(shí)踐研究分析表明，大型化工企業(yè)的投資遠(yuǎn)不及小型化工企業(yè)。因此，大型化工技術(shù)成為我國(guó)化工企業(yè)發(fā)展的重要方向。但大型化工設(shè)備的性能和規(guī)格受到若干因素的制約。為了充分發(fā)揮化工大企業(yè)的優(yōu)勢(shì)，必須進(jìn)一步提高企業(yè)的生產(chǎn)力，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。例如，在化工企業(yè)脫硫過(guò)程中，在促進(jìn)各工序間有效耦合的基礎(chǔ)上，可以合理調(diào)節(jié)二甲醚和甲醇的回收率，最大限度地提高衍生物中催化劑的使用壽命。例如，在對(duì)換熱器內(nèi)流體閉合流動(dòng)條件的檢查和驗(yàn)證過(guò)程中，可以進(jìn)一步檢查和分析這種流動(dòng)條件。通過(guò)分析校正優(yōu)化驗(yàn)證，可以不斷地提高湍流結(jié)構(gòu)參數(shù)的穩(wěn)定性，保證換熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行，節(jié)能技術(shù)有效地融入化工技術(shù)，促進(jìn)了化工生產(chǎn)的穩(wěn)定狀態(tài)。

7 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，化工行業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位越來(lái)越受到人們的重視，這與人們的社會(huì)生活密切相關(guān)。現(xiàn)階段，在我國(guó)碳中和、碳達(dá)峰戰(zhàn)略的背景下，化工企業(yè)管理需要提高生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)能減排的重要性，降低化工企業(yè)能耗，提高能源效益，促進(jìn)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。