化工工藝中節(jié)能降耗技術(shù)在鍋爐運行中的應(yīng)用

程 森， 付新星

（山東濱化集團化工設(shè)計研究院有限責任公司， 山東 濱州 256600）

1 化工工藝中節(jié)能降耗的意義

1.1 保護國家能源的需要

近年來，綠色發(fā)展成為社會發(fā)展的主題，越來越多的企業(yè)開始生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級、開展新動能轉(zhuǎn)換，目的就是節(jié)能降耗、提高能源利用率。雖然我國煤炭儲量較豐富，但石油資源匱乏，一半以上的石油資源依靠進口，重大的能源消耗嚴重制約了我國經(jīng)濟的發(fā)展[1-3]。能源是企業(yè)發(fā)展和生存的命脈，化工行業(yè)更是離不開石油等能源資源，如果持續(xù)性消耗能源，將會造成能源緊缺，影響企業(yè)的生存發(fā)展。因此，要做好化工工藝中的節(jié)能降耗工作，在提高能源利用率、降低企業(yè)生產(chǎn)成本的同時，進一步提高企業(yè)競爭力。

1.2 化工工藝生產(chǎn)和發(fā)展的需要

化工企業(yè)最終目的是通過生產(chǎn)化工產(chǎn)品實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化，采用化工工藝完成生產(chǎn)的同時降低成本，有助于企業(yè)進一步發(fā)展。能源是化工企業(yè)生產(chǎn)的基本原料之一，如果離開能源的支持，化工企業(yè)將不能持續(xù)發(fā)展。進一步完善化工工藝節(jié)能降耗技術(shù)，在充分利用資源的同時節(jié)約成本，改變傳統(tǒng)工藝技術(shù)，能夠促進化工工藝轉(zhuǎn)型升級[4]。節(jié)能降耗與化工工藝之間是相互促進的，為了實現(xiàn)節(jié)能降耗目標，倒逼化工工藝優(yōu)化升級，而化工工藝的優(yōu)化提升也有助于進一步節(jié)能降耗。

1.3 保護環(huán)境需要

水是化工生產(chǎn)中常用的原材料，作為化學反應(yīng)的條件，水也常用于降溫，而化學反應(yīng)結(jié)束后，水中往往會留有部分化學元素、污染物質(zhì)，從而造成水污染?；び盟苯优欧诺胶恿鳌⒑粗校瑢⒃斐伤次廴?，影響周邊自然環(huán)境，同時威脅到周邊生物的生命安全。因此，化工企業(yè)要做到節(jié)能降耗，充分利用水資源，最大程度降低化工生產(chǎn)所釋放的污染，循環(huán)利用水資源，將已排放的含有污染物的水進行重復(fù)利用，在節(jié)省水資源的同時降低對環(huán)境的污染?；どa(chǎn)過程中也會產(chǎn)生其他污染物質(zhì)，當化學反應(yīng)不完全時，極易產(chǎn)生污染，化工工藝中的節(jié)能降耗技術(shù)也是減少環(huán)境污染的需要[5]。化工企業(yè)要進一步優(yōu)化化工工藝，利用更先進的設(shè)備，降低企業(yè)碳轉(zhuǎn)化率、熱效率和水利用率等，實現(xiàn)節(jié)能降耗目標，保護生態(tài)環(huán)境。

2 化工工藝節(jié)能降耗問題分析

2.1 員工操作不熟練

越來越多企業(yè)將化工工藝應(yīng)用到項目和工程建設(shè)中，化工工藝的應(yīng)用越來越頻繁。然而，部分企業(yè)因員工操作不熟練或者操作不合理，導致生產(chǎn)過程中產(chǎn)生能源損耗[6-7]。例如，熟練操作生產(chǎn)設(shè)備才能夠保證生產(chǎn)的連續(xù)性，間歇生產(chǎn)則容易造成中間環(huán)節(jié)的能源損耗[8]。熟練掌握化工工藝，能夠充分利用原材料、節(jié)省生產(chǎn)設(shè)備運轉(zhuǎn)時間、減少廢棄物料，在降低能源損耗的同時，減少環(huán)境污染。

2.2 對節(jié)能降耗技術(shù)利用把握不準確

化工工藝節(jié)能降耗是一項整體性工作，需要綜合考慮各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。要想達到節(jié)能降耗的良好效果，需要仔細研究制定策略和方案。目前，我國部分化工企業(yè)在節(jié)能降耗工作中，未能從全局出發(fā)，僅重視部分環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗。例如，有的管理層將低溫熱回收技術(shù)工作重點放在了回收工作上，未能充分發(fā)揮節(jié)能降耗技術(shù)的作用。要想實現(xiàn)有成效的節(jié)能降耗，企業(yè)管理人員需要從根源出發(fā)，將局部與整體結(jié)合在一起，深入每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，綜合考量，制定符合實際、便于操作、能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗效果的實施方案[9-10]。

2.3 物料利用不充分

化工工藝中涉及多種化學反應(yīng)，化學反應(yīng)不僅要消耗原料、催化劑和阻垢劑等，還包含部分外部助力的一些消耗?；瘜W反應(yīng)完成速度快、原料反應(yīng)充分，能夠提高生產(chǎn)效率、減少原料浪費。例如，部分化工工藝中的一些原材料未及時參與反應(yīng)時，往往會發(fā)生氧化反應(yīng)或者溶解化學反應(yīng)，留在反應(yīng)設(shè)備中，造成原材料的損耗[11]?；瘜W反應(yīng)是持續(xù)的，前一環(huán)節(jié)未能充分參與反應(yīng)的化學物質(zhì)極有可能在設(shè)備中堆積，一方面，易造成設(shè)備的腐蝕損壞，另一方面，也影響下一反應(yīng)的順利進行，造成資源浪費。

2.4 生產(chǎn)設(shè)備制約化工技術(shù)的進步

化工生產(chǎn)涉及環(huán)節(jié)多、工序復(fù)雜，每一道工序需要經(jīng)過多次化學反應(yīng)，經(jīng)常需要用到高溫、高壓等非常規(guī)條件，而達到這些非常規(guī)條件，需要消耗大量的能源資源。提供非常規(guī)條件需要特殊的生產(chǎn)設(shè)備，以及利用大量煤炭、石油等資源提供高溫環(huán)境。先進的生產(chǎn)設(shè)備能夠提高生產(chǎn)效率、降低能耗，這樣的生產(chǎn)設(shè)備往往價格相對較高。為了降低購買成本，大部分企業(yè)會選擇購買普通生產(chǎn)設(shè)備，在長期的生產(chǎn)過程中，造成能源消耗增加。同時，因生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)技術(shù)瓶頸未能進一步突破，限制了企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的進步，影響了化工工藝節(jié)能降耗的實現(xiàn)。

3 節(jié)能降耗技術(shù)在化工廠鍋爐運行中的應(yīng)用

3.1 化工鍋爐燃料動力技術(shù)分析

燃料動力是化工鍋爐生產(chǎn)運行的主要能源來源，是實現(xiàn)節(jié)能降耗最主要的部分。如果燃料能充分燃燒，就能提升燃料的動力轉(zhuǎn)化率，實現(xiàn)化工鍋爐節(jié)能降耗。鍋爐燃料動力的來源主要有煤炭、天然氣等，在越來越嚴格的環(huán)保形勢要求下，節(jié)能降耗成為一種趨勢。要優(yōu)先選用環(huán)保等級更高、燃燒轉(zhuǎn)化率更高的鍋爐，科學調(diào)整鍋爐燃料動力比例成分，在燃料的燃燒過程中可以添加適量的添加劑和助燃劑，提高灰熔點，使燃料的燃料率和熱值轉(zhuǎn)化率達到最大，可降低鍋爐燃料的消耗量，達到節(jié)能降耗的目的。

3.2 鍋爐使用變頻調(diào)速技術(shù)

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，我國的變頻技術(shù)在化工生產(chǎn)和鍋爐運行過程中得到廣泛的應(yīng)用，促進了我國鍋爐節(jié)能降耗技術(shù)的發(fā)展，有助于化工鍋爐在運行過程中的科學性和節(jié)能環(huán)保性。在工程實踐中，采用大數(shù)據(jù)、計算機和交流電機設(shè)備，可實現(xiàn)對鍋爐運行大數(shù)據(jù)的監(jiān)測分析和節(jié)能降耗的目標。對化工鍋爐的風機進行優(yōu)化改造，風機在運行過程中可以形成大范圍的能量覆蓋，發(fā)揮變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能降耗技術(shù)的優(yōu)勢。變頻調(diào)速技術(shù)具有運行的靈活性，可以避免操作人員誤操作，降低人員因素對鍋爐運行的影響。

3.3 鍋爐余熱回收技術(shù)分析

隨著節(jié)能降耗技術(shù)的發(fā)展，余熱回收技術(shù)在鍋爐運行中得到廣泛的應(yīng)用。一是利用鍋爐余熱加熱鍋爐的水溫。在水介質(zhì)進入鍋爐入口過程中，利用鍋爐的余熱提升鍋爐的水溫，可以避免熱量在傳輸過程中產(chǎn)生過大的溫差。二是利用鍋爐煙氣熱量。對鍋爐煙氣進行熱量管理，提升鍋爐爐膛溫度，降低煙氣熱量的損失。三是利用鍋爐產(chǎn)生的余熱，對不充分燃燒的燃料進行多次充分燃燒，實現(xiàn)理想的霧化效果，提升燃料的燃燒率和熱值轉(zhuǎn)化率，實現(xiàn)鍋爐節(jié)能降耗的目的。

4 提升節(jié)能降耗技術(shù)的措施和建議

4.1 提升改進傳統(tǒng)化工工藝

企業(yè)在進行化工生產(chǎn)過程中，通常需要應(yīng)用大量不同的化工工藝，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)涉及的工藝各不相同。傳統(tǒng)化工工藝是為了完成生產(chǎn)任務(wù)，在最初設(shè)計時重點考慮的是生產(chǎn)效率，節(jié)能降耗方面考慮得少，未能實現(xiàn)綠色生產(chǎn)?；て髽I(yè)為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須對原有的傳統(tǒng)化工工藝進行提升、改造。追根溯源是解決問題的最有效辦法，想要提升改進傳統(tǒng)化工技術(shù)，就要分析生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)的化工工藝，將可能產(chǎn)生資源浪費的原因、步驟和位置等因素找出來，對癥下藥，改進化工工藝。

4.2 注重引進新設(shè)備、新技術(shù)

隨著科技的迅猛發(fā)展，更高效環(huán)保的新設(shè)備、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，化工行業(yè)的新型設(shè)備專利、新技術(shù)專利也不斷出現(xiàn)。企業(yè)為了實現(xiàn)高效發(fā)展，就要結(jié)合企業(yè)自身需求，選擇最適合企業(yè)發(fā)展的新設(shè)備、新技術(shù)，而不能盲目跟風選擇。化工企業(yè)在滿足生產(chǎn)需要的情況下，選擇新設(shè)備、新技術(shù)，更能夠順應(yīng)時代潮流，降低能源消耗，實現(xiàn)快速發(fā)展。

4.3 減少動力系統(tǒng)的能源消耗

化工企業(yè)生產(chǎn)過程中供電系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)是必不可少的，而供電、供熱需要消耗大量的能源。運用變頻節(jié)能調(diào)速電機，能保持電機拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少電力的使用，降低電力損耗。通過改善供熱系統(tǒng)，充分利用冷、熱能源，避免高熱低用，能夠降低熱能消耗。調(diào)整大型生產(chǎn)設(shè)備電機的運行功率，可減少設(shè)備的動力能源消耗?；どa(chǎn)過程中還存在多種動力系統(tǒng)，充分利用節(jié)能降耗技術(shù)，充分利用水、電、氣等各種資源，有助于化工企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。

4.4 合理利用催化劑、阻垢劑

化工生產(chǎn)中化學反應(yīng)是化工工藝的主要環(huán)節(jié)，部分化學反應(yīng)要求提供高溫、高壓等特殊的外部環(huán)境，部分化學反應(yīng)需要添加催化劑才能順利完成反應(yīng)過程。催化劑是為了加快化學反應(yīng)，打破常規(guī)環(huán)境無法反應(yīng)的障礙，合理利用催化劑能夠提高化學反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)周期，減少生產(chǎn)過程中的能源損耗。部分化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)也需要阻垢劑的助力，阻垢劑能夠清除設(shè)備上存留的物質(zhì)，防止設(shè)備被腐蝕，有效保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，減少資源的浪費，提高生產(chǎn)效率?；て髽I(yè)合理利用催化劑、阻垢劑等物品，可以在提高企業(yè)生產(chǎn)效率的同時，降低能源消耗。

5 結(jié)語

化工工藝的節(jié)能降耗技術(shù)不僅是社會發(fā)展的需要，也是保證化工企業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展的需要。在根源上找到能源消耗點，優(yōu)化化工工藝，運用新技術(shù)、新設(shè)備，提高員工技術(shù)水平，嚴控化工工藝中的能源損耗，既能降低化工企業(yè)生產(chǎn)成本，又能保護環(huán)境不被廢氣、廢料所污染，更能促進我國化工企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。