節(jié)能降耗技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

□ 輯錄/由然

煉油化工是高能耗高污染產(chǎn)業(yè)，在降低能耗、保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)過程中擔(dān)當(dāng)著不可替代的重要角色。近年來，世界許多大型石油石化公司為提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力，把節(jié)能降耗作為發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，提出了降低能耗10－20%的計(jì)劃目標(biāo)。目前，從世界煉油化工節(jié)能降耗的路徑看，關(guān)鍵是工藝技術(shù)的突破與創(chuàng)新。縱覽世界各國(guó)煉油化工節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)，大體包含以下幾個(gè)方面。

聯(lián)合裝置及集成設(shè)計(jì)

主要通過裝置大型化及聯(lián)合裝置、煉化一體化、裝置熱聯(lián)合和多套裝置集成設(shè)計(jì)等途徑實(shí)現(xiàn)節(jié)能。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，在煉油廠規(guī)模相同的情況下，采用聯(lián)合裝置可減少設(shè)備總投資，提高熱效率。采用煉化一體化能將煉油和石油化工生產(chǎn)聯(lián)合在一起，通過資源的優(yōu)化配置，可提高原料的綜合利用水平，從而實(shí)現(xiàn)石化企業(yè)的節(jié)能降耗并提高經(jīng)濟(jì)效益。采用裝置熱聯(lián)合，如從工藝物流的冷卻過程回收熱量來對(duì)需要加熱的過程進(jìn)行加熱，從而代替單獨(dú)的加熱設(shè)備，可以大大降低傳熱設(shè)備的投資費(fèi)用和熱量回收率。另外，多套裝置集成設(shè)計(jì)具有很好的節(jié)能效果，如Shell公司的Shell Bulk CDU原油蒸餾技術(shù)把常減壓蒸餾、加氫脫硫、渣油熱轉(zhuǎn)化等多套裝置進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)加工流程的系統(tǒng)集成，大幅度減少設(shè)備數(shù)量，節(jié)省投資30%，實(shí)現(xiàn)能量的系統(tǒng)優(yōu)化，燃料油消耗節(jié)省15%，運(yùn)行成本大幅度降低。

燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)

主要采用燃?xì)廨啓C(jī)―蒸汽聯(lián)合循環(huán)、燃?xì)廨啓C(jī)―加熱爐聯(lián)合循環(huán)，以提高熱電綜合效率。燃?xì)廨啓C(jī)與加熱爐聯(lián)合應(yīng)用可提高燃?xì)廨啓C(jī)的效率和總熱利用率，用燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動(dòng)煉化企業(yè)工藝系統(tǒng)的壓縮機(jī)可省去能源多次轉(zhuǎn)換帶來的各種損失。

氣電或熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是近些年來廣泛應(yīng)用的節(jié)能新技術(shù)，大約節(jié)能30%左右。IGCC（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)）技術(shù)是現(xiàn)代煉油廠實(shí)現(xiàn)氣電聯(lián)產(chǎn)、渣油改質(zhì)、減少污染排放的新型技術(shù)之一。煉油廠IGCC技術(shù)采用高硫渣油（或焦炭）等煉廠劣質(zhì)進(jìn)料，通過基于部分氧化的氣化技術(shù)產(chǎn)生合成氣，不僅可使合成氣通過燃?xì)廨啓C(jī)―蒸汽透平發(fā)電、產(chǎn)汽，而且可使CO2排放減少40%，SOx、NOx、CO和顆粒物質(zhì)排放減少80%，使煉廠滿足污染排放標(biāo)準(zhǔn)，帶來顯著的環(huán)境效益。

蒸汽和低溫?zé)崮芾?/h2>

蒸汽合理利用是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的主要途徑之一，主要包括提高蒸汽轉(zhuǎn)換效率，降低供汽能耗；實(shí)現(xiàn)分級(jí)供熱，蒸汽逐級(jí)利用；改善用汽狀況，減少蒸汽消耗；加強(qiáng)蒸汽管網(wǎng)保溫以及選擇蒸汽系統(tǒng)熱功聯(lián)產(chǎn)等。低溫?zé)崮芾靡彩枪?jié)能重要手段之一，要求盡量減少低溫?zé)嵩吹漠a(chǎn)生，做好燃?xì)庀到y(tǒng)和蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的平衡，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，即首先利用高品位能源做功，其次才是工藝?yán)茫煌瑫r(shí)做好低溫?zé)岬木C合利用，例如低溫?zé)岬墓I(yè)利用或民用，或?qū)⑵渖?jí)利用于供熱、致冷、發(fā)電等方面。

新型節(jié)能技術(shù)

主要包括機(jī)泵變頻調(diào)速技術(shù)、精餾裝置節(jié)能技術(shù)、熱泵技術(shù)等。1. 變頻調(diào)速技術(shù)可使機(jī)泵在最高效率點(diǎn)附近運(yùn)行，從而可大大改善許多設(shè)備“大馬拉小車”的狀況，對(duì)煉油化工企業(yè)低負(fù)荷或變工況的機(jī)泵具有很好的節(jié)能效果。2. 精餾裝置是高能耗裝置，傳統(tǒng)的精餾方式熱力學(xué)效率很低，能量浪費(fèi)很大。采用節(jié)能新技術(shù)后，能耗下降，有很好的節(jié)能效果。3. 熱泵技術(shù)以消耗一部分低品位能源（機(jī)械能、電能或高溫?zé)崮埽檠a(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)熱能從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩磦鬟f，由于熱泵能將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換為高溫?zé)崮埽岣吣茉吹挠行Ю寐剩虼艘殉蔀榛厥盏蜏赜酂岬闹匾緩健Ｔ谡麴s過程中，采用熱泵可以將塔頂?shù)蜏匚坏臒崃枯斔徒o塔底高溫位的熱源，從而有效回收塔頂?shù)蜏匚粺崃浚档驼麴s過程的能耗。與常規(guī)蒸餾相比，在產(chǎn)品收率和質(zhì)量相同的情況下，熱泵蒸餾技術(shù)可節(jié)約80%以上的能量。

能量系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)

煉油化工能量系統(tǒng)是煉化生產(chǎn)過程中與能量的轉(zhuǎn)換、利用、回收等環(huán)節(jié)有關(guān)的設(shè)備所組成的系統(tǒng)，包括熱回收換熱網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)及蒸汽、動(dòng)力、冷卻、冷凍等公用工程子系統(tǒng)。對(duì)煉化能量系統(tǒng)以能量系統(tǒng)集成和優(yōu)化的角度，從整體上進(jìn)行優(yōu)化，尤其是在設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行綜合分析，確定最優(yōu)能量系統(tǒng)，對(duì)于裝置節(jié)能、提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益均有十分重要的意義。能量系統(tǒng)優(yōu)化的方法目前主要有夾點(diǎn)技術(shù)、數(shù)學(xué)規(guī)劃法、人工智能專家系統(tǒng)。

夾點(diǎn)技術(shù)是指在進(jìn)行換熱的熱、冷物流中存在著一處傳熱溫差最小的點(diǎn)即夾點(diǎn)，夾點(diǎn)處的最小傳熱溫差限制了熱量的進(jìn)一步回收。夾點(diǎn)技術(shù)是換熱網(wǎng)絡(luò)、水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化最實(shí)用的節(jié)能技術(shù)。采用夾點(diǎn)技術(shù)，對(duì)新廠設(shè)計(jì)而言，比傳統(tǒng)方法可節(jié)能30－50%，節(jié)省投資10%左右；對(duì)老廠改造而言，通常可節(jié)能20－35%，改造投資的回收年限一般0.5－3年；水夾點(diǎn)技術(shù)在煉廠和化工廠中的應(yīng)用可節(jié)水20－30%。目前夾點(diǎn)技術(shù)己得到廣泛應(yīng)用。

資源利用技術(shù)

合理利用煉廠氣（含輕烴和氫），如用吸收―解吸法回收C3以上組分，用膜分離法回收有機(jī)蒸氣組分及氫，用變壓吸附法回收氫。回收利用“三廢”（廢渣、廢水、廢氣），降低單位產(chǎn)值的能耗，間接達(dá)到節(jié)能目的。尋找石油替代能源，包括以煤代油、以氣代油、以焦代油，例如采用水煤漿替代鍋爐燃料；充分利用高硫石油焦，建設(shè)循環(huán)流化床鍋爐（CFB），替代燃油鍋爐；利用煉廠氣和天然氣資源，替代煉廠制氫用輕油原料和發(fā)電產(chǎn)的鍋爐燃料。優(yōu)化燃料結(jié)構(gòu)，減少作為燃料的石油用量，將替換出的石油資源用來生產(chǎn)石化產(chǎn)品，提高整體效益。