煉化企業節能發展方向淺析

周 天

（中石化股份天津分公司 天津 300270）

1 引言

煉化企業是能源消耗的大戶，千萬噸級的煉油-乙烯-化工一體化企業，年綜合能源消費總量高達300×104tce左右，主要純消耗的能源為各類燃料-動力的消耗，包括燃料、電、蒸汽等，往往占到企業綜合能源消費總量的50%～60%。但同時煉化企業也是能源產生的大戶，在生產過程中產生的低壓蒸汽、高溫凝液，各類工業爐的高溫煙氣，高溫物料所攜帶的熱量等。因此強化用能管理，節能技術改造及系統優化始終是企業節能降耗的發展方向。

2 煉化企業節能減排主要控制層面

2.1 強化企業用能管理

用能管理涉及企業能源的購進、輸送、儲存、消耗、生產、損失等方方面面，是一個全流程的系統管理過程，不僅僅是一個能源統計，而是能源在企業內流轉、消耗的全過程。因此，有必要在日常的能源計劃、統計的基礎上，通過有效的手段使企業能源進、耗、存等趨于合理，主要強化管理方向一是企業明確主要能源品種的消耗流程，根據裝置歷史消耗趨勢與年度控制指標分解制定合理的月度消耗指標；二是根據生產排產及各類能源的單耗水平排出能源消耗實物量的月度指標，做到能源消耗實物量底線控制；三是及時分析能源消耗趨勢，查找消耗量變化原因；四是抓住基礎計量管理，確保計量的配備率及完好率，為能源產耗提供準確數據；五是要強化對于能源消耗源頭的管控，實現源頭的耗能點合理用能。

某企業針對公司總體耗能情況，按照燃料、電、蒸汽、壓縮空氣、水等不同品種逐條摸查至最終端的耗能點，確定了企業各類“能耗終端”近10萬個，按照不同的二級生產單位制定了“能耗終端”管理網絡，由相關責任人逐點排查，根據工藝卡片參數保證值、計量表計、歷史消耗數據及操作經驗，逐步確定了各點消耗能源的標準并遵照執行，有力的控制了過度耗能的現象。

2.2 煉化企業節能技術改造的應用

2.2.1 成熟節能技術的應用

煉油化工生產過程復雜，但通過多年的總結摸索，已經有一大批的成熟節能技術在企業成功應用并取得了良好的節能效果。某大型煉油-乙烯-化工一體化企業，在近年來從工藝優化節能方面進行了大量改造，針對煉油、烯烴、化工生產中存在的老舊加熱爐，安排逐步增上了空氣預熱器，有效降低了加熱爐燃料消耗量。該企業某套烯烴裝置，燃料消耗占裝置能耗的72.6%，居裝置能耗第1位，后通過改造增上了空氣預熱器，利用裝置急冷水為加熱介質，提高了空氣助燃溫度，有效減少了裂解爐燃料的消耗，改造后每臺裂解爐燃料消耗降低了3~3.5%；同時該裝置針對裂解爐定期停爐燒焦的特點，利用檢修時機增上了扭曲片爐管，增加了物料在爐管中繞流，達到了延緩結焦生成、減少燒焦次數、降低裝置能耗的目的。該企業裝置冬季生產過程中有伴熱需求，而原先大量設計為蒸汽伴熱，對伴熱保溫要求不超過80℃的情況，適宜采用熱水替代蒸汽伴熱，該企業芳烴裝置二甲苯單元將苯、PX外輸泵儀表和現場壓力表的伴熱以及裝置內數千米的管線伴熱熱源由1.0MPa蒸汽改為凝液，節約蒸汽近3t/h。該企業煉油廠的催化裝置與氣分裝置緊鄰，催化裝置部分塔頂的高溫油氣攜帶了大量熱量，但氣分裝置的部分塔頂設計上采用低壓蒸汽加熱，因此通過熱聯合技術改造，利用熱媒水取出催化裝置高溫油氣的熱量作為氣分裝置部分塔底的加熱熱源，達到了節約低壓蒸汽的目的，節約蒸汽近20t/h。通過成熟節能技術的應用，企業獲得了降低總體能耗的實效。

2.2.2 企業余能回收利用

煉化企業在生產過程中存在大量的余熱資源，這些余熱資源以汽、液、固的形式普遍存在。煉化企業存在著各類鍋爐與加熱爐，主要有熱電系統的蒸汽發生鍋爐，一般以煤、石油焦、天然氣及煉廠干氣等為主要燃料，還有就是生產廠各裝置的工藝加熱爐，一般以天然氣、自產燃料氣等為主要燃料。而普通加熱爐煙氣排放溫度在200℃～300℃之間，高溫煙氣以氣態的形式帶出了大量熱量；生產裝置內的汽輪機背壓產生的低壓蒸汽，如不能進行有效利用也造成了浪費；加熱設備及動力設備產生的高溫凝液是液態形式的余熱資源；燃煤鍋爐排放的高溫爐渣則是固體余熱資源。強化對余能資源的回收利用是企業節能減排的重要途徑。

某企業采用了相變換熱技術，通過改造將其熱電鍋爐高溫煙氣從煙道引出，與加熱爐進爐空氣及鍋爐用除鹽水等介質換熱，有效降低了排煙溫度近20℃，提高鍋爐熱效率1.5%，實現年節煤炭消耗近9000t。該企業對苯二甲酸裝置，原先加氫精致單元反應進料預熱部分采用的是外引3.5MPa蒸汽預熱的方式，而裝置經過擴能改造后，裝置內閃蒸蒸汽量增加，由于無法回收造成浪費，通過對換熱量的核算，將2臺反應進料預熱器換熱面積擴大，有效的利用閃蒸蒸汽替代了外引3.5MPa蒸汽，實現年節3.5MPa蒸汽4×104t，折合5000tce。

2.2.3 新型節能技術逐步應用

隨著國家對節能工作逐步重視，下達給地方和耗能企業的節能指標也日趨嚴苛，對于工業企業尤其是規模大的煉化企業，之前已經進行了多方面的節能改造，因此在技術應用方面開始面臨了一些瓶頸，而近年來新的節能技術、新的節能設備等“四新”技術不斷涌現，在節電領域，國產化變頻、永磁、液力耦合技術異軍突起，在性能與可靠性方面逐步靠近進口產品。

在換熱設備方面，新型的換熱器近年來也是層出不窮，傳統換熱器管程是普通的圓型光滑管束，而近些年來出現的扭曲管換熱器、高通量換熱器、纏繞管式換熱器等都是在管程方面做了改進，改變管束的截面形狀或對管束內表面采用不同的處理工藝亦或是改變管束的編組方式，而高通量管的總傳熱系數達到了普通光管2倍以上，這些改進都極大的提高了其傳熱效率，使得換熱器尺寸大為減少，高效換熱器的使用有力支持了在已建成裝置中熱聯合及余熱深度回收利用技術的擴大應用，某企業柴油加氫改質裝置建設時，高壓換熱器采用纏繞式換熱器替代了大部分的高壓鎖緊環換熱器，極大的提高了換熱效率，大幅降低了裝置能耗，與傳統加氫改質裝置對比，燃料消耗降低了44.85%。

但由于相當部分的節能新技術、新設備的投資相比傳統要高，因此在企業節能改造投資緊張的情況下，新的項目實施方式也在近年來發展迅速。合同能源管理項目模式對新型節能技術的應用起到了極大的推動作用，合同能源管理是一種基于市場的節能機制，其實質是用減少的能源費用來支付節能項目的全部成本。企業先期不用投入，由專業化節能服務公司完成項目可研、設計、設備采購及實施，采取在保證完成與企業所簽合同規定的節能量前提下，與企業分享節能效益的模式。在這種模式下，企業進行節能優化改造的投資壓力與實施風險大為降低，某企業制氫裝置原料氣壓縮機采用合同能源管理模式裝備了一套HydroCOM無級氣量調節系統，節電效果超預期，在零投入的情況下享受到了良好的節能收益。

3 煉化企業系統優化節能的應用

系統優化涵蓋多方面的意義，一是針對某些重點耗能設備采取整體系統方法進行節能改造，二是針對不同單元、不同裝置的某一消耗能源品種進行整體聯動改造。系統優化的思路是不局限于工藝單元、單套裝置等，而是綜合考慮全廠甚至公司整體的能源消耗需求與能源產生來源之間的優化匹配。

某煉化企業芳烴裝置、對苯二甲酸裝置共有加熱爐13臺，總熱負荷219.9MW，長期運行后發現存在較多問題，主要有爐體、空預器漏風嚴重，襯里開裂、脫落導致外壁散熱大，余熱回收系統落后等，導致總體熱效率不足90%。改造采用了整體集成化技術，主要包括應用新型熱管和水熱媒煙氣余熱回收系統，更新原有燃燒器為低污染燃燒器，采用新型復合襯里并對爐壁看火孔及爐彎頭箱等部位進行了有效密封，對部分加熱爐新增了自動控制系統。通過整體改造有效提升了加熱爐總體熱效率達到92%，節約燃料消耗達1.2×104toe/a，系統化的設計保障了加熱爐設備整體能效的提升。大型的煉化企業蒸汽消耗占總體能耗的20%～30%，減少蒸汽消耗對企業總體能耗降低意義重大，而蒸汽系統的整體優化、綜合利用是最有效的節汽手段，不同于以往針對單個耗汽點、耗汽單元進行的節汽改造，整體優化是站在公司層面上，結合整體蒸汽平衡后作出的優化改造，某企業煉油廠的低壓蒸汽存在季節性過剩，冬季采暖、伴熱時全廠可以實現平衡，但夏季工況下存在放空損失。

在對公司整體低壓蒸汽需求平衡的前提下，摸清并分析了煉油廠以外的化工裝置及行政管理用戶的用汽量及對蒸汽的品質要求，對小部分用汽品質要求較高的用戶采取了就近專線分區供汽的辦法，通過鋪設專用管線將煉油廠富余的低壓蒸汽轉輸至煉油廠以外的用戶，同時在夏季工況下使用煉油廠富余低壓蒸汽的同時停用熱電廠的汽機抽汽，實現了消耗煉油廠富余低壓蒸汽降低煉油廠綜合能耗的同時減少熱電廠供汽負荷的雙贏，項目投用后在夏季工況可轉輸煉油廠富余低壓蒸汽近20t/h，基本消除了煉油廠富余低壓蒸汽的放空，取得了良好的節能效果。

4 煉化企業節能發展的幾點建議

持續強化節能管理是企業節能的基礎，在強化的同時還需要進一步細化管理，對于煉化企業由于能耗點多面廣，因此節能管理要細分至各個能耗終端，實現源頭管控。

煉化企業基本已經經歷了靠管理節能掃浮財的階段，因而適合的節能技術改造將是煉化企業未來持續節能降耗的重要手段，在技術應用方面要注重實效與技術的適用性，同時面臨投資緊張的局面，煉化企業應該積極采用合同能源管理模式開展節能改造。

煉化企業層面節能降耗已經從注重局部節能過渡到整體綜合、系統優化的高度，未來的節能降耗工作是繼續考慮局部節能潛力的同時，要用系統整體優化的思路，將單裝置降能耗與公司總體能耗降低綜合考慮，最終實現總體能耗下降的目標。