新型煤化工企業能耗現狀與節能潛力分析

文_趙欣儒 馬婧婷 河北省節能監察監測中心

化工企業能源消耗量大，能源利用率不高，給企業帶來生產運營成本的增加，其產生廢氣物給環境造成負擔和危害，因此化工企業的節能降耗工作意義重大。

1 生產工藝流程概述

化工企業生產甲醇主要消耗的能源是焦爐煤氣、中壓蒸汽、電和水。來自化產公司的焦爐煤氣，首先進入濕法脫硫工段，在此階段，煤氣中的硫化氫含量脫除至小于20mg/m3后送往焦爐氣壓縮機，經多級壓縮后提高焦爐煤氣壓力，送入精脫硫工段。此后，依次經過過濾器、預脫硫槽、焦爐氣初預熱器、一級加氫、氧化鐵脫硫槽、二級加氫、氧化鋅脫硫槽后，進入轉化工段，焦爐氣進行自熱轉化。在轉化爐中催化劑作用下，焦爐煤氣中的甲烷發生轉化反應，控制出口氣體CH4≤0.9%，經過廢鍋和進一步脫氯、脫硫后，氣體中總硫達到0.1ppm以下去合成壓縮機。轉化氣經過九級壓縮，得到的原料氣送往甲醇合成系統。合成塔催化劑床層，在220～260℃下CO、CO2與H2反應生成甲醇和水，同時還有微量的有機雜質生成，熱反應氣體經過氣氣換熱器、水冷器和甲醇分離器后，得到不溶氣體和粗甲醇。不溶氣體部分回到合成氣壓縮循環利用，部分作為燃料或原料進行綜合利用，粗甲醇去精餾工段，經過三塔精餾系統（預精餾塔、加壓精餾塔和常壓精餾塔），得到精甲醇和雜醇油。

生產工藝流程見圖1。

圖1 生產工藝流程圖

2 生產能耗現狀分析

以設計年產能為3×10萬t甲醇的煤化工企業為例。

2.1 能源消費結構

該企業生產過程中消耗的能源主要有焦爐煤氣、中壓蒸汽、電和水。企業的焦爐煤氣來自化產公司，在進入系統焦爐煤氣總管道上各配有一個焦爐煤氣流量計，通過DCS遠程系統進行數字監控，電力來自供電局110kV變電所，生產用水來自地下深井水，其消費量以消耗的電量計算。轉化與合成廢鍋副產中壓蒸汽，部分用于甲醇轉化系統，其余全部并入公司蒸汽分配站，進行蒸汽梯級利用。

2019年該企業綜合能源消費量為276751.61tce，其中，焦爐煤氣消費量為40410.50 萬m3，折合標準煤230905.6tce；外購電量為37303.50萬kWh，折合標準煤45846.01tce。

該企業2019年能源消費結構如表1所示。

表1 能源消費結構

由表1可看出，該企業統計期內，焦爐煤氣消耗占企業綜合能源消耗量的83.43%， 電力消耗占16.57%。2018年消耗焦爐煤氣40410.50萬m3，全部進入甲醇生產工序；電力消耗為37303.50萬kWh，全部從社會電網購入。

由企業的生產日報、月報、統計臺賬顯示統計期內合格甲醇產量為207233.34t。

2.2 單位產品能耗指標

該企業2019年綜合能源消耗量為276751.61tce，合格產品產量為207233.34t，單位產品能耗為1335.46kgce/t。企業單位產品能耗如表2所示。

表2 2019年單位產品能耗

該企業統計期內甲醇單位產品能耗為1335.46kgce/t，與GB 29436.4-2015《甲醇單位產品能源消耗限額第4部分：焦爐煤氣制甲醇》的單位產品能耗限定值1650kgce/t相比，低314.54kgce/t；與國內先進水平1300kgce/t相比，高5.46kgce/t。

2.3 主要耗能機電設備

該企業主要耗能機電設備有9臺焦爐氣壓縮機，3臺空壓機，7臺氧壓機，3臺離心式合成氣壓縮機。

該企業主要耗能機電設備為空壓機、水泵、風機等，對部分耗能設備采取了節能措施，例如：對運行負荷變化大的設備加裝了變頻裝置，節約電能。但對通過使用高能效等級的空壓機設備和對空壓機余熱進行回收進一步降低企業能耗未進行考慮。

3 企業節能潛力分析和建議

3.1 進一步降低單位產品能耗

統計期內，該公司2018年甲醇單位產品能耗為1335.46kgce/t，低于GB 29436.4-2015《甲醇單位產品能源消耗限額 第4部分：焦爐煤氣制甲醇》 限定值，高于國內先進水平， 仍有節能提升空間。

3.2 實施節能技術改造

對完成改造的電機、水泵等主要用能設備進行有效跟蹤（如節能監測、能效水平分析等），進行設備性能測試，進一步挖掘高耗能設備，實施節能改造。

3.3 使用高能效等級機電設備

由于企業空壓設備較多，因此除進行必要的變頻改造外，可探索使用高能效等級的空壓機設備，進一步降低電耗。

3.4 余熱回收利用

對空壓機余熱進行回收，根據實際情況，探索余熱回收供暖、發電的可行性。

3.5 注重管理節電

建立完善的能耗指標考核體系，辦公樓、中控室、調度室等加強空調、風扇、照明等用電管理，下班或休息時段及時關閉空調，人走燈滅，加強節約用電意識。結合自身生產特點，用電過程中注意避峰、錯峰用電，確保正常生產供電的前提下，調整設備運行時段，多用谷電，合理關停輔助生產設備。調整供電設備運行狀態，結合實際供用電情況，做好配電變壓器負荷優化，合理調整變壓器負載負荷，使變壓器在經濟運行區間，提高電能使用效率。

4 結語

通過對能源消耗情況分析可知，該企業在能源利用方面仍有一定的提升空間，企業應從生產運行、節能管理入手，采用高能效等級的機電設備，探索余熱回收供暖、發電的可行性，不斷挖掘系統節能和設備節能潛力，進一步降低單位產品能耗，持續改進和提高企業能源利用效率。