化工設(shè)備升級改造和節(jié)能技術(shù)探討

李濤

（明士新材料有限公司，山東 濟南 250000）

化工行業(yè)具有明確的行業(yè)特點，在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中需要提供更高程度的風險保護，也可能導致大規(guī)模的能源消耗。根據(jù)這些行業(yè)的特點，當需要引進新設(shè)備或改造舊設(shè)備時，通常需要根據(jù)設(shè)備本身的一些特點以及生產(chǎn)布局和工藝流程的要求對設(shè)備進行相應(yīng)的升級改造，確保與生產(chǎn)線相匹配，同時最大限度地提高節(jié)能再利用率。本文簡要論述了化工設(shè)備的升級改造和節(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)。化工企業(yè)在生產(chǎn)化工產(chǎn)品時，應(yīng)采用先進的化工技術(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)，因為這直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。

1.2 各種化學品及其用途

隨著我國人民物質(zhì)文化需求的增加，對化工產(chǎn)品的需求也在增加。首先是化工產(chǎn)品，需要改進生產(chǎn)工藝、原料配比等。例如，鎢在化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中最常見。通過各種生產(chǎn)工藝，鎢可加工成碳化鎢、鎢等化學物質(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)對鎢礦作出反應(yīng)，使其成為鎢合金、發(fā)動機零件、陶瓷制品等。這些不同種類的鎢制品是在鎢礦的基礎(chǔ)上結(jié)合相應(yīng)的化學生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的。

2 化學工業(yè)能耗分析

由于化學產(chǎn)品的這些特性和生產(chǎn)要求在實際生產(chǎn)中往往需要更復雜的生產(chǎn)條件，滿足這些生產(chǎn)條件會導致能量損失。目前，一般化工產(chǎn)品生產(chǎn)中一個非常重要的因素是高溫。一般來說，化工產(chǎn)品生產(chǎn)主要采用特產(chǎn)原料，在高溫下進行具體加工，經(jīng)過清洗、收集、再反應(yīng)等工序，實現(xiàn)化工產(chǎn)品的分離生產(chǎn)。在化工廠的大多數(shù)設(shè)計中，通常使用燃煤鍋爐來達到數(shù)千度的高溫，而這個過程需要大量的煤燃燒，也就是說，需要大量的能量作為基本保證。目前，在化工行業(yè)，每年的消費量約為1.7～2.5億t左右的煤。化工產(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)展市場不可或缺的要素，直接制約了其對生產(chǎn)過程的影響。目前，化工生產(chǎn)規(guī)模大，設(shè)備數(shù)量多，設(shè)備復雜，工人綜合素質(zhì)高，對設(shè)備的依賴性大，因此，化學設(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、使用和維護領(lǐng)域，迫切需要一套完整的科學管理體系，以提高化工設(shè)備的綜合利用率，實現(xiàn)企業(yè)利潤最大化。然而，由于我國化工企業(yè)仍高度依賴人工生產(chǎn)，化工廠的管理還不完善，許多問題亟待解決。

4 化工設(shè)備常見問題分析

4.1 過程控制儀表故障問題

在化工企業(yè)的生產(chǎn)活動中，設(shè)備在運行過程中往往會導致流量計出現(xiàn)誤差，如果不及時發(fā)現(xiàn)和處理，不僅會導致整個系統(tǒng)不能正常運行，還會浪費資源，給企業(yè)帶來更高的成本，不利于企業(yè)的健康發(fā)展。通常，流量計中的故障是由于電源線的不合理打開或模塊的松動造成的。這需要在維護和檢修時仔細檢查流量計，并根據(jù)實際經(jīng)驗確定誤差，保證缺陷修復能迅速完成，使設(shè)備能恢復正常運行狀態(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)換成標準信號傳遞給儀器，然后實施控制和調(diào)節(jié)生產(chǎn)溫度。溫度傳感器的故障會嚴重影響系統(tǒng)和化工設(shè)備的安全運行。溫度傳感器故障的主要原因通常是沒有輸出信號、或輸出信號忽大忽小與實際信號不匹配。在維修溫度傳感器時，只需檢查溫度傳感器是否未維修即可，無論正常電源或溫度傳感器工作，都能快速找到故障原因，快速解決問題。

4.3 化工設(shè)備密封泄漏問題

由于化工企業(yè)生產(chǎn)的原材料多為液體，當設(shè)備出現(xiàn)密封問題時，不僅導致原材料丟失、浪費，導致企業(yè)成本高，還會造成污染，甚至危及工作人員的生命安全。因此，化工行業(yè)設(shè)備的密封問題也很重要。密封缺陷可能主要是由于機械磨損導致密封泄漏以及設(shè)備中的液體腐蝕或熱損失。化工設(shè)備密封性缺陷的維護和消除應(yīng)以維護為重點，加強日常維護，定期對設(shè)備進行維護檢查，防止密封泄漏。

4.4 化工行業(yè)節(jié)能減排面臨的問題

隨著我國工業(yè)化進程的加快，化工行業(yè)除了標準煤的消耗外，化學工業(yè)還需要大量的電力。特別是隨著我國工業(yè)化進程的發(fā)展，能源消耗不斷增加，迄今已超過1.5億噸。相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，在過去5年中，化工企業(yè)的能耗以每年4.8%的速度增長。可以看到，在不久的將來，化工企業(yè)將消耗越來越多的能源，造成嚴重的環(huán)境污染問題。燃煤時，化學鍋爐房每小時至少蒸發(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，我國的小型燃煤鍋爐房將逐步退出歷史舞臺。但我國能夠自主設(shè)計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，這就使得研究和開發(fā)節(jié)能技術(shù)的同時確保其發(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，化學品的生產(chǎn)需要消耗大量資源；另一方面，整個生產(chǎn)過程中仍有許多化學品需要消耗，因此，需要不斷進行創(chuàng)新和改造，最大限度地減少不必要的能源浪費。例如，在使用化工設(shè)備的過程中，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)需要對鍋爐設(shè)備進行合理升級，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，達到化工生產(chǎn)過程的節(jié)能目的。

5.1 建立健全設(shè)備管理制度

首先，需要對設(shè)備進行檢測。例如，維修人員在反復檢查一臺壓縮機時，應(yīng)仔細檢查壓縮機是否存在跳動噪音、泄漏等問題，然后，根據(jù)設(shè)備運行標準確定是否達到質(zhì)量標準。檢查后，如果設(shè)備出現(xiàn)異常，應(yīng)及時將設(shè)備拆開檢測，針對內(nèi)部的異常聲音，仔細檢查活塞是否撞到筏板或筏板之間是否有較大間隙。對外在的敲打聲，應(yīng)該測試配件的牢固性，以確保沒有松動和其他問題。其次，需要徹底的維護。工作人員應(yīng)熟悉防腐原料和潤滑劑的正確操作方法，并在操作負荷、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滑劑，以減少損壞率和減少對腐蝕率目標的損害。大多數(shù)化工設(shè)備是在相對密閉、密閉空間和復雜環(huán)境中運行的，所以當發(fā)生安全故障時，設(shè)備的壽命和質(zhì)量都會受到很大影響，因此，維護人員要對設(shè)備進行日常維護和操作。啟動前應(yīng)采取維護措施，各部件之間的連接也應(yīng)進行測試，以免出現(xiàn)螺栓損壞等問題。還要求維修人員積極識別和執(zhí)行設(shè)備運行、檢測和維修標準的維修工作。

5.2 生產(chǎn)工藝及設(shè)備的選擇

化工生產(chǎn)過程是一個復雜的過程，強調(diào)序列性和邏輯一致性，原料選擇和投入是所有過程的起點。確定原材料后，可以對最終產(chǎn)品進行綜合分析，然后明確輔助設(shè)備、全過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，黃腐鉀是通過高溫干燥產(chǎn)生的，高溫干燥應(yīng)用蒸汽加熱、熱風干燥等，每種方法的優(yōu)缺點各不相同。采用蒸汽干燥法，通過蒸汽系統(tǒng)加熱原料，干燥后可得到成品黃腐酸鉀，可解決環(huán)境排放問題，工藝簡單。但在生產(chǎn)過程中，存在高能耗、材料堵塞等問題。通過空氣加熱器對流干燥產(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。加強余熱回收后，將一氧化碳通過轉(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)的化學反應(yīng)，產(chǎn)生了加工氣體，發(fā)生了換熱和冷凝過程，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，整個生產(chǎn)過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 開發(fā)新設(shè)備升級舊設(shè)備

除了對化工生產(chǎn)過程中的原料路線和節(jié)能技術(shù)進行更深入的研究外，科研人員還應(yīng)積極研制新設(shè)備，對陳舊設(shè)備進行升級改造，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)過程中，結(jié)合實際生產(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，在污水處理過程中，可以用風機對水池暴氣，舊的風機可以節(jié)省投資，但舊風機存在能耗高、噪音過大等問題。特別是在能耗相同的情況下，使用空氣懸浮風扇可以節(jié)省20%的能耗。為了使公司能夠長期運行，空氣懸浮風扇的優(yōu)勢更顯現(xiàn)。空氣懸浮風機是最新大規(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。在實際生產(chǎn)過程中，根據(jù)生產(chǎn)需要合理選擇設(shè)備，連續(xù)或短時執(zhí)行可帶來良好的節(jié)能效果。在對我國污水工段現(xiàn)有的羅茨風機進行升級改造后，污水處理成本明顯降低。簡言之，通過引進新設(shè)備或合理化對現(xiàn)有設(shè)備的升級，可以達到節(jié)能的目的。新裝備的引進和舊裝備的升級都要充分考慮實際生產(chǎn)需要和能耗。只有這樣，才能不斷提高節(jié)能水平，達到化工節(jié)能的目的。所有這些舉措都建立在積極引進新設(shè)備的基礎(chǔ)上，以實現(xiàn)降低能耗的目標。

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)場地形較為復雜，增加了施工難度，也存在一定的問題。為避免影響設(shè)備的正常運行，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。干預機械設(shè)備工作點的預壓實或平整，以改善空氣混濁問題。有效改善了化工設(shè)備因地面不平造成的坡度，保證設(shè)備能夠在相對安全穩(wěn)定的環(huán)境狀態(tài)下運行。其次，員工也應(yīng)配備相應(yīng)的防護用品，避免吸入過多的渾濁氣體影響健康，從而有利于化工生產(chǎn)作業(yè)的有序開展。

5.6 設(shè)備維修保養(yǎng)

（1）加強設(shè)備管理能力。根據(jù)化工企業(yè)內(nèi)部設(shè)備類型和經(jīng)營狀況，不斷加強設(shè)備管理能力，并進行專業(yè)知識指導和執(zhí)行，以滿足工作要求的能力。專業(yè)技術(shù)人員在掌握設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和維護方法的同時，可以了解不同類型的設(shè)備維護方法，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)備管理計劃，及時定位和解決設(shè)備隱患。（2）強化故障管理能力。換熱器、汽輪機、分離過濾器等長期超負荷運行時會出現(xiàn)故障。檢修中可能發(fā)現(xiàn)設(shè)備老化、設(shè)備腐蝕、零件破損等問題，當這些問題發(fā)生時，企業(yè)的整體經(jīng)濟效益受到很大影響，如何降低設(shè)備故障的可能性，保持設(shè)備的可靠運行，是維護管理人員需要考慮的主要問題。加強設(shè)備故障管理，監(jiān)測和診斷設(shè)備運行狀態(tài)，促進設(shè)備故障的初步排查和處理，建立合理有效的處理措施。對現(xiàn)有設(shè)備的故障進行系統(tǒng)分析，以維護和維護設(shè)備的維護記錄，以確保在再次發(fā)生此類故障時有規(guī)則可循。此外，定期進行設(shè)備運行檢查和維護，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)備維護成本，延長設(shè)備使用壽命。

6 化工裝備升級換代及節(jié)能技術(shù)未來發(fā)展趨勢

化工行業(yè)在我國工業(yè)中占有非常重要的地位。實踐研究分析表明，大型化工企業(yè)的投資遠不及小型化工企業(yè)。因此，大型化工技術(shù)成為我國化工企業(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，必須進一步提高企業(yè)的生產(chǎn)力，適應(yīng)社會發(fā)展的需要。例如，在化工企業(yè)脫硫過程中，在促進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，在對換熱器內(nèi)流體閉合流動條件的檢查和驗證過程中，可以進一步檢查和分析這種流動條件。通過分析校正優(yōu)化驗證，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)的正常運行，節(jié)能技術(shù)有效地融入化工技術(shù)，促進了化工生產(chǎn)的穩(wěn)定狀態(tài)。

7 結(jié)語

總的來說，化工行業(yè)在我國國民經(jīng)濟中的地位越來越受到人們的重視，這與人們的社會生活密切相關(guān)。現(xiàn)階段，在我國碳中和、碳達峰戰(zhàn)略的背景下，化工企業(yè)管理需要提高生產(chǎn)過程中節(jié)能減排的重要性，降低化工企業(yè)能耗，提高能源效益，促進國家社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。