新節(jié)能原理、能耗計(jì)算與評(píng)價(jià)

1、PAGE 1PAGE 30節(jié)能原理、方法和能耗計(jì)算與評(píng)價(jià)中國(guó)石化集團(tuán)公司節(jié)能技術(shù)中心 郭文豪目 錄1石化工業(yè)用能特點(diǎn)及潛力2能耗計(jì)算與評(píng)價(jià)3 節(jié)能原理與方法4 能量平衡5 節(jié)能新技術(shù)、新設(shè)備6 石化工業(yè)的節(jié)能方向7 基準(zhǔn)能耗1 石化工業(yè)用能特點(diǎn)及潛力1.1 用能量大，占加工成本比例大以乙烯裝置為例，國(guó)內(nèi)裝置能耗大部分在750kg標(biāo)準(zhǔn)油/t，2003年國(guó)內(nèi)乙烯總產(chǎn)量約600萬噸，總能耗450萬噸標(biāo)準(zhǔn)油，能耗費(fèi)用近60億元（2007年國(guó)內(nèi)乙烯總產(chǎn)量將達(dá)1100萬噸，總能耗達(dá)825萬噸標(biāo)準(zhǔn)油）。煉油工業(yè)綜合能耗量占原油加工量的8%10%。2003年全國(guó)原油加工量為2.6億噸，耗能量約2100萬噸標(biāo)油

2、，費(fèi)用約320億元。平均能耗成本(包括自產(chǎn)燃料等)占總加工成本的40%60%。但目前加工成本計(jì)算中，將自產(chǎn)燃料形成的能耗未計(jì)入成本，造成了能耗成本占總加工成本比例不高的假象，將能耗成本淹沒在巨大的產(chǎn)品銷售中，大大弱化了能耗的影響及其節(jié)能工作的開展。表1 某煉油廠加工每噸原油的完全能耗費(fèi)用項(xiàng) 目每噸原油的能源消耗量能源價(jià)格每噸原油能耗費(fèi)用/元燃料35kg1371元/t48.0催化燒焦25kg1371元/t34.3電67kWh0.5元/kWh33.51.0Mpa蒸汽0.086t80元/t6.9新鮮水7.2t1.8元/t13.0合計(jì)135.7 表2 計(jì)入自用燃料與動(dòng)力后的煉油加工費(fèi)項(xiàng) 目 分項(xiàng)加工費(fèi)

3、 元/噸占百分比，%輔助材料費(fèi)18.56.7能耗費(fèi)135.749.0工資及附加費(fèi)6.02.2折舊費(fèi)57.620.8修理費(fèi)24.38.8其它制造費(fèi)7.92.9管理費(fèi)用12.54.5財(cái)務(wù)費(fèi)用4.81.7銷售費(fèi)用9.53.4合計(jì)276.8100表3 不計(jì)自用燃料與動(dòng)力費(fèi)用的現(xiàn)狀煉油加工費(fèi)項(xiàng) 目分項(xiàng)加工費(fèi) 元/t占百分比，%輔助材料費(fèi)18.510.7能耗費(fèi)31.218.1工資及附加費(fèi)6.03.5折舊費(fèi)57.633.4修理費(fèi)24.314.1其它制造費(fèi)7.94.6管理費(fèi)用12.57.3財(cái)務(wù)費(fèi)用4.82.8銷售費(fèi)用9.55.5合計(jì)172.3100表4 2002年中國(guó)石化集團(tuán)公司煉油專業(yè)達(dá)標(biāo)指標(biāo)序號(hào)企業(yè)名稱輕

4、油收率%綜合商品率，%加工損失%綜合能耗kgEo/t原油途耗%完全費(fèi)用元/t集團(tuán)公司72.5692.551.1079.600.41股份公司72.592.451.0879.400.40196 1燕山70.0092.401.1594.000.40193 2天津79.0093.001.2068.000.34185 3石家莊76.0090.501.0588.000.35192 4滄州71.0090.651.1587.500.40190 5上海79.596.000.9056.000.26115 6高橋67.592.501.0098.000.28230 7金陵75.592.601.2082.000.421

5、88 8揚(yáng)子72.194.500.9557.000.19123 9鎮(zhèn)海72.0093.801.0071.000.2015310安慶71.5093.501.1086.000.7020011福建78.2091.601.1577.000.2224812九江64.2090.501.1081.000.7518813濟(jì)南71.0090.001.1095.000.4525714齊魯74.1093.101.1585.000.4018815洛陽76.590.601.0387.000.5016416武漢68.293.000.9573.000.5522017荊門68.0091.501.20120.000.48270

6、18長(zhǎng)嶺69.0091.701.0081.000.3621419廣州78.0094.000.9564.500.1717020茂名74.0092.001.2076.000.1915521勝利71.0090.001.25110.000.0031522河南52.0089.151.20100.000.0040023中原79.9590.251.2093.000.0722024北海76.5090.651.20100.000.38220 存續(xù)企業(yè)25巴陵72.2092.451.0089.000.9526揚(yáng)州70.0090.001.0094.000.5027清江73.0091.001.2092.0028杭州7

7、2.5092.001.1085.000.4529青島78.0091.501.0581.000.5030泰州35.4091.851.3031西安40.2092.801.3032塔里木44.5083.701.30某煉油廠的完全能耗費(fèi)用及占煉油加工費(fèi)的比例見表13。該煉油廠綜合能耗為86.8kg標(biāo)油/t,平均每kg標(biāo)油能耗的費(fèi)用為1.56元，全廠能量因數(shù)為6.626，單位能量因數(shù)能耗為13.1 kg標(biāo)油/(t.Ef)。從最具可比性的單位能量因數(shù)能耗來看，該煉油廠與國(guó)內(nèi)能耗先進(jìn)值(11kg標(biāo)油/(t.Ef)相比有較大的差距。若該煉油廠能耗達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，綜合能耗將下降13.9kg標(biāo)油/t，使每噸原油

8、的加工費(fèi)下降21.7元，下降幅度幾乎達(dá)到了每年修理費(fèi)的水平。由于該廠的單位能量因數(shù)能耗是全國(guó)平均水平，因此煉油企業(yè)的平均節(jié)能潛力為20元/噸原油。修正后的煉油加工費(fèi)指標(biāo)合理地反映了各項(xiàng)影響因素，能耗費(fèi)用成為煉油加工成本的第一影響因素。因此節(jié)能永遠(yuǎn)是石化企業(yè)挖潛增效，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)主題。1.2 加熱冷卻過程多石化工業(yè)加工過程中，有非常多的冷、熱物流（過程物流、公用工程物流等）需要換熱。如乙烯裝置、煉油過程主要是通過物理的辦法，按照各油品沸點(diǎn)的差別進(jìn)行分離，即通過冷冷熱熱，就完成了加工過程。 以冷熱物流相聯(lián)系的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化（廣義）技術(shù)，在石化工業(yè)大有用武之地。 1.3 涉及全過程，需要加強(qiáng)管理，

9、需要全體人員參加石化生產(chǎn)是連續(xù)、多工序、多層次的加工過程，從全廠發(fā)展規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行、維護(hù)等過程均涉及能量的利用，可以說，加工全過程就是能量流的過程,節(jié)能絕不是一個(gè)部門或幾個(gè)部門的事情。從反例來說明：如規(guī)劃時(shí)不把一些可過程優(yōu)化組合的裝置放在一起，喪失了許多好的機(jī)會(huì)。如FCC過程有大量的低溫余熱，而氣體分餾裝置可使用，如果把此二種裝置布置很遠(yuǎn)，就難以實(shí)施該措施。有些廠的這二種裝置相距2公里遠(yuǎn)。能耗指標(biāo)是一個(gè)高度綜合性的指標(biāo)，如果一個(gè)石化企業(yè)的能耗指標(biāo)是先進(jìn)的，則必然意味著規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)、管理等所有環(huán)節(jié)的高水平，缺一不可。國(guó)內(nèi)節(jié)能工作存在的一個(gè)重要問題是：重技術(shù)輕管理 。必須加強(qiáng)管理，

10、提高所有人員的節(jié)能意識(shí)，激發(fā)節(jié)能積極性，才能真正將節(jié)能工作落到實(shí)處。另外，企業(yè)不同的部門對(duì)能源的要求也不一樣：技術(shù)部門為了生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品，有時(shí)在探討工藝過程中反而會(huì)提出增加能耗的建議；生產(chǎn)部門重點(diǎn)是放在生產(chǎn)方面，始終努力采用高生產(chǎn)效率的方式，而提高生產(chǎn)性的效果，幾乎均與節(jié)能直接關(guān)連；生產(chǎn)計(jì)劃部門為將庫存壓于最小程度，根據(jù)適時(shí)生產(chǎn)的方式而制定頻繁更換作業(yè)內(nèi)容的生產(chǎn)計(jì)劃，而這種生產(chǎn)方式不利于節(jié)能的；動(dòng)力設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)是動(dòng)力管理部門的工作任務(wù)，但有時(shí)因過度追求節(jié)能，也會(huì)提出妨礙生產(chǎn)效率的要求。日本節(jié)能的觀點(diǎn)：生產(chǎn)工廠的使命是制造產(chǎn)品，因而努力推進(jìn)能量有效利用的工作人員是難能可貴的后勤部隊(duì)。與生產(chǎn)部門相

11、比，推進(jìn)節(jié)能的工作是種不顯眼的苦差事，因而需要“廠領(lǐng)導(dǎo)的節(jié)能意識(shí)”，即應(yīng)該針對(duì)節(jié)能作出的努力表示敬意并對(duì)所取得的成果給予高度評(píng)價(jià)和鼓勵(lì)。1.4 本質(zhì)上存在三環(huán)節(jié)過程(a)過程用能的主要形式是熱、流動(dòng)功和蒸汽，它們一般是通過轉(zhuǎn)換設(shè)備（如爐、機(jī)泵）等轉(zhuǎn)換過來的。此環(huán)節(jié)稱為能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。(b)轉(zhuǎn)換設(shè)備提供的熱、功、蒸汽等形式的能量進(jìn)入工藝核心環(huán)節(jié)（塔、反應(yīng)器），連同回收循環(huán)能量一起推動(dòng)工藝過程完成后，除部分能量轉(zhuǎn)入到產(chǎn)品中外，其余均進(jìn)入能量回收系統(tǒng)。此環(huán)節(jié)稱為工藝?yán)铆h(huán)節(jié)。 (c)能量在工藝核心環(huán)節(jié)完成其使命后，質(zhì)量下降，但仍具有較高的壓力和溫度，可以通過換熱設(shè)備、換功設(shè)備（液力透平）等回收利用。但

12、受工程和經(jīng)濟(jì)條件約束，回收不能到底，最終通過冷卻、散熱等排棄到環(huán)境中。此環(huán)節(jié)稱為能量回收環(huán)節(jié)。從三環(huán)節(jié)理論的節(jié)能：首先應(yīng)選用或改進(jìn)工藝過程，減少工藝用能；再考慮經(jīng)濟(jì)合理地回收；其不足部分再由轉(zhuǎn)換設(shè)備提供。1.5 目前還存在較大的節(jié)能潛力目前有些裝置的能耗水分較大，裝置實(shí)際能耗與統(tǒng)計(jì)能耗不一致，有時(shí)差別還比較大。如某企業(yè)相距一年的裝置能耗相差一倍，而卻沒有采用過任何節(jié)能措施。先進(jìn)裝置與落后裝置的差距即是裝置的節(jié)能潛力（見表5）。表5 國(guó)內(nèi)外主要煉油裝置能耗對(duì)比 (不包括小企業(yè))序號(hào)裝置名稱先進(jìn)能耗國(guó)內(nèi)一般或平均國(guó)際先進(jìn)1常減壓10.411.89.32FCC4756法國(guó)東日（1992）37.23R

13、FCC55684延遲焦化21275加氫裂化264638（全循環(huán)）6煉廠單因能耗1113國(guó)際先進(jìn)9.5-10.07乙烯585750-800400-450相對(duì)來說，過程組合即系統(tǒng)節(jié)能的潛力更大。熱聯(lián)合蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)低溫余熱的回收和利用根據(jù)節(jié)能中心掌握的有關(guān)資料：目前對(duì)于30萬噸/年的乙烯裝置或500萬噸年的煉油廠，設(shè)定投資回收期為年時(shí)，年節(jié)能效益一般在5000萬元以上。對(duì)某300萬噸/年煉油廠所做的節(jié)能規(guī)劃，僅氣體分餾裝置和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)用低溫余熱代替1.0MPa蒸汽就達(dá)40t/h,年效益2500萬元。 2 能耗計(jì)算與評(píng)價(jià)2.1 能耗計(jì)算2.1.1綜合能耗量綜合能耗量是統(tǒng)計(jì)對(duì)象(煉油裝置、輔助系統(tǒng)

14、或全廠)在統(tǒng)計(jì)期內(nèi),消耗的各種能源的總和。其計(jì)算通式如下：E=MiRi+Q式中：E統(tǒng)計(jì)對(duì)象綜合能耗量，kg/年（月、季）； Mi某種能源或耗能工質(zhì)的實(shí)物消耗或輸出量，t（kWh）/年（月、季）； Ri對(duì)應(yīng)某種能源或耗能工質(zhì)的能量換算系數(shù)，kg/t（kWh）； Q與外界交換的有效能量折為一次能源的代數(shù)和，kg/年（月、季）。向統(tǒng)計(jì)對(duì)象輸入的實(shí)物消耗量和有效熱量計(jì)為正值，輸出時(shí)為負(fù)值。實(shí)際上，此式數(shù)據(jù)單位還有其它形式，如kg/h。有效熱量主要指不同統(tǒng)計(jì)對(duì)象之間的熱進(jìn)出料熱量、煙氣熱量和低溫余熱的回收利用。燃料消耗指生產(chǎn)過程消耗的各種燃料之和。如果原料或產(chǎn)品的一部分（如PSA尾氣、分餾塔頂油氣等）作

15、為燃料提供能量，則必須計(jì)入能耗。 有關(guān)詳細(xì)計(jì)算及規(guī)定見新修訂的煉油廠能耗計(jì)算與評(píng)價(jià)方法2003年版。2.1.2單位綜合能耗單位綜合能耗是統(tǒng)計(jì)對(duì)象在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)，以單位原油、原料油加工量或產(chǎn)品產(chǎn)量所表示的能耗量。單位綜合能耗的計(jì)算通式如下：e=E/G式中：e統(tǒng)計(jì)對(duì)象的單位綜合能耗，kg/t； E統(tǒng)計(jì)對(duì)象綜合能耗量，kg/年（月、季）； G統(tǒng)計(jì)對(duì)象的原油加工量（或原料加工量、產(chǎn)品產(chǎn)量），t/年（月、季）。2.1.3 能耗大小對(duì)比需要注意的問題從能耗計(jì)算公式可以看出，能耗計(jì)算結(jié)果取決于計(jì)入能耗的能耗工質(zhì)種類與能量換算系數(shù)。不同的國(guó)家有不同的標(biāo)準(zhǔn)和方法，因此，不同國(guó)家之間的同類裝置、單元或全廠的實(shí)物消耗相

16、同（國(guó)外，甚至一個(gè)公司有2種方法），但能耗可能差別較大，不能直接對(duì)比。從今年開始，國(guó)內(nèi)能耗對(duì)比時(shí)，將有三類不同的標(biāo)準(zhǔn)的能耗結(jié)果：（1）煉油廠能量消耗計(jì)算方法修訂前；（2）煉油廠能量消耗計(jì)算方法修訂后，從今年開始試運(yùn)行；（3）石油化工設(shè)計(jì)能量消耗計(jì)算方法SH/T3110-2001已于2002年5月1日開始執(zhí)行 。2.1.4 能耗計(jì)算例題某煉油裝置的實(shí)物消耗及與裝置界區(qū)外的物流關(guān)系見圖1。設(shè)蠟油、頂循、柴油、油漿的比熱分別為0.55,0.6,0.55,0.7 kcal/(kg.)，熱損失為5%。此題僅為說明能耗的計(jì)算，能耗數(shù)值無實(shí)際意義。 能耗計(jì)算見表6。圖1 某 裝置實(shí)物消耗及裝置界區(qū)外的關(guān)系表

17、6 某裝置能耗計(jì)算舉例序號(hào)項(xiàng)目原方法結(jié)果kg/h新方法結(jié)果kg/h說明1新鮮水10t/h10*0.18=1.810*0.17=1.7折算系數(shù)變化2除鹽水30t/h30*2.3=6930*2.3=693循環(huán)水2500t/h2500*0.1=2502500*0.1=2504凝結(jié)水50t/h50*7.4=37050*7.65=382.5折算系數(shù)變化53.5MPa蒸汽-10t/h-10*88=-880-10*88=-88061.0MPa蒸汽-40t/h-40*76=-3040-40*76=-304070.5MPa蒸汽4t/h4*66=2644*66=2648電1500kW1500*0.3=450150

18、0*0.26=390折算系數(shù)變化9焦炭10t/h5000*1=50005000*0.95=4750折算系數(shù)變化10熱進(jìn)料400t/h40*(200-90)*0.55=2420400*(200-90)*0.55=242011熱出料120t/h-12*(140-80)*0.55*0.95=-376-12*(140-80)*0.55*0.95=-376柴油為熱出料12熱聯(lián)合-催化油漿-20*(330-300)*0.7*0.95=-399-20*(330-300)*0.7*0.95=-39913熱聯(lián)合-頂循-20*(130-100)*0.6*0.95=-342-20*(130-100)*0.6*0.9

19、5*0.5=-171溫度低，按低溫余熱輸出14低溫余熱輸出-20*(90-25)*1*0.6=-780-20*(90-60)*1*0.5=-300只計(jì)算60以上熱量，且折算系數(shù)變化合計(jì)裝置合計(jì)消耗(括號(hào)內(nèi)為能耗)3007.8kg標(biāo)油/h(7.52kg標(biāo)油/t進(jìn)料)3361.2kg /h(8.40k g標(biāo)油/t進(jìn)料)主要由焦炭和低溫余熱的變化引起2.2能耗評(píng)價(jià)2.2.1 能耗評(píng)價(jià)指標(biāo) 工藝裝置：（1）單位進(jìn)料或產(chǎn)品的綜合能耗；（2）單位能量因數(shù)能耗（對(duì)聯(lián)合裝置）;（3）基準(zhǔn)能耗。 全廠：（1）加工每噸原油的綜合能耗；（2）單位能量因數(shù)能耗；（3）能源密度指數(shù)。2.2.2 單位能量因數(shù)能耗及能源密

20、度指數(shù)2.2.2.1 單位能量因數(shù)能耗的意義設(shè)一個(gè)煉油廠共有n套工藝裝置，同一時(shí)期的加工量分別為A1，A2An;實(shí)際能耗(對(duì)各自裝置的進(jìn)料或產(chǎn)品)分別為E1,E2En, 評(píng)價(jià)體系中確定的每套裝置應(yīng)可達(dá)到的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)能耗(國(guó)內(nèi)稱為能耗定額，下稱標(biāo)準(zhǔn)能耗)分別為C1,C2Cn,其中只有編號(hào)為1的裝置為常減壓蒸餾裝置，相應(yīng)的加工量就是該煉油廠的原油加工量。則此煉油廠工藝裝置作為一個(gè)整體來講，單位能量因數(shù)能耗U的定義為： U= (1)式(1)中分母稱為能量因數(shù)， 可以看出的是：其中的是該煉油廠應(yīng)達(dá)到的能源消耗總量，A1.C1是常減壓裝置應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)能源消耗量，二者的比值即能量因數(shù)，直接意義則是煉油廠應(yīng)達(dá)

21、到的標(biāo)準(zhǔn)能源消耗總量折算成具有標(biāo)準(zhǔn)能耗的常減壓裝置的套數(shù)。由于在一定的評(píng)價(jià)體系中，標(biāo)準(zhǔn)能耗C1,C2Cn是不變的，因此，能量因數(shù)就是標(biāo)準(zhǔn)能耗常減壓裝置的套數(shù)。顯然，高能耗的裝置琥多或加工流程越長(zhǎng)，折成的常減壓裝置套數(shù)越多，所以是煉油廠加工復(fù)雜程度的體現(xiàn)。式(1)中的分子項(xiàng)是該煉油廠的單位綜合能耗，即加工每噸原油的綜合能源消耗量，除以能量因數(shù)后，就是單位能量因數(shù)能耗，意義就是標(biāo)準(zhǔn)能耗常減壓裝置的實(shí)際能耗。在上述定義中，為討論方便起見，設(shè)常減壓蒸餾僅有1套，且沒有考慮公用工程部分。實(shí)際上，儲(chǔ)運(yùn)、蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)、給排水等公用工程系統(tǒng)很容易按工藝裝置同樣的方法進(jìn)行處理。2.2.2.2 單位能量因數(shù)能耗與

22、能源密度指數(shù)的關(guān)系將式(1)分子分母的A1約去，并整理成下式：U=C1 (2)令EII=，則式(2)變成下式： U=C1.EII (3)EII為煉油廠實(shí)際能耗消耗總量與應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)能耗消耗總量的比值，這就是國(guó)外一些公司所采用的能源密度指數(shù)。此概念意義很容易直接理解，若該比值為1，說明煉油廠總體上已達(dá)到了先進(jìn)能耗指標(biāo)；若比值大于1，如為1.2，實(shí)際能耗比先進(jìn)能耗指標(biāo)高20%。如果一個(gè)評(píng)價(jià)體系中，規(guī)定的各裝置標(biāo)準(zhǔn)能耗不是很先進(jìn)，則EII將會(huì)小于1，這時(shí)統(tǒng)計(jì)分析的煉油廠中EII最小者則是最先進(jìn)者，并且可能如EII低至0.8時(shí)，才達(dá)到了較先進(jìn)的能耗指標(biāo)。從式(3)看出，單位能量因數(shù)能耗是在能源密度指數(shù)

23、的基礎(chǔ)上乘以常減壓裝置的標(biāo)準(zhǔn)能耗C1，因C1一般是不變的，所以比較U的高低實(shí)際是在比較EII的大小。如果U等于C1，說明煉油廠總體上達(dá)到了先進(jìn)能耗指標(biāo)；如果U大于C1，它們的差值就是每套標(biāo)準(zhǔn)常減壓裝置的節(jié)能潛力。2.2.2.3 單位能量因數(shù)能耗的特性與使用綜合上述單位能量因數(shù)能耗的意義與分析，可以得出它的如下特性：?jiǎn)挝荒芰恳驍?shù)能耗與常減壓裝置標(biāo)準(zhǔn)能耗的比值即能源密度指數(shù)，故它實(shí)際上表示煉油廠所有工藝裝置的實(shí)際能耗總量與應(yīng)該達(dá)到的先進(jìn)能耗總量相比的平均節(jié)能潛力，是一個(gè)高度綜合性的指標(biāo)，用于整體上評(píng)價(jià)不同煉油廠的能耗是科學(xué)合理的。使用國(guó)內(nèi)外不同的評(píng)價(jià)體系時(shí)，所規(guī)定的能耗計(jì)算方法不同，各工藝裝置的標(biāo)

24、準(zhǔn)能耗不同，單位能量因數(shù)能耗結(jié)果不一樣，差別可能較大。所以對(duì)比時(shí)，必須使用同一個(gè)評(píng)價(jià)體系。從式(2)中看出，單位能量因數(shù)能耗與原油加工量無關(guān)，完全適合于二次加工裝置有外購原料的煉油廠能耗評(píng)價(jià)。對(duì)于越來越多的聯(lián)合裝置，由于其中的各裝置實(shí)物消耗量難于分開，故難于評(píng)價(jià)單個(gè)裝置能耗，可使用單位能量因數(shù)能耗進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。單位能量因數(shù)能耗中，已經(jīng)考慮了加工流程的復(fù)雜程度，故不再與其有關(guān)。單位能量因數(shù)能耗評(píng)價(jià)的缺點(diǎn)是，評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性取決于標(biāo)準(zhǔn)能耗的確定。隨著技術(shù)的發(fā)展，一些工藝裝置的先進(jìn)能耗下降的幅度較大，則必須及時(shí)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)能耗，以增強(qiáng)可比性。另一方面，盡管對(duì)某類工藝裝置可能制定許多檔次的標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)能耗，甚至采

25、用考慮主要影響因素后的擬合公式表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)能耗，以大大增強(qiáng)其可比性，評(píng)價(jià)結(jié)果已經(jīng)足以從宏觀上表明能耗水平的高低，但畢竟制定的標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)能耗還是有局限性的，所以不可能在細(xì)微的程度上分析對(duì)比能耗的高低。2.2.3 煉油廠能量消耗計(jì)算方法的修訂主要修訂內(nèi)容（1）將現(xiàn)有的計(jì)算方法改為計(jì)算與評(píng)價(jià)方法，規(guī)定了全廠、煉油裝置和輔助系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。 （2）對(duì)所有工藝裝置能耗定額修訂，補(bǔ)充了新型煉油工藝裝置的能耗定額;對(duì)輔助系統(tǒng)的能耗定額作了部分修訂。 （3）修改完善了統(tǒng)一能量換算系數(shù)，如燃料氣、電、催化焦炭、低溫余熱等。 （4）修訂了能耗計(jì)算中的有關(guān)規(guī)定，如能耗計(jì)算范圍。 修訂后最主要的影響：工藝裝置能耗定額：修訂

26、后的工藝裝置能耗大幅下降，劃分檔次更加合理，這將使單位能量因數(shù)能耗指標(biāo)的評(píng)價(jià)合理性大大增加，有助于挖掘節(jié)能潛力。統(tǒng)一能量換算系數(shù)：主要修改了燃料氣、電、催化焦炭、低溫余熱的統(tǒng)一換算系數(shù)，這將對(duì)使用這幾種能耗工質(zhì)為主要消耗的裝置能耗帶來較大或很大的影響。表7 修訂前后統(tǒng)一能量換算系數(shù)的變化序號(hào)類 別數(shù)量與單位能源折算值對(duì)比kg(標(biāo)油)改變情況修訂前修訂后1電1 kWh0.30.26減少13.3%2新鮮水1 t0.180.17減少5.5%3循環(huán)水1 t0.100.10不變4軟化水1 t0.250.25不變5除鹽水1 t2.32.30不變6除氧水1 t9.29.20不變7凝汽式蒸汽輪機(jī)凝結(jié)水1 t3

27、.43.65增大3.4%8加熱設(shè)備凝結(jié)水1 t7.47.65增大3.4%9燃料油1 t10001000不變10燃料氣1 t1000950減少5%11催化燒焦1 t1000950減少5%12工業(yè)焦炭1 t800800不變1310.0MPa級(jí)蒸汽1 t無92新增項(xiàng)目143.5MPa級(jí)蒸汽1 t8888不變151.0MPa級(jí)蒸汽1 t7676不變160.3MPa級(jí)蒸汽1 t6666不變170.3MPa級(jí)蒸汽1 t無55新增項(xiàng)目18低溫余熱無有新增項(xiàng)目19直接交換的熱量無有新增項(xiàng)目表8 修訂前后部分煉油裝置能耗定額的變化序號(hào)裝置名稱1995年能耗定額2003年能耗定額2003年能量系數(shù)計(jì)算基準(zhǔn)備注（指

28、新修訂的內(nèi)容）1常減壓蒸餾18111對(duì)處理量不包括電脫鹽。該定額為燃料型，潤(rùn)滑油型能耗定額另增加0.5。含輕烴回收時(shí)，能耗定額再增加12常壓蒸餾159.50.86對(duì)處理量3電脫鹽無0.2 0.018對(duì)處理量4催化裂化沒有或不開吸收穩(wěn)定，能耗定額減少3.5; 有汽油回?zé)挄r(shí)，能耗定額另增加3FCC70484.36對(duì)處理量摻常壓渣油20%以下或摻減壓渣油10%以下RFCC85555對(duì)處理量 ARGG無756.82對(duì)處理量 DCC無807.27對(duì)處理量若干氣加LPG收率在36%以上，能耗定額另增加5。 5延遲焦化35252.27對(duì)處理量沒有或不開吸收穩(wěn)定，能耗定額減少5。6催化重整 預(yù)處理和重整單元9

29、5807.27對(duì)重整進(jìn)料該定額為固定床，組合床為85，連續(xù)重整為100。流程僅到重整汽油脫戊烷塔脫重組分塔222對(duì)抽提進(jìn)料溶劑抽提與回收45(對(duì)重整進(jìn)料)403.64對(duì)抽提進(jìn)料也適應(yīng)于FCC回?zé)捰偷姆紵N抽提芳烴分離25(對(duì)重整進(jìn)料)201.82對(duì)抽提進(jìn)料適應(yīng)于苯塔和甲苯塔，若為苯塔、甲苯塔和二甲苯塔，定額為257制氫 原料同時(shí)有氣體和輕油時(shí)，能耗定額取二者的加權(quán)平均氣體20001300118.18對(duì)氫產(chǎn)量不包括原料消耗輕油25001500136.36對(duì)氫產(chǎn)量不包括原料消耗8加氫裂化65（1.3-X）34對(duì)處理量X為尾油收率，不包括循環(huán)氫脫硫、氣體和液化氣脫硫及溶劑再生節(jié)能原理與方法通過了解節(jié)能

30、原理可以科學(xué)地找出節(jié)能潛力的大小、部位，指出潛力的限度及制定節(jié)能措施的指導(dǎo)原則，規(guī)劃節(jié)能的長(zhǎng)短期目標(biāo)。如果不掌握節(jié)能原理，就可能提出不恰當(dāng)?shù)墓?jié)能指標(biāo)，制定出不合理的節(jié)能決策，批準(zhǔn)不合理的節(jié)能方案。3.1 第一定律分析法傳統(tǒng)節(jié)能原理是以熱力學(xué)第一定律為依據(jù)。熱力學(xué)第一定律即能量守恒定律：能量是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的量度，當(dāng)任何一種形式的能量被轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量時(shí)，數(shù)量不變。該分析法得到了廣泛應(yīng)用，它主要是用熱效率的高低來估計(jì)節(jié)能潛力，熱效率越高說明節(jié)能潛力越小。能量平衡工作正是基于這一定律，把能量的來龍去脈搞清楚，確定多少能量被利用，多少能量損失掉。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單直觀，容易理解和掌握，運(yùn)用得當(dāng)對(duì)節(jié)能工

31、作能起到重要作用。缺點(diǎn)：由于它所依據(jù)的僅是能量數(shù)量上的守恒性，在挖掘節(jié)能潛力時(shí)有較大的局限性和不合理性。 3.2 第二定律分析法20世紀(jì)50年代以后，熱力學(xué)第二定律的理論開始在節(jié)能實(shí)踐中廣泛應(yīng)用。它的表述方法很多，其中之一是：當(dāng)任何一種形式的能量被轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量時(shí)，其品位只可能降低或來變，絕不可能提高。這樣能量在數(shù)量的守恒性和質(zhì)量上的貶值性，就構(gòu)成了能量的全面本性?，F(xiàn)代節(jié)能原理是同時(shí)依據(jù)熱力學(xué)第一、第二定律，并通過直觀實(shí)用的方式，來體現(xiàn)能的全面本性，由此建立的節(jié)能理論和方法，稱為第二定律分析法。這種方法常用的有兩大類，熵分析法和火用分析法。由于熵分析法比較抽象，不能評(píng)價(jià)能量的使用

32、價(jià)值，且本身也不是一種能量，現(xiàn)在已被火用分析法取代?；鹩梅治龇ㄕJ(rèn)為：能量=火用+火無火用是這樣一種能，在給定環(huán)境的作用下，可以完全連續(xù)地轉(zhuǎn)化為任何一種其它形式能量，而火無是一種不可能轉(zhuǎn)化的能量形式?；鹩弥饕轻槍?duì)熱提出的，即熱量中最大能轉(zhuǎn)化為功的部分。采用火用分析法，能從本質(zhì)上找出能量損失。3.3 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)20世紀(jì)60年代以來，在節(jié)能領(lǐng)域產(chǎn)生了將火用分析法與經(jīng)濟(jì)因素及優(yōu)化理論有機(jī)結(jié)合的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)，即除了研究體系與自然環(huán)境之間的相互作用外，還要研究一個(gè)體系內(nèi)部的經(jīng)濟(jì)參量與環(huán)境經(jīng)濟(jì)參量之間的相互作用。一般來說，第一定律和第二定律分析法，在方案比較中僅能給出一個(gè)參考方向，而不能得出具體結(jié)論。而熱經(jīng)濟(jì)學(xué)

33、分析法可以直接給出結(jié)果，這種方法特別適用于解決大型、復(fù)雜的能量系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和優(yōu)化。3.4 用能的本質(zhì)認(rèn)識(shí)按能量的作功能力，將其分為三大類：高級(jí)能量：理論上可以完全轉(zhuǎn)化為功的能量，如機(jī)械功、電能、水能等；低級(jí)能量：理論上不能全部轉(zhuǎn)化為功的能量，主要是熱能；僵態(tài)能量：完全不能轉(zhuǎn)化為功的能量。 可逆過程與不可逆過程：可逆過程是熱力學(xué)中的一種理想過程，在這個(gè)過程中，如為機(jī)械運(yùn)動(dòng)則沒有摩擦阻力，如為傳熱過程則沒有溫差，如對(duì)常減壓蒸餾裝置，如達(dá)到可逆過程，其能耗就可能僅為23的程度。因此可以看出：真正的可逆過程是不存在的，事實(shí)上，自然界的任何過程都不是可逆過程。節(jié)能工作就是要在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)合理?xiàng)l件下，接近

34、可逆過程。用能的本質(zhì)：大部分能量是過客；能量是完成過程中不發(fā)生化學(xué)變化的“催化劑”；能量是完成過程的推動(dòng)力。3.5 節(jié)能方法（1）使用用能量小的先進(jìn)工藝過程和高效設(shè)備；（2）減少過程。由于凡有過程，就有不可逆性，因此應(yīng)盡可能減少過程，減少不可逆性。如裝置之間的熱進(jìn)出料；從整個(gè)系統(tǒng)的角度使用能量，抓住優(yōu)化匹配的機(jī)會(huì)，減少不可逆性。（3）多次使用能量。如對(duì)傳熱過程，就是要減少傳熱溫差，目前的經(jīng)濟(jì)傳熱平均溫差（不包括加熱爐）已經(jīng)達(dá)到達(dá)2030 ，隨著強(qiáng)化傳熱技術(shù)的發(fā)展，傳熱系數(shù)提高后，經(jīng)濟(jì)傳熱過程可能進(jìn)一步減小。煉油過程中，最常見最典型的過程為傳熱過程，各個(gè)裝置均有大量的換熱器。凡是傳熱溫差很大或較

35、大的地方，也即是用能不合理的地方。 （4）高級(jí)高用，低能低用。 例1，燒開水將10000kg水從15 加熱到100 ，需能量85萬kcal，按數(shù)量折為85kg標(biāo)油。（1）用電加熱 ：280kg標(biāo)油；（2）LPG加熱： 94kg標(biāo)油(加熱效率按90%)；（3）用燃料發(fā)生高壓蒸汽，通過背壓機(jī)的排汽加熱：50.3kg標(biāo)油。此時(shí)，所需的一次能源已大大小于水本身升溫所需的熱量85kg標(biāo)油。 同樣在工業(yè)應(yīng)用上，只不過是這個(gè)例子的擴(kuò)充而已。圖2 背壓機(jī)排汽加熱節(jié)能示意圖例2 減少過程節(jié)能某熱水泵房的改前流程為：來自自來水管網(wǎng)的水進(jìn)入緩沖罐后由泵升壓供出至工藝裝置換熱后至生活區(qū)。來自工藝裝置的熱媒水進(jìn)入緩沖罐

36、后由泵升壓送至工藝裝置先換熱升溫后加熱新鮮水降溫后返回。由于設(shè)置了緩沖罐，并且加之原選 用的泵揚(yáng)程較高(125m),需要開二臺(tái)75kW的泵。改造后流程：來自自來水管見的新鮮水不進(jìn)緩沖罐直接(流量較小，大部分時(shí)間)或經(jīng)1臺(tái)15kW的管道泵至工藝裝置，基本減少了一臺(tái)75kW的泵電耗。來自工藝裝置的熱媒水也不進(jìn)入緩沖罐直接由1臺(tái)15kW的管道泵升壓送至工藝裝置。上述改造，投資僅3萬元，年節(jié)電費(fèi)用就達(dá)30多萬元。例3 能量多次使用如有八個(gè)物理過程，分別從起始溫度加熱至終止溫度后，即需將熱量排掉，每個(gè)過程的需熱量為10kg標(biāo)油。 12001400 ; 8001000 ; 400600 ; 200300

37、; 150200 ; 110130 ;80100 ; 5070 。如果每一個(gè)過程單獨(dú)進(jìn)行，至少需要810=80 kg標(biāo)油。如果將前一個(gè)過程完成后的熱量回收用于下一個(gè)過程，則總需能量?jī)H為10 kg標(biāo)油，是單獨(dú)過程用能的八分之一。由此可以看出能量多次使用的本質(zhì)和系統(tǒng)優(yōu)化的極大優(yōu)越性。如果真有上述好的條件，一定要抓住機(jī)會(huì)，充分利用?？赡苡蓄愃粕鲜龅牧己脳l件，但是隱蔽的，應(yīng)讓其顯露出來，并充分利用。（系統(tǒng)越大越復(fù)雜，則越接近優(yōu)化匹配的條件）如果沒有這么多的溫度與負(fù)荷匹配良好的過程，要?jiǎng)?chuàng)造條件，創(chuàng)造過程（尤其是公用工程），使工藝過程之間及與公用工程之間實(shí)現(xiàn)良好的匹配。能量平衡4.1 企業(yè)開展能量平衡的主

38、要目的摸清企業(yè)的用能現(xiàn)狀；分析企業(yè)及產(chǎn)品的用能水平；摸清主要用能設(shè)備和工藝裝置的效率指標(biāo)、企業(yè)的能源利用率、能量利用率；查清企業(yè)余熱資源和回收利用情況；找出能量損失的原因、潛力，明確節(jié)能途徑，為節(jié)能規(guī)劃和節(jié)能改造提供依據(jù)。能量平衡最好由企業(yè)自身來搞，培養(yǎng)出能搞清能量的來龍去脈的隊(duì)伍，便于開展經(jīng)常性的節(jié)能工作，容易使節(jié)能管理工作落到實(shí)處。4.2 企業(yè)能量平衡的方法均采用測(cè)試計(jì)算與統(tǒng)計(jì)計(jì)算相結(jié)合的方法。測(cè)試計(jì)算反映測(cè)試狀況下的能耗水平，而統(tǒng)計(jì)計(jì)算反映實(shí)際平均水平。企業(yè)能量平衡是一項(xiàng)技術(shù)性強(qiáng)、涉及面廣、工作量很大的一項(xiàng)工作，工作周期較長(zhǎng)，除了領(lǐng)導(dǎo)重視、技術(shù)力量充足、測(cè)試手段完善之外，掌握正確的測(cè)試方

39、法非常重要。測(cè)算結(jié)合，以測(cè)為主對(duì)企業(yè)進(jìn)行能量平衡主要靠測(cè)試，必須以測(cè)為主，不能以計(jì)算代替測(cè)試。某些設(shè)備或數(shù)據(jù)的可測(cè)性是能量平衡現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的一大難點(diǎn)。因此在制定能量平衡工作大綱時(shí)，必須充分考慮可測(cè)量性的問題。對(duì)于重點(diǎn)設(shè)備、重點(diǎn)參數(shù)，要采取各種直接或間接的方法盡可能做到實(shí)測(cè)；而對(duì)于一般情況，測(cè)試大困難時(shí)，則采用根據(jù)日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行推算。尤其對(duì)重點(diǎn)參數(shù)，還應(yīng)采用多種估算方法進(jìn)行校核性結(jié)算，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性。能量平衡測(cè)試并不是要對(duì)企業(yè)的所有設(shè)備和裝置都完全地進(jìn)行實(shí)測(cè)，應(yīng)該選擇主要耗能設(shè)備進(jìn)行實(shí)測(cè)，其它則只進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。 （2）先易后難，掌握步驟企業(yè)能量平衡工作涉及面寬，設(shè)備與裝置多樣

40、。簡(jiǎn)單的設(shè)備測(cè)試的數(shù)據(jù)比較少，容易掌握。因此開展能平工作時(shí)，應(yīng)先從簡(jiǎn)單設(shè)備和裝置開始，掌握原則，“練好兵”。（3）正反結(jié)合，抓住重點(diǎn)對(duì)設(shè)備的能量平衡測(cè)試原則上應(yīng)同時(shí)采用效率直接測(cè)定法（正平衡法）與效率間接測(cè)定法（反平衡法），并確定其中一種方法為主要方法。如對(duì)鍋爐，規(guī)定必須同時(shí)使用正反平衡法，且正平衡法為主，反平衡法為校核方法。需要注意的是：兩種方法的測(cè)試條件與結(jié)果的偏差，應(yīng)根據(jù)有關(guān)設(shè)備及其標(biāo)準(zhǔn)作出明確的規(guī)定。在實(shí)際能量平衡測(cè)試中，對(duì)一般用能較少設(shè)備，可只進(jìn)行正平衡測(cè)試。（4）分批測(cè)試，統(tǒng)一計(jì)算對(duì)于大型復(fù)雜的企業(yè)，在同一個(gè)時(shí)間對(duì)所有設(shè)備和裝置統(tǒng)一測(cè)試是不可能的，因此應(yīng)對(duì)所有測(cè)試設(shè)備分類，按先易后

41、難原則分批測(cè)試。但應(yīng)特別注意的問題是：測(cè)試應(yīng)選在正常生產(chǎn)運(yùn)行，原料與產(chǎn)品性質(zhì)、產(chǎn)品方案及操作參數(shù)有代表性的條件下進(jìn)行。而且整個(gè)企業(yè)的測(cè)試階段不宜拖得太長(zhǎng)，以避免測(cè)試數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象。全企業(yè)能量平衡測(cè)試完成后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，統(tǒng)一計(jì)算，以避免先后計(jì)算口徑的不一致。4.3 能量平衡工作步驟一般分為以下6個(gè)步驟。組織準(zhǔn)備工作開展培訓(xùn)教育工作，建立企業(yè)能量平衡工作領(lǐng)導(dǎo)小組（全面組織、協(xié)調(diào)，合理安排生產(chǎn)，推進(jìn)實(shí)施能量平衡結(jié)果后的成果實(shí)施）、工作小組（實(shí)施機(jī)構(gòu)）和有關(guān)專業(yè)測(cè)試小組，明確職責(zé)。收集主要耗能設(shè)備的設(shè)計(jì)與運(yùn)行技術(shù)參數(shù)、以及測(cè)試統(tǒng)計(jì)期（截止到能平結(jié)束，向前追溯一個(gè)整年度）的主要產(chǎn)品品種

42、及數(shù)量、能源消耗量。做好計(jì)量準(zhǔn)備工作，配備、完善（校核）測(cè)試儀器，以及現(xiàn)場(chǎng)采樣點(diǎn)、測(cè)試點(diǎn)的準(zhǔn)備。制定能量平衡測(cè)試方案確定加工的原料與產(chǎn)品、處理量，需要遵守的標(biāo)準(zhǔn)和原則，哪些設(shè)備與裝置是需要測(cè)試的，測(cè)試時(shí)間與進(jìn)度（石化企業(yè)一般能量平衡測(cè)試要求在二個(gè)月內(nèi)完成），測(cè)試體系的劃分， 有關(guān)基準(zhǔn)（基準(zhǔn)溫度）、數(shù)據(jù)單位（包括絕壓、表壓）的統(tǒng)一、能量平衡采用的計(jì)算公式的確定。人為地單獨(dú)劃分出來作為研究分析的對(duì)象稱為體系，體系具有一定的空間和邊界。企業(yè)能量平衡中的體系可以劃分為設(shè)備能量平衡體系、主要生產(chǎn)車間（工藝裝置）能量平衡體系、企業(yè)能量平衡體系。也可以根據(jù)能源品種劃分為蒸汽平衡體系、電能平衡體系、燃料平衡體

43、系和水平衡體系等。體系的邊界必須明確，并且符合能量平衡工作目標(biāo)的要求，使測(cè)試方便。隨著測(cè)試體系的確定，被測(cè)設(shè)備、測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)點(diǎn)布置、數(shù)據(jù)采集、計(jì)算方法才能確定。計(jì)算方法需首先確定，是因?yàn)椴煌挠?jì)算方法需要的測(cè)試數(shù)據(jù)不同。（3）能量平衡測(cè)試實(shí)施首先消除被測(cè)設(shè)備體系的明顯缺陷（操作及管理上的缺陷、設(shè)備本體、監(jiān)控儀表、輔助設(shè)施的缺陷，是否存在明顯的偶然性能源浪費(fèi)現(xiàn)象）；根據(jù)設(shè)備測(cè)試計(jì)算表，制作原始記錄表，包括測(cè)試時(shí)間、地點(diǎn)、環(huán)境狀態(tài)、設(shè)備名稱、型號(hào)、測(cè)點(diǎn)位置、測(cè)試儀表、采集次數(shù)、時(shí)間間隔、樣品編號(hào)、生產(chǎn)產(chǎn)品的名稱及性能參數(shù)、測(cè)試人及記錄人等。在最后的測(cè)試過程中，應(yīng)統(tǒng)一指揮，分工負(fù)責(zé)，盡量保證測(cè)試開始

44、、結(jié)束時(shí)間、數(shù)據(jù)記錄時(shí)間及間隔的統(tǒng)一。還必須保證測(cè)試記錄與現(xiàn)場(chǎng)分析相結(jié)合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的不合理性，進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)救測(cè)試。 (4) 能量平衡數(shù)據(jù)的整理與計(jì)算數(shù)據(jù)整理過程中，將需要三類數(shù)據(jù)：測(cè)試數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、引用數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)相互結(jié)合，保證能量平衡結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。有時(shí)靠某一單獨(dú)設(shè)備或裝置的數(shù)據(jù)還不行，必須與其它相連的設(shè)備或裝置相聯(lián)系。石油化工能量平衡方法中規(guī)定，按石化企業(yè)的用能三環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總和分析，由于這幾年各企業(yè)普遍開展能量平衡的測(cè)試較少，相關(guān)指標(biāo)沒有可比性，故可根據(jù)實(shí)際情況，采用靈活的匯總方法。(5) 能量平衡分析分析各設(shè)備、裝置或全廠用能的合理性，以及產(chǎn)生不合理用能的原因。(6) 提

45、出節(jié)能措施改進(jìn)不合理用能是企業(yè)能量平衡的最終目的，因此必須根據(jù)企業(yè)不合理用能現(xiàn)象及原因，有針對(duì)性地提出改進(jìn)和改造的方法與措施。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，有些企業(yè)在能量平衡后，只有大堆的表格和數(shù)據(jù)，但分析與措施很少，實(shí)際上起到能量平衡的作用。節(jié)能新技術(shù)、新設(shè)備51 熱泵吸收式熱泵有二種形式，第一種需要較高溫位的低溫?zé)?，溫度約為（120130），使更低溫位（2050）的低溫?zé)釡囟壬?0左右，這種熱泵一般對(duì)煉油廠不合適。第二種方式是不需較高溫位的低溫?zé)?，僅耗少量的泵功，就可使7090的低溫?zé)嵘咧?50200，這種方式一般稱為吸收式變熱器，應(yīng)是在煉油廠非常實(shí)用的一種節(jié)能措施。典型的單級(jí)吸收式變熱器如下圖所示。制冷

46、劑和吸收劑組成的工質(zhì)對(duì)作為運(yùn)行工質(zhì)，其工作原理是：在發(fā)生器中，制冷劑工質(zhì)吸收溫度為T1（如70100）的低溫?zé)酫G，蒸發(fā)形成壓力較高的飽和蒸氣，蒸汽在換熱器H2中預(yù)冷降溫后，流入冷凝器C并在此冷凝，在環(huán)境溫度T0下向環(huán)境放出品位更低的熱量QC。冷凝后的液體由液泵P2升壓并經(jīng)H2吸熱形成壓力為p1,溫度為T1的過冷液，送入蒸發(fā)器E，并在這里吸收溫度為T1的低品位熱量QE而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的蒸氣流入吸收器A，而沒有蒸發(fā)的液體則經(jīng)節(jié)流閥V降壓重新流入發(fā)生器G，由發(fā)生器G流出的稀溶液由液泵P1升壓并經(jīng)換熱器H1預(yù)熱后打入吸收器A，并在這里吸收由蒸發(fā)器流過來的制冷劑蒸氣，由于吸收劑在吸收制冷劑蒸氣時(shí)發(fā)生放熱

47、效應(yīng)，因此在吸收器A中就放出品位較高的溫度為T2（如150200）的熱量QA，吸收器A中的濃溶液則經(jīng)H1放熱，并與蒸發(fā)器來的流體匯合經(jīng)節(jié)流閥V降壓重新流入發(fā)生器G。這種循環(huán)方式的結(jié)果是僅耗費(fèi)了很少的液泵泵功，就能將低品位的熱量QG+QE轉(zhuǎn)化成一部分接近環(huán)境溫度的熱量QC，和另一部分有用的中品位熱量QA。目前，變熱器還處于研究開發(fā)階段。國(guó)外研究最多的是含有TFE的工作流體，其中TFE-H20-E181溶液和TFE-Pyr溶液有較為滿意的效果。常規(guī)的吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)對(duì)是氨水溶液和溴化鋰水溶液，但在變熱器中，若采用氨水溶液，由于溫度較高，易造成系統(tǒng)內(nèi)的壓力過高；若采用溴化鋰水溶液，則在流體經(jīng)換熱器

48、H1時(shí)，易結(jié)晶而堵塞管路。吸收式變熱器的性能系數(shù)為0.4左右，即可將100份的低品位熱量轉(zhuǎn)化為40份的中品位熱量。燕化公司橡膠廠5000kW降膜吸收式熱泵，熱源溫度為90，熱泵產(chǎn)出熱水110。操作性能參數(shù)COP為0.45-0.48，供熱規(guī)模為6270kW時(shí)，總投資820萬元(2001年)。一般只有回收的余熱溫度高于60 及可回收的熱負(fù)荷大于2000kW時(shí)才具有經(jīng)濟(jì)意義。圖17 單級(jí)吸收式變熱器示意流程C冷凝器 G發(fā)生器 E蒸發(fā)器 A吸收器H1、H2換熱器 P1、P2液泵 V節(jié)流閥5.2 燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理：壓氣機(jī)（壓縮機(jī)，在燃機(jī)的前部）連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮，壓縮后的空氣進(jìn)入

49、燃燒室，與噴入的燃料混合后燃料，成為高溫燃?xì)膺M(jìn)入透平中膨脹作功，推動(dòng)透平葉輪帶著壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn)，加熱后的高溫燃?xì)庾鞴δ芰︼@著提高，因而透平在帶動(dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，尚有余功作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。壓氣機(jī)中空氣出口壓力與進(jìn)口壓力之比稱為壓比，燃燒室出口至透平進(jìn)口的燃?xì)鉁囟确Q為燃?xì)獬鯗豻3,溫比為T3與大氣溫度T1的比值。燃?xì)廨啓C(jī)的工作過程示意圖和壓比及溫比對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)效率的影響見圖18圖19。表12 幾種循環(huán)方式供電效率的比較序號(hào)循環(huán)形式供電效率蒸汽參數(shù)備注1亞臨界3841.9%一般燒煤的供電效率在35%2超臨界4044.5%3超超臨界45.247.7%3035.0MPa620720實(shí)際上沒有，估

50、算值4聯(lián)合循環(huán)53.358.0%燃?xì)廨啓C(jī)+蒸汽5燃?xì)廨啓C(jī)35.041.6%6背壓機(jī)組80%以上圖18 燃?xì)廨啓C(jī)工作過程圖19 壓比和溫比對(duì)燃?xì)庑实挠绊憺榱颂岣呷細(xì)廨啓C(jī)效率，人們不斷地提高溫比，同時(shí)配合提高壓比。當(dāng)前t3最高已達(dá)12001300，簡(jiǎn)單循環(huán)（無回?zé)幔┑膲罕冗_(dá)1530，燃?xì)廨啓C(jī)效率最高的已達(dá)40%以上。由于石化工業(yè)大部分的工藝加熱溫度在200400，而燃?xì)廨啓C(jī)的排氣溫度在400600，加之石化企業(yè)有大量的氣體燃料，是燃?xì)廨啓C(jī)理想的燃料，因此將燃?xì)廨啓C(jī)與工藝加熱爐結(jié)合起來，先利用高品位的熱量做功，再利用較高溫度的熱量供熱，就組成了一種典型的能量逐級(jí)系統(tǒng)，提高能量使用效率。燃?xì)廨啓C(jī)熱電

51、聯(lián)供的基本方案見圖20：圖20 一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供的基本方案燃?xì)廨啓C(jī)與加熱爐聯(lián)合后，多耗的燃料發(fā)電效率在80%以上。在一個(gè)年產(chǎn)30萬噸合成氨廠，用一臺(tái)10MW燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)合成氨所需高壓空氣的壓縮機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)排氣引至一段轉(zhuǎn)化爐中作燃燒用空氣，以減少轉(zhuǎn)化爐中的燃料耗量。這種方式，比空氣壓縮機(jī)用汽輪機(jī)來帶動(dòng)使總的燃料消耗降低10%以上。目前我國(guó)石化企業(yè)中應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)最多的是新疆澤普石油化工廠，裝有三臺(tái)英國(guó)RR公司生產(chǎn)的SK15HE燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，燃用天然氣，單機(jī)功率11.75MW，效率33%，還有三臺(tái)帶煙道補(bǔ)燃器的余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽供熱，于1989年投產(chǎn)。由于該地區(qū)周圍無電網(wǎng)，故以該三臺(tái)機(jī)組組成的

52、熱電站供應(yīng)全部所需的電和熱，平時(shí)投運(yùn)兩臺(tái)機(jī)組即可滿足生產(chǎn)用電的需要，另一臺(tái)備用。（目前可能共裝有五臺(tái)SK15HE機(jī)組）。廠中還裝有六臺(tái)WJ6G1發(fā)電機(jī)組。廣東湛江東興石化公司，裝有6臺(tái)WJ6G1燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，并配有余熱鍋爐實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，已投產(chǎn)。廣州分公司，裝有2臺(tái)WJ6G1燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，燃用煉油廠干氣，配有余熱鍋爐實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供，于1995年投產(chǎn)。日本根岸煉油廠第一套600萬噸/年常壓蒸餾裝置，加熱爐熱負(fù)荷為6600萬kcal/h，1987年和一臺(tái)12600kW的燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合。燃機(jī)排出的煙氣含氧15%，溫度550，作為加熱爐的燃燒用的空氣，其顯熱相當(dāng)于提供加熱爐30%的燃料，加熱爐煙氣經(jīng)

53、脫Nox 后，在余熱鍋爐中回收13t/h 2.3Mpa的蒸汽。燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率為31.8%，加熱爐及余熱鍋爐回收52%,綜合效率83.8%,4年可回收投資。以天然氣為原料的合成氨廠，一座年產(chǎn)20萬噸、四座年產(chǎn)30萬噸的合成氨廠應(yīng)用了燃?xì)廨啓C(jī)，大大降低了能耗。其中一個(gè)廠的設(shè)計(jì)能耗為688kg標(biāo)油/噸氨。國(guó)內(nèi)其它合成氨廠的能耗在900 kg標(biāo)油/噸氨左右。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)應(yīng)該說，已經(jīng)應(yīng)用了燃?xì)廨啓C(jī)，即煙機(jī)，只不過是分體罷了。5.3 低溫余熱的回收與利用 石化工業(yè)有大量的低溫余熱（一般指熱源溫度在150以下），低溫余熱回收和利用的好壞也標(biāo)志著一個(gè)企業(yè)的用能水平，故它始終是困擾節(jié)能工作的一個(gè)問題

54、。5.3.1 低溫余熱的回收利用原則首先改進(jìn)降低工藝用能，優(yōu)化工藝裝置換熱流程，盡量少產(chǎn)低溫余熱；低溫余熱的回收和利用必須經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：有些企業(yè)在確定低溫余熱利用方案時(shí)，低溫余熱的價(jià)格確定不合理；另外有時(shí)將回收利用的系統(tǒng)管道投資沒有考慮。這兩個(gè)方面均會(huì)導(dǎo)致不合理的方案產(chǎn)生。低溫余熱的利用應(yīng)優(yōu)先考慮長(zhǎng)周期運(yùn)行的同級(jí)利用（低溫?zé)崃恐苯哟媪嗽褂玫亩文茉矗?，如除鹽水加熱、工藝裝置重沸器熱源、儲(chǔ)罐加熱，其次考慮全年中部分時(shí)間利用的同級(jí)利用，如采暖，最后才考慮升級(jí)利用，即制冷、發(fā)電。5.3.2 幾種低壓低溫余熱方式的節(jié)能效果幾種低溫余熱利用方式的折能系數(shù)（定義為低溫?zé)崂盟娴囊淮?/p>

55、能源量占低溫?zé)崃康陌俜直龋┮姳?3。表13 低溫?zé)崂玫牡蜏責(zé)崂梅绞秸勰芟禂?shù)備 注同級(jí)利用1.0溴化鋰吸收制冷0.45制取冷水溫度715C熱水?dāng)U容發(fā)電（帶采暖）0.33用水用熱媒，熱水最高溫度130C正丁烷有機(jī)工質(zhì)發(fā)電0.21蒸發(fā)溫度90.76C熱水?dāng)U容發(fā)電（無采暖）0.12用水用熱媒，熱水最高溫度130C 目前國(guó)內(nèi)低溫?zé)釘U(kuò)容發(fā)電投用的企業(yè)有長(zhǎng)嶺和錦西煉廠。由節(jié)能技術(shù)中心組織的某廠350萬噸/年處理量的節(jié)能規(guī)劃中，低溫余熱在回收利用后，所剩無幾。共回收4100萬kcal/h,長(zhǎng)年同級(jí)利用的有氣體分餾裝置重沸器熱源2000萬kcal/h,除鹽水800萬kcal/h,儲(chǔ)罐加熱320400萬kca

56、l/h,全年中部分時(shí)間用的為冬季采暖900萬kcal/h。5.3.3 高壓低溫余熱的回收利用當(dāng)然，上述的低溫余熱利用還僅是在低壓范圍內(nèi)。隨著油品質(zhì)量的進(jìn)一步提高，加氫過程越來越多，產(chǎn)生的較高壓力的低溫余熱也越來越多，其高壓低溫余熱的回收和利用將是提高用能水平一個(gè)新的課題。 高壓低溫余熱一直沒有回收的原因主要有二個(gè)：一是壓力高，換熱回收投資大；并由于壓力高，一般認(rèn)為運(yùn)行安全性差。二是煉油廠普遍存在低壓低溫余熱過剩并難以回收利用的問題。 最近對(duì)加氫裂化反應(yīng)流出物采用水?dāng)U容發(fā)電的情況做了探討。仔細(xì)分析反應(yīng)流出物余熱的特點(diǎn)，可以看出：盡管反應(yīng)流出物壓力高，換熱回收投資大，但由于此股物流流量較大熱量集中

57、，為回收熱量所需的管道投資相對(duì)較小，回收利用的總投資不一定大。如某0.8Mt/a加氫裂化裝置為全循環(huán)、冷高壓分離器流程，80以上反應(yīng)流出物余熱量達(dá)15.8MW。而某新建4.0Mt/a大型加氫裂化裝置為全循環(huán)、熱高壓分離器流程，80以上的反應(yīng)流出物余熱量達(dá)67.4MW。在回收反應(yīng)流出物熱量的過程中，已經(jīng)投用了許多高壓換熱器、高低壓換熱器（如利用高壓分離器氣體熱量直接產(chǎn)生低壓蒸汽）和高壓空冷器，因此也不能認(rèn)為用高低壓換熱器（在回收大量低溫余熱時(shí)，一般用水作介質(zhì)，壓力在0.5MPa以下，故使用高低壓換熱器）代替高壓空冷器就存在安全性的問題。 選擇的基準(zhǔn)價(jià)格數(shù)據(jù)為：電0.45元/kWh,除鹽水14元/

58、t,冷卻水0.25元/t，1.0MPa蒸汽100元/t。 投資 以2002年投資概算價(jià)格為基準(zhǔn)，新建加氫裂化裝置回收41MW低溫位余熱（下稱新建裝置動(dòng)力回收）和已有裝置改造回收（下稱改造裝置動(dòng)力回收）兩種方案的動(dòng)力回收系統(tǒng)工程投資見表14。 表14 動(dòng)力回收系統(tǒng)工程投資 萬元項(xiàng) 目新建裝置動(dòng)力回收改造裝置動(dòng)力回收低溫余熱發(fā)電站17001700反應(yīng)流出物換熱器0400熱水管道175175合計(jì)18752275 注：（1）由于單獨(dú)建低溫余熱電站，故按與裝置的距離計(jì)為500m； （2）新建裝置時(shí)，高低壓換熱器代替了高壓空冷器，故投資不計(jì)。 效益分析 發(fā)電3500kW,年效益1260萬元；換熱器代替高壓空冷器后，減少風(fēng)機(jī)用電160kW,年效益57.