節(jié)能原理、能耗計算與評價

節(jié)能原理、方法和能耗計算與評價集團(tuán)公司節(jié)能技術(shù)中心郭文豪目錄石化工業(yè)用能特點及潛力能耗計算與評價節(jié)能原理與方法能量平衡節(jié)能技術(shù)、設(shè)備石化工業(yè)的節(jié)能方向基準(zhǔn)能耗石化工業(yè)用能特點及潛力用能量大，占加工本錢比例大750kg/t，202360045060〔20231100825標(biāo)準(zhǔn)油。8%~10%。20232.6210032040%~60%。高的假象，將能耗本錢漂浮在巨大的產(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。每噸原油的能源消耗量每噸原油的能源消耗量能源價格每噸原油能消耗用/元燃料35kg1371/t48.0催化燒焦25kg1371/t34.3電67kWh0.5/kWh33.51.0Mpa0.086t80/t6.9穎水7.2t1.8/t13.0合計135.7項目分項加工費項目分項加工費占百分比，%元/噸關(guān)心材料費18.56.7能消耗135.749.0工資及附加費6.02.2折舊費57.620.8修理費24.38.8其它制造費7.92.9治理費用12.54.5財務(wù)費用4.81.7銷售費用9.53.4合計276.8100項目分項加工費項目分項加工費元/t占百分比，%關(guān)心材料費18.510.7能消耗31.218.1工資及附加費6.03.5折舊費57.633.4修理費24.314.1其它制造費7.94.6治理費用12.57.3財務(wù)費用4.82.8銷售費用銷售費用9.55.5合計172.3100表4 2023年集團(tuán)公司煉油專業(yè)達(dá)標(biāo)指標(biāo)序號企業(yè)名稱輕油收率%綜合商品率%加工損失%綜合能耗kgEo/t原油途耗%完全費用元/t集團(tuán)公司72.5692.551.1079.600.41股份公司72.592.451.0879.400.401961燕山70.0092.401.1594.000.401932天津79.0093.001.2068.000.341853石家莊76.0090.501.0588.000.351924滄州71.0090.651.1587.500.401905上海79.596.000.9056.000.261156高橋67.592.501.0098.000.282307金陵75.592.601.2082.000.421888揚子72.194.500.9557.000.191239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68.0091.501.20120.000.4827018長嶺69.0091.701.0081.000.3621419廣州78.0094.000.9564.500.1717020茂名74.0092.001.2076.000.1915521成功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)存續(xù)企業(yè)25巴陵72.2092.451.0089.000.9526揚州70.0090.001.0094.000.5027清江73.0091.001.2092.0028杭州72.5092.001.1085.000.4529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某煉油廠的完全能消耗用及占煉油加工費的比例見表1~386.8kg/t,平kg1.566.62613.1kg/(t.Ef)。從最具可比性的單位能量因數(shù)能耗來看，該煉油廠與國內(nèi)能耗先進(jìn)值(11kg標(biāo)油/(t.Ef))相比有較大的差距。假設(shè)該煉油廠能耗到達(dá)國內(nèi)先進(jìn)水平，綜合能耗將下降13.9kg標(biāo)油/t，使每噸原油的加工費下降21.7由于該廠的單位能量因數(shù)能耗是全國平均水平，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指標(biāo)合理地反映了各項影響因素，能消耗用成為煉油加工本錢的第一影響因素。因此節(jié)能永久是石化企業(yè)挖潛增效，增加競爭力的一個主題。加熱冷卻過程多石化工業(yè)加工過程中，有格外多的冷、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方法，依據(jù)各油品沸點的差異進(jìn)展分別，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。涉及全過程，需要加強治理，需要全體人員參與石化生產(chǎn)是連續(xù)、多工序、多層次的加工過程，從全廠進(jìn)展規(guī)劃、設(shè)計、生產(chǎn)運行、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)能絕不是一個部門或幾個部門的事情。從FCC過程有大量的低溫余熱，而氣體分餾裝置可使用，假設(shè)把此二種裝置布置很遠(yuǎn)，就難以實施該措施。有些廠的這2能耗指標(biāo)是一個高度綜合性的指標(biāo)，假設(shè)一個石化企業(yè)的能耗指標(biāo)是先進(jìn)的，則必定意味著規(guī)劃、設(shè)計、運行、維護(hù)、治理等全部環(huán)節(jié)的高水平，缺一不行。國內(nèi)節(jié)能工作存在的一個重要問題是：重技術(shù)輕治理。必需加強治理，提高全部人員的節(jié)能意識，激發(fā)節(jié)能樂觀性，才能真正將節(jié)能工作落到實處。另外，企業(yè)不同的部門對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，有時在探討工藝過程中反而會提出增加能耗的建議；生產(chǎn)部門重點是放在生產(chǎn)方面，始終努力承受高生產(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)打算部門為將庫存壓于最小程度，依據(jù)適時生產(chǎn)的方式而制定頻繁更換作業(yè)內(nèi)容的生產(chǎn)打算，而這種生產(chǎn)方式不利于節(jié)能的；動力設(shè)備高效運轉(zhuǎn)是動力治理部門的工作任務(wù)，但有時因過度追求節(jié)能，也會提出阻礙生產(chǎn)效率的要求。日本節(jié)能的觀點：生產(chǎn)工廠的使命是制造產(chǎn)品，因而努力推動能量有效利用的工作人員是難能貴重的后勤部隊。與生產(chǎn)部門相比，推動節(jié)能的工作是種不惹眼的苦差事，因而需要“廠領(lǐng)導(dǎo)的節(jié)能意識即應(yīng)當(dāng)針對節(jié)能作出的努力表示敬意并對所取得的成果賜予高度評價和鼓舞。本質(zhì)上存在三環(huán)節(jié)過程過程用能的主要形式是熱、流淌功和蒸汽，它們一般是通過轉(zhuǎn)換設(shè)備〔如爐、機泵〕等轉(zhuǎn)換過來的。此環(huán)節(jié)稱為能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)換設(shè)備供給的熱、功、蒸汽等形式的能量進(jìn)入工藝核心環(huán)節(jié)〔塔、反響器，連同回收循環(huán)能量一起推開工藝過程完成后，除局部能量轉(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)。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。但受工程和經(jīng)濟條件約束，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，削減工藝用能；再考慮經(jīng)濟合理地回收；其缺乏局部再由轉(zhuǎn)換設(shè)備供給。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，裝置實際能耗與統(tǒng)計能耗不全都，有時差異還比較大。如某企業(yè)相距一年的裝置能耗相差一倍，而卻沒有承受過任何節(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。表5 國內(nèi)外主要煉油裝置能耗比照(不包括小企業(yè))序號裝置名稱先進(jìn)能耗國內(nèi)一般或平均國際先進(jìn)1常減壓10.411.89.32FCC4756法國東日〔1992〕37.23RFCC55684延遲焦化21275加氫裂化264638〔全循環(huán)〕6煉廠單因能耗11139.5-10.07乙烯585750-800400-450相對來說，過程組合即系統(tǒng)節(jié)能的潛力更大。熱聯(lián)合蒸汽動力系統(tǒng)儲運系統(tǒng)低溫余熱的回收和利用30/500資回收期為２年時，年節(jié)能效益一般在5000對某300萬噸/1.0MPa40t/h2500能耗計算與評價能耗計算綜合能耗量綜合能耗量是統(tǒng)計對象(煉油裝置、關(guān)心系統(tǒng)或全廠)在統(tǒng)計期內(nèi),消耗的各種能源的總和。其計算通式如下：E=∑MR+QiiEkg年〔月、季；M—〔kW〕年〔月、季；iR—kg/〔kW；iQ—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)計對象輸入的實物消耗量和有效熱量計為正值，輸出時為負(fù)值。實際上，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)計對象之間的熱進(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。假設(shè)原料或產(chǎn)品的一局部〔如PSA尾氣、分餾塔頂油氣等〕作為燃料供給能量，則必需計入能耗。有關(guān)具體計算及規(guī)定見修訂的《煉油廠能耗計算與評價方法》2023年版。單位綜合能耗單位綜合能耗是統(tǒng)計對象在統(tǒng)計期內(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。單位綜合能耗的計算通式如下：e=E/G式中：e—統(tǒng)計對象的單位綜合能耗，kg/t；kg年〔月、季；統(tǒng)計對象的原油加工量〔或原料加工量、產(chǎn)品產(chǎn)量，t年〔月、季。能耗大小比照需要留意的問題國家有不同的標(biāo)準(zhǔn)和方法，因此，不同國家之間的同類裝置、單元或全廠的實物消耗一樣〔國外，甚至一個公司有2種方法，但能耗可能差異較大，不能直接比照。從今年開頭，國內(nèi)能耗比照時，將有三類不同的標(biāo)準(zhǔn)的能耗結(jié)果：＜煉油廠能量消耗計算方法＞修訂前；＜煉油廠能量消耗計算方法＞修訂后，從今年開頭試運行；《石油化工設(shè)計能量消耗計算方法》SH/T3110-2023202351能耗計算例題某煉油裝置的實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0.55,0.6,0.55,0.7kcal/(kg5%。此題僅為說明能耗的計算，能耗數(shù)值無實際意義。6。裝置分界限裝置分界限穎水10t/h3.5MPa蒸汽10t/h除鹽水30t/h1.0MPa蒸汽40t/h循環(huán)水2500t/h催化油漿200t/h330℃0.5MPa蒸汽4t/h300℃催化裂扮裝置分餾塔頂循200t/h130℃電1500kW100℃焦炭5t/h柴油120t/h140℃加熱設(shè)備分散水50t/h除鹽水200t/h25℃蠟油400t/h200℃ 塔頂油氣90℃圖1某裝置實物消耗及裝置界區(qū)外的關(guān)系表6 某裝置能耗計算舉例序號工程原方法結(jié)果kg/h方法結(jié)果kg/h說明110t/h10*0.18=1.810*0.17=1.7折算系數(shù)變化230t/h30*2.3=6930*2.3=6932500t/h2500*0.1=2502500*0.1=250450t/h50*7.4=37050*7.65=382.5折算系數(shù)變化53.5MPa-10t/h-10*88=-880-10*88=-88061.0MPa-40t/h-40*76=-3040-40*76=-304070.5MPa蒸汽4t/h4*66=2644*66=26481500kW1500*0.3=4501500*0.26=390折算系數(shù)變化910t/h5000*1=50005000*0.95=4750折算系數(shù)變化10400t/h40*(200-90)*0.55=2420400*(200-90)*0.55=242011120t/h-12*(140-80)*0.55*0.95=-376-12*(140-80)*0.55*0.95=-376柴油為熱出料1212-20*(330-300)*0.7*0.95-20*(330-300)*0.7*0.95熱聯(lián)合-催化油漿=-399=-39913-20*(130-100)*0.6*0.95-20*(130-100)*0.6*0.95熱聯(lián)合-頂循=-342*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只計算60℃以上熱量，-20*(90-60)*1*0.5=-300且折算系數(shù)變化裝置合計消耗3361.2kg/h合計(括號內(nèi)為能耗)的變化引起能耗評價能耗評價指標(biāo)工藝裝置：單位進(jìn)料或產(chǎn)品的綜合能耗；單位能量因數(shù)能耗〔對聯(lián)合裝置〕;基準(zhǔn)能耗。全廠：加工每噸原油的綜合能耗；單位能量因數(shù)能耗；能源密度指數(shù)。單位能量因數(shù)能耗及能源密度指數(shù)單位能量因數(shù)能耗的意義設(shè)一個煉油廠共有nA1，A2……An;實際能耗(對各自裝置的進(jìn)料或產(chǎn)品)分別為E1,E2……En,評價體系中確定的每套裝置應(yīng)可到達(dá)的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)能耗(國內(nèi)稱為能耗定額，下稱標(biāo)準(zhǔn)能耗)分別為C1,C2……Cn,其中只有編號為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整體來講，單位能量因數(shù)能耗U的定義為：U=n

AiEi/1 n AiCi/(1) (1)i1 i1(1可以看出的是：其中的ni1

AiCi是該煉油廠應(yīng)到達(dá)的能源消耗總量，A1.C1是常減壓裝置應(yīng)到達(dá)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)到達(dá)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)。由于在肯定的評價體系中，標(biāo)準(zhǔn)能耗C1,C2……Cn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)。明顯，高能耗的裝置琥多或加工流程越長，折成的常減壓裝置套數(shù)越多，所以是煉油廠加工簡單程度的表達(dá)。式(1)中的分子項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際能耗。在上述定義中，為爭論便利起見，設(shè)常減壓蒸餾僅有1套，且沒有考慮公用工程局部。實際上，儲運、蒸汽動力系統(tǒng)、給排水等公用工程系統(tǒng)很簡潔按工藝裝置同樣的方法進(jìn)展處理。單位能量因數(shù)能耗與能源密度指數(shù)的關(guān)系將式(1)分子分母的A1約去，并整理成下式：U=C1n

AiEi n AiCi (2)令EII=

i1 i1AiEi n AiCi，則式(2i1 i1U=C1.EII (3)EII為煉油廠實際能耗消耗總量與應(yīng)到達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)能耗消耗總量的比值，這就是國外一些公司所承受的能源密度指數(shù)。此概念意義很簡潔直接理解，假設(shè)該比值為1，說明煉油廠總體上已到達(dá)了先進(jìn)能耗指1，1.220%。假設(shè)一個評價體系中，規(guī)定的各裝置標(biāo)準(zhǔn)能耗不是很先進(jìn)，則EII將會小于1，這時統(tǒng)計分析的煉油廠中EIIEII0.8從式(3)看出，單位能量因數(shù)能耗是在能源密度指數(shù)的根底上乘以常減壓裝置的標(biāo)準(zhǔn)能耗C1，因C1U的凹凸實際是在比較EIIU等于C1，說明煉油廠總體上到達(dá)了先進(jìn)能耗指標(biāo)；假設(shè)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。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：單位能量因數(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)，故它實際上表示煉油廠全部工藝裝置的實際能耗總量與應(yīng)當(dāng)?shù)竭_(dá)的先進(jìn)能耗總量相比的平均節(jié)能潛力，是一個高度綜合性的指標(biāo)，用于整體上評價不同煉油廠的能耗是科學(xué)合理的。使用國內(nèi)外不同的評價體系時，所規(guī)定的能耗計算方法不同，各工藝裝置的標(biāo)準(zhǔn)能耗不同，單位能量因數(shù)能耗結(jié)果不一樣，差異可能較大。所以比照時，必需使用同一個評價體系。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價。對于越來越多的聯(lián)合裝置，由于其中的各裝置實物消耗量難于分開，故難于評價單個裝置能耗，可使用單位能量因數(shù)能耗進(jìn)展整體評價。單位能量因數(shù)能耗中，已經(jīng)考慮了加工流程的簡單程度，故不再與其有關(guān)。單位能量因數(shù)能耗評價的缺點是，評價的準(zhǔn)確性取決于標(biāo)準(zhǔn)能耗確實定。隨著技術(shù)的進(jìn)展，一些工藝裝置的先進(jìn)能耗下降的幅度較大，則必需準(zhǔn)時調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)能耗，以增加可比性。另一方面，盡管對某類工藝裝置可能制定很多檔次的標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)能耗，甚至承受考慮主要影響因素后的擬合公式表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)能耗，以大大增加其可比性，評價結(jié)果已經(jīng)足以從宏觀上說明能耗水平的凹凸，但到底制定的標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)能耗還是有局限性的，所以不行能在微小的程度上分析比照能耗的凹凸。＜煉油廠能量消耗計算方法＞的修訂主要修訂內(nèi)容將現(xiàn)有的計算方法改為計算與評價方法，規(guī)定了全廠、煉油裝置和關(guān)心系統(tǒng)的評價指標(biāo)。作了局部修訂。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。修訂了能耗計算中的有關(guān)規(guī)定，如能耗計算范圍。修訂后最主要的影響：工藝裝置能耗定額：修訂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)的評價合理性大大增加，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。7修訂前后統(tǒng)一能量換算系數(shù)的變化序號類別數(shù)量與單位能源折算值比照修訂前kg(標(biāo)油)修訂后轉(zhuǎn)變狀況1電1kWh0.30.2613.3%2穎水1t0.180.175.5%3循環(huán)水1t0.100.10不變4軟化水1t0.250.25不變5除鹽水1t2.32.30不變6除氧水1t9.29.20不變7凝汽式蒸汽輪機分散水1t3.43.653.4%8加熱設(shè)備分散水1t7.47.653.4%9燃料油1t10001000不變10燃料氣1t10009505%11催化燒焦1t10009505%12工業(yè)焦炭1t800800不變1310.0MPa1t無92增工程143.5MPa1t8888不變151.0MPa1t7676不變160.3MPa1t6666不變17<0.3MPa1t無55增工程18低溫余熱無有增工程19直接交換的熱量無有增工程44催化裂化3FCC70484.36對處理量2010%以RFCC85555對處理量ARGG無756.82對處理量DCC無807.27對處理量LPG36%以上，能耗定額5延遲焦化35252.27對處理量沒有或不開吸取穩(wěn)定，能耗定額削減5。6催化重整19952023199520232023序號裝置名稱計算基準(zhǔn)備注〔指修訂的能耗定額 能耗定額 能量系數(shù)不包括電脫鹽。該定額為燃料型，潤滑沒有或不開吸取穩(wěn)定，能耗定額削減3.預(yù)處理和重整單元95807.27該定額為固定床，組合床為85，連續(xù)重對重整進(jìn)料脫戊烷塔脫重組分塔222對抽提進(jìn)料45溶劑抽提與回收403.64對抽提進(jìn)料也適應(yīng)于FCC25芳烴分別201.82對抽提進(jìn)料(對重整進(jìn)料) 適應(yīng)于苯塔和甲苯塔，假設(shè)為苯塔、甲苯1常減壓蒸餾18111對處理量輕烴回收時，能耗定額再增加12常壓蒸餾159.50.86對處理量3電脫鹽無0.20.018對處理量1995199520232023序號裝置名稱計算基準(zhǔn)備注〔指修訂的能耗定額 能耗定額 能量系數(shù)7 制氫原料同時有氣體和輕油時，能耗定額取氣體20231300118.18對氫產(chǎn)量不包括原料消耗輕油25001500136.36對氫產(chǎn)量不包括原料消耗8加氫裂化65〔1.3-X〕34對處理量X節(jié)能原理與方法原則，規(guī)劃節(jié)能的長短期目標(biāo)。假設(shè)不把握節(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。第肯定律分析法傳統(tǒng)節(jié)能原理是以熱力學(xué)第肯定律為依據(jù)。熱力學(xué)第肯定律即能量守恒定律：能量是物質(zhì)運動的量度，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，數(shù)量不變。小。能量平衡工作正是基于這肯定律，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：簡潔直觀，簡潔理解和把握，運用得當(dāng)對節(jié)能工作能起到重要作用。缺點：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)能潛力時有較大的局限性和不合理性。其次定律分析法2050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，其品位只可能降低或來變，絕不行能提高。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。現(xiàn)代節(jié)能原理是同時依據(jù)熱力學(xué)第一、其次定律，并通過直觀有用的方式，來表達(dá)能的全面本性，種不行能轉(zhuǎn)化的能量形式。熱經(jīng)濟學(xué)2060的相互作用。一般來說，第肯定律和其次定律分析法，在方案比較中僅能給出一個參考方向，而不能得出具體結(jié)論。而熱經(jīng)濟學(xué)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、簡單的能量系統(tǒng)分析、設(shè)計和優(yōu)化。用能的本質(zhì)生疏按能量的作功力量，將其分為三大類：高級能量：理論上可以完全轉(zhuǎn)化為功的能量，如機械功、電能、水能等；低級能量：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。可逆過程與不行逆過程：可逆過程是熱力學(xué)中的一種抱負(fù)過程，在這個過程中，如為機械運動則沒有摩擦阻力，如為傳熱過2~3真正的可逆過程是不存在的，事實上，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)濟合理條件下，接近可逆過程。用能的本質(zhì)：大局部能量是過客；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力。節(jié)能方法使用用能量小的先進(jìn)工藝過程和高效設(shè)備；削減過程。由于凡有過程，就有不行逆性，因此應(yīng)盡可能削減過程，削減不行逆性。如裝置之間的熱進(jìn)出料；從整個系統(tǒng)的角度使用能量，抓住優(yōu)化匹配的時機，削減不行逆性。屢次使用能量。如對傳熱過程，就是要削減傳熱溫差，目前的經(jīng)濟傳熱平均溫差〔不包括加熱爐〕已經(jīng)到達(dá)達(dá)20~30小。煉油過程中，最常見最典型的過程為傳熱過程，各個裝置均有大量的換熱器。但凡傳熱溫差很大或較大的地方，也即是用能不合理的地方。高級高用，低能低用。1，燒開水10000kg1510085kcal85kg用電加熱：280kgLPG94kg90%)；用燃料發(fā)生高壓蒸汽，通過背壓機的排汽加熱：50.3kg標(biāo)油。此時，所需的一次能源已大大85kg同樣在工業(yè)應(yīng)用上，只不過是這個例子的擴大而已。8.8MPa,535℃8.8MPa,535℃1.436t蒸汽汽輪機內(nèi)效率82%發(fā)電等效率92%發(fā)電289kWh110℃1t蒸汽放熱量59.2萬大卡10t,15℃100℃50℃輸入一次能源=1.436*92=132kg標(biāo)油發(fā)電相當(dāng)于輸出一次能源=289*0.2828=81.7kg標(biāo)油用于加熱熱水的一次能源=132-81.7=50.3kg標(biāo)油2背壓機排汽加熱節(jié)能示意圖2削減過程節(jié)能活區(qū)。來自工藝裝置的熱媒水進(jìn)入緩沖罐后由泵升壓送至工藝裝置先換熱升溫后加熱穎水降溫后返回。由于設(shè)置了緩沖罐，并且加之原選用的泵揚程較高(125m)75kW改造后流程：115kW75kW來自工藝裝置的熱媒水也不進(jìn)入緩沖罐直接由115kW330例3 能量屢次使用10kg標(biāo)油。①1200~1400800~1000400~600200~300150~200℃;⑥110~130℃;⑦80~100℃;⑧50~70℃。假設(shè)每一個過程單獨進(jìn)展，至少需要8×10=80kg假設(shè)將前一個過程完成后的熱量回收用于下一個過程，則總需能量僅為10kg標(biāo)油，是單獨過程用能的八分之一。由此可以看出能量屢次使用的本質(zhì)和系統(tǒng)優(yōu)化的極大優(yōu)越性。假設(shè)真有上述好的條件，肯定要抓住時機，充分利用?！蚕到y(tǒng)越大越簡單，則越接近優(yōu)化匹配的條件〕假設(shè)沒有這么多的溫度與負(fù)荷匹配良好的過程，要制造條件，制造過程〔尤其是公用工程藝過程之間及與公用工程之間實現(xiàn)良好的匹配。能量平衡企業(yè)開展能量平衡的主要目的摸清企業(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狀況；找出能量損失的緣由、潛力，明確節(jié)能途徑，為節(jié)能規(guī)劃和節(jié)能改造供給依據(jù)。節(jié)能工作，簡潔使節(jié)能治理工作落到實處。企業(yè)能量平衡的方法實際平均水平。技術(shù)力氣充分、測試手段完善之外，把握正確的測試方法格外重要。測算結(jié)合，以測為主對企業(yè)進(jìn)展能量平衡主要靠測試，必需以測為主，不能以計算代替測試。某些設(shè)備或數(shù)據(jù)的可測性是能量平衡現(xiàn)場測試的一大難點。因此在制定能量平衡工作大綱時，必需充分考慮可測量性的問題。對于重點設(shè)備、重點參數(shù)，要實行各種直接或間接的方法盡可能做到實測；而對于一般狀況，測試大困難時，則承受依據(jù)日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)或閱歷數(shù)據(jù)進(jìn)展推算。尤其對重點參數(shù)，還應(yīng)承受多種估算方法進(jìn)展校核性結(jié)算，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、牢靠性。測，其它則只進(jìn)展統(tǒng)計計算。先易后難，把握步驟企業(yè)能量平衡工作涉及面寬，設(shè)備與裝置多樣。簡潔的設(shè)備測試的數(shù)據(jù)比較少，簡潔把握。因此開展能平工作時，應(yīng)先從簡潔設(shè)備和裝置開頭，把握原則正反結(jié)合，抓住重點對設(shè)備的能量平衡測試原則上應(yīng)同時承受效率直接測定法〔正平衡法〕與效率間接測定法〔反平衡法，并確定其中一種方法為主要方法。如對鍋爐，規(guī)定必需同時使用正反平衡法，且正平衡法為主，反平衡法為校核方法。需要留意的是：兩種方法的測試條件與結(jié)果的偏差，應(yīng)依據(jù)有關(guān)設(shè)備及其標(biāo)準(zhǔn)作出明確的規(guī)定。在實際能量平衡測試中，對一般用能較少設(shè)備，可只進(jìn)展正平衡測試。分批測試，統(tǒng)一計算對于大型簡單的企業(yè)，在同一個時間對全部設(shè)備和裝置統(tǒng)一測試是不行能的，因此應(yīng)對全部測試設(shè)備分類，按先易后難原則分批測試。但應(yīng)特別留意的問題是：測試應(yīng)選在正常生產(chǎn)運行，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)展。而且整個企業(yè)的測試階段不宜拖得太長，以避開測試數(shù)據(jù)與統(tǒng)計數(shù)據(jù)嚴(yán)峻脫節(jié)的現(xiàn)象。全企業(yè)能量平衡測試完成后，再進(jìn)展數(shù)據(jù)整理，統(tǒng)一計算，以避開先后計算口徑的不全都。能量平衡工作步驟6組織預(yù)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)，推動實施能量平衡結(jié)果后的成果實施、工作小組〔實施機構(gòu)〕和有關(guān)專業(yè)測試小組，明確職責(zé)。收集主要耗能設(shè)備的設(shè)計與運行技術(shù)參數(shù)、以及測試統(tǒng)計期〔截止到能平完畢，向前追溯一個整年度〕的主要產(chǎn)品品種及數(shù)量、能源消耗量。做好計量預(yù)備工作，配備、完善〔校核〕測試儀器，以及現(xiàn)場采樣點、測試點的預(yù)備。制定能量平衡測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)備與裝置是需要測試的，測試時〔石化企業(yè)一般能量平衡測試要求在二個月內(nèi)完成〔基準(zhǔn)溫度、數(shù)據(jù)單位〔包括絕壓、表壓〕的統(tǒng)一、能量平衡承受的計算公式確實定。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。也可以依據(jù)能源品種劃分為蒸汽平衡體系、電能平衡體系、燃料平衡體系和水平衡體系等。體系的邊界必需明確，并且符合能量平衡工作目標(biāo)的要求，使測試便利。隨著測試體系確實定，被測設(shè)備、測試工程、測點布置、數(shù)據(jù)采集、計算方法才能確定。計算方法需首先確定，是由于不同的計算方法需要的測試數(shù)據(jù)不同?！?〕能量平衡測試實施〔是否存在明顯的偶然性能源鋪張現(xiàn)象；依據(jù)設(shè)備測試計算表，制作原始記錄表，包括測試時間、地點、環(huán)境狀態(tài)、設(shè)備名稱、型號、測點位置、測試儀表、采集次數(shù)、時間間隔、樣品編號、生產(chǎn)產(chǎn)品的名稱及性能參數(shù)、測試人及記錄人等。在最終的測試過程中，應(yīng)統(tǒng)一指揮，分工負(fù)責(zé)，盡量保證測試開頭、完畢時間、數(shù)據(jù)記錄時間及間隔的統(tǒng)一。還必需保證測試記錄與現(xiàn)場分析相結(jié)合，準(zhǔn)時覺察數(shù)據(jù)的不合理性，進(jìn)展調(diào)整和補救測試。能量平衡數(shù)據(jù)的整理與計算數(shù)據(jù)整理過程中，將需要三類數(shù)據(jù)：測試數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、引用數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)相互結(jié)合，保證聯(lián)系?！妒突つ芰科胶夥椒ā分幸?guī)定，按石化企業(yè)的用能三環(huán)節(jié)進(jìn)展數(shù)據(jù)的匯總和分析，由于這幾年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)生不合理用能的緣由。提出節(jié)能措施地提出改進(jìn)和改造的方法與措施。已經(jīng)覺察，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，實際上起到能量平衡的作用。節(jié)能技術(shù)、設(shè)備熱泵吸取式熱泵有二種形式，第一種需要較高溫位的低溫?zé)?，溫度約為〔 120~130℃，使更低溫位〔20~50℃〕30℃左右，這種熱泵一般對煉油廠不適宜。其次種方式是不需較高溫位的低溫?zé)?0~90℃的低溫?zé)嵘仙?50~200℃，這種方式一般稱為吸取式變熱器，應(yīng)是在煉油廠格外有用的一種節(jié)能措施。在發(fā)生器中，制冷劑工質(zhì)吸取溫度為T1〔如70~100℃〕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H2CT0QCP2升壓并經(jīng)H2吸熱形成壓力為p1,溫度為T1E，并在這里吸取溫度為T1的低品位熱量QE而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的蒸氣流入吸取器A，而沒有蒸發(fā)的液體則經(jīng)節(jié)V降壓重流入發(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器A，并在這里吸取由蒸發(fā)器流過來的制冷劑蒸氣，由于吸取劑在吸取制冷劑蒸氣時發(fā)生放熱效應(yīng)，因AT2〔150~200℃〕QAAH1放熱，并與蒸發(fā)器來的流體集合經(jīng)節(jié)流閥V降壓重流入發(fā)生器G。這種循環(huán)方式的結(jié)果是僅消耗了很少Q(mào)G+QEQC，和另一局部有用的中品位熱量QA。TFE的工作流體，其中TFE-H20-E181溶液和TFE-Pyr變熱器中，假設(shè)承受氨水溶液，由于溫度較高，易造成系統(tǒng)內(nèi)的壓力過高；假設(shè)承受溴化鋰水溶液，則在流體經(jīng)換熱器H10.410040燕化公司橡膠廠5000kW90℃，110℃。操作性能參數(shù)COP0.45-0.486270kW820(2023602023kW圖17 單級吸取式變熱器示意流程C—冷凝器 G—發(fā)生器 E—蒸發(fā)器 A—吸取器H1、H2—換熱器 P1、P2—液泵 V—節(jié)流閥燃?xì)廨啓C燃?xì)廨啓C的工作原理：〔械功。壓氣機中空氣出口壓力與進(jìn)口壓力之比稱為壓比t3,溫比τ為T3T1燃?xì)廨啓C的工作過程示意圖和壓比及溫比對燃?xì)廨啓C效率的影響見圖18~圖19。序號循環(huán)形式供電效率蒸汽參數(shù)序號循環(huán)形式供電效率蒸汽參數(shù)備注1亞臨界38~41.9%一般燒煤的供電效率在35%2超臨界40~44.5%3超超臨界45.2~47.7%30~35.0MPa620~720℃實際上沒有，估算值4聯(lián)合循環(huán)53.3~58.0%燃?xì)廨啓C+蒸汽5燃?xì)廨啓C35.0~41.6%6背壓機組80%以上圖18 燃?xì)廨啓C工作過程圖19 壓比π和溫比τ對燃?xì)庑实挠绊憈3最高已達(dá)1200~1300℃，簡潔循環(huán)〔無回?zé)帷?5~3040%以上。由于石化工業(yè)大局部的工藝加熱溫度在200~400℃，而燃?xì)廨啓C的排氣溫度在400~600℃，加之石化企業(yè)有大量的氣體燃料，是燃?xì)廨啓C抱負(fù)的燃料，因此將燃?xì)廨啓C與工藝加熱爐結(jié)合起來，先利用高燃?xì)廨啓C熱電聯(lián)供的根本方案見圖20：20一個燃?xì)廨啓C熱電聯(lián)供的根本方案燃?xì)廨啓C與加熱爐聯(lián)合后，多耗的燃料發(fā)電效率在80%以上。在一個年產(chǎn)3010MW燃?xì)廨啓C帶動合成氨所需高壓空氣的壓縮機，燃?xì)廨啓C排氣引至一段轉(zhuǎn)化爐中作燃燒用空氣，以削減轉(zhuǎn)化爐中的燃料耗量。這種方式，比空氣壓縮機用汽輪10%以上。目前我國石化企業(yè)中應(yīng)用燃?xì)廨啓C最多的是疆澤普石油化工廠，裝有三臺英國RR公司生產(chǎn)的SK15HE燃?xì)廨啓C發(fā)電機組，燃用自然氣，單機功率11.75MW，效率33%，還有三臺帶煙道補燃器的余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽供熱，于1989年投產(chǎn)。由于該地區(qū)四周無電網(wǎng)，故以該三臺機組組成的熱電站供給全部〔目前可能共裝有五臺SK15HE機組WJ6G16臺WJ6G1燃?xì)廨啓C發(fā)電機組，并配有余熱鍋爐實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，已投產(chǎn)。2WJ6G11995600/年常壓蒸餾裝置，加熱爐熱負(fù)荷為6600萬kcal/h，1987臺12600kW15%，550℃，作為加熱爐的燃燒用的空氣，其30%的燃料，加熱爐煙氣經(jīng)脫Nox后，在余熱鍋爐中回收13t/h2.3Mpa31.852%83.8%,420萬噸、四座年產(chǎn)30萬噸的合成氨廠應(yīng)用了燃?xì)廨啓C，大大降低了能耗。其中一個廠的設(shè)計能耗為688kg/噸氨。國內(nèi)其它合成氨廠的能耗在900kg標(biāo)油/噸氨左右。實際上，國內(nèi)大局部企業(yè)應(yīng)當(dāng)說，已經(jīng)應(yīng)用了燃?xì)廨啓C，即煙機，只不過是分體罷了。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15℃以下志著一個企業(yè)的用能水平，故它始終是困擾節(jié)能工作的一個問題。低溫余熱的回收利用原則〔1〕〔2〕

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需經(jīng)濟合理、運行牢靠。已經(jīng)覺察：有些企業(yè)在確定低溫余熱利用方案時，低溫余熱的價格確定不合理；另外有時將回收利用的系統(tǒng)管道投資沒有考慮。這兩個方面均會導(dǎo)致不合理的方案產(chǎn)生?！?〕 〔低溫?zé)崃恐苯哟媪嗽褂玫亩文茉慈绮膳?，最終才考慮升級利用，即制冷、發(fā)電。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娴囊淮文茉戳空嫉蜏責(zé)崃康陌俜直取?3。低溫?zé)崂梅绞秸勰芟禂?shù)備注低溫?zé)崂梅绞秸勰芟禂?shù)備注同級利用1.0溴化鋰吸取制冷0.457~15C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正丁烷有機工質(zhì)發(fā)電0.2190.76C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目前國內(nèi)低溫?zé)釘U容發(fā)電投用的企業(yè)有長嶺和錦西煉廠。由節(jié)能技術(shù)中心組織的某廠350萬噸/共回收4100萬kcal/h,常年同級利用的有氣體分餾裝置重沸器熱源2023萬kcal/h,除鹽水800萬kcal/h,320~400kcal/h,全年中局部時間用的為冬季采暖900kcal/h。高壓低溫余熱的回收利用產(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的課題。高壓低溫余熱始終沒有回收的緣由主要有二個：一是壓力高，換熱回收投資大；并由于壓力高，一般認(rèn)為運行安全性差。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。最近對加氫裂化反響流出物承受水?dāng)U容發(fā)電的狀況做了探討。認(rèn)真分析反響流出物余熱的特點，可以看出：盡管反響流出物壓力高，換熱回收投資大，但由于此股物流流量較大熱量集中，為回收熱量所需的管道投資相對較小，回收利用的總投資不肯定大。如某0.8Mt/a加氫裂扮裝置為全循環(huán)、冷高壓分別器流程，8015.8MW4.0Mt/a高壓分別器流程，80℃以上的反響流出物余熱量達(dá)67.4MW了很多高壓換熱器、凹凸壓換熱器〔如利用高壓分別器氣體熱量直接產(chǎn)生低壓蒸汽〕和高壓空冷器，因此也不能認(rèn)為用凹凸壓換熱器〔0.5MPa以下，故使用凹凸壓換熱器〕代替高壓空冷器就存在安全性的問題。選擇的基準(zhǔn)價格數(shù)據(jù)為0.45元/kWh14元/t0.25/1.0MPa蒸汽100元/投資以202341MW低溫位余熱〔下稱建裝置動力回收〕和已有裝置改造回收〔下稱改造裝置動力回收〕兩種方案的動力回收系統(tǒng)工程投資見表14。項目建裝置動力回收改造裝置動力回收項目建裝置動力回收改造裝置動力回收低溫余熱發(fā)電站17001700反響流出物