石化工业节能技术讲座节能原理与方法.ppt

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1、石化工业节能技术讲座节能原理与方法 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望节能原理与方法节能原理与方法 通过了解节能原理可以科学地找出节通过了解节能原理可以科学地找出节能潜力的大小、部位，指出潜力的限度及能潜力的大小、部位，指出潜力的限度及制定节能措施的指导原则，规划节能的长制定节能措施的指导原则，规划节能的长短期目标。短期目标。如果不掌握节能原理，就可能提出不如果不掌握节能原理，就可能提出不恰当的节能指标，制定出不合理的节能决恰当的节能指标，制定出不合理

2、的节能决策，批准不合理的节能方案。策，批准不合理的节能方案。讲讲 课课 内内 容容 一、能量分析方法一、能量分析方法 二、企业能耗技术指标二、企业能耗技术指标 三、我国石化企三、我国石化企业业存在的主要存在的主要问题问题 四、我国石化企四、我国石化企业业合理用能基本原合理用能基本原则则 五、我国石化企五、我国石化企业节业节能基本途径能基本途径六、六、我国石化企业能量系统优化和节能改造我国石化企业能量系统优化和节能改造 具体内容具体内容 七、节能优化实例七、节能优化实例 一、能量分析方法一、能量分析方法（一）（一）热热力学第一定律分析法力学第一定律分析法 （二）（二）热热力学第二定律分析法力学第

3、二定律分析法 （三）（三）热经济热经济学分析法学分析法 （一）热力学第一定律分析法（一）热力学第一定律分析法 热热力力学学第第一一定定律律即即能能量量守守恒恒定定律律：能能量量是是物物质质运运动动的的量量度度，当当任任何何一一种种形形式式的的能能量量被被转转移移或或转转化化为为另另一一种种形形式式的的能能量时，数量不变。量时，数量不变。该该分分析析法法得得到到了了广广泛泛应应用用，它它主主要要是是用用热热效效率率的的高高低低来来估计节能潜力，热效率越低说明节能潜力越大。估计节能潜力，热效率越低说明节能潜力越大。能能量量平平衡衡工工作作正正是是基基于于这这一一定定律律，把把能能量量的的来来龙龙去

4、去脉脉搞搞清楚，确定多少能量被利用，多少能量损失掉。清楚，确定多少能量被利用，多少能量损失掉。优优点点：简简单单直直观观，容容易易理理解解和和掌掌握握，运运用用得得当当对对节节能能工工作能起到重要作用。作能起到重要作用。缺缺点点：由由于于它它所所依依据据的的仅仅是是能能量量数数量量上上的的守守恒恒性性，在在挖挖掘节能潜力时有较大的局限性和不合理性。掘节能潜力时有较大的局限性和不合理性。（二）热力学第二定律分析法（二）热力学第二定律分析法 热热力力学学第第二二定定律律：当当任任何何一一种种形形式式的的能能量量被被转转移移或或转转化化为为另另一一种种形形式式的的能能量量时时，其其品品位位只只可可能

5、能降降低低或或贬贬值值，绝绝不不可可能能提提高高。这这样样能能量量在在数数量量的的守守恒恒性性和和质质量量上上的的贬贬值值性性，就就构构成了能量的全面本性。成了能量的全面本性。现现代代节节能能原原理理是是同同时时依依据据热热力力学学第第一一、第第二二定定律律，并并通通过过直直观观实实用用的的方方式式，来来体体现现能能的的全全面面本本性性，由由此此建建立立的的节节能能理理论和方法，称为第二定律分析法。论和方法，称为第二定律分析法。熵分析法、火用分析法熵分析法、火用分析法（二）热力学第二定律分析法（二）热力学第二定律分析法 火用火用分析法认为：能量分析法认为：能量=火用火用+火无火无 火火用用是是

6、在在给给定定环环境境的的作作用用下下，可可以以完完全全连连续续地地转转化化为为任任何何一一种种其其它它形形式式的的能能量量，而而火火无无是是一一种种不不可能转化的能量形式。可能转化的能量形式。火火用用主主要要是是针针对对热热提提出出的的，即即热热量量中中最最大大能能转转化为功的部分。化为功的部分。采用采用火用火用分析法，能从本质上找出能量损失分析法，能从本质上找出能量损失 例题解析例题解析 求解下列两种情况下，由不可逆传热造成的火用损失，设Q=100kJ，环境温度T0=23：（1）tA=420，tB=420；（2）tA=70，tB=50。解答解答 解：（1）TA=（420+273）K=693K

7、，TB=（400+273）K=673K 因为TATBT0，热量从A传向B，故（2）TA=（70+273）K=343K，TB=（50+273）K=323K因为TATBT0，热量从A传向B，故由此可以看出，同样大小的传热温差由此可以看出，同样大小的传热温差T，低温传热时火用，低温传热时火用损失更大。工程上，在不降低（或减少降低）传热效果的损失更大。工程上，在不降低（或减少降低）传热效果的同时，尽量减少传热温差，对低温换热器尤为重要。同时，尽量减少传热温差，对低温换热器尤为重要。例题解析例题解析 项目项目能量平衡能量平衡火用分析火用分析能量能量kJ/kg百分率百分率%火用火用kJ/kg百分率百分率%

8、输入输入燃料供给能燃料供给能37041003226.6100输出输出系统净输出能系统净输出能839.722.67839.826.03锅炉损失锅炉损失555.615.01929.659.81汽轮机内部损失汽轮机内部损失236.06.37221.06.85汽轮机摩擦损失汽轮机摩擦损失13.20.3613.20.41凝汽器损失凝汽器损失2006.454.7164.05.08管道损失管道损失27.10.7333.01.02发电机损失发电机损失26.00.7026.00.80系统效率系统效率22.67某蒸汽动力系统的能量平衡和火用分析某蒸汽动力系统的能量平衡和火用分析分析分析 蒸汽动力系统中造成火用损失

9、最大的设备是锅炉，为59.81%。锅炉的火用损失主要是燃烧不可逆损失和燃烧产物与工质的热交换损失。尽管凝汽器的能量损失很大（54.7%），但由于温度很低，火用损失仅占5%，改进凝汽器的效率对提高整个系统的火用效率作用不大。由此可见，提高蒸汽动力系统能量利用率的关由此可见，提高蒸汽动力系统能量利用率的关键在于提高锅炉的火用效率。键在于提高锅炉的火用效率。例如提高蒸汽的压力和温度，以减少炉内传热过程的火用损失等，这样可以在发电作功量相同的条件下，减少燃料的供入量。同时为了减少凝汽器的能量损失，可以通过热电联产，将汽轮机排汽压力提高作为供热热源用，才可使燃料能量得到充分利用。（三）热经济学分析法（三

10、）热经济学分析法 2020世世纪纪6060年年代代以以来来，在在节节能能领领域域产产生生了了将将火火用用分分析析法法与与经经济济因因素素及及优优化化理理论论有有机机结结合合的的热热经经济济学学，即即除除了了研研究究体体系系与与自自然然环环境境之之间间的的相相互互作作用用外外，还还要要研研究究一一个个体体系系内内部部的的经经济济参参量量与与环环境境经经济济参参量量之之间的相互作用。间的相互作用。一一般般来来说说，第第一一定定律律和和第第二二定定律律分分析析法法，在在方方案案比比较较中中仅仅能能给给出出一一个个参参考考方方向向，而而不不能能得得出出具具体体结论。结论。热热经经济济学学分分析析法法可

11、可以以直直接接给给出出结结果果，这这种种方方法法特特别别适适用用于于解解决决大大型型、复复杂杂的的能能量量系系统统分分析析、设设计计和优化。和优化。二、二、企业能耗技术指标企业能耗技术指标（一（一）能耗能耗（二）利用率（二）利用率 （三）回收率（三）回收率 （一）能耗（一）能耗（1 1）单耗）单耗 单位产品能耗单位产品能耗=某种能总耗量某种能总耗量/某种产品产量某种产品产量 单位产值能耗单位产值能耗=某种能总耗量某种能总耗量/生产总值生产总值（2 2）综合能耗）综合能耗 单位产品综合能耗单位产品综合能耗=各种能总耗量各种能总耗量/某种产品产量某种产品产量 单位产值综合能耗单位产值综合能耗=各种

12、能总耗量各种能总耗量/生产总值生产总值（3 3）可比能耗）可比能耗 可比能耗可比能耗=各种能总耗量各种能总耗量/标准产品产量标准产品产量 可比能耗可比能耗=标准工序总耗能量标准工序总耗能量/产品产量产品产量（4 4）工序能耗）工序能耗 工序能耗工序能耗=某工序总耗能量某工序总耗能量/某工序半成品产量某工序半成品产量（一）能耗（一）能耗能量能量换换算系数算系数 （二）利用率（二）利用率（1 1）设备用能利用率：反映某设备能量有效利用程度）设备用能利用率：反映某设备能量有效利用程度 设备用能利用率=有效能/供入能（2 2）企业能源利用率：考察整个企业用能水平的指标）企业能源利用率：考察整个企业用能

13、水平的指标 （3 3）装置能量利用率：考察某些工艺装置的用能水平）装置能量利用率：考察某些工艺装置的用能水平 （三）回收率（三）回收率 反反映映企企业业能能量量回回收收所所带带来来的的收收益益和和由由于于能能量量回回收收而带来的燃料消耗节约率而带来的燃料消耗节约率 随随着着节节能能工工作作的的深深入入，除除了了不不断断改改进进设设备备，提提高高设设备备用用能能利利用用率率外外，能能量量回回收收，提提高高整整个个企企业业的的能能量量回收率，将成为今后企业节能的重要方向。回收率，将成为今后企业节能的重要方向。三、我国石化企业存在的主要问题三、我国石化企业存在的主要问题（一）设计环节存在问题（一）设

14、计环节存在问题 （二）组织管理存在问题（二）组织管理存在问题 （三）观念和技术问题（三）观念和技术问题 （一）设计环节存在问题（一）设计环节存在问题 （1）在在决决策策层层方方面面，前前期期工工作作时时间间仓仓促促，经经费费、人人力力少少，内内容容重重工工艺艺轻轻能能量量优优化化，设设计计时时间间也很短；也很短；（2）在炼厂方面，急于上工程，只委托设计）在炼厂方面，急于上工程，只委托设计院做装置设计，缺乏与全局节能协同优化的观念；院做装置设计，缺乏与全局节能协同优化的观念；（3）在设计院方面，急于赶任务，也没有节）在设计院方面，急于赶任务，也没有节能和优化的压力。因此可以说，本质上不是技术能和

15、优化的压力。因此可以说，本质上不是技术原因，而是体制和观念因素所致原因，而是体制和观念因素所致。（二）组织管理存在问题（二）组织管理存在问题 迄今还没有一个厂的节能办有从扩产、基建迄今还没有一个厂的节能办有从扩产、基建的项目和全局规划的角度考虑节能的职能和权利。的项目和全局规划的角度考虑节能的职能和权利。节能不光是生产调度或任何一个单独部门的节能不光是生产调度或任何一个单独部门的事。它是牵涉全厂所有部门，从设计、运行到控事。它是牵涉全厂所有部门，从设计、运行到控制各个层面的系统性、全局性的重要工作；应当制各个层面的系统性、全局性的重要工作；应当由主要技术领导直接负责抓，并协调各个职能部由主要技

16、术领导直接负责抓，并协调各个职能部门配合运作。门配合运作。因此，可以说，当前我国炼油工业发展提出因此，可以说，当前我国炼油工业发展提出的以节能降耗求经济效益的挑战，强烈呼唤着相的以节能降耗求经济效益的挑战，强烈呼唤着相应的节能组织管理的创新。应的节能组织管理的创新。能源内部定价不合理。能源内部定价不合理。（三）观念和技术问题（三）观念和技术问题 （1 1）传统的对能量只从数量上认识，缺乏质量传统的对能量只从数量上认识，缺乏质量概念，致使概念，致使在转换、利用、回收过程中效率很低。在转换、利用、回收过程中效率很低。（三）观念和技术问题（三）观念和技术问题 （2 2）除无谓损耗外，设计中缺乏在损耗

17、和投资除无谓损耗外，设计中缺乏在损耗和投资之间权衡的意识，以及技术经济优化的设计观点与之间权衡的意识，以及技术经济优化的设计观点与技术手段，主要靠经验，难以达到设计优化。技术手段，主要靠经验，难以达到设计优化。（三）观念和技术问题（三）观念和技术问题 （3 3）由于条件的局限，设计中对能量的利用多由于条件的局限，设计中对能量的利用多是分散、孤立考虑的，缺乏系统的观念，也未采用是分散、孤立考虑的，缺乏系统的观念，也未采用能量综合优化的设计思想、观念和技术。能量综合优化的设计思想、观念和技术。（三）观念和技术问题（三）观念和技术问题 （4 4）单元操作过程和设备技术本身相对陈旧落后，）单元操作过程

18、和设备技术本身相对陈旧落后，设计水平相对较低设计水平相对较低。锅炉发电机组都是六、七十年代的产品；锅炉发电机组都是六、七十年代的产品；加热炉、塔器等设备服役时间过长；加热炉、塔器等设备服役时间过长；反应工艺过程、催化剂、分离过程等设计水平落后。反应工艺过程、催化剂、分离过程等设计水平落后。（5 5）我国过程工业的内、外条件发生了重大变化）我国过程工业的内、外条件发生了重大变化。内部：加工深度，能耗构成，产品格局；内部：加工深度，能耗构成，产品格局；外部：国家能源形势，经济全球化和加入外部：国家能源形势，经济全球化和加入WTOWTO，技术进步，市场价格变化技术进步，市场价格变化 四、我国石化企业

19、合理用能基本原则四、我国石化企业合理用能基本原则（一）最小外部损失原则（一）最小外部损失原则 （二）最佳推动力原则（二）最佳推动力原则 （三）能量优化利用原则（三）能量优化利用原则 （一）最小外部损失原则（一）最小外部损失原则 外部损失，即有形损失，包括：外部损失，即有形损失，包括：由由废废气气、废废渣渣、冷冷却却水水、各各种种中中间间物物或或产产品品带带走能量造成的损失；走能量造成的损失；跑，冒，滴，漏造成的损失；跑，冒，滴，漏造成的损失；保温和保冷不良造成的散热和散冷损失等。保温和保冷不良造成的散热和散冷损失等。虽虽然然这这些些外外部部损损失失的的能能量量能能级级不不太太高高，但但它它们们

20、都都是是由由投投入入系系统统的的高高级级能能源源因因过过程程的的不不可可逆逆性性转转化化而而来来的的。所所以以在在设设计计和和生生产产中中，应应力力求求使使排排出出系系统统而而未未利利用用的的余余热热降降低低到最低的限度，做到能量的充分利用。到最低的限度，做到能量的充分利用。具具体体措措施施是是：堵堵塞塞漏漏洞洞，减减少少余余热热排排放放，余余热热回收。回收。（一）最小外部损失原则（一）最小外部损失原则 （1 1）减减少少跑跑、冒冒、滴滴、漏漏。跑跑、冒冒、滴滴、漏漏造造成的损失，不容忽视。成的损失，不容忽视。例例如如，每每小小时时泄泄漏漏423K的的饱饱和和蒸蒸汽汽15，相相当当于于每每年年

21、损失标准煤损失标准煤1.6410416.4 t （2 2）减减少少废废弃弃物物和和污污染染物物的的排排放放量量，减减少少可可燃燃气体和有用气体的放空。气体和有用气体的放空。排污降排污降2%节煤节煤0.4%（3 3）减减少少散散热热和和散散冷冷损损失失等等。设设备备、管管道道保保温温和和保保冷冷不不良良，由由于于系系统统和和环环境境的的热热交交换换而而造造成成散散热和散冷损失。热和散冷损失。未保温阀门年损失蒸汽未保温阀门年损失蒸汽12t （4 4）余余热热的的回回收收利利用用。首首先先要要调调查查余余热热的的数数量量、质质量量及及稳稳定定性性，看看余余热热回回收收是是否否必必要要和和用用途途，在

22、在此基础上确定余热回收的方法。此基础上确定余热回收的方法。（二）最佳推动力原则（二）最佳推动力原则 从从能能量量利利用用的的观观点点看看，一一切切石石油油化化工工过过程程都都是是能能量量的的传传递递和和转转化化过过程程，都都是是在在一一定定的的热热力力学学势势差差（如如温温度度差差、压压力力差差、电电位位差差、化化学学位位差差等等）推推动动下下进进行行。过过程程进进行行的的速速率率与与推推动动力力成成正正比比，没没有有热热力力学学势势差差，就就没没有有推推动动力力的的过过程程，实实际际上上是是无无法法实实现现的的。由由于于任任何何热热力力学学势势差差都都是是不不可可逆逆因素，都会导致过程的火用

23、损失。因素，都会导致过程的火用损失。能能量量利利用用的的中中心心环环节节是是，在在技技术术和和经经济济条条件件许许可可的的前前提提下下，采采取取各各种种措措施施，寻寻求求过过程程进进行行的的最佳推动力，以提高能量的有效利用率。最佳推动力，以提高能量的有效利用率。（二）最佳推动力原则（二）最佳推动力原则 （1）按按需需供供能能，按按质质用用能能。正正确确使使用用能能源源是是能能量量有有效效利利用用的的首首要要问问题题，它它的的基基本本原原则则是是按按需需供供能，按质用能。能，按质用能。（2）能能量量的的多多次次梯梯级级利利用用。石石油油化化工工过过程程的的能能源源，主主要要是是高高能能级级的的电

24、电能能和和石石化化燃燃料料。为为了了防防止止能能量量的的无无功功降降级级，应应根根据据用用户户对对输输入入能能的的不不同同能能级级要要求求，使使能能源源的的能能级级逐逐次次下下降降，对对能能量量进进行行梯梯级级利利用用，只只有有系系统统无无法法再再使使用用的的低低温温余余热热才才加加以以废弃，做到能尽其用。废弃，做到能尽其用。（3 3）适当减少过程的推动力适当减少过程的推动力 换热过程 （二）最佳推动力原则（二）最佳推动力原则自热维持（三）能量优化梯级利用原则（三）能量优化梯级利用原则 在在化化工工生生产产中中，原原料料与与产产品品通通常常在在常常温温常常压压下下存存放放，而而反反应应过过程程

25、常常在在高高温温或或高高压压下下进进行行。因因而而原原料料、中中间间物物与与产产品品需需反反复复进进行行升升压压、降降压压、加加热热、冷冷却却、增增湿湿和和减减湿湿。除除了了输输入入一一次次能能源源外外，化化工工过过程程中中还还有有各各种种二二次次能能源源如如化化学学反反应应和和物物理理变变化化的的热热效效应应可可以以利利用用，这这就就构构成成了了复复杂杂的的用用能能系系统统：一一次次能能源源与与二二次次能能源源、热热量量与与冷冷量量、电电能能、高高压压流流体体的的机机械械能能等等共共存存的的系系统统。因因此此，各各种种形形式式能能量量的的相相互互匹匹配配、综综合合利利用用，使使之之各各尽尽其

26、其能能就就具有特别重要的意义。具有特别重要的意义。（三）能量优化梯级利用原则（三）能量优化梯级利用原则 例例如如，用用燃燃料料燃燃烧烧的的热热能能在在锅锅炉炉中中产产生生蒸蒸汽汽，蒸蒸汽汽用用于于加加热热工工艺艺物物料料，而而工工艺艺物物料料的的显显热热或或潜潜热热，又又要要冷冷却却（通通常常是是水水冷冷），这这样样不不仅仅余余热热未未利利用用，反而需要消耗冷却剂，增加能耗。反而需要消耗冷却剂，增加能耗。如如果果采采用用热热电电联联产产，将将高高压压蒸蒸汽汽先先通通过过蒸蒸汽汽透透平平作作功功或或发发电电，然然后后用用背背压压蒸蒸汽汽作作为为工工艺艺蒸蒸汽汽或或热热源源加加热热工工艺艺物物料料

27、；生生产产过过程程中中放放出出的的热热量量也也按按能能级级高高低低回回收收利利用用，以以减减少少外外供供能能源源，这这就就构构成成了了按按能能量量能能级级高高低低综综合合利利用用的的系系统统，称称为为总总能能系系统统。该该系系统统，能能量量的的有有形形损损失失和和不不可可逆逆损损耗耗将将大大为为减减少少，从从而而将将会达到相当高的能量有效利用率。会达到相当高的能量有效利用率。五、我国石化企业节能基本途径五、我国石化企业节能基本途径 （一）结构节能（一）结构节能 （二）管理节能（二）管理节能 （三）技术节能（三）技术节能 （一）结构节能（一）结构节能 结结构构节节能能主主要要是是指指节节约约由由

28、于于经经济济结结构构不不合合理理所引起的能源浪费。经济结构包括：所引起的能源浪费。经济结构包括：（1 1）产业结构）产业结构 在在今今后后的的发发展展中中，应应增增加加省省能能型型工工业业的的比比重重，减少耗能型工业的比重。减少耗能型工业的比重。（2 2）产品结构）产品结构 高附加值，低能耗高附加值，低能耗 （3 3）企业结构）企业结构 调整生产规模结构是节能降耗的重要途径。调整生产规模结构是节能降耗的重要途径。（4 4）地区结构）地区结构 地地区区结结构构的的调调整整主主要要是是指指资资源源的的优优化化配配置置，调调整部分耗能型工业地区结构。整部分耗能型工业地区结构。（二）管理节能（二）管理

29、节能 国家宏观调控；企业经营管理：（1）建立健全能源管理机构建立健全能源管理机构 （2）建立企业的能源管理制度。）建立企业的能源管理制度。（3）合理组织生产）合理组织生产 （4）加强计量管理）加强计量管理 （三）技术节能（三）技术节能 （1）工艺节能工艺节能 （2）化工单元操作设备节能）化工单元操作设备节能 （3）化工过程系统节能）化工过程系统节能 （4 4）控制节能）控制节能（1）工艺节能工艺节能 采用新技术，新工艺：采用新技术，新工艺：催化剂催化剂 （新工艺、反应条件、选择性）（新工艺、反应条件、选择性）化学反应工程化学反应工程（减小阻力、吸放热合理利用）（减小阻力、吸放热合理利用）分离工

30、程分离工程 （分离方法的选择）（分离方法的选择）改进工艺方法和设备改进工艺方法和设备（干法熄焦）（干法熄焦）（乙烯脱甲烷塔顶，将富甲烷尾气节流阀改为膨胀机）（乙烯脱甲烷塔顶，将富甲烷尾气节流阀改为膨胀机）（2）化工单元操作设备节能）化工单元操作设备节能 流体输送机械流体输送机械 对可变负荷的设备，采用调速控制。对可变负荷的设备，采用调速控制。换热设备换热设备 换换热热设设备备的的节节能能方方法法有有：加加强强设设备备保保温温，防防止止结结垢垢，传传热热温温差差合合理理，强强化化传传热热；对对锅锅炉炉和和加加热热炉炉还还有有控控制制过过量量空空气气，提提高高燃燃烧烧特特性性，预预热热燃燃烧烧空空

31、气气，回回收收烟烟气气余余热热；采采用高效率设备，如热管换热器等。用高效率设备，如热管换热器等。蒸发设备蒸发设备 节能措施有：预热原料，多次蒸发，热泵蒸发等。节能措施有：预热原料，多次蒸发，热泵蒸发等。塔设备塔设备 塔塔设设备备的的节节能能途途径径有有：减减少少回回流流比比，预预热热进进料料，塔塔顶顶热热的的利利用用，使使用用串串联联塔塔，采采用用热热泵泵，采采用用中中间间再再沸沸器器和和中中间冷凝器等。间冷凝器等。干燥设备干燥设备 控控制制和和减减少少过过量量空空气气，余余热热回回收收，排排气气的的再再循循环环，热热泵干燥等。泵干燥等。（3）化工过程系统节能）化工过程系统节能 化化工工过过程

32、程系系统统节节能能是是指指从从系系统统合合理理用用能能的的角角度度，对对生生产产过过程程中中与与能能量量的的转转换换、回回收收、利利用用等等有有关关的的整整个个系系统统所所进行的节能工作。进行的节能工作。以以前前的的节节能能工工作作主主要要着着眼眼于于局局部部，但但系系统统各各部部件件之之间间是是有有着着有有机机的的联联系系。随随着着过过程程系系统统工工程程和和热热力力学学分分析析两两大大理理论论的的发发展展及及其其相相互互结结合合与与渗渗透透，产产生生了了过过程程系系统统节节能能的的理论和方法，把节能工作推上了一个新的高度。理论和方法，把节能工作推上了一个新的高度。用用一一个个石石油油化化工

33、工企企业业的的一一个个例例子子可可以以说说明明该该方方法法的的优优越越性性：一一个个由由乙乙烯烯厂厂及及其其下下游游产产品品构构成成的的联联合合企企业业，如如果果每每个个分分厂厂自自选选优优化化节节能能改改造造，需需投投资资220220万万英英镑镑，年年效效益益为为144144万万英英镑镑，投投资资回回收收期期1818个个月月。而而整整个个企企业业整整体体优优化化节节能能改改造造，需需投投资资330330万万英英镑镑，可可得得到到266266万万英英镑镑的的年年效效益益，投资回收期投资回收期1515个月。个月。（3）化工过程系统节能）化工过程系统节能 目前常用的化工过程系统节能方法主要有：目前

34、常用的化工过程系统节能方法主要有：热力学分析法 夹点技术夹点技术 全局能量集成全局能量集成 数学规划法数学规划法 顶层分析法顶层分析法 夹点技术与数学规划法结合的能量集成综合夹点技术与数学规划法结合的能量集成综合优化方法优化方法（4）控制节能）控制节能 控制节能包括两方面：控制节能包括两方面：一是节能需要操作控制；一是节能需要操作控制；二是通过操作控制节能。二是通过操作控制节能。节节能能需需要要操操作作控控制制，以以加加强强仪仪表表计计量量工工作作为为主主，做做好好生生产产现现场场的的能能量量衡衡算算和和用用能能分分析析，为为节节能能提提供供基基本本条条件件。特特别别是是节节能能改改造造之之后

35、后，回回收收利利用用了了各各种种余余热热，物物流流与与物物流流、设设备备与与设设备备等等之之间间的的相相互互联联系系和和相相互互影影响响加加强强了了，使使得得生生产操作的弹性缩小，更要求采用控制系统进行操作。产操作的弹性缩小，更要求采用控制系统进行操作。另外，搞好生产运行中的节能，必须加强操作控制。另外，搞好生产运行中的节能，必须加强操作控制。控控制制节节能能投投资资小小、潜潜力力大大、效效果果好好，目目前前已已引引起起中中石石化的足够重视。化的足够重视。六、我国石化企业能量系统优化和节六、我国石化企业能量系统优化和节 能改造具体内容能改造具体内容 （一）改进生产流程（一）改进生产流程 （二）

36、装置及系统的热联合（二）装置及系统的热联合 （三）（三）低温低温热热回收利用回收利用 （四）搞好蒸汽逐级利用（四）搞好蒸汽逐级利用 （一）改进生产流程（一）改进生产流程 （1）装置的生产负荷率）装置的生产负荷率 装装置置能能耗耗按按其其随随着着生生产产负负荷荷率率变变化化的的性性质质，分分为为固固定定能能耗耗和和可可变变能能耗耗。低低负负荷荷率率生生产产时时，单单位位原原料料（产产品品）的的固固定定能能耗耗上上升升，使使总总能能耗耗增增加加，因因此此提提高高装装置置负负荷荷率率是是全全厂厂生生产产调调度度中中应应加加以以解解决的问题。决的问题。（2）选择合理加工路线）选择合理加工路线 在在装装

37、置置组组成成一一定定、原原料料和和产产品品品品种种数数量量均均已已确确定定的的情情况况下下，选选择择不不同同的的加加工工路路线线，对对加加工工费费用用和和能能耗耗有有一一定定的的影影响响，是是总总流流程程优优化化考考虑虑的的一一个个内内容容。在在相相同同的的产产品品效效益益情情况况下下，优优先先选选用用加加工工路线短、能耗低的节能生产流程。路线短、能耗低的节能生产流程。（3）减少不必要的重复加工能耗减少不必要的重复加工能耗 （二）装置及系统的热联合（二）装置及系统的热联合 装装置置热热联联合合打打破破了了用用能能自自成成体体系系的的局局面面，做做到到互互相协调，取长补短。相协调，取长补短。实现

38、热联合受工程和生产条件约束：实现热联合受工程和生产条件约束：一一、开开停停工工同同步步的的问问题题，应应考考虑虑相相应应的的措措施施加以弥补；加以弥补；二、各装置一般是独立车间，应搞好互相协调。二、各装置一般是独立车间，应搞好互相协调。装置热联合应着眼于大系统，其原则如下：装置热联合应着眼于大系统，其原则如下：（1 1）首首先先预预热热本本装装置置原原料料，减减少少炉炉子子热热负负荷荷，节节约约燃燃料料。在在用用过过剩剩热热加加热热本本装装置置原原料料时时，应应保保持持传传热温差的合理性。热温差的合理性。（2 2）供供出出过过剩剩热热量量作作其其它它装装置置原原料料的的加加热热源源，节节省燃料

39、用量。省燃料用量。（3 3）用用本本装装置置的的中中、低低温温过过剩剩热热量量，作作其其它它中中小小装置的加热源，节省燃料或蒸汽。装置的加热源，节省燃料或蒸汽。（二）装置及系统的热联合（二）装置及系统的热联合 某炼油厂常减压催化焦化装置（三）低温热回收利用（三）低温热回收利用 低温热回收利用可分为两类：低温热回收利用可分为两类：（1 1）低温热同级利用（直接利用）低温热同级利用（直接利用）生产用低温热生产用低温热 生活科研用热生活科研用热 （2 2）低温热升级利用低温热升级利用 低低温温热热在在优优先先考考虑虑连连续续、稳稳定定的的热热负负荷荷用用户户之之后后，就就应应考考虑虑过过剩剩低低温温

40、热热的的升升级级利利用用。这这类类用用热热有三种形式：有三种形式：热泵热泵 制冷制冷 发电发电 （四）搞好蒸汽逐（四）搞好蒸汽逐级级利用利用 开展蒸汽逐级利用的步骤为：开展蒸汽逐级利用的步骤为：（1）动动力力锅锅炉炉根根据据厂厂区区的的蒸蒸汽汽系系统统情情况况发发生生中中压压或或高高压蒸汽避免发生低压蒸汽。压蒸汽避免发生低压蒸汽。（2）装装置置（单单元元）的的过过剩剩热热量量，应应在在装装置置换换热热流流程程优优化化的的基基础础上上，发发生生相相应应参参数数的的蒸蒸汽汽，并并受受全全厂厂蒸蒸汽汽平平衡衡的的制制约约，避避免免产产用用不不平平衡衡造造成成排排空空浪浪费费现现象象；大大中中型型催催

41、化化裂裂化化循循环环油油浆浆发发生生中中压压蒸蒸汽汽改改化化为为发发生生高高压压蒸蒸汽汽可可多多回回收收功功率率3000kW左右。左右。（3）核核准准全全厂厂总总的的蒸蒸汽汽用用量量及及参参数数，从从而而根根据据用用汽汽量量及余热发汽量安排动力锅炉的产汽量。及余热发汽量安排动力锅炉的产汽量。（4）调调查查可可以以利利用用蒸蒸汽汽背背压压式式透透平平的的动动力力机机械械的的功功率率参数、耗汽量等。参数、耗汽量等。（5）制定蒸汽逐级利用方案。）制定蒸汽逐级利用方案。（6）对方案进行技术经济评价和优化。）对方案进行技术经济评价和优化。七、节能优化实例七、节能优化实例（一）（一）丙烯腈废水焚烧余热锅炉

42、改造丙烯腈废水焚烧余热锅炉改造（二二）常减压装置换热网络改造常减压装置换热网络改造（三三）腈纶装置蒸汽冷凝水系统改造腈纶装置蒸汽冷凝水系统改造（四）炼油厂一常炉改造（四）炼油厂一常炉改造（五五）脱硫溶剂集中再生系统优化节能改造脱硫溶剂集中再生系统优化节能改造 （一）（一）改造改造实实例例一一 项目名称：项目名称：丙烯腈废水焚烧余热锅炉改造丙烯腈废水焚烧余热锅炉改造 项目单位：中石化齐鲁分公司丙烯腈厂项目单位：中石化齐鲁分公司丙烯腈厂 项目周期：项目周期：2002.12003.32002.12003.3 项目背景项目背景 齐鲁石化丙烯腈厂废水焚烧炉用于焚烧有毒废水，齐鲁石化丙烯腈厂废水焚烧炉用于

43、焚烧有毒废水，排烟温度排烟温度850850，能源浪费严重，能源浪费严重，20002000年增上火管式余年增上火管式余热锅炉，产生热锅炉，产生1.01.0MPaMPa蒸汽，但改造后结渣非常严重而长蒸汽，但改造后结渣非常严重而长期停炉。期停炉。（一）（一）改造改造实实例例一一（一）（一）改造改造实实例例一一 改造方案改造方案 在大量理论研究和实验分析的基础上，研究在大量理论研究和实验分析的基础上，研究了结渣的成分和具体成因，进行多次技术攻关，了结渣的成分和具体成因，进行多次技术攻关，最终采用最终采用 角管式水管炉，角管式水管炉，活动炉门活动炉门 清渣通道与凝渣管相结合清渣通道与凝渣管相结合 光管与

44、翅片管共存光管与翅片管共存 2003年年1月一次开车成功，运行周期由原来的月一次开车成功，运行周期由原来的23天延长至天延长至3个月个月（一）（一）改造改造实实例例一一 设计图设计图 （一）（一）改造改造实实例例一一（一）（一）改造改造实实例例一一 经济效益经济效益 本次改造总投资本次改造总投资96.4万元。万元。2002年年12月改造完成，月改造完成，2003年年1月投入月投入运行，一次开车成功运行，一次开车成功，开停车周期延长到，开停车周期延长到12月。经中国石油化工股份有限公司齐鲁月。经中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司分公司2003年年4月组织验收，年经济效益月组织验收，年经济效益26

45、3万元。万元。2003年实际经济效益年实际经济效益291万元，间接万元，间接经济效益经济效益200多万元，年总效益多万元，年总效益500余万元。余万元。（一）（一）改造改造实实例例一一（二）（二）改造改造实实例例二二 项目名称：项目名称：常减压装置换热网络改造常减压装置换热网络改造 项目单位：中石化齐鲁分公司胜利炼油厂项目单位：中石化齐鲁分公司胜利炼油厂 项目周期：项目周期：2003.82004.82003.82004.8 项目背景项目背景 齐鲁石化第三常减压装置为加工进口原油于齐鲁石化第三常减压装置为加工进口原油于19981998年年9 9月完成第一次改造，装置加工能力由月完成第一次改造，装

46、置加工能力由150150万万t/t/年改为年改为400400万万t/t/年。改造后实际换热后终温只年。改造后实际换热后终温只有有270270左右（设计值左右（设计值295 295），能耗很大。），能耗很大。为节能和扩容（从为节能和扩容（从400400万万t/t/年扩大到年扩大到500500万吨万吨/年）的需要，拟对该装置的换热网络流程进行优年）的需要，拟对该装置的换热网络流程进行优化，提高换后温度和生产能力。化，提高换后温度和生产能力。（二）（二）改造改造实实例例二二（二）（二）改造改造实实例例二二 优化方案优化方案 对换热网络的进行流程模拟、夹点分析和方对换热网络的进行流程模拟、夹点分析和方

47、案优化，按照沙轻：科威特案优化，按照沙轻：科威特=1=1：1 1、3 3：2 2、1 1：0 0混合等多种比例计算了多个方案，最终设计混合等多种比例计算了多个方案，最终设计 此方案被中石化批准采纳，由齐鲁胜利炼油此方案被中石化批准采纳，由齐鲁胜利炼油设计院设计，设计院设计，20042004年年7 7月实施。月实施。换后温度296310 优化后换热器总台数为71台，总面积为19520m2 新增、更新换热器27台，更新换热面积为10230m2 换热网络空置出换热器14台，换热面积1225m2（二）（二）改造改造实实例例二二 工艺流程工艺流程 （二）（二）改造改造实实例例二二 优化网络优化网络（二）

48、（二）改造改造实实例例二二 经济效益经济效益 20042004年年7 7月实施后月实施后 节省燃料油节省燃料油15,84415,844t/t/年年 节能经济效益节能经济效益3,1693,169万元万元/年年 实际总投资实际总投资3,8163,816万元，投资回收期万元，投资回收期1.21.2年年（二）（二）改造改造实实例例二二（三）（三）改造改造实实例例三三 项目名称：项目名称：腈纶装置蒸汽冷凝水系统改造腈纶装置蒸汽冷凝水系统改造 改造内容：改造内容：蒸汽冷凝水系统改造蒸汽冷凝水系统改造 项目背景项目背景 冷凝水排放不畅冷凝水排放不畅 疏水阀故障率高疏水阀故障率高 冷凝水回收配置不尽合理冷凝水

49、回收配置不尽合理 系统最末段的冷凝水泵经常气蚀系统最末段的冷凝水泵经常气蚀（三）（三）改造改造实实例例三三 优化方案优化方案 1.1.综合考虑蒸汽压力等级和各流股的实综合考虑蒸汽压力等级和各流股的实际背压来划分闪蒸罐，各压力等级相同蒸汽际背压来划分闪蒸罐，各压力等级相同蒸汽冷凝水进入同一闪蒸罐；冷凝水进入同一闪蒸罐；2.2.对对于于排排入入常常压压罐罐的的冷冷凝凝水水进进行行取取热热，采采用用饱饱和和冷冷凝凝水水相相变变换换热热和和降降温温换换热热的的办办法法一一方方面面较较好好得得利利用用了了冷冷凝凝水水热热能能，另另一一方方面面降低冷凝水温度，避免水泵发生气蚀。降低冷凝水温度，避免水泵发生

50、气蚀。（三）（三）改造改造实实例例三三 改造前流程改造前流程（三）（三）改造改造实实例例三三 改造后流程改造后流程（三）（三）改造改造实实例例三三（三）（三）改造改造实实例例三三（三）（三）改造改造实实例例三三（三）（三）改造改造实实例例三三 经济效益经济效益 本次改造总投资本次改造总投资9595万元。万元。20042004年年5 5月底月底改造完成，改造完成，20042004年年6 6月投入运行，一次开车月投入运行，一次开车成功。节约蒸汽成功。节约蒸汽6.66.6t/h(t/h(蒸汽蒸汽6565元元/t)t)，直直接经济效益接经济效益343343万元万元/年，投资回收期不到年，投资回收期不到