炼化企业节能发展方向浅析

周 天

（中石化股份天津分公司 天津 300270）

1 引言

炼化企业是能源消耗的大户，千万吨级的炼油-乙烯-化工一体化企业，年综合能源消费总量高达300×104tce左右，主要纯消耗的能源为各类燃料-动力的消耗，包括燃料、电、蒸汽等，往往占到企业综合能源消费总量的50%～60%。但同时炼化企业也是能源产生的大户，在生产过程中产生的低压蒸汽、高温凝液，各类工业炉的高温烟气，高温物料所携带的热量等。因此强化用能管理，节能技术改造及系统优化始终是企业节能降耗的发展方向。

2 炼化企业节能减排主要控制层面

2.1 强化企业用能管理

用能管理涉及企业能源的购进、输送、储存、消耗、生产、损失等方方面面，是一个全流程的系统管理过程，不仅仅是一个能源统计，而是能源在企业内流转、消耗的全过程。因此，有必要在日常的能源计划、统计的基础上，通过有效的手段使企业能源进、耗、存等趋于合理，主要强化管理方向一是企业明确主要能源品种的消耗流程，根据装置历史消耗趋势与年度控制指标分解制定合理的月度消耗指标；二是根据生产排产及各类能源的单耗水平排出能源消耗实物量的月度指标，做到能源消耗实物量底线控制；三是及时分析能源消耗趋势，查找消耗量变化原因；四是抓住基础计量管理，确保计量的配备率及完好率，为能源产耗提供准确数据；五是要强化对于能源消耗源头的管控，实现源头的耗能点合理用能。

某企业针对公司总体耗能情况，按照燃料、电、蒸汽、压缩空气、水等不同品种逐条摸查至最终端的耗能点，确定了企业各类“能耗终端”近10万个，按照不同的二级生产单位制定了“能耗终端”管理网络，由相关责任人逐点排查，根据工艺卡片参数保证值、计量表计、历史消耗数据及操作经验，逐步确定了各点消耗能源的标准并遵照执行，有力的控制了过度耗能的现象。

2.2 炼化企业节能技术改造的应用

2.2.1 成熟节能技术的应用

炼油化工生产过程复杂，但通过多年的总结摸索，已经有一大批的成熟节能技术在企业成功应用并取得了良好的节能效果。某大型炼油-乙烯-化工一体化企业，在近年来从工艺优化节能方面进行了大量改造，针对炼油、烯烃、化工生产中存在的老旧加热炉，安排逐步增上了空气预热器，有效降低了加热炉燃料消耗量。该企业某套烯烃装置，燃料消耗占装置能耗的72.6%，居装置能耗第1位，后通过改造增上了空气预热器，利用装置急冷水为加热介质，提高了空气助燃温度，有效减少了裂解炉燃料的消耗，改造后每台裂解炉燃料消耗降低了3~3.5%；同时该装置针对裂解炉定期停炉烧焦的特点，利用检修时机增上了扭曲片炉管，增加了物料在炉管中绕流，达到了延缓结焦生成、减少烧焦次数、降低装置能耗的目的。该企业装置冬季生产过程中有伴热需求，而原先大量设计为蒸汽伴热，对伴热保温要求不超过80℃的情况，适宜采用热水替代蒸汽伴热，该企业芳烃装置二甲苯单元将苯、PX外输泵仪表和现场压力表的伴热以及装置内数千米的管线伴热热源由1.0MPa蒸汽改为凝液，节约蒸汽近3t/h。该企业炼油厂的催化装置与气分装置紧邻，催化装置部分塔顶的高温油气携带了大量热量，但气分装置的部分塔顶设计上采用低压蒸汽加热，因此通过热联合技术改造，利用热媒水取出催化装置高温油气的热量作为气分装置部分塔底的加热热源，达到了节约低压蒸汽的目的，节约蒸汽近20t/h。通过成熟节能技术的应用，企业获得了降低总体能耗的实效。

2.2.2 企业余能回收利用

炼化企业在生产过程中存在大量的余热资源，这些余热资源以汽、液、固的形式普遍存在。炼化企业存在着各类锅炉与加热炉，主要有热电系统的蒸汽发生锅炉，一般以煤、石油焦、天然气及炼厂干气等为主要燃料，还有就是生产厂各装置的工艺加热炉，一般以天然气、自产燃料气等为主要燃料。而普通加热炉烟气排放温度在200℃～300℃之间，高温烟气以气态的形式带出了大量热量；生产装置内的汽轮机背压产生的低压蒸汽，如不能进行有效利用也造成了浪费；加热设备及动力设备产生的高温凝液是液态形式的余热资源；燃煤锅炉排放的高温炉渣则是固体余热资源。强化对余能资源的回收利用是企业节能减排的重要途径。

某企业采用了相变换热技术，通过改造将其热电锅炉高温烟气从烟道引出，与加热炉进炉空气及锅炉用除盐水等介质换热，有效降低了排烟温度近20℃，提高锅炉热效率1.5%，实现年节煤炭消耗近9000t。该企业对苯二甲酸装置，原先加氢精致单元反应进料预热部分采用的是外引3.5MPa蒸汽预热的方式，而装置经过扩能改造后，装置内闪蒸蒸汽量增加，由于无法回收造成浪费，通过对换热量的核算，将2台反应进料预热器换热面积扩大，有效的利用闪蒸蒸汽替代了外引3.5MPa蒸汽，实现年节3.5MPa蒸汽4×104t，折合5000tce。

2.2.3 新型节能技术逐步应用

随着国家对节能工作逐步重视，下达给地方和耗能企业的节能指标也日趋严苛，对于工业企业尤其是规模大的炼化企业，之前已经进行了多方面的节能改造，因此在技术应用方面开始面临了一些瓶颈，而近年来新的节能技术、新的节能设备等“四新”技术不断涌现，在节电领域，国产化变频、永磁、液力耦合技术异军突起，在性能与可靠性方面逐步靠近进口产品。

在换热设备方面，新型的换热器近年来也是层出不穷，传统换热器管程是普通的圆型光滑管束，而近些年来出现的扭曲管换热器、高通量换热器、缠绕管式换热器等都是在管程方面做了改进，改变管束的截面形状或对管束内表面采用不同的处理工艺亦或是改变管束的编组方式，而高通量管的总传热系数达到了普通光管2倍以上，这些改进都极大的提高了其传热效率，使得换热器尺寸大为减少，高效换热器的使用有力支持了在已建成装置中热联合及余热深度回收利用技术的扩大应用，某企业柴油加氢改质装置建设时，高压换热器采用缠绕式换热器替代了大部分的高压锁紧环换热器，极大的提高了换热效率，大幅降低了装置能耗，与传统加氢改质装置对比，燃料消耗降低了44.85%。

但由于相当部分的节能新技术、新设备的投资相比传统要高，因此在企业节能改造投资紧张的情况下，新的项目实施方式也在近年来发展迅速。合同能源管理项目模式对新型节能技术的应用起到了极大的推动作用，合同能源管理是一种基于市场的节能机制，其实质是用减少的能源费用来支付节能项目的全部成本。企业先期不用投入，由专业化节能服务公司完成项目可研、设计、设备采购及实施，采取在保证完成与企业所签合同规定的节能量前提下，与企业分享节能效益的模式。在这种模式下，企业进行节能优化改造的投资压力与实施风险大为降低，某企业制氢装置原料气压缩机采用合同能源管理模式装备了一套HydroCOM无级气量调节系统，节电效果超预期，在零投入的情况下享受到了良好的节能收益。

3 炼化企业系统优化节能的应用

系统优化涵盖多方面的意义，一是针对某些重点耗能设备采取整体系统方法进行节能改造，二是针对不同单元、不同装置的某一消耗能源品种进行整体联动改造。系统优化的思路是不局限于工艺单元、单套装置等，而是综合考虑全厂甚至公司整体的能源消耗需求与能源产生来源之间的优化匹配。

某炼化企业芳烃装置、对苯二甲酸装置共有加热炉13台，总热负荷219.9MW，长期运行后发现存在较多问题，主要有炉体、空预器漏风严重，衬里开裂、脱落导致外壁散热大，余热回收系统落后等，导致总体热效率不足90%。改造采用了整体集成化技术，主要包括应用新型热管和水热媒烟气余热回收系统，更新原有燃烧器为低污染燃烧器，采用新型复合衬里并对炉壁看火孔及炉弯头箱等部位进行了有效密封，对部分加热炉新增了自动控制系统。通过整体改造有效提升了加热炉总体热效率达到92%，节约燃料消耗达1.2×104toe/a，系统化的设计保障了加热炉设备整体能效的提升。大型的炼化企业蒸汽消耗占总体能耗的20%～30%，减少蒸汽消耗对企业总体能耗降低意义重大，而蒸汽系统的整体优化、综合利用是最有效的节汽手段，不同于以往针对单个耗汽点、耗汽单元进行的节汽改造，整体优化是站在公司层面上，结合整体蒸汽平衡后作出的优化改造，某企业炼油厂的低压蒸汽存在季节性过剩，冬季采暖、伴热时全厂可以实现平衡，但夏季工况下存在放空损失。

在对公司整体低压蒸汽需求平衡的前提下，摸清并分析了炼油厂以外的化工装置及行政管理用户的用汽量及对蒸汽的品质要求，对小部分用汽品质要求较高的用户采取了就近专线分区供汽的办法，通过铺设专用管线将炼油厂富余的低压蒸汽转输至炼油厂以外的用户，同时在夏季工况下使用炼油厂富余低压蒸汽的同时停用热电厂的汽机抽汽，实现了消耗炼油厂富余低压蒸汽降低炼油厂综合能耗的同时减少热电厂供汽负荷的双赢，项目投用后在夏季工况可转输炼油厂富余低压蒸汽近20t/h，基本消除了炼油厂富余低压蒸汽的放空，取得了良好的节能效果。

4 炼化企业节能发展的几点建议

持续强化节能管理是企业节能的基础，在强化的同时还需要进一步细化管理，对于炼化企业由于能耗点多面广，因此节能管理要细分至各个能耗终端，实现源头管控。

炼化企业基本已经经历了靠管理节能扫浮财的阶段，因而适合的节能技术改造将是炼化企业未来持续节能降耗的重要手段，在技术应用方面要注重实效与技术的适用性，同时面临投资紧张的局面，炼化企业应该积极采用合同能源管理模式开展节能改造。

炼化企业层面节能降耗已经从注重局部节能过渡到整体综合、系统优化的高度，未来的节能降耗工作是继续考虑局部节能潜力的同时，要用系统整体优化的思路，将单装置降能耗与公司总体能耗降低综合考虑，最终实现总体能耗下降的目标。