【正文】 進行數(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試較少，相關指標沒有可比性，故可根據(jù)實際情況，采用靈活的匯總方法。(5) 能量平衡分析分析各設備、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) 提出節(jié)能措施改進不合理用能是企業(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，有針對性地提出改進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，實際上起不到能量平衡的作用。、新設備 熱泵 燃氣輪機 低溫余熱的回收與利用 變頻調(diào)速 發(fā)生高壓蒸汽 運行中的節(jié)能問題6． 1 熱泵吸收式熱泵有二種形式，第一種需要較高溫位的低溫熱，溫度約為（ 120~130℃ ），使更低溫位（ 20~50℃ ）的低溫熱溫度升高 30℃ 左右，這種熱泵一般對煉油廠不合適。第二種方式是不需較高溫位的低溫熱，僅耗少量的泵功，就可使70~90℃ 的低溫熱升高至 150~200℃ ，這種方式一般稱為吸收式變熱器（absorption heat transformer)，應是在煉油廠非常實用的一種節(jié)能措施。 典型的單級吸收式變熱器如下圖所示。 C— 冷凝器 G— 發(fā)生器 E— 蒸發(fā)器 A— 吸收器H H2— 換熱器 P P2— 液泵 V— 節(jié)流閥工作原理 制冷劑和吸收劑組成的工質(zhì)對作為運行工質(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 70~100℃ ）的低溫熱 QG，蒸發(fā)形成壓力較高的飽和蒸氣，蒸汽在換熱器 H2中預冷降溫后，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發(fā)生放熱效應，因此在吸收器 A中就放出品位較高的溫度為 T2（如 150~200℃ ）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)方式的結果是僅耗費了很少的液泵泵功，就能將低品位的熱量 QG+QE轉化成一部分接近環(huán)境溫度的熱量 QC，和另一部分有用的中品位熱量 QA。進展與結果 目前，變熱器還處于研究階段，據(jù)報導德國已有樣機運行。國外研究最多的是含有 TFE的工作流體，其中 TFEH20E181溶液和 TFEPyr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 H1時，易結晶而堵塞管路。 吸收式變熱器的性能系數(shù)為 ，即可將 100份的低品位熱量轉化為 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 ，供熱規(guī)模為 6270kW時，總投資 820萬元 (2023年 )。一般只有回收的余熱溫度高于 60 ℃ 及可回收的熱負荷大于 2023kW時才具有經(jīng)濟意義。6． 2 燃氣輪機 燃氣輪機的工作原理：壓氣機（壓縮機，在燃機的前部）連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮，壓縮后的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃料，成為高溫燃氣進入透平中膨脹作功，推動透平葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉，加熱后的高溫燃氣作功能力顯著提高，因而透平在帶動壓氣機的同時，尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。 壓比和溫比對效率的影響 壓氣機中空氣出口壓力與進口壓力之比稱為壓比 π ，燃燒室出口至透平進口的燃氣溫度稱為燃氣初溫 t3,溫比 τ 為 T3與大氣溫度 T1的比值。 為 了提高燃氣 輪 機效率，人 們 不斷地提高溫比，同 時 配合提高 壓 比。當前 t3最高已達 1200~1300℃ ， 簡單 循 環(huán) （無回 熱 ）的壓 比達 15~30，燃氣 輪 機效率最高的已達 40%以上。 幾種循環(huán)方式供電效率的比較石化工業(yè)應用方案 由于石化工業(yè)大部分的工藝加熱溫度在 200~400℃ ，而燃氣輪機的排氣溫度在 400~600℃ ，加之石化企業(yè)有大量的氣體燃料，是燃氣輪機理想的燃料，因此將燃氣輪機與工藝加熱爐結合起來，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系統(tǒng)，多耗燃料的供電效率在 80%以上。一種 燃氣輪機熱電聯(lián)供的基本方案見下圖：工業(yè)應用工業(yè)應用目前我國石化企業(yè)中應用燃氣輪機最多的是新疆澤普石油化工廠，裝有三臺目前我國石化企業(yè)中應用燃氣輪機最多的是新疆澤普石油化工廠，裝有三臺英國英國 RR公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的 SK15HE燃氣輪機發(fā)電機組，燃用天然氣，單機功率燃氣輪機發(fā)電機組，燃用天然氣，單機功率 ，效率，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，還有三臺帶煙道補燃器的余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽供熱，于 1989年投年投產(chǎn)。由于該地區(qū)周圍無電網(wǎng)，故以該三臺機組組成的熱電站供應全部所需的產(chǎn)。由于該地區(qū)周圍無電網(wǎng)，故以該三臺機組組成的熱電站供應全部所需的電和熱，平時投運兩臺機組即可滿足生產(chǎn)用電的需要，另一臺備用。（目前電和熱，平時投運兩臺機組即可滿足生產(chǎn)用電的需要，另一臺備用。（目前可能共裝有五臺可能共裝有五臺 SK15HE機組）。廠中還裝有六臺機組）。廠中還裝有六臺 WJ6G1發(fā)電機組。發(fā)電機組。據(jù)據(jù) 1996的資料報道，當時全世界采用的資料報道，當時全世界采用 Lummus技術使用燃氣輪機的乙烯裝置共技術使用燃氣輪機的乙烯裝置共有有 10家。家。廣東湛江東興石化公司，裝有廣東湛江東興石化公司，裝有 6臺臺 WJ6G1燃氣輪機發(fā)電機組，并配有余熱鍋爐燃氣輪機發(fā)電機組，并配有余熱鍋爐實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，已投產(chǎn)。實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，已投產(chǎn)。廣州分公司，裝有廣州分公司，裝有 2臺臺 WJ6G1燃氣輪機發(fā)電機組，燃用煉油廠干氣，配有余熱燃氣輪機發(fā)電機組，燃用煉油廠干氣，配有余熱鍋爐實現(xiàn)熱電聯(lián)供，于鍋爐實現(xiàn)熱電聯(lián)供，于 1995年投產(chǎn)。年投產(chǎn)。日本根岸煉油廠第一套日本根岸煉油廠第一套 600萬噸萬噸 /年常壓蒸餾裝置，加熱爐熱負荷為年常壓蒸餾裝置，加熱爐熱負荷為 6600萬萬kcal/h， 1987年和一臺年和一臺 12600kW的燃氣輪機聯(lián)合。燃機排出的煙氣含氧的燃氣輪機聯(lián)合。燃機排出的煙氣含氧 15%，溫度溫度 550℃ ，作為加熱爐的燃燒用的空氣，其顯熱相當于提供加熱爐，作為加熱爐的燃燒用的空氣，其顯熱相當于提供加熱爐 30%的燃的燃料，加熱爐煙氣經(jīng)脫料，加熱爐煙氣經(jīng)脫 Nox 后，在余熱鍋爐中回收后，在余熱鍋爐中回收 13t/h 。燃氣的蒸汽。燃氣輪機的熱效率為輪機的熱效率為 %，加熱爐及余熱鍋爐回收，加熱爐及余熱鍋爐回收 52%,綜合效率綜合效率 %,4年可回年可回收投資。收投資。應該說：大部分石化企業(yè)已應用了燃氣輪機 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用了燃氣輪機，大大降低了能耗。其中一個廠的設計能耗為 688kg標油 /噸氨。國內(nèi)其它合成氨廠的能耗在 900 kg標油 /噸氨左右。 乙烯裝置裂解爐與燃氣輪機聯(lián)合后，節(jié)能率 15%。 在一個年產(chǎn) 30萬噸合成氨廠，用一臺 10MW燃氣輪機帶動合成氨所需高壓空氣的壓縮機，燃氣輪機排氣引至一段轉化爐中作燃燒用空氣，以減少轉化爐中的燃料耗量。這種方式，比空氣壓縮機用汽輪機來帶動使總的燃料消耗降低 10%以上。 實際上，國內(nèi)大部分企業(yè)應該說，已經(jīng)應用了燃氣輪機，即煙機，只不過是分體罷了。6． 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 150C以下），低溫余熱回收和利用的好壞也標志著一個企業(yè)的用能水平，故它始終是困擾節(jié)能工作的一個問題。 6． 3． 1 低溫余熱的回收利用原則 （ 1）首先改進降低工藝用能，優(yōu)化工藝裝置換熱流程，盡量少產(chǎn)低溫余熱； （ 2）低溫余熱的回收和利用必須經(jīng)濟合理、運行可靠。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：有些企業(yè)在確定低溫余熱利用方案時，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。這兩個方面均會導致不合理的方案產(chǎn)生。 （ 3）低溫余熱的利用應優(yōu)先考慮長周期運行的同級利用（低溫熱量直接代替了原使用的二次能源），如空氣預熱、除鹽水加熱、工藝裝置重沸器熱源、儲罐加熱，其次考慮全年中部分時間利用的同級利用，如采暖，最后才考慮升級利用，即熱泵、制冷、發(fā)電。6． 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)（定義為低溫熱利用所代替的一次能源量占低溫熱量的百分比）見下表： 目前國內(nèi)低溫熱擴容發(fā)電投用的企業(yè)有長嶺和錦西煉廠。 由節(jié)能技術中心組織的某廠 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,儲罐加熱 320~400萬 kcal/h,全年中部分時間用的為冬季采暖 900萬 kcal/h。 6． 3． 3 高壓低溫余熱的回收利用 前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新的課題。 高壓低溫余熱一直沒有回收的原因主要有三個： （ 1）是壓力高，換熱回收投資大； （ 2）由于壓力高，認為運行安全性差。 （ 3）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。 高壓低溫余熱的利用分析 最近對加氫裂化反應流出物采用水擴容發(fā)電的情況做了探討。仔細分析反應流出物余熱的特點，可以看出：盡管反應流出物壓力高，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一定大。如某 、冷高壓分離器流程，80℃ 以上反應流出物余熱量達 。而某新建 氫裂化裝置為全循環(huán)、熱高壓分離器流程， 80℃ 以上的反應流出物余熱量達 。 從安全角度講：在回收反應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，因此也不能認為用高低壓換熱器（在回收大量低溫余熱時，一般用水作介質(zhì)，壓力在 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。某加氫裂化反應流出物余熱發(fā)電的探討 選擇的基準價格數(shù)據(jù)為：電 /kWh,除鹽水 14元 /t,冷卻水 /t， 100元 /t。 投資 ： 以 2023年投資概算價格為基準，新建加氫裂化裝置回收 41MW低溫位余熱（下稱新建裝置動力回收）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)工程投資見下表。 效益分析 效益 發(fā)電 3500kW,年效益 1260萬元；換熱器代替高壓空冷器后，減少風機用電 160kW,年效益 。因此低溫余熱發(fā)電的年總效益為 。 低溫余熱電站的有關消耗及費用如下： 冷卻水 3340t/h,年費用 660萬元； 電站自耗電（包括熱水泵） 200kW,年費用 72萬元； 熱水補充用除鹽水 ,年費用 28萬元； 消耗 ,年費用 40萬元。 上述 4項相加，年總費用 800萬元。 投資回收期 ： 低溫發(fā)電的年凈效益為 ，新建和改造裝置動力回收方案的簡單投資回收期分別為 ， 。這兩種情況下的回收期均在一般可接受的 5年以內(nèi)，說明采用動力回收方式是經(jīng)濟可行的。另一方面也說明，新建裝置動力回收方案更合理，投資回收期比改造裝置動力回收短 。 節(jié)能效果 ： 發(fā)電 3500kW并減少風機用電 160kW,節(jié)能量為 1098kg標油 /h,各種消耗折一次能源量為 438kg標油 /h,此方案凈節(jié)能量為 660kg標油 /h，每年節(jié)約標準燃料油 5280噸，節(jié)能效果也是非常顯著的。 不同地區(qū)的影響 對不同地區(qū)不同煉油廠來說，所建低溫余熱電站的投資變化不大，但有時效益差別比較大，這是由煉油廠不同的公用工程價格所引起的。 以南方某煉油廠的價格為例進行分析。有關價格為：電 /kWh,除鹽水 8元 /t,冷卻水 /t， 80元 /t。