新型煤化工企業(yè)能耗現(xiàn)狀與節(jié)能潛力分析

文_趙欣儒 馬婧婷 河北省節(jié)能監(jiān)察監(jiān)測(cè)中心

化工企業(yè)能源消耗量大，能源利用率不高，給企業(yè)帶來生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本的增加，其產(chǎn)生廢氣物給環(huán)境造成負(fù)擔(dān)和危害，因此化工企業(yè)的節(jié)能降耗工作意義重大。

1 生產(chǎn)工藝流程概述

化工企業(yè)生產(chǎn)甲醇主要消耗的能源是焦?fàn)t煤氣、中壓蒸汽、電和水。來自化產(chǎn)公司的焦?fàn)t煤氣，首先進(jìn)入濕法脫硫工段，在此階段，煤氣中的硫化氫含量脫除至小于20mg/m3后送往焦?fàn)t氣壓縮機(jī)，經(jīng)多級(jí)壓縮后提高焦?fàn)t煤氣壓力，送入精脫硫工段。此后，依次經(jīng)過過濾器、預(yù)脫硫槽、焦?fàn)t氣初預(yù)熱器、一級(jí)加氫、氧化鐵脫硫槽、二級(jí)加氫、氧化鋅脫硫槽后，進(jìn)入轉(zhuǎn)化工段，焦?fàn)t氣進(jìn)行自熱轉(zhuǎn)化。在轉(zhuǎn)化爐中催化劑作用下，焦?fàn)t煤氣中的甲烷發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，控制出口氣體CH4≤0.9%，經(jīng)過廢鍋和進(jìn)一步脫氯、脫硫后，氣體中總硫達(dá)到0.1ppm以下去合成壓縮機(jī)。轉(zhuǎn)化氣經(jīng)過九級(jí)壓縮，得到的原料氣送往甲醇合成系統(tǒng)。合成塔催化劑床層，在220～260℃下CO、CO2與H2反應(yīng)生成甲醇和水，同時(shí)還有微量的有機(jī)雜質(zhì)生成，熱反應(yīng)氣體經(jīng)過氣氣換熱器、水冷器和甲醇分離器后，得到不溶氣體和粗甲醇。不溶氣體部分回到合成氣壓縮循環(huán)利用，部分作為燃料或原料進(jìn)行綜合利用，粗甲醇去精餾工段，經(jīng)過三塔精餾系統(tǒng)（預(yù)精餾塔、加壓精餾塔和常壓精餾塔），得到精甲醇和雜醇油。

生產(chǎn)工藝流程見圖1。

圖1 生產(chǎn)工藝流程圖

2 生產(chǎn)能耗現(xiàn)狀分析

以設(shè)計(jì)年產(chǎn)能為3×10萬(wàn)t甲醇的煤化工企業(yè)為例。

2.1 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

該企業(yè)生產(chǎn)過程中消耗的能源主要有焦?fàn)t煤氣、中壓蒸汽、電和水。企業(yè)的焦?fàn)t煤氣來自化產(chǎn)公司，在進(jìn)入系統(tǒng)焦?fàn)t煤氣總管道上各配有一個(gè)焦?fàn)t煤氣流量計(jì)，通過DCS遠(yuǎn)程系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字監(jiān)控，電力來自供電局110kV變電所，生產(chǎn)用水來自地下深井水，其消費(fèi)量以消耗的電量計(jì)算。轉(zhuǎn)化與合成廢鍋副產(chǎn)中壓蒸汽，部分用于甲醇轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其余全部并入公司蒸汽分配站，進(jìn)行蒸汽梯級(jí)利用。

2019年該企業(yè)綜合能源消費(fèi)量為276751.61tce，其中，焦?fàn)t煤氣消費(fèi)量為40410.50 萬(wàn)m3，折合標(biāo)準(zhǔn)煤230905.6tce；外購(gòu)電量為37303.50萬(wàn)kWh，折合標(biāo)準(zhǔn)煤45846.01tce。

該企業(yè)2019年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

由表1可看出，該企業(yè)統(tǒng)計(jì)期內(nèi)，焦?fàn)t煤氣消耗占企業(yè)綜合能源消耗量的83.43%， 電力消耗占16.57%。2018年消耗焦?fàn)t煤氣40410.50萬(wàn)m3，全部進(jìn)入甲醇生產(chǎn)工序；電力消耗為37303.50萬(wàn)kWh，全部從社會(huì)電網(wǎng)購(gòu)入。

由企業(yè)的生產(chǎn)日?qǐng)?bào)、月報(bào)、統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬顯示統(tǒng)計(jì)期內(nèi)合格甲醇產(chǎn)量為207233.34t。

2.2 單位產(chǎn)品能耗指標(biāo)

該企業(yè)2019年綜合能源消耗量為276751.61tce，合格產(chǎn)品產(chǎn)量為207233.34t，單位產(chǎn)品能耗為1335.46kgce/t。企業(yè)單位產(chǎn)品能耗如表2所示。

表2 2019年單位產(chǎn)品能耗

該企業(yè)統(tǒng)計(jì)期內(nèi)甲醇單位產(chǎn)品能耗為1335.46kgce/t，與GB 29436.4-2015《甲醇單位產(chǎn)品能源消耗限額第4部分：焦?fàn)t煤氣制甲醇》的單位產(chǎn)品能耗限定值1650kgce/t相比，低314.54kgce/t；與國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平1300kgce/t相比，高5.46kgce/t。

2.3 主要耗能機(jī)電設(shè)備

該企業(yè)主要耗能機(jī)電設(shè)備有9臺(tái)焦?fàn)t氣壓縮機(jī)，3臺(tái)空壓機(jī)，7臺(tái)氧壓機(jī)，3臺(tái)離心式合成氣壓縮機(jī)。

該企業(yè)主要耗能機(jī)電設(shè)備為空壓機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)等，對(duì)部分耗能設(shè)備采取了節(jié)能措施，例如：對(duì)運(yùn)行負(fù)荷變化大的設(shè)備加裝了變頻裝置，節(jié)約電能。但對(duì)通過使用高能效等級(jí)的空壓機(jī)設(shè)備和對(duì)空壓機(jī)余熱進(jìn)行回收進(jìn)一步降低企業(yè)能耗未進(jìn)行考慮。

3 企業(yè)節(jié)能潛力分析和建議

3.1 進(jìn)一步降低單位產(chǎn)品能耗

統(tǒng)計(jì)期內(nèi)，該公司2018年甲醇單位產(chǎn)品能耗為1335.46kgce/t，低于GB 29436.4-2015《甲醇單位產(chǎn)品能源消耗限額 第4部分：焦?fàn)t煤氣制甲醇》 限定值，高于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平， 仍有節(jié)能提升空間。

3.2 實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造

對(duì)完成改造的電機(jī)、水泵等主要用能設(shè)備進(jìn)行有效跟蹤（如節(jié)能監(jiān)測(cè)、能效水平分析等），進(jìn)行設(shè)備性能測(cè)試，進(jìn)一步挖掘高耗能設(shè)備，實(shí)施節(jié)能改造。

3.3 使用高能效等級(jí)機(jī)電設(shè)備

由于企業(yè)空壓設(shè)備較多，因此除進(jìn)行必要的變頻改造外，可探索使用高能效等級(jí)的空壓機(jī)設(shè)備，進(jìn)一步降低電耗。

3.4 余熱回收利用

對(duì)空壓機(jī)余熱進(jìn)行回收，根據(jù)實(shí)際情況，探索余熱回收供暖、發(fā)電的可行性。

3.5 注重管理節(jié)電

建立完善的能耗指標(biāo)考核體系，辦公樓、中控室、調(diào)度室等加強(qiáng)空調(diào)、風(fēng)扇、照明等用電管理，下班或休息時(shí)段及時(shí)關(guān)閉空調(diào)，人走燈滅，加強(qiáng)節(jié)約用電意識(shí)。結(jié)合自身生產(chǎn)特點(diǎn)，用電過程中注意避峰、錯(cuò)峰用電，確保正常生產(chǎn)供電的前提下，調(diào)整設(shè)備運(yùn)行時(shí)段，多用谷電，合理關(guān)停輔助生產(chǎn)設(shè)備。調(diào)整供電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合實(shí)際供用電情況，做好配電變壓器負(fù)荷優(yōu)化，合理調(diào)整變壓器負(fù)載負(fù)荷，使變壓器在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間，提高電能使用效率。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)能源消耗情況分析可知，該企業(yè)在能源利用方面仍有一定的提升空間，企業(yè)應(yīng)從生產(chǎn)運(yùn)行、節(jié)能管理入手，采用高能效等級(jí)的機(jī)電設(shè)備，探索余熱回收供暖、發(fā)電的可行性，不斷挖掘系統(tǒng)節(jié)能和設(shè)備節(jié)能潛力，進(jìn)一步降低單位產(chǎn)品能耗，持續(xù)改進(jìn)和提高企業(yè)能源利用效率。