《节能原理与方法》ppt课件

1、第二部分第二部分节能原理与方法节能原理与方法 节能原理与方法节能原理与方法 通过理解节能原理可以科学地找出节通过理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那么，规划节能的制定节能措施的指导原那么，规划节能的长短期目的。长短期目的。 假如不掌握节能原理，就可能提出不假如不掌握节能原理，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

2、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 四、我国石化企业合理用能根本原那么四、我国石化企业合理用能根本原那么 五、我国石化企业节能根本途径五、我国石化企业节能根本途径六、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 详细内容详细内容 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 一一热力学第一定律分析法热力学第一定律分析法 二二热力学第二定律分析法热力学第二定律分析法 三三热经济学分析法热经济学分析法 一热力学第一定律分析法一热力学第一定律分析法 热力学第一定律即能量守恒定律：能量是物质运动的量热力学第一定律即能量守恒定律

3、：能量是物质运动的量度，当任何一种形式的能量被转移或转化为另一种形式的能度，当任何一种形式的能量被转移或转化为另一种形式的能量时，数量不变。量时，数量不变。 该分析法得到了广泛应用，它主要是用热效率的上下来该分析法得到了广泛应用，它主要是用热效率的上下来估计节能潜力，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。 能量平衡工作正是基于这一定律，把能量的来龙去脉搞能量平衡工作正是基于这一定律，把能量的来龙去脉搞清楚，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。 优点：简单直观，容易理解和掌握，运用得当对节能工优点：简单直观，容易理解和掌握

4、，运用得当对节能工作能起到重要作用。作能起到重要作用。 缺点：由于它所根据的仅是能量数量上的守恒性，在挖缺点：由于它所根据的仅是能量数量上的守恒性，在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 热力学第二定律：当任何一种形式的能量被转移或转化热力学第二定律：当任何一种形式的能量被转移或转化为另一种形式的能量时，其品位只可能降低或贬值，绝不可为另一种形式的能量时，其品位只可能降低或贬值，绝不可能进步。这样能量在数量的守恒性和质量上的贬值性，就构能进步。这样能量在数量的守恒性和质量上的贬值性，就构成了能量的全面本性。

5、成了能量的全面本性。 现代节能原理是同时根据热力学第一、第二定律，并通过现代节能原理是同时根据热力学第一、第二定律，并通过直观实用的方式，来表达能的全面本性，由此建立的节能理直观实用的方式，来表达能的全面本性，由此建立的节能理论和方法，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 火用火用是在给定环境的作用下，可以完全连续地是在给定环境的作用下，可以完全连续地转化为任何一种其它形式的能量，而转化为任何一种其它形式的能量，而火无火无是一

6、种不是一种不可能转化的能量形式。可能转化的能量形式。 火用火用主要是针对热提出的，即热量中最大能转主要是针对热提出的，即热量中最大能转化为功的部分。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 WMAX,(B)=EX,Q(B)WMAX,(A)=EX,Q(A)B TBQ0Q0QQ环境 T0A TA 求解以下两种情况下，由不可逆传热造成的火用损失，设Q=100kJ，环境温度T0=23：1tA=420，tB=420；2tA=70，tB=50。 kJ.QTTTIAB2865110069316731300110 kJ.QTTTIAB307721003431

7、3231300110 解：1TA=420+273K=693K， TB=400+273K=673K 因为TATBT0，热量从A传向B，故2TA=70+273K=343K，TB=50+273K=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。 工程工程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k

8、J/kg百分率百分率%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 蒸汽动力系统

9、中造成火用损失最大的设备是锅炉，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进步整个系统的火用效率作用不大。 由此可见，进步蒸汽动力系统能量利用率的关由此可见，进步蒸汽动力系统能量利用率的关键在于进步锅炉的火用效率。键在于进步锅炉的火用效率。 例如进步蒸汽的压力和温度，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一样的条件下，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，将汽轮机排汽压力进步作为供热热源用，才可使燃料能量得到充分利用。 三热经济

10、学分析法三热经济学分析法 2020世纪世纪6060年代以来，在节能领域产生了将年代以来，在节能领域产生了将火用火用分析法与经济因素及优化理论有机结合的热经济学，分析法与经济因素及优化理论有机结合的热经济学，即除了研究体系与自然环境之间的互相作用外，还即除了研究体系与自然环境之间的互相作用外，还要研究一个体系内部的经济参量与环境经济参量之要研究一个体系内部的经济参量与环境经济参量之间的互相作用。间的互相作用。 一般来说，第一定律和第二定律分析法，在方一般来说，第一定律和第二定律分析法，在方案比较中仅能给出一个参考方向，而不能得出详细案比较中仅能给出一个参考方向，而不能得出详细结论。结论。 热经济

11、学分析法可以直接给出结果，这种方法热经济学分析法可以直接给出结果，这种方法特别适用于解决大型、复杂的能量系统分析、设计特别适用于解决大型、复杂的能量系统分析、设计和优化。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/ /消费总值消费总值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

12、综合能耗= =各种能总耗量各种能总耗量/ /消费总值消费总值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换算系数能量换算系数 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：考察整个企业用能程度的指标企业能源利用率：考察整个

13、企业用能程度的指标 3 3装置能量利用率：考察某些工艺装置的用能程度装置能量利用率：考察某些工艺装置的用能程度 供入能输出能用能设备总有效能企业能源利用率 供入能回收能输出能供入能有效能装置能量利用率三回收率三回收率 反映企业能量回收所带来的收益和由于能量回收反映企业能量回收所带来的收益和由于能量回收而带来的燃料消耗节约率而带来的燃料消耗节约率 随着节能工作的深化，除了不断改进设备，进步随着节能工作的深化，除了不断改进设备，进步设备用能利用率外，能量回收，进步整个企业的能量设备用能利用率外，能量回收，进步整个企业的能量回收率，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。

14、 回收能供入能回收能回收率三、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在决策层方面，前期工作时间仓促，经在决策层方面，前期工作时间仓促，经费、人力少，内容重工艺轻能量优化，设计时间费、人力少，内容重工艺轻能量优化，设计时间也很短；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

15、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、基建的工程和全局规划的角度考虑节能的职能和权利。的工程和全局规划的角度考虑节能的职能和权利。 节能不光是消费调度或任何一个单独部门的节能不光是消费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

16、系统性、全局性的重要工作；应当由主要技术指导直接负责抓，并协调各个职能部由主要技术指导直接负责抓，并协调各个职能部门配合运作。门配合运作。 因此，可以说，当前我国炼油工业开展提出因此，可以说，当前我国炼油工业开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

17、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，主要靠经历，难以到达设计优化。技术手段，主要靠经历，难以到达设计优化。 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

18、程和设备技术本身相对陈旧落后，单元操作过程和设备技术本身相对陈旧落后，设计程度相对较低设计程度相对较低。 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； 反响工艺过程、催化剂、别离过程等设计程度落后。反响工艺过程、催化剂、别离过程等设计程度落后。 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，经济全球化和参加外部：国家能源形势，经济全球化和参加WTOWTO， 技术进步，市

19、场价格变化技术进步，市场价格变化 四、我国石化企业合理用能根本原那四、我国石化企业合理用能根本原那么么 一最小外部损失原那么一最小外部损失原那么 二最正确推动力原那么二最正确推动力原那么 三能量优化利用原那么三能量优化利用原那么 一最小外部损失原那么一最小外部损失原那么 外部损失，即有形损失，包括：外部损失，即有形损失，包括： 由废气、废渣、冷却水、各种中间物或产品带由废气、废渣、冷却水、各种中间物或产品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。 虽然这些外部损失的能

20、量能级不太高，但它们都是由虽然这些外部损失的能量能级不太高，但它们都是由投入系统的高级能源因过程的不可逆性转化而来的。所以投入系统的高级能源因过程的不可逆性转化而来的。所以在设计和消费中，应力求使排出系统而未利用的余热降低在设计和消费中，应力求使排出系统而未利用的余热降低到最低的限度，做到能量的充分利用。到最低的限度，做到能量的充分利用。 详细措施是：堵塞破绽，减少余热排放，余热详细措施是：堵塞破绽，减少余热排放，余热回收。回收。 一最小外部损失原那么一最小外部损失原那么 1 1减少跑、冒、滴、漏。跑、冒、滴、漏减少跑、冒、滴、漏。跑、冒、滴、漏造成的损失，不容无视。造成的损失，不容无视。 例

21、如，每小时泄漏例如，每小时泄漏423K的饱和蒸汽的饱和蒸汽15，相当于每年，相当于每年损失标准煤损失标准煤1.6410416.4 t 2 2减少废弃物和污染物的排放量，减少可减少废弃物和污染物的排放量，减少可燃气体和有用气体的放空。燃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减少散热和散冷损失等。设备、管道保减少散热和散冷损失等。设备、管道保温和保冷不良，由于系统和环境的热交换而造成温和保冷不良，由于系统和环境的热交换而造成散热和散冷损失。散热和散冷损失。 未保温阀门年损失蒸汽未保温阀门年损失蒸汽12t 4 4余热的回收利用。首先要调查余热的数量、余热的回收利用。首先要调

22、查余热的数量、质量及稳定性，看余热回收是否必要和用处，在质量及稳定性，看余热回收是否必要和用处，在此根底上确定余热回收的方法。此根底上确定余热回收的方法。 二最正确推动力原那么二最正确推动力原那么 从能量利用的观点看，一切石油化工过程都从能量利用的观点看，一切石油化工过程都是能量的传递和转化过程，都是在一定的热力学是能量的传递和转化过程，都是在一定的热力学势差如温度差、压力差、电位差、化学位差等势差如温度差、压力差、电位差、化学位差等推动下进展。过程进展的速率与推动力成正比，推动下进展。过程进展的速率与推动力成正比，没有热力学势差，就没有推动力的过程，实际上没有热力学势差，就没有推动力的过程，

23、实际上是无法实现的。由于任何热力学势差都是不可逆是无法实现的。由于任何热力学势差都是不可逆因素，都会导致过程的火用损失。因素，都会导致过程的火用损失。 能量利用的中心环节是，在技术和经济条件能量利用的中心环节是，在技术和经济条件答应的前提下，采取各种措施，寻求过程进展的答应的前提下，采取各种措施，寻求过程进展的最正确推动力，以进步能量的有效利用率。最正确推动力，以进步能量的有效利用率。 二最正确推动力原那么二最正确推动力原那么 1按需供能，按质用能按需供能，按质用能。正确使用能源是能。正确使用能源是能量有效利用的首要问题，它的根本原那么是按需量有效利用的首要问题，它的根本原那么是按需供能，按质

24、用能。供能，按质用能。 2能量的屡次梯级利用能量的屡次梯级利用。石油化工过程的能。石油化工过程的能源，主要是高能级的电能和石化燃料。为了防止源，主要是高能级的电能和石化燃料。为了防止能量的无功降级，应根据用户对输入能的不同能能量的无功降级，应根据用户对输入能的不同能级要求，使能源的能级逐次下降，对能量进展梯级要求，使能源的能级逐次下降，对能量进展梯级利用，只有系统无法再使用的低温余热才加以级利用，只有系统无法再使用的低温余热才加以废弃，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 二最正确推动力原那么二最正确推动力原那么自热维持 三能量优化梯级利

25、用原那么三能量优化梯级利用原那么 在化工消费中，原料与产品通常在常温常压在化工消费中，原料与产品通常在常温常压下存放，而反响过程常在高温或高压下进展。因下存放，而反响过程常在高温或高压下进展。因此原料、中间物与产品需反复进展升压、降压、此原料、中间物与产品需反复进展升压、降压、加热、冷却、增湿和减湿。除了输入一次能源外，加热、冷却、增湿和减湿。除了输入一次能源外，化工过程中还有各种二次能源如化学反响和物理化工过程中还有各种二次能源如化学反响和物理变化的热效应可以利用，这就构成了复杂的用能变化的热效应可以利用，这就构成了复杂的用能系统：一次能源与二次能源、热量与冷量、电能、系统：一次能源与二次能

26、源、热量与冷量、电能、高压流体的机械能等共存的系统。因此，各种形高压流体的机械能等共存的系统。因此，各种形式能量的互相匹配、式能量的互相匹配、综合利用综合利用，使之各尽其能就，使之各尽其能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那么三能量优化梯级利用原那么 例如，用燃料燃烧的热能在锅炉中产生蒸汽，例如，用燃料燃烧的热能在锅炉中产生蒸汽，蒸汽用于加热工艺物料，而工艺物料的显热或潜热，蒸汽用于加热工艺物料，而工艺物料的显热或潜热，又要冷却通常是水冷，这样不仅余热未利用，又要冷却通常是水冷，这样不仅余热未利用，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。 假如

27、采用假如采用热电联产热电联产，将高压蒸汽先通过蒸汽透，将高压蒸汽先通过蒸汽透平作功或发电，然后用背压蒸汽作为工艺蒸汽或热平作功或发电，然后用背压蒸汽作为工艺蒸汽或热源加热工艺物料；消费过程中放出的热量也按能级源加热工艺物料；消费过程中放出的热量也按能级上下回收利用，以减少外供能源，这就构成了按能上下回收利用，以减少外供能源，这就构成了按能量能级上下综合利用的系统，称为量能级上下综合利用的系统，称为总能系统总能系统。该系。该系统，能量的有形损失和不可逆损耗将大为减少，从统，能量的有形损失和不可逆损耗将大为减少，从而将会到达相当高的能量有效利用率。而将会到达相当高的能量有效利用率。 五、我国石化企

28、业节能根本途径五、我国石化企业节能根本途径 一构造节能一构造节能 二管理节能二管理节能 三技术节能三技术节能 一构造节能一构造节能 构造节能主要是指节约由于经济构造不合理构造节能主要是指节约由于经济构造不合理所引起的能源浪费。经济构造包括：所引起的能源浪费。经济构造包括： 1 1产业构造产业构造 在今后的开展中，应增加省能型工业的比重，在今后的开展中，应增加省能型工业的比重，减少耗能型工业的比重。减少耗能型工业的比重。 2 2产品构造产品构造 高附加值，低能耗高附加值，低能耗 3 3企业构造企业构造 调整消费规模构造是节能降耗的重要途径。调整消费规模构造是节能降耗的重要途径。 4 4地区构造地

29、区构造 地区构造的调整主要是指资源的优化配置，调地区构造的调整主要是指资源的优化配置，调整部分耗能型工业地区构造。整部分耗能型工业地区构造。 二管理节能二管理节能 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合理组织消费合理组织消费 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、反响条件、选择性新工艺、

30、反响条件、选择性 化学反响工程化学反响工程减小阻力、吸放热合理利用减小阻力、吸放热合理利用 别离工程别离工程 别离方法的选择别离方法的选择 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 换热设备的节能方法有：加强设备保温，防止结垢，换热设备的节能方法有：加强设备保温，防止结垢，传热温差合理，强化传热；对锅炉和加热炉还有控制过量传热温差合理，强化传

31、热；对锅炉和加热炉还有控制过量空气，进步燃烧特性，预热燃烧空气，回收烟气余热；采空气，进步燃烧特性，预热燃烧空气，回收烟气余热；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，屡次蒸发，热泵蒸发等。节能措施有：预热原料，屡次蒸发，热泵蒸发等。 塔设备塔设备 塔设备的节能途径有：减少回流比，预热进料，塔顶塔设备的节能途径有：减少回流比，预热进料，塔顶热的利用，使用串联塔，采用热泵，采用中间再沸器和中热的利用，使用串联塔，采用热泵，采用中间再沸器和中间冷凝器等。间冷凝器等。 枯燥设备枯燥设备 控制和减少过量空气，余热回收，排气的再循环，热控制

32、和减少过量空气，余热回收，排气的再循环，热泵枯燥等。泵枯燥等。 3化工过程系统节能化工过程系统节能 化工过程系统节能是指从系统合理用能的角度，对消化工过程系统节能是指从系统合理用能的角度，对消费过程中与能量的费过程中与能量的转换、回收、利用转换、回收、利用等有关的整个系统所等有关的整个系统所进展的节能工作。进展的节能工作。 以前的节能工作主要着眼于部分，但系统各部件之间以前的节能工作主要着眼于部分，但系统各部件之间是有着有机的联络。随着过程系统工程和热力学分析两大是有着有机的联络。随着过程系统工程和热力学分析两大理论的开展及其互相结合与浸透，产生了过程系统节能的理论的开展及其互相结合与浸透，产

33、生了过程系统节能的理论和方法，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。 用一个石油化工企业的一个例子可以说明该方法的优用一个石油化工企业的一个例子可以说明该方法的优越性：一个由乙烯厂及其下游产品构成的结合企业，假如越性：一个由乙烯厂及其下游产品构成的结合企业，假如每个分厂自选优化节能改造，需投资每个分厂自选优化节能改造，需投资220220万英镑，年效益万英镑，年效益为为144144万英镑，投资回收期万英镑，投资回收期1818个月。而整个企业整体优化个月。而整个企业整体优化节能改造，需投资节能改造，需投资330330万英镑，可得到万英镑，可得到266266万英镑的

34、年效益，万英镑的年效益，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。 节能需要操作控制，以加强仪表计量工作为主，做好节能需要操作控制，以加强仪

35、表计量工作为主，做好消费现场的能量衡算和用能分析，为节能提供根本条件。消费现场的能量衡算和用能分析，为节能提供根本条件。特别是节能改造之后，回收利用了各种余热，物流与物流、特别是节能改造之后，回收利用了各种余热，物流与物流、设备与设备等之间的互相联络和互相影响加强了，使得消设备与设备等之间的互相联络和互相影响加强了，使得消费操作的弹性缩小，更要求采用控制系统进展操作。费操作的弹性缩小，更要求采用控制系统进展操作。 另外，搞好消费运行中的节能，必须加强操作控制。另外，搞好消费运行中的节能，必须加强操作控制。 控制节能投资小、潜力大、效果好，目前已引起中石控制节能投资小、潜力大、效果好，目前已引起

36、中石化的足够重视。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 能改造详细内容能改造详细内容 一改进消费流程一改进消费流程 二装置及系统的热结合二装置及系统的热结合 三三低温热回收利用低温热回收利用 四搞好蒸汽逐级利用四搞好蒸汽逐级利用 一改进消费流程一改进消费流程 1装置的消费负荷率装置的消费负荷率 装置能耗按其随着消费负荷率变化的性质，分装置能耗按其随着消费负荷率变化的性质，分为固定能耗和可变能耗。低负荷率消费时，单位为固定能耗和可变能耗。低负荷率消费时，单位原料产品的固定能耗上升，使总能耗增加，原料产品的固定能耗上升，使总能耗增加，因此进步装置负荷率是

37、全厂消费调度中应加以解因此进步装置负荷率是全厂消费调度中应加以解决的问题。决的问题。 2选择合理加工道路选择合理加工道路 在装置组成一定、原料和产品品种数量均已确在装置组成一定、原料和产品品种数量均已确定的情况下，选择不同的加工道路，对加工费用定的情况下，选择不同的加工道路，对加工费用和能耗有一定的影响，是总流程优化考虑的一个和能耗有一定的影响，是总流程优化考虑的一个内容。在一样的产品效益情况下，优先选用加工内容。在一样的产品效益情况下，优先选用加工道路短、能耗低的节能消费流程。道路短、能耗低的节能消费流程。 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 二装置及系统的热结合二装置及系统

38、的热结合 装置热结合打破了用能自成体系的场面，做到互装置热结合打破了用能自成体系的场面，做到互相协调，取长补短。相协调，取长补短。 实现热结合受工程和消费条件约束：实现热结合受工程和消费条件约束： 一、开停工一、开停工同步的问题，应考虑相应的措施同步的问题，应考虑相应的措施加以弥补；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。 装置热结合应着眼于大系统，其原那么如下：装置热结合应着眼于大系统，其原那么如下： 1 1首先预热本装置原料，减少炉子热负荷，节首先预热本装置原料，减少炉子热负荷，节约燃料。在用过剩热加热本装置原料时，应保持传约燃料。在

39、用过剩热加热本装置原料时，应保持传热温差的合理性。热温差的合理性。 2 2供出过剩热量作其它装置原料的加热源，节供出过剩热量作其它装置原料的加热源，节省燃料用量。省燃料用量。 3 3用本装置的中、低温过剩热量，作其它中小用本装置的中、低温过剩热量，作其它中小装置的加热源，节省燃料或蒸汽。装置的加热源，节省燃料或蒸汽。 二装置及系统的热结合二装置及系统的热结合 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 消费用低温热消费用低温热 生活科研用热生活科研用热 2 2低温热晋级利

40、用低温热晋级利用 低温热在优先考虑连续、稳定的热负荷用户之低温热在优先考虑连续、稳定的热负荷用户之后，就应考虑过剩低温热的晋级利用。这类用热后，就应考虑过剩低温热的晋级利用。这类用热有三种形式：有三种形式： 热泵热泵 制冷制冷 发电发电 四搞好蒸汽逐级利用四搞好蒸汽逐级利用 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动力锅炉根据厂区的蒸汽系统情况发生中压或高动力锅炉根据厂区的蒸汽系统情况发生中压或高压蒸汽防止发生低压蒸汽。压蒸汽防止发生低压蒸汽。 2装置单元的过剩热量，应在装置换热流程优装置单元的过剩热量，应在装置换热流程优化的根底上，发生相应参数的蒸汽，并受全厂蒸汽平衡的化的根

41、底上，发生相应参数的蒸汽，并受全厂蒸汽平衡的制约，防止产用不平衡造成排空浪费现象；大中型催化裂制约，防止产用不平衡造成排空浪费现象；大中型催化裂化循环油浆发生中压蒸汽改化为发生高压蒸汽可多回收功化循环油浆发生中压蒸汽改化为发生高压蒸汽可多回收功率率3000kW左右。左右。 3核准全厂总的蒸汽用量及参数，从而根据用汽量核准全厂总的蒸汽用量及参数，从而根据用汽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调查可以利用蒸汽背压式透平的动力机械的功率调查可以利用蒸汽背压式透平的动力机械的功率参数、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

42、对方案进展技术经济评价和优化。对方案进展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燃烧余热锅炉改造丙烯腈废水燃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 一改造实例一一改造实例一 工程名称：工程名称：丙烯腈废水燃烧余热锅炉改造丙烯腈废水燃烧余热锅炉改造 工程单位：中石化齐鲁分公司丙烯腈厂工程单位：中石化齐鲁分公司丙烯腈厂 工程周期：工程周期：2002.12003.32002.12003.3

43、工程背景工程背景 齐鲁石化丙烯腈厂废水燃烧炉用于燃烧有毒废水，齐鲁石化丙烯腈厂废水燃烧炉用于燃烧有毒废水，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。 改造方案改造方案 在大量理论研究和实验分析的根底上，研究在大量理论研究和实验分析的根底上，研究了结渣的成分和详细成因，进展屡次技术攻关，了结渣的成分和详细成因，进展屡次技术攻关，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

44、清渣通道与凝渣管相结合 光管与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 设计图设计图 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齐鲁分公司月。经中国石油化工股份齐鲁分公司2003年年4月组织验收，年经济效益月组织验收，年经济效益263万元。万元。2003年实际经济效益年实际经济效益291万元，间接经济效万元，间

45、接经济效益益200多万元，年总效益多万元，年总效益500余万元。余万元。二改造实例二二改造实例二 工程名称：工程名称：常减压装置换热网络改造常减压装置换热网络改造 工程单位：中石化齐鲁分公司成功炼油厂工程单位：中石化齐鲁分公司成功炼油厂 工程周期：工程周期：2003.82004.82003.82004.8 工程背景工程背景 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，装置加工才能由月完成第一次改造，装置加工才能由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年。改造后实际换热后终温

46、只有只有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展年的需要，拟对该装置的换热网络流程进展优化，进步换后温度和消费才能。优化，进步换后温度和消费才能。 优化方案优化方案 对换热网络的进展流程模拟、夹点分析和方对换热网络的进展流程模拟、夹点分析和方案优化，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

47、准采纳，由齐鲁成功炼油此方案被中石化批准采纳，由齐鲁成功炼油设计院设计，设计院设计，20042004年年7 7月施行。月施行。 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 工艺流程工艺流程 优化网络优化网络 经济效益经济效益 20042004年年7 7月施行后月施行后 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年年三改造实例三三改造实例三 工程名称：工程名称：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 工程背景工程背景 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 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