第五章-煉油化工廠節(jié)能技術(shù)12-1課件

節(jié)能技術(shù)：能量轉(zhuǎn)換過程節(jié)能技術(shù)：改進(jìn)的宗旨，一是提高轉(zhuǎn)換設(shè)備效率。二是為過程提供與要求能量能級相適應(yīng)的能量。工藝過程節(jié)能技術(shù)：目的是改進(jìn)工藝過程，降低過程使用能量的數(shù)量，提高待回收能的品位。能量回收過程節(jié)能技術(shù)：主要是優(yōu)化換熱回收系統(tǒng)，提高回收率，回收過程物流的膨脹功，低溫?zé)峄厥障到y(tǒng)及相應(yīng)的技術(shù)。1節(jié)能技術(shù)：1標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容前言點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容2標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相點(diǎn)擊此處輸入前言點(diǎn)擊此處輸入標(biāo)題添加點(diǎn)第一節(jié)能量升級利用技術(shù)

煉油化工廠中，在裝置進(jìn)行工藝和換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后，仍有許多低溫?zé)崤懦鱿到y(tǒng)。這些低溫?zé)岬幕厥绽檬鞘突S深化節(jié)能的一個重要方面。對于煉油廠，空冷、水冷余熱大多分布在90~200℃之間，約占總余熱量的55.4%。對于化工廠，空冷、水冷余熱大多分布在60~90℃區(qū)間，約占總余熱的70%。而這些低溫?zé)崃炕厥绽玫暮脡膶θ珡S能耗起著不可忽視的作用。3第一節(jié)能量升級利用技術(shù)煉低溫?zé)峄厥绽糜袃煞N途徑:一是同級利用，尋找合適的熱阱，作為加熱的熱源。二是升級利用。是指把系統(tǒng)中能級較低(液體一般ε<0.4，氣體ε<0.5)的中、低溫?zé)崃?，用于需要更高的能級的用?熱阱或功阱等)的一類技術(shù)手段，通常稱為“低溫?zé)岬纳壚谩薄?低溫?zé)峄厥绽糜袃煞N途徑:4

與同級利用相比，升級利用往往要么耗用高能級的壓縮功，要么需經(jīng)過至少兩次傳熱過程，加上其他轉(zhuǎn)換過程，火用損失較大，設(shè)備多而復(fù)雜，投資也高。但是在同級匹配利用受到熱源和熱阱匹配條件限制的地方或產(chǎn)功效益較高的地方，也會有顯著的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效果。

5與同級利用相比，升級利用往往要么耗用N煉油廠1982年典型工況能流圖單位：MJ/t原油（萬kcal/t原油）ηU=71.43%；ηR=50.84%；ΔEM=228.2(5.45)EC=2268.0(54.17)EN=2817.7MJ/t6N煉油廠1982年典型工況能流圖單位：MJ/t原油6一、能量升級利用的途徑

能量升級利用，主要是低溫位熱量送入高溫位的熱阱或變成高級位的能量（功）。目前已工業(yè)化的手段有熱泵、低溫朗肯循環(huán)、全流式透平。7一、能量升級利用的途徑能量升級利用，主

1、熱泵（HP—HeatPump）

利用專門技術(shù)使溫位和能級較低的熱能升溫，并得以向溫度更高的熱阱供熱的設(shè)施，均可稱為熱泵。熱泵按其特點(diǎn)可分為三類：

(1)開式熱泵或機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR—MechanicalVaporRepressor)被壓縮的介質(zhì)是工藝蒸汽本身，不需要循環(huán)，故稱開式。壓力升高，使工質(zhì)可在更高的飽和溫度下放出冷凝潛熱。它消耗的是壓縮機(jī)的機(jī)械功。

81、熱泵（HP—HeatPump）8圖5-1丙烷-丙烯分餾塔熱泵流程圖丙烯熱泵循環(huán)9圖5-1丙烷-丙烯分餾塔熱泵流程圖丙烯熱泵循環(huán)9圖丙烯精餾流程丙烷熱泵循環(huán)：塔底丙烷液體，一部分作為產(chǎn)品輸出，一部分作為熱泵循環(huán)工質(zhì)。丙烷經(jīng)減壓進(jìn)塔頂冷凝/蒸發(fā)器，閃蒸、氣化（降溫）后，吸收塔頂丙烯產(chǎn)品的低溫余熱，再進(jìn)入壓縮機(jī)升壓、升溫，直接進(jìn)入塔底作塔底熱源。

10圖丙烯精餾流程丙烷熱泵循環(huán)：塔底丙烷液體，一部分作為產(chǎn)品圖熱泵流程圖11圖1212（2）閉式工質(zhì)循環(huán)壓縮式熱泵(CHP)

工質(zhì)封閉循環(huán)，相當(dāng)于一個逆循環(huán)熱機(jī)，即輸入機(jī)械功，通過循環(huán)的工質(zhì)從工藝物流(低溫?zé)嵩?取熱而向高溫?zé)嶷宸艧?。圖5-2示出了一個CHP系統(tǒng)。壓縮式熱泵是以消耗機(jī)械功為代價而致熱的裝置。13（2）閉式工質(zhì)循環(huán)壓縮式熱泵(CHP)13

該系統(tǒng)采用ORC(有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán))透平驅(qū)動，用117~104℃的常壓塔頂油氣冷凝熱84GJ/h產(chǎn)生193℃的1MPa蒸汽的流程(有效熱為24.3GJ/h)。圖5-2某常壓塔頂熱利用CHP流程示意圖低壓高壓低溫?zé)嵩?4該系統(tǒng)采用ORC(有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán))透平驅(qū)動，用1（3）吸收熱泵(AHP—AbsorptionHeatPump)

分為兩類：第一類AHP同CHP類似，冷凝器是高壓的，蒸發(fā)器是低壓的。不同的是它沒有壓縮機(jī)，而用一個吸收--解吸過程代替壓縮機(jī)。第二類AHP正好相反，冷凝器和解吸器在低壓，而蒸發(fā)器和吸收器在高壓。吸收式熱泵以消耗熱能為補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹谋脽徇^程。15（3）吸收熱泵(AHP—AbsorptionHeatPu

吸收式熱泵有兩個循環(huán)：制冷劑回路和溶液回路。在溶液回路中用消耗熱能取代了壓縮機(jī)中所消耗的機(jī)械能。

圖第一類吸收式熱泵系統(tǒng)高壓低壓低溫?zé)嶂评鋭┠芷剑篞C+QA＝QG+QEQG溫度最高，QC和QA的溫度基本相同，為中溫，而QE的溫度最低。

稀溶液

濃溶液16吸收式熱泵有兩個循環(huán)：制冷劑回路和溶液回路。圖一個實(shí)際的吸收式熱泵，不僅含有發(fā)生器、吸收器、冷凝器、蒸發(fā)器、溶液泵、節(jié)流閥等基本設(shè)備和構(gòu)件，而且還可能有精餾器、回流冷凝器(分凝器)、過冷器、換熱器等設(shè)備。如果溶液中兩種組分(制冷劑和吸收劑)的沸點(diǎn)比較接近，發(fā)生器產(chǎn)生的制冷劑蒸氣(如氨)中就會帶有吸收劑蒸氣(如水蒸氣)。為了得到純度高的制冷劑蒸氣，就需設(shè)置分凝和精餾設(shè)備，在精餾器頂部得到純度很高的制冷劑蒸氣，在分凝器中要排出精餾熱量QD。

制冷劑低溫?zé)?7一個實(shí)際的吸收式熱泵，不僅含有發(fā)生器、吸收器、冷凝器、蒸發(fā)器解吸器高壓高壓低壓低壓補(bǔ)充熱供入熱圖5-3第二類吸收熱泵系統(tǒng)AHP的應(yīng)用，目前以低溫域的吸收制冷為多（以溴化鋰為工質(zhì)），不以供熱為目的，也常被稱為“吸收制冷”。QC+QA＝QG+QEQA溫度最高，QG和QE的溫度基本相同，為中溫，而QC的溫度最低。

18解吸器高壓高壓低壓低壓補(bǔ)充熱供入熱圖5-3第二類吸收熱泵吸收式熱泵日本尤尼奇卡公司采用AHP以0.2MPa蒸汽為熱源，將20~25℃低溫水升級到70~75℃供熱。法國石油研究院的“Thermosorb”項(xiàng)目，它可以從80~150℃的熱源產(chǎn)生100~200℃的有用熱，升級熱/熱源供熱比值可達(dá)30~60%，投資回收期可在2年以內(nèi)。

我國岳陽化工廠、蘭州化工公司等均有采用。

19吸收式熱泵日本尤尼奇卡公司采用AHP以0.2MPa蒸汽為熱源2、低溫朗肯循環(huán)（LRC—LowtemperatureRankinCycle）鍋爐圖5-4朗肯循環(huán)圖過熱器汽輪機(jī)冷凝器水泵朗肯循環(huán)是各種復(fù)雜的蒸汽動力循環(huán)的基本循環(huán)。它是由鍋爐、過熱器、汽輪機(jī)、冷凝器和水泵組成的。如圖乏氣

發(fā)電202、低溫朗肯循環(huán)（LRC—LowtemperatureR(1)有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)（閉式）

工質(zhì)可為水蒸氣，可為輕烴及氟里昂等有機(jī)物。后者習(xí)慣稱有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)(ORC)，如圖。在熱源溫度較低時（以100℃左右為界），ORC比用水蒸氣效率要高。發(fā)電機(jī)把熱能用于加壓的循環(huán)工質(zhì)蒸發(fā)，部分變?yōu)閴毫δ埽缓罄美士涎h(huán)作功或發(fā)電。21(1)有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)（閉式）工質(zhì)可為水蒸氣，可為(2)非循環(huán)（開式）工質(zhì)透平（OWT）

在某些特定的工藝流程中，可以利用某些工藝流體吸收低溫?zé)嵴舭l(fā)(再沸器)的過程，使之適當(dāng)升壓升溫，多吸收些熱量，產(chǎn)生T、p都高于工藝要求的蒸汽，進(jìn)入透平作功后再返回工藝設(shè)備中。圖5-6即為一例。

22(2)非循環(huán)（開式）工質(zhì)透平（OWT）22圖5-6開式工質(zhì)膨脹透平流程示意圖(a)原有常規(guī)流程(b)帶膨脹透平的流程34.12GJ/h流程(b)供入的熱量比流程(a)中多2.64GJ/h(250℃熱量)，在透平中作功733kW(未扣除發(fā)電和傳動損失)，除去升壓泵耗功182kW之后，凈得功551kW，相當(dāng)于熱功轉(zhuǎn)換效率75%。23圖5-6開式工質(zhì)膨脹透平流程示意圖(a)原有常規(guī)流程(

LRC技術(shù)適用于低溫?zé)?、沒有適當(dāng)?shù)臒嶷?，電、熱不平衡和電價較高，或者熱阱溫位低、熱源溫位較高，允許先作功再供熱的地方。它的優(yōu)點(diǎn)是能利用價格便宜的低溫?zé)?，在遠(yuǎn)比燒化石燃料的火電站低的操作費(fèi)用下產(chǎn)功或發(fā)電。它的限制因素是由于轉(zhuǎn)換效率較低，單位作功能力的一次投資比電站高的多。因此，LRC技術(shù)能否適用和得到大規(guī)模采用，一是取決于具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，二是取決于改進(jìn)技術(shù)，提高效率，和通過批量生產(chǎn)降低設(shè)備成本的努力。24LRC技術(shù)適用于低溫?zé)?、沒有適當(dāng)?shù)臒嶷澹?、汽液兩相全流式透平（TPT—TwoPhaseTurbin）圖5-7全流式透平雙重蒸汽循環(huán)系統(tǒng)余熱透平的噴嘴是特殊設(shè)計(jì)的，可使降壓后產(chǎn)生的汽、水兩相流直接噴向轉(zhuǎn)子葉片或靠噴射的反作用力使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動作功253、汽液兩相全流式透平（TPT—TwoPhaseTurb

與LRC相比，TPT有更高的效率。特別是TPT與LRC結(jié)合的雙重循環(huán)系統(tǒng)，效率更高。據(jù)文獻(xiàn)的分析，熱源溫度范圍在90℃以上時，幾種方案的效率比較如下：

水?dāng)U容LRCORCTPTTPT+LRC9~13%8~11%~18%~22%總之，各種低溫升級利用技術(shù)的發(fā)展，預(yù)計(jì)隨著能源、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)條件的發(fā)展變化，設(shè)備和綜合技術(shù)水平的提高，將會得到更快的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。

26與LRC相比，TPT有更高的效率。特別是二、升級利用技術(shù)的火用分析

從第一定律即能量數(shù)量平衡的角度，升級利用方案的效率總是很低的，特別是與同級利用方案相比。27二、升級利用技術(shù)的火用分析27表5-1若干低溫?zé)崂梅桨傅哪芰坷眯屎突鹩眯暑悇e同級利用升級利用實(shí)例原油換熱AHPAHPORCORC-HP熱源溫度，℃125.5122-80140-105120117-70熱阱溫度，℃60.5133152功193熱效率，η，%92.240.340.08-1116熱源能級，ε0.2770.2300.2730.2670.214熱阱能級，ε0.1360.2910.322功1.00.382火用效率ηEX，%45.550.947.630-4128.7以上各方案均未計(jì)驅(qū)動工藝流體或循環(huán)工質(zhì)、吸收劑用泵消耗的流動火用，僅為輸出熱火用與輸入熱火用之比?；鹩玫幕厥绽眯师荅X要比按能量數(shù)量計(jì)算的效率η高得多，甚至可以同某些同級利用方案相媲美。

28表5-1若干低溫?zé)崂梅桨傅哪芰坷眯屎突鹩眯室陨细?/p>

提高火用效的努力，關(guān)鍵在于降低火用損。表5-2給出了丙烷-丙烯分離三種方案各部位詳細(xì)的火用損失核算結(jié)果比較。熱泵方案流程見圖5-1，塔頂采用制冷循環(huán)的方案(也是一個CHP)流程見圖5-8，常規(guī)流程操作壓力1.65MPa，塔底再沸器用0.14MPa蒸汽加熱，塔頂用環(huán)境溫度T0下的冷卻水冷卻(該分析取T0=25℃)。

29提高火用效的努力，關(guān)鍵在于降低火用損。表圖5-8丙烷-丙烯分餾塔塔頂制冷流程圖30圖5-8丙烷-丙烯分餾塔塔頂制冷流程圖30表5-2三種丙烷-丙烯分離方案的火用分析方案常規(guī)流程塔頂制冷流程熱泵流程

過程火用損耗分餾塔1.901.161.16塔頂冷凝器2.321.79-再沸器13.931.482.22壓縮機(jī)-1.161.37制冷冷凝器-1.37-節(jié)流閥-0.950.21小換熱器0.32-0.11總火用損耗18.467.915.06熱力學(xué)火用差0.420.320.32總火用耗18.888.235.3831表5-2三種丙烷-丙烯分離方案的火用分

由表中數(shù)據(jù)的分析可見：

(1)大部分的火用損耗，都是發(fā)生在傳熱過程中。(2)制冷流程火用損比常規(guī)流程小，主要是再沸器和冷凝器傳熱溫差大大減?。ㄌ貏e是再沸器），盡管它多了一臺工質(zhì)冷凝器，增加了壓縮機(jī)和節(jié)流閥。(3)熱泵流程比制冷流程少了兩臺冷凝器，避免了兩級傳熱火用損，是它總火用損更小的主要原因。由此可見，降低升級利用系統(tǒng)火用損的關(guān)鍵，一是盡可能減少單元傳熱過程火用損；二是簡化流程，盡量減少單元過程的數(shù)目。32由表中數(shù)據(jù)的分析可見：32第二節(jié)過程高溫端的功熱聯(lián)產(chǎn)

由化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能的過程火用損，占過程總火用損的最大比例。這是由于化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軙r，燃燒、傳熱諸過程的火用損所致。

如何把ε≈1的燃料化學(xué)能，同ε≈0.5的工藝需要熱能（250~400℃）之間的降質(zhì)火用差利用起來，至今仍是不斷開發(fā)的課題。磁流體發(fā)電技術(shù)，或把需要溫位很高的冶金爐同石油化工加熱爐結(jié)合起來，都是朝向這個方向的努力。但迄今已成熟用于工業(yè)生產(chǎn)的，尚只有燃?xì)廨啓C(jī)功熱聯(lián)產(chǎn)。33第二節(jié)過程高溫端的功熱聯(lián)產(chǎn)由一、燃?xì)廨啓C(jī)功熱聯(lián)產(chǎn)技術(shù)及其應(yīng)用

1、燃?xì)廨啓C(jī)在石油化工廠應(yīng)用的特點(diǎn)(1)煉廠用能構(gòu)成中熱多于功。燃機(jī)在煉廠的應(yīng)用，不在于單純的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，而應(yīng)是功熱聯(lián)產(chǎn)。(2)燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的熱，可以加熱工藝物流（代替原來的加熱爐），也可用于產(chǎn)汽（代替原來的鍋爐），所產(chǎn)蒸汽多半是經(jīng)背壓透平作功后作工藝用汽。(3)煉廠用功量不很大,加上用熱（汽）、功點(diǎn)分散，不可能集中由一臺燃機(jī)供熱，所以煉廠用燃機(jī)一般較?。?lt;10MW），效率也比大型機(jī)組低些。34一、燃?xì)廨啓C(jī)功熱聯(lián)產(chǎn)技術(shù)及其應(yīng)用1、燃?xì)廨啓C(jī)在石油化工廠應(yīng)2、燃機(jī)功熱聯(lián)產(chǎn)基本模型（GenerationofWorkandHeatCooperation）GWHC

GWHC系統(tǒng)有兩種基本的配套型式。

I型著眼于充分利用排氣顯熱，如圖。加熱器基本上是純對流傳熱，產(chǎn)功/供熱比（簡稱W/H）可達(dá)0.7左右。

圖只利用煙氣顯熱的(Ⅰ型)GWHC系統(tǒng)352、燃機(jī)功熱聯(lián)產(chǎn)基本模型（GenerationofWor

Ⅱ型著眼于充分利用排氣中含有的15%左右的氧氣，作為爐子的高溫助燃空氣，如圖5-10所示，W/H不到0.1。

圖5-10利用排氣中氧氣助燃的(Ⅱ型)GWHC系統(tǒng)36Ⅱ型著眼于充分利用排氣中含有的15%左右

當(dāng)壓氣機(jī)壓比不太大，出口溫度T2不太高時，可用部分排氣熱量回?zé)徇M(jìn)燃燒室前的空氣，如圖，也可稱之為Ⅲ型；其W/H可在一個較大的范圍之內(nèi)(0.2~0.4)。圖5-11部分排氣熱回?zé)崛紮C(jī)燃燒空氣的GWHC系統(tǒng)37當(dāng)壓氣機(jī)壓比不太大，出口溫度T2不太高3.GWHC的應(yīng)用

GWHC系統(tǒng)在國外煉油廠已經(jīng)工業(yè)化，日本一煉廠1975年建的一個產(chǎn)生蒸汽的GWHC系統(tǒng)屬于Ⅰ+Ⅱ型，見圖5-12。發(fā)電25MW；W/H=0.17圖5-12用加熱器出口的200℃排氣作爐子的助燃空氣的GWHC系統(tǒng)(虛線為旁路)383.GWHC的應(yīng)用GWHC系統(tǒng)在國外煉油廠已經(jīng)工二、燃機(jī)功熱聯(lián)產(chǎn)省能原理和熱力學(xué)分析1、第一定律分析目前我國煉廠中壓鍋爐-凝汽機(jī)組發(fā)電效率約為30%。煉廠適用的中小型燃機(jī)產(chǎn)功效率目前還不到此值，約在20~25%之間，因此主要靠充分利用500℃左右的燃機(jī)排氣熱量才能提高GWHC系統(tǒng)的總效率。在圖5-9的I型系統(tǒng)中，由于燃燒室中過?？諝庀禂?shù)達(dá)5左右，所以相對于單位燃料來說，排氣熱容很大。若T8為150~200℃，排氣熱量中將有60%以上可被回收，占燃料熱量的40%左右。這樣，同功、熱分別單產(chǎn)相比，總效率就高多了。39二、燃機(jī)功熱聯(lián)產(chǎn)省能原理和熱力學(xué)分析1、第一定律分析39

Ⅱ型系統(tǒng)如果T8與上述I型系統(tǒng)相同(150~200℃)，那么相對于燃機(jī)用的燃料，η1也是一樣的；但相對于包括加熱爐燃料在內(nèi)的總?cè)剂狭縼碚f，η1便比I型低得多了。這是因?yàn)橛谋M排氣中的氧，爐子“補(bǔ)充”的燃料量差不多將是燃機(jī)燃料的四倍的緣故。而對于圖5-11的流程；因用排氣余熱來回?zé)釅簹鈾C(jī)出口空氣，起著直接節(jié)省燃料的作用，所以η1也較高。40Ⅱ型系統(tǒng)如果T8與上述I型系統(tǒng)相同(12、第二定律分析

GWHC系統(tǒng)節(jié)能的原理，正在于從傳熱、混合、轉(zhuǎn)換傳遞等多方面降低了過程火用損耗DK。①在I型系統(tǒng)中，對同一受熱介質(zhì)Q1，用溫度T4約500℃的排氣來加熱，比在爐子中用約1000℃的直接火焰加熱溫差大大減小，從而降低了傳熱火用損。其次，壓氣機(jī)出口溫度T2在通常壓比下約在100~200℃間，這使冷空氣同高溫?zé)煔獾幕旌匣鹩脫p有所減少。帶回?zé)岬蘑笮拖到y(tǒng)效率提高也是這個道理。412、第二定律分析41

②在Ⅱ型系統(tǒng)中，則是利用高溫排氣來減少爐子用空氣的混合火用損。從作功的角度說，在燃機(jī)中具有壓力的高溫氣流絕熱膨脹，直接使部分熱火用轉(zhuǎn)換成功火用，相對于先換熱產(chǎn)汽再經(jīng)朗肯循環(huán)來作功，也減少了若干中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的火用損。此外，由于過?？諝饬看?，化學(xué)不完全燃燒火用損也更低。這些是GWHC系統(tǒng)省能的本質(zhì)。燃機(jī)本身的改進(jìn)和整個GWHC系統(tǒng)的優(yōu)化，都須在這個原理和思路指導(dǎo)下才能更好地實(shí)現(xiàn)。42②在Ⅱ型系統(tǒng)中，則是利用高溫排氣來減少爐子用空能量升級利用的途徑

目前已工業(yè)化的手段有熱泵、低溫朗肯循環(huán)、全流式透平。1、熱泵（HP—HeatPump）

(1)開式熱泵或機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)(2)閉式工質(zhì)循環(huán)壓縮式熱泵(CHP)(3)吸收熱泵(AHP)2、低溫朗肯循環(huán)（LRC)(1)有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)（閉式）(ORC)(2)非循環(huán)（開式）工質(zhì)透平（OWT）3、汽液兩相全流式透平（TPT)43能量升級利用的途徑目前已工業(yè)化的手段有熱泵、低溫朗肯循環(huán)、升級利用系統(tǒng)優(yōu)化時要注意：

在有條件采用升級利用技術(shù)的地方，也并不是套用某種技術(shù)便可的。參數(shù)的優(yōu)化、方案的優(yōu)選對經(jīng)濟(jì)效益的影響很大。(1)參數(shù)的優(yōu)化：如某精餾塔的熱泵流程，塔頂氣的壓縮比同冷凝-蒸發(fā)器的傳熱溫差這兩個參數(shù)，作為系統(tǒng)優(yōu)化的決策變量，優(yōu)化結(jié)果對總費(fèi)用影響甚大。(2)流程組合及大系統(tǒng)內(nèi)升級利用安排的優(yōu)化：升級利用安排與同級利用安排的協(xié)調(diào)。例：氣分裝置丙烯塔熱泵精餾工藝與催化裂化裝置整體優(yōu)化44升級利用系統(tǒng)優(yōu)化時要注意：44

聯(lián)合后，催化主分餾塔頂循和塔頂油氣低溫?zé)嵬ㄟ^循環(huán)熱水回收，供氣分丙烯塔、脫乙烷塔再沸器作為熱源，不用寶貴的中壓汽，節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益都十分顯著。45聯(lián)合后，催化主分餾塔頂循和塔頂油氣低溫?zé)嵬ㄟ^循環(huán)熱過程高溫端的功熱聯(lián)產(chǎn)(cogeneration)1、燃?xì)廨啓C(jī)在石油化工廠應(yīng)用的特點(diǎn)2、燃機(jī)功熱聯(lián)產(chǎn)基本模型

GWHC系統(tǒng)有兩種基本的配套型式。

I型著眼于充分利用排氣顯熱；產(chǎn)功/供熱比（簡稱W/H）可達(dá)0.7左右。Ⅱ型著眼于充分利用排氣中含有的15%左右的氧氣，作為爐子的高溫助燃空氣，W/H不到0.1。46過程高溫端的功熱聯(lián)產(chǎn)(cogeneration)46

煉廠中壓凝汽機(jī)組由燃料產(chǎn)功火用效不過30%。即使是中壓背壓透平、背壓汽作工藝用的系統(tǒng)，η2也只有37%左右。相比之下，GWHC系統(tǒng)由于降低了火用損，η2可達(dá)60%以上，大大高于功熱分產(chǎn)。當(dāng)前在煉廠應(yīng)用GWHC技術(shù)在我國比在其他任何國家都具有緊迫性和現(xiàn)實(shí)意義。而且也是我國煉廠運(yùn)用GWHC技術(shù)的最好時機(jī)。

47煉廠中壓凝汽機(jī)組由燃料產(chǎn)功火用效不過3過程工業(yè)采用聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的節(jié)能潛力有兩個方面：一是供熱比適中，過程工業(yè)耗能中絕大部分是熱能，動力能占比例一般很小。二是熱阱溫位分布較廣，可為換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)優(yōu)、高溫段的熱聯(lián)供提供了基礎(chǔ)。燃?xì)廨啓C(jī)熱能動力聯(lián)產(chǎn)節(jié)能的原理，一是大大減少傳熱溫差；二是燃?xì)庠谕钙街兄苯幼鞴p少了蒸汽透平系統(tǒng)中好幾個中間轉(zhuǎn)換傳遞過程的火用損；三是用高溫排氣作燃燒空氣，大大減少過程的火用損。目前過程工業(yè)最重要、總體效益最高的聯(lián)產(chǎn)方式。48過程工業(yè)采用聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的節(jié)能潛力有兩個方面：目前過程工業(yè)最重要按供熱對象主要有兩種：(1)燃機(jī)與生產(chǎn)工藝用蒸汽的鍋爐聯(lián)合。這是技術(shù)最成熟、應(yīng)用最多的。(2)燃機(jī)與工藝加熱爐聯(lián)合，如原油加熱爐、造氣爐、裂解爐，爐愈大愈經(jīng)濟(jì)。采用燃機(jī)聯(lián)產(chǎn)技術(shù)方案是否可行，在很大程度上不在機(jī)組本身而在整個系統(tǒng)的安排。由于控制系統(tǒng)復(fù)雜而精密、投資較高，加上規(guī)模效益，一般大機(jī)組(10MW級)比小機(jī)組(1MW級)的經(jīng)濟(jì)性要好。49按供熱對象主要有兩種：49

可以求出電、3.5MPa蒸汽、1.0MPa蒸汽的實(shí)際折算值為0.1321kg/kW.h,85.93kg/t,79.43kg/t。參見《石油化工設(shè)計(jì)能耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50441－200750可以求出電、3.5MPa蒸汽、1.0MPa蒸汽的實(shí)工業(yè)加熱爐的熱聯(lián)供對流段51工業(yè)加熱爐的熱聯(lián)供對流段51蒸汽和動力聯(lián)產(chǎn)背壓透平和抽汽透平是最普通的聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。在規(guī)模適宜條件下，盡可能建高壓鍋爐、逐級背壓，可增加聯(lián)產(chǎn)功的量。蒸汽-動力系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的主要關(guān)鍵是整個系統(tǒng)汽、電的產(chǎn)、需平衡的優(yōu)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化調(diào)度、管理和控制。抽凝式透平的優(yōu)點(diǎn)是靈活性大，但總有部分蒸汽凝汽作功，因而火用效率會稍低。52蒸汽和動力聯(lián)產(chǎn)52

壓力燃燒的煙氣透平聯(lián)產(chǎn)

對催化裂化(FCC)裝置，再生器的操作壓力一般為0.25～0.3MPa(絕)，焦炭燃燒產(chǎn)生的煙氣流動火用(壓力能)通過煙氣輪機(jī)作功。同時還有大量的熱可以回收。FCC焦炭的化學(xué)能一部分通過循環(huán)催化劑供給裂化所需的反應(yīng)熱，轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的化學(xué)能，另一部分通過煙機(jī)作功輸出，還同時產(chǎn)生至少4MPa蒸汽，是一個高級的聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。對一個加工量為100萬噸/年FCC而言，一臺設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)轉(zhuǎn)良好的煙氣輪機(jī)約可產(chǎn)6MW的動力，不僅可用于驅(qū)動本裝置空氣壓縮機(jī)，還可發(fā)電1.5－2MW輸出供廠內(nèi)其他裝置使用。53壓力燃燒的煙氣透平聯(lián)產(chǎn)對一個加工量為100

實(shí)現(xiàn)功熱聯(lián)產(chǎn)的有效形式

不同的一次能源的功熱聯(lián)產(chǎn)有不同的形式。(1)催化裂化焦炭的功熱聯(lián)產(chǎn)是一個完整的功熱聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。(2)延遲焦化焦炭的功熱聯(lián)產(chǎn)主要是通過CFB爐發(fā)生高壓蒸汽，相當(dāng)于一個高壓蒸汽鍋爐通過蒸汽的逐級利用來實(shí)現(xiàn)聯(lián)產(chǎn)。(3)天然氣的功熱聯(lián)產(chǎn)有兩種形式。一種是先通過燃?xì)廨啓C(jī)做功，余熱進(jìn)入加熱爐作為助燃空氣；另一種是燃?xì)廨啓C(jī)的排氣和鍋爐聯(lián)合。(4)煤的功熱聯(lián)產(chǎn)：包括產(chǎn)生煤汽化、發(fā)電動力、生產(chǎn)動力和熱集成的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。－IGCC54實(shí)現(xiàn)功熱聯(lián)產(chǎn)的有效形式545555整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC-IntegratedGasificationCombinedCycle）發(fā)電系統(tǒng)，是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)動力系統(tǒng)。以煤為原料的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，除了煤汽化產(chǎn)生的合成氣部分作為化工原料，部分通過燃?xì)廨啓C(jī)功熱聯(lián)產(chǎn)，使煤得到高效的潔凈利用，也是煉油廠能夠用煤作為能源和作為制氫的原料來源之一。IGCC技術(shù)把高效的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)與潔凈的煤氣化技術(shù)結(jié)合起來，既有高發(fā)電效率，又有極好的環(huán)保性能，是一種有發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術(shù)。

在目前技術(shù)水平下，IGCC發(fā)電的凈效率可達(dá)43%～45%，今后可望達(dá)到更高。而污染物的排放量僅為常規(guī)燃煤電站的1/10。56整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC-IntegratedGasi第三節(jié)生產(chǎn)裝置節(jié)能改進(jìn)的方法和途徑

三環(huán)節(jié)模型從宏觀上指出能量使用的平衡和制約關(guān)系。裝置使用能量貫穿于整個過程中，能量品位降低，最后達(dá)到工程不能再回收利用的時候損失于環(huán)境，形成能量數(shù)量上的消耗。由火用平衡模型看到，能量貶值和損失是在三個不同環(huán)節(jié)中逐步發(fā)生的。著手對裝置進(jìn)行節(jié)能改進(jìn)時，應(yīng)先著手工藝能量使用和回收環(huán)節(jié)的改進(jìn)，當(dāng)兩者的改進(jìn)確定后再考慮轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的改進(jìn)，否則，節(jié)能改進(jìn)的投資難以奏效。57第三節(jié)生產(chǎn)裝置節(jié)能改進(jìn)的方法和途徑三一、改進(jìn)工藝條件，降低工藝總用能

工藝總用能是衡量裝置用能水平的重要指標(biāo)，它是把原料變化到過程要求的條件下(溫度、壓力)所需要能量的數(shù)量。一般地說，工藝總用能可分為熱、蒸汽和流動功三種形式，即用熱工藝總用能、用汽工藝總用能和動力工藝總用能。

58一、改進(jìn)工藝條件，降低工藝總用能58表常減壓工藝總用能的構(gòu)成單位：MJ/t原油（104kcal/t原油）

裝置名稱(標(biāo)定時間)S廠南常減壓(1980年7月)N廠二套常減壓(1981年5月)S廠南常改進(jìn)方案(1982年5月)加熱用能ENH原油裝置內(nèi)換熱外部熱流供熱常壓爐油負(fù)荷減壓爐油負(fù)荷小計(jì)：原油進(jìn)裝置溫度，℃校正到40℃加熱負(fù)荷406.1(9.70)213.1(5.09)311.9(7.45)112.6(2.69)1043.8(24.93)461056.3(25.23)630.5(15.06)-310.2(7.41)157.0(3.75)1097.8(26.22)421102.0(26.32)494.0(11.80)239.9(5.73)166.6(3.98)98.0(2.34)998.6(23.85)461011.1(24.15)蒸汽用能ENS流動用能ENP工藝總用能EN92.9(2.22)13.4(0.32)1162.7(27.77)78.3(1.87)17.6(0.42)1197.8(28.61)32.3(0.77)12.6(0.30)1055.9(25.22)59表常減壓工藝總用能的構(gòu)成單位：MJ/t原油（1影響常減壓EN的因素很多而且很復(fù)雜。分析如下：1、原油性質(zhì)的影響主要是油品的化學(xué)組成和餾分組成，具體體現(xiàn)在拔出率、比重和特性因數(shù)三個性質(zhì)上。原油性質(zhì)對ENH影響不過2%左右。2、裝置本身具體條件的影響

(1)裝置產(chǎn)品方案類型：燃料型和潤滑油型(2)對產(chǎn)品的質(zhì)量要求和收率要求(3)裝置所在的地理位置和裝置規(guī)模：表面散熱的影響3、操作、控制和管理因素的影響

60影響常減壓EN的因素很多而且很復(fù)雜。分析如下：60改進(jìn)工藝過程自身減少供能是節(jié)能的根本途徑

為什么說減少對工藝過程的供入能是節(jié)能的根本途徑呢？(1)真正為完成工藝過程的任務(wù)而必須消耗的能量只占供入能的很小的比例，一般不大于5%。因此，供給工藝過程的能量越多，待回收的能量也越多。(2)無論從熱力學(xué)第一定律的角度還是從熱力學(xué)第二定律的角度來看，在能量回收過程中，必然會發(fā)生損失。待回收的能量越大，能耗也越大。61改進(jìn)工藝過程自身減少供能是節(jié)能的根本途徑

(3)供給工藝過程用的能是由一次能源提供，主要是燃料。燃料是能級很高的能源，在轉(zhuǎn)化為工藝過程用的熱能時，火用損失很大，工藝過程用能量越大，這部分的損耗也越大。如何減少工藝過程用能的需要量呢?最根本的辦法是采用新技術(shù)?？赏ㄟ^采用新技術(shù)、高效催化劑、助劑等來降低供入能。如反應(yīng)過程采用高活性催化劑，分離過程采用超臨界抽提或膜分離工藝等。62(3)供給工藝過程用的能是由一次能源提供，主要一、改進(jìn)工藝條件，降低工藝總用能

工藝總用能是衡量裝置用能水平的重要指標(biāo)，它是把原料變化到過程要求的條件下(溫度、壓力)所需要能量的數(shù)量。一般地說，工藝總用能可分為熱、蒸汽和流動功三種形式，即用熱工藝總用能、用汽工藝總用能和動力工藝總用能。

63一、改進(jìn)工藝條件，降低工藝總用能631．降低用熱工藝總用能(1)改進(jìn)流程：采用新的節(jié)能型工藝流程是降低用熱工藝總用能的一個重要方面。(2)改進(jìn)催化劑：使反應(yīng)溫度和壓力降低，節(jié)省工藝總用能。如重整過程、加氫精制等過程采用高活性催化劑。(3)采用新型塔盤或采用新型填料減小塔的壓降，意味著閃蒸溫度降低，要求的加熱爐出口溫度也低，從而減少了工藝總用能。(4)減小回?zé)挶?、回流比：塔的回流比大小直接與工藝總用能有關(guān)。應(yīng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下，減小回流比，從而減少工藝總用能。641．降低用熱工藝總用能64圖初餾塔過汽化油直接抽出流程65圖初餾塔過汽化油直接抽出流程65

2．減少用汽工藝總用能蒸汽是石油化工生產(chǎn)廣為使用的載能工質(zhì)，通常把蒸汽使用分為8種：汽提蒸汽和再沸器加熱用汽；工藝流體加熱用汽；噴嘴霧化用汽；作為反應(yīng)物參與完成反應(yīng)過程用汽；作動力使用的蒸汽；惰性介質(zhì)及保護(hù)用汽；伴熱、采暖用汽；吹掃、消防用汽等。除霧化和動力用汽外，其它形式用汽均進(jìn)入工藝能量使用環(huán)節(jié)，屬于用汽工藝總用能。662．減少用汽工藝總用能66

減少蒸汽總用能途徑：

(1)改進(jìn)操作加強(qiáng)管理汽提蒸汽是工藝用汽的主要內(nèi)容，在保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下，減少吹汽量是減少蒸汽總用能的主要手段，這需要結(jié)合工藝操作條件和設(shè)備的流體力學(xué)狀況統(tǒng)籌考慮。吹掃、事故、消防用汽，其用量沒有固定標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際中往往是吹汽時間和用汽量都大于實(shí)際需要，只有靠加強(qiáng)管理來減少。伴熱和采暖用汽也屬管理內(nèi)容，排汽的相態(tài)和溫度、室內(nèi)取暖溫度以及可否停用伴熱都可通過加強(qiáng)管理得到改進(jìn)。

67減少蒸汽總用能途徑：67

(2)代用

許多汽提用汽可用重沸器代替。加熱、伴熱用汽，可用適宜的低溫?zé)岽?。有人提出用惰性氣體代替塔底吹汽、用松動風(fēng)代替催化裂化U型管松動汽等。(3)取消伴熱

輕質(zhì)油管線輸送過程中不需伴熱，如柴油等，完全可以停用伴熱。提高產(chǎn)品出裝置溫度，可使某些產(chǎn)品的伴熱取消。68(2)代用683．減少動力總用能

(1)選擇機(jī)泵時注意不要留過大裕量。流量變化頻繁的機(jī)泵，可采用調(diào)速裝置節(jié)約揚(yáng)程，避免大量節(jié)流損失；(2)系統(tǒng)管線各處的節(jié)流閥，在保證調(diào)節(jié)質(zhì)量下盡量減少調(diào)節(jié)閥壓降；(3)對管線系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選取經(jīng)濟(jì)管徑，降低流動阻力。(4)改進(jìn)工藝方法和催化劑，降低反應(yīng)器壓力，以降低動力用能。(5)改進(jìn)工藝流程，避免物流反復(fù)加壓、節(jié)流，縮短工藝路線均可降低動力工藝總用能；(6)減少反應(yīng)系統(tǒng)未轉(zhuǎn)化原料的循環(huán)量，可減少動力工藝總用能。

重整裝置采用雙金屬或多金屬催化劑后，系統(tǒng)壓力可由2.5～3.0MPa降至1.2～1.5MPa，而采用超低壓連續(xù)重整技術(shù)，可降至0.3～0.5MPa。693．減少動力總用能重整裝置采用雙金屬或多金屬催化劑后，系統(tǒng)二、降低工藝能量使用環(huán)節(jié)的過程火用損

在確定工藝總用能的情況下，降低能量使用環(huán)節(jié)的過程火用損，則意味著可提高待回收能的火用值。

1.減少分餾塔的過程火用損(1)調(diào)整塔的回流取熱比例塔各部位取熱比例優(yōu)化，使回流取熱盡可能在高溫下取出進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，應(yīng)把塔和換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化一起考慮。

(2)縮小回流取熱的離返塔溫差、提高取熱的平均溫度

改變回流量以提高取熱的平均溫位存在著多回收熱能和多耗功之間的優(yōu)化關(guān)系。生產(chǎn)裝置應(yīng)視泵壓頭的富裕情況，確定回流量大小。

70二、降低工藝能量使用環(huán)節(jié)的過程火用損在確定工藝總用能7171

2．減少反應(yīng)設(shè)備的過程火用損火用損往往是反應(yīng)過程不可逆過程傳熱造成的，減少反應(yīng)過程火用損的途徑也在于致力使反應(yīng)設(shè)備傳熱過程火用損減少。(1)流化催化裂化反應(yīng)油氣是高溫過熱狀態(tài)，與催化裂化分餾塔存在著很大溫差。如何利用反應(yīng)油氣熱能是個值得重視的節(jié)能問題(2)對于反應(yīng)油氣的壓力能，由于處于高溫下，其膨脹功遠(yuǎn)大于氣壓機(jī)的低溫下壓縮功，可以考慮反應(yīng)油氣壓力膨脹功的回收利用，但應(yīng)考慮工程和經(jīng)濟(jì)因素。

722．減少反應(yīng)設(shè)備的過程火用損72

3．物流的降壓火用損的利用

液相壓力能多不予回收，只有當(dāng)操作壓力較高，可回收的壓差大于1MPa以上時，才考慮回收。氣相物流的壓力能則由于是壓縮比的函數(shù)，而膨脹功又與物流溫位關(guān)系極為密切，已重視低壓高溫催化再生煙氣壓能的利用。石油化工裝置壓差利用的另一方面是蒸汽壓力利用。做到蒸汽逐級利用；采用蒸汽再壓縮法。4．避免混合火用損加氫精制、加氫裂化裝置設(shè)置液力透平回收物流的壓力能，如設(shè)置熱高分液液力透平，循環(huán)氫脫硫塔底富胺液設(shè)置液力透平回收能量。733．物流的降壓火用損的利用加氫精制、加氫裂化裝置設(shè)置液

三、提高能量回收率，減少排棄能量及火用損

回收利用環(huán)節(jié)節(jié)能改進(jìn)的任務(wù)是在待回收能中盡可能的多回收能量，減少排棄能量。待回收能量也可分為熱、蒸汽、動力三種形式。一般地說，動力和蒸汽待回收能難以利用。提高能量回收率重點(diǎn)在提高熱量回收率上，即充分回收待回收熱，降低冷卻負(fù)荷，達(dá)到裝置節(jié)能的目的。1．減少散熱量減少散熱的途徑是改進(jìn)保溫，按照確定經(jīng)濟(jì)保溫層厚度方法對設(shè)備管線、閥門進(jìn)行優(yōu)化保溫。裝置散熱能耗約占總能耗的10～20％，減少散熱量是重要的節(jié)能措施之一，其投資不多，收效卻很顯著。

74三、提高能量回收率，減少排棄能量及火用損2．優(yōu)化換熱系統(tǒng)減少傳熱火用損

換熱系統(tǒng)的優(yōu)化，一是設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使設(shè)備處于最佳工況下傳熱，使換熱器的對數(shù)平均溫差修正系數(shù)趨近于1。二是合理安排換熱流程，使冷換物流匹配合理，避免過度的不可逆?zhèn)鳠?。?jīng)濟(jì)溫差的確定要借助于熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法和原理。應(yīng)以技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件為基礎(chǔ)，確定合理的換熱溫差和網(wǎng)絡(luò)。換熱系統(tǒng)的優(yōu)化，應(yīng)有著眼于大系統(tǒng)的觀念。

低溫?zé)崂?/p>

752．優(yōu)化換熱系統(tǒng)減少傳熱火用損75

3．降低冷卻排棄能

一般來說，換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后的冷卻負(fù)荷明顯低于優(yōu)化前，但也還有可資利用的潛力。對于存在的70℃以上的物流顯熱及潛熱，應(yīng)尋找合適的熱阱加以利用，作鍋爐預(yù)熱水的熱源，也可作其它用途。降低冷卻排棄能的另一措施是與系統(tǒng)結(jié)合，提高產(chǎn)品出裝置溫度，以降低本裝置冷卻負(fù)荷，減少冷卻介質(zhì)，而且增加了裝置輸出熱能，對儲運(yùn)系統(tǒng)，相應(yīng)節(jié)省了罐區(qū)的加熱、伴熱能耗。

763．降低冷卻排棄能76

四、提高能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)效率，減少裝置供入能耗1．停用或合用加熱爐當(dāng)裝置節(jié)能改進(jìn)后爐子熱負(fù)荷減少時，可停用或合用加熱爐。

2．提高加熱爐效率提高加熱爐效率是工藝裝置節(jié)能改造的主要方面，大中型加熱爐熱效率均在80～90％，而火用效率低達(dá)40～50％，說明燃料化學(xué)火用的半數(shù)左右在轉(zhuǎn)換為熱的過程中損失了。因此，提高效率重點(diǎn)在提高加熱爐火用效率上，而且潛力很大。

77四、提高能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)效率，減少裝置供入能耗1．停用或合用加

(1)重視空氣預(yù)熱器的節(jié)能作用

在安排爐子排煙熱回收時，應(yīng)把空氣預(yù)熱放在其它措施(如發(fā)汽、冷進(jìn)料、預(yù)熱水等)之前，優(yōu)先采用。其次，應(yīng)注意降低過?？諝庀禂?shù)，尤應(yīng)避免冷風(fēng)滲漏，加強(qiáng)看火孔及對流管箱的堵漏及管理。(2)燃?xì)廨啓C(jī)-加熱爐聯(lián)合供電供熱

為提高加熱爐火用效率，采用燃?xì)廨啓C(jī)-加熱爐聯(lián)合供電供熱是一項(xiàng)重大節(jié)能措施。這是石油化工裝置加熱爐改進(jìn)的方向。

78(1)重視空氣預(yù)熱器的節(jié)能作用78

3．采用自動調(diào)速設(shè)施機(jī)泵在能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)中作用是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w流動動能。目前，機(jī)泵總效率在50％左右，選用新型高效節(jié)能泵是節(jié)能的重要措施。4．合理選擇蒸汽動力的驅(qū)動方式能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的機(jī)泵除電驅(qū)動外，還有許多是蒸汽動力驅(qū)動的，如蒸汽往復(fù)泵、凝汽或背壓式蒸汽輪機(jī)、蒸汽噴射泵(抽空器)等。在選擇蒸汽動力的驅(qū)動方式時，要重視背壓式蒸汽輪機(jī)的選用，進(jìn)行蒸汽動力系統(tǒng)的優(yōu)化。793．采用自動調(diào)速設(shè)施79

5．催化裂化再生器排煙能量的回收利用(1)回收再生煙氣中的壓力能：煙氣能量回收機(jī)組的普遍推廣應(yīng)用，是催化裂化裝置節(jié)電的重要措施。設(shè)置煙氣輪機(jī)回收煙氣壓能，雖可大幅度降低裝置的電耗，但機(jī)組投資較高。(2)回收煙氣中的一氧化碳化學(xué)能：CO助燃劑不僅充分利用了CO化學(xué)能，而且可改善產(chǎn)品收率。煙氣CO化學(xué)能回收的傳統(tǒng)方法是采用CO鍋爐，但需要補(bǔ)充大量燃料，目前CO鍋爐已處于轉(zhuǎn)折和停滯，有的則改為余熱鍋爐。

805．催化裂化再生器排煙能量的回收利用80

綜上所述，石油化工裝置節(jié)能改進(jìn)是有規(guī)律可循的，以用能分析三環(huán)節(jié)模型為基礎(chǔ)的節(jié)能改進(jìn)方法，反映了這種客觀規(guī)律及節(jié)能改進(jìn)各用能環(huán)節(jié)的相互制約關(guān)系，啟發(fā)我們從全裝置甚至全廠的大局出發(fā)，提出系統(tǒng)的節(jié)能改進(jìn)途徑和措施。

81綜上所述，石油化工裝置節(jié)能改進(jìn)是有規(guī)律可圖4-5某煉廠聯(lián)合裝置常減壓1980年7月能流圖單位：MJ/t原油（萬kcal/t原油）ηU=86.91%；ηT=9.73%；ηR=64.5%；EN=1178.6MJ/t82圖4-5某煉廠聯(lián)合裝置常減壓1980年7月能流圖單位：M第四節(jié)輔助設(shè)施節(jié)能

電力和蒸汽的發(fā)生、傳輸及使用問題。煉廠消耗的燃料中約40%是消耗在發(fā)電和發(fā)生蒸汽上，節(jié)約電力和蒸汽對煉廠節(jié)能有重要意義。83第四節(jié)輔助設(shè)施節(jié)能電力和蒸汽的發(fā)生、傳

1.電能

煉廠中電能的損失量約占總用電量的15%。據(jù)某個煉廠的統(tǒng)計(jì)，所損失的15%的分布大致如下：電機(jī)6~10%變壓器2~3%電纜2~3%照明2~3%其它1.2~2.5%采用調(diào)速電機(jī)提高馬達(dá)效率。選用低損耗的變壓器是應(yīng)當(dāng)重視的。傳輸電纜可考慮使用直徑偏大一些的。注意選擇合適的燈源以免造成浪費(fèi)。841.電能采用調(diào)速電機(jī)提高馬達(dá)效率。選用低損耗的變壓器是應(yīng)2.蒸汽煉油廠中的蒸汽用量很大，據(jù)國內(nèi)煉廠調(diào)查，用于蒸汽的能耗約占煉廠總能耗的30~35%，有很大的節(jié)能潛力。煉廠的蒸汽主要用于工藝蒸汽（汽提、霧化等）、加熱（再沸器、保溫等）和動力（蒸汽透平、蒸汽噴射泵等），這幾部分蒸汽的節(jié)約主要是依靠生產(chǎn)裝置的技術(shù)改進(jìn)和加強(qiáng)管理。另一個重要的損失是蒸汽管網(wǎng)損失，占總蒸汽量的6.7%。針對各項(xiàng)損失采取了必要的措施后，管網(wǎng)的損失可由原來的6.7%降至約3%。852.蒸汽85第五節(jié)大系統(tǒng)用能優(yōu)化方法和改進(jìn)途徑

對于許多裝置排出的中、低溫位熱能應(yīng)納入到全廠系統(tǒng)中加以利用，這就提出在更大系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行全局用能優(yōu)化問題。一般地，石油化工廠特別是煉油廠在提供過程需要的功和熱的過程中，各生產(chǎn)單元自成體系，從全局出發(fā)考慮單元之間與系統(tǒng)的優(yōu)化較少。這就可能造成某一環(huán)節(jié)能量供需匹配不合理，導(dǎo)致全廠能耗增加。

86第五節(jié)大系統(tǒng)用能優(yōu)化方法和改進(jìn)途徑一、改進(jìn)生產(chǎn)流程

生產(chǎn)總流程優(yōu)化，是以最大利稅為目標(biāo)函數(shù)，裝置及全廠能耗是以加工費(fèi)用的形式影響目標(biāo)函數(shù)。對于現(xiàn)有企業(yè)來說，裝置組成及數(shù)目都已相對確定，但合理安排生產(chǎn)流程對節(jié)能降耗也將起到關(guān)鍵作用。

1．裝置的生產(chǎn)負(fù)荷率裝置能耗按其隨生產(chǎn)負(fù)荷率變化的性質(zhì)，分為固定能耗和可變能耗。低負(fù)荷率生產(chǎn)時，單位原料(產(chǎn)品)的固定能耗上升，使總能耗增加，因此提高裝置負(fù)荷率是全廠生產(chǎn)調(diào)度中應(yīng)加以解決的問題。87一、改進(jìn)生產(chǎn)流程87

2．選擇合理加工路線

在裝置組成一定、原料和產(chǎn)品品種數(shù)量均已確定的情況下，選擇不同的加工路線，對加工費(fèi)用和能耗有一定影響，是總流程優(yōu)化考慮的一個內(nèi)容。在相同的產(chǎn)品效益情況下，優(yōu)先選用加工路線短、能耗低的節(jié)能生產(chǎn)流程。

3．減少不必要的重復(fù)加工能耗882．選擇合理加工路線88二、裝置及系統(tǒng)的熱聯(lián)合

裝置熱聯(lián)合打破了用能自成體系的局面，做到互相協(xié)調(diào)，取長補(bǔ)短。裝置熱聯(lián)合應(yīng)著眼于大系統(tǒng)，其原則如下：(1)首先預(yù)熱本裝置原料，減少爐子熱負(fù)荷，節(jié)約燃料。在用過剩熱加熱本裝置原料時，應(yīng)保持傳熱溫差的合理性。(2)供出過剩熱量作其它裝置原料的加熱源、節(jié)省燃料用量。(3)用本裝置的中低溫過剩熱量，作其它中小裝置的加熱源(包括重沸器)，節(jié)省燃料或蒸汽。

89二、裝置及系統(tǒng)的熱聯(lián)合89關(guān)于熱聯(lián)合在熱能回收利用中，冷、熱流的合理匹配不僅取決于燃料和設(shè)備的價格、先進(jìn)的傳熱技術(shù)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，很重要的一點(diǎn)就是要打破裝置界線，在盡可能大的系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化匹配，達(dá)到能量多次利用和減少重復(fù)的冷卻和加熱帶來的火用損耗。這是煉油廠節(jié)能的重大潛力之一，也是節(jié)能的一個重要原則?？赡艿臒崧?lián)合途徑如下：(1)原油蒸餾與催化裂化的熱聯(lián)合。蒸餾裝置中間餾分或渣油直接進(jìn)催化裂化采用熱進(jìn)料，催化裂化主分餾塔的余熱可以加熱蒸餾裝置的原油或初餾塔底油。

90關(guān)于熱聯(lián)合909191全廠性節(jié)能措施---裝置之間的熱聯(lián)合92常減壓蒸餾減壓渣油170℃渣油加氫加氫裂化輕重蠟油150℃柴油加氫精制直餾柴油100℃92全廠性節(jié)能措施---裝置之間的熱聯(lián)合92常減壓減壓渣油170關(guān)于熱聯(lián)合

(2)催化裂化與其后加工裝置的熱聯(lián)合。氣體分餾和脫硫、烷基化、污水汽提等裝置需要的都是低溫?zé)?，催化裂化主分餾塔頂、頂循環(huán)回流、柴油等的余熱完全可以作為這些裝置的熱源。如催化裂化頂循環(huán)回流取熱給氣體分餾丙烯塔再沸器作熱源。(3)蒸餾裝置與重整裝置的熱聯(lián)合。如蒸餾裝置初餾塔側(cè)線直接出重整預(yù)加氫進(jìn)料，兩個裝置的進(jìn)料量要相互配合。裝置采用熱聯(lián)合后，各裝置的相互依存度和制約性增加，增大了流程、設(shè)備、操作控制系統(tǒng)和運(yùn)行管理的復(fù)雜性。

93關(guān)于熱聯(lián)合93三、低溫?zé)峄厥绽?/p>

低溫?zé)崂檬菬捰蛷S普遍關(guān)注的課題，不是簡單地給低溫?zé)釋ふ矣脩?，而是以低溫?zé)岬臄?shù)量、質(zhì)量及其技術(shù)評價為依據(jù)進(jìn)行熱源與熱阱的雙向優(yōu)化以后方能制訂出低溫?zé)崂玫淖罴逊桨?。所謂低溫?zé)崾侵秆b置經(jīng)過優(yōu)化改造并實(shí)現(xiàn)熱聯(lián)合后仍無法利用的熱量。低溫?zé)峄厥绽?，需要在全廠建立配套的回收系統(tǒng)，通過一種載能工質(zhì)(通常為水)把熱從裝置取出。低溫?zé)崂每煞譃閮深悾?4三、低溫?zé)峄厥绽?4(一)低溫?zé)嵬壚?直接利用)根據(jù)低溫?zé)峄厥盏臏匚?，選擇適宜的用戶，不僅改變了用戶原使用高、中溫?zé)嵩此斐傻倪^大能量傳遞損失，而且把高、中溫?zé)嵩错斕嫦聛?，是低溫?zé)崂弥凶罹呶Φ姆桨福?jié)能效益尤為顯著。1．生產(chǎn)用低溫?zé)崂玫蜏責(zé)崛〈a(chǎn)中使用高中溫位熱源的場合，不僅可直接減少生產(chǎn)能耗，而且生產(chǎn)用熱大多屬連續(xù)、負(fù)荷穩(wěn)定的情況，節(jié)能幅度大，效益高。在安排低溫?zé)岱桨笗r，應(yīng)優(yōu)先考慮。95(一)低溫?zé)嵬壚?直接利用)95

這類用熱有：①氣分、烷基化等低溫加工裝置原料及塔底重沸器加熱；②催化劑分廠洗滌水加熱；③本廠動力系統(tǒng)補(bǔ)充化學(xué)水加熱；④油品儲運(yùn)系統(tǒng)、油罐、加熱等。如柴油罐的保溫等2．生活科研用熱廠區(qū)辦公和生活區(qū)采暖。生活用熱水。一般來說，同級匹配利用總是比升級利用合理，經(jīng)濟(jì)上有利。96這類用熱有：969797

(二)低溫?zé)嵘壚?/p>

低溫?zé)嵩趦?yōu)先考慮連續(xù)、穩(wěn)定的熱負(fù)荷用戶之后，就應(yīng)考慮過剩低溫?zé)岬纳壚?。低溫?zé)峄厥绽檬鞘突S深入節(jié)能的一個重要方面。升級利用，大體有用熱、制冷和作功三種利用方式。熱泵。目前多用于輕烴分離，溫度一般低于常溫。吸收制冷：國內(nèi)已有成套設(shè)備供應(yīng)，一般可利用150～70℃的低溫?zé)岖@得0～40℃的冷量。如有些煉油廠特別是有脫蠟裝置的煉油廠可以用低溫?zé)嶂评涔┕に囉?，以減少氨壓縮機(jī)負(fù)荷。98(二)低溫?zé)嵘壚?8(3)吸收熱泵：目前可用于工業(yè)裝置，可使80～150℃的低溫?zé)嵘?0～50℃，獲得100～200℃的熱量。(4)低溫發(fā)電：用低溫?zé)岙a(chǎn)生低沸點(diǎn)工質(zhì)的蒸汽，采用朗肯循環(huán)熱機(jī)發(fā)電，效率為8%～10%。(5)蒸汽再壓縮：開路熱泵的一種。兩級吸收式熱泵多效蒸發(fā)海水淡化：我國淡水資源十分缺乏，海水淡化是很有前途的一種解決方案，是一個待開發(fā)的熱阱。99(3)吸收熱泵：目前可用于工業(yè)裝置，可使80～150℃的低低溫?zé)崂檬钱?dāng)前煉油企業(yè)深入節(jié)能的重要課題

低溫?zé)崂猛緩?，首先是裝置能量綜合優(yōu)化和熱聯(lián)合以減少低溫?zé)岬漠a(chǎn)生；其次是與蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化同時考慮，充分利用上述的各類正在使用高溫?zé)嵩吹牡蜏責(zé)嶷?。若仍有余，則需在匹配同時一并考慮升級利用措施。100低溫?zé)崂檬钱?dāng)前煉油企業(yè)深入節(jié)能的重要課題四、搞好蒸汽逐級利用

蒸汽逐級利用，主要是回收產(chǎn)汽與用汽之間壓差做功或發(fā)電。全廠設(shè)3.5MPa蒸汽系統(tǒng)和1.0MPa蒸汽系統(tǒng)，局部設(shè)0.4MPa蒸汽系統(tǒng)。

中壓蒸汽管網(wǎng)：壓力3.5MPa溫度420℃低壓蒸汽管網(wǎng)：壓力1.0MPa溫度250℃0.4MPa的蒸汽管網(wǎng)為局部管網(wǎng)，各裝置產(chǎn)生的0.4MPa飽和蒸汽在裝置內(nèi)自用或就近使用，不足部分從1.0MPa管網(wǎng)減壓補(bǔ)充。

101四、搞好蒸汽逐級利用1013.5MPa蒸汽1.0MPa蒸汽0.4MPa蒸汽1023.5MPa蒸汽1.0MPa蒸汽0.4MPa蒸汽102103103

上述四個方面的節(jié)能是從全系統(tǒng)角度提出改進(jìn)方向，與裝置節(jié)能改進(jìn)相結(jié)合，將使全廠用能趨于合理，達(dá)到用能優(yōu)化。但如何做到用能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)上述四個方面的節(jié)能改進(jìn)措施，可通過對全廠進(jìn)行節(jié)能規(guī)劃幾次實(shí)踐，體會到全廠用能優(yōu)化是一個大系統(tǒng)的系統(tǒng)工程問題，結(jié)合生產(chǎn)裝置、輔助系統(tǒng)、公用工程及生活系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。104上述四個方面的節(jié)能是從全系統(tǒng)角度提出改進(jìn)方向通知考試時間：2011年4月14日周六上午10:00-12:00地點(diǎn)：西環(huán)1011-5班西環(huán)2016-9班105通知考試時間：105生產(chǎn)裝置節(jié)能改進(jìn)的方法和途徑一、改進(jìn)工藝條件，降低工藝總用能1．降低用熱工藝總用能2．減少用汽工藝總用能3．減少動力總用能二、降低工藝能量使用環(huán)節(jié)的過程火用損1.減少分餾塔的過程火用損2.減少反應(yīng)設(shè)備的過程火用損3.物流的降壓火用損的利用4.避免混合火用損106生產(chǎn)裝置節(jié)能改進(jìn)的方法和途徑一、改進(jìn)工藝條件，降低工藝總用能生產(chǎn)裝置節(jié)能改進(jìn)的方法和途徑三、提高能量回收率，減少排棄能量及火用損1．減少散熱量2．優(yōu)化換熱系統(tǒng)減少傳熱火用損3．降低冷卻排棄能四、提高能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)效率，減少裝置供入能耗1．停用或合用加熱爐2．提高加熱爐效率3．采用自動調(diào)速設(shè)施4．合理選擇蒸汽動力的驅(qū)動方式5．催化裂化再生器排煙能量的回收利用107生產(chǎn)裝置節(jié)能改進(jìn)的方法和途徑三、提高能量回收率，減少排棄能量大系統(tǒng)用能優(yōu)化方法和改進(jìn)途徑

一、改進(jìn)生產(chǎn)流程1．裝置的生產(chǎn)負(fù)荷率2．選擇合理加工路線3．減少不必要的重復(fù)加工能耗二、裝置及系統(tǒng)的熱聯(lián)合三、低溫?zé)峄厥绽盟?、搞好蒸汽逐級利?08大系統(tǒng)用能優(yōu)化方法和改進(jìn)途徑一、改進(jìn)生產(chǎn)流程108煉油生產(chǎn)運(yùn)行和管理節(jié)能節(jié)能工作必須通過日常的運(yùn)行和管理優(yōu)化來完成主要手段：在科學(xué)用能理論指導(dǎo)下，以流程模擬和優(yōu)化技術(shù)為基礎(chǔ)，緊密結(jié)合工況變化，最大限度的發(fā)掘現(xiàn)有工藝條件，通過類似運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化、局部流程調(diào)整、工藝切換、優(yōu)化管理等手段，以實(shí)現(xiàn)日常生產(chǎn)條件下的節(jié)能。追求目標(biāo)：不管工況條件如何變化，裝置或工藝總在能量優(yōu)化狀態(tài)下運(yùn)行。109煉油生產(chǎn)運(yùn)行和管理節(jié)能節(jié)能工作必須通過日常的運(yùn)行和管理優(yōu)化來優(yōu)化運(yùn)行節(jié)能降耗的主要技術(shù)1、總體思路三環(huán)節(jié)理論：“三環(huán)節(jié)能量流結(jié)構(gòu)理論”，把整個系統(tǒng)分為能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)、能量利用環(huán)節(jié)和能量回收環(huán)節(jié)，其中利用環(huán)節(jié)是核心。工藝總用能是整個過程系統(tǒng)的核心能量指標(biāo)通過優(yōu)化運(yùn)行實(shí)現(xiàn)煉油廠節(jié)能降耗的技術(shù)思路：在四個層面展開：優(yōu)化工藝裝置內(nèi)部；裝置間熱聯(lián)合；低溫?zé)醿?yōu)化利用，優(yōu)化蒸汽動力系統(tǒng)，火用經(jīng)濟(jì)調(diào)優(yōu)。110優(yōu)化運(yùn)行節(jié)能降耗的主要技術(shù)1、總體思路110工藝裝置裝置間熱聯(lián)合低溫?zé)崂谜羝麆恿ο到y(tǒng)火用經(jīng)濟(jì)學(xué)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析優(yōu)化過程完成實(shí)施下一個循環(huán)過程工藝的系統(tǒng)節(jié)能思路111工藝裝置裝置間熱聯(lián)合低溫?zé)崂谜羝麆恿ο到y(tǒng)火用經(jīng)濟(jì)學(xué)的技術(shù)經(jīng)2、通過運(yùn)行優(yōu)化的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用工藝裝置內(nèi)部的運(yùn)行優(yōu)化：(1)基于流程模擬的分餾塔運(yùn)行優(yōu)化流程模擬軟件AspenPlus、PRO/Ⅱ、HYSIS等優(yōu)化回流取熱比例，多取高溫?zé)?、少取低溫?zé)帷Ｔ瓌t：保證分餾系統(tǒng)的收率和餾出量；結(jié)合塔的開口條件，調(diào)優(yōu)，進(jìn)行水力學(xué)驗(yàn)證；宜“大流量、小溫差”選擇回流參數(shù)，兼顧回流泵的能力；要保證水在塔頂不冷凝；保證中段回流返回板的氣相負(fù)荷略大于上塊側(cè)線抽出板的抽出量，以防干板；提高輕收；要把優(yōu)化后的參數(shù)變?yōu)椴僮髦噶睿袑?shí)落實(shí)。1122、通過運(yùn)行優(yōu)化的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用112113113①調(diào)整塔底和側(cè)線吹汽量，提高輕收，節(jié)省蒸汽

某常壓塔塔底和側(cè)線吹汽量調(diào)整前后對比調(diào)整前的吹汽量(kg/h)調(diào)整后的吹汽量(kg/h)塔底11001200常一線22020常二線22050常三線220100總用蒸汽量17601370實(shí)施優(yōu)化方案后，常壓塔的總用汽量降低390kg/h，輕收提高2%。114①調(diào)整塔底和側(cè)線吹汽量，提高輕收，節(jié)省蒸汽

②啟動原油蒸餾裝置初餾塔側(cè)線抽出或改變抽出參數(shù)，優(yōu)化物料和能量效益；③啟動或改變原油蒸餾裝置常壓塔和減壓塔的物料互供；啟動或改變減一線回?zé)挻胧┑榷喈a(chǎn)柴油。④調(diào)整催化主分餾塔塔頂冷回流和循環(huán)回流的取熱比例，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)功耗、塔頂冷卻負(fù)荷、頂循熱利用的綜合優(yōu)化。⑤調(diào)整焦化主分餾塔的循環(huán)比，實(shí)現(xiàn)柴油和蠟油的綜合物料效益和裝置用能的優(yōu)化。115②啟動原油蒸餾裝置初餾塔側(cè)線抽出或改變抽出參數(shù)，優(yōu)化物料和能(2)基于彈性分析的換熱網(wǎng)絡(luò)操作優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)由兩個因素決定：一是進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的工藝物流的流量、溫度和性質(zhì)；二是網(wǎng)絡(luò)自身的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在一定結(jié)構(gòu)下，網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)物流的換熱終溫將由供入物流的狀況所決定。思路：按優(yōu)化的分餾系統(tǒng)操作條件，應(yīng)用“夾點(diǎn)技術(shù)”，畫出網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格圖；把網(wǎng)格圖中嚴(yán)重跨夾點(diǎn)傳熱并且熱容流率比較大的物流找出來，利用現(xiàn)有旁路和其他條件，按垂直匹配的原理重新匹配。116(2)基于彈性分析的換熱網(wǎng)絡(luò)操作優(yōu)化116(3)利用現(xiàn)有工藝條件，局部優(yōu)化換熱流程利用“夾點(diǎn)技術(shù)”原理，實(shí)施換熱流程調(diào)整。思路：①總結(jié)全部換熱物流的溫度變化范圍和熱容流率；②憑經(jīng)驗(yàn)確定最小傳熱溫差；③在網(wǎng)絡(luò)圖中找出跨夾點(diǎn)傳熱的換熱器，按垂直匹配的原理重新匹配，盡量減少工程量?？紤]盡量按溫位合適匹配換熱單元，不要高熱低用，不要高熱冷卻，少用蒸汽加熱，就近匹配。117(3)利用現(xiàn)有工藝條件，局部優(yōu)化換熱流程117節(jié)能理論的新進(jìn)展一、可避免火用損失與不可避免火用損失

火用分析只指出了過程特性改進(jìn)的潛力或可能性，而不能指出這些可能的改進(jìn)是否可行。將火用損失劃分為兩部分：可避免火用損失與不可避免火用損失不可避免火用損失定義為技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上不可避免的最小火用損失，且隨技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)環(huán)境變化。118節(jié)能理論的新進(jìn)展一、可避免火用損失與不可避免火用損失118節(jié)能理論的新進(jìn)展二、熱經(jīng)濟(jì)學(xué)(thermoeconomics)

火用經(jīng)濟(jì)學(xué)(exergoeconomics)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析，是把熱力學(xué)分析與經(jīng)濟(jì)優(yōu)化理論相結(jié)合的技術(shù)。其特征是在一個合適的熱力學(xué)指標(biāo)火用效率和基本建設(shè)投資間找到適當(dāng)?shù)钠胶?，以達(dá)到單位成本最小。119節(jié)能理論的新進(jìn)展二、熱經(jīng)濟(jì)學(xué)(thermoeconomics節(jié)能理論的新進(jìn)展三、有限時間熱力學(xué)有限時間熱力學(xué)認(rèn)為過程應(yīng)在有限時間內(nèi)進(jìn)行，勢差并不是越小越好，而是有一個最佳值，以使“率”最大。120節(jié)能理論的新進(jìn)展三、有限時間熱力學(xué)120節(jié)能理論的新進(jìn)展四、積累火用理論斯蔡古特提出的定義自然資源具有的火用為一次火用。積累火用是指從自然資源到所研究的過程系統(tǒng)中的單元所經(jīng)歷的一系列簇狀過程所消耗的一次火用累積值。它以自然界存在的資源為出發(fā)點(diǎn)，具有全生命周期分析(包括產(chǎn)品和過程)的思想。只能用于分析系統(tǒng)，以及比較不同的生產(chǎn)路線的優(yōu)劣，不能用于進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化。121節(jié)能理論的新進(jìn)展四、積累火用理論121節(jié)能理論的新進(jìn)展五、能值(emergy)分析

該理論由美國系統(tǒng)生態(tài)學(xué)家H.T.Odum提出。將每種物質(zhì)或者能量所含的太陽能(emergy)作為統(tǒng)一的指標(biāo)。能值表示了在時間和空間上進(jìn)入產(chǎn)品的所有能量。也就是說，它不僅考慮了產(chǎn)品所包含能量的質(zhì)和量，還體現(xiàn)了能量的歷史積累。此分析評價方法符合能源利用的可持續(xù)發(fā)展原則122節(jié)能理論的新進(jìn)展五、能值(emergy)分析122節(jié)能理論的新進(jìn)展六、綜合考慮資源利用與環(huán)境影響的火用分析

系統(tǒng)對環(huán)境的影響可以用系統(tǒng)的火用排放損失來衡量。包括兩部分：一是系統(tǒng)的散熱火用損失；另一是系統(tǒng)排放物本身所具有的物理火用和化學(xué)火用。定義系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)效應(yīng)(ENE)作為評價系統(tǒng)對環(huán)境的影響程度的指標(biāo)。ENE=∑BiEx,i式中Ex,i－系統(tǒng)排放物中第i種成分所具有的物理火用和化學(xué)火用。Bi－系統(tǒng)排放物中第i種成分對環(huán)境的危害系數(shù)。123節(jié)能理論的新進(jìn)展六、綜合考慮資源利用與環(huán)境影響的火用分析12提問與解答環(huán)節(jié)Questionsandanswers124提問與解答環(huán)節(jié)124感謝參與本課程，也感激大家對我們工作的支持與積極的參與。課程后會發(fā)放課程滿意度評估表，如果對我們課程或者工作有什么建議和意見，也請寫在上邊結(jié)束語125感謝參與本課程，也感激大家對我們工作的支持與積極的參與。課程謝謝聆聽THANKYOUFORLISTENING演講者：XX時間：202X.XX.XX126謝謝聆聽126節(jié)能技術(shù)：能量轉(zhuǎn)換過程節(jié)能技術(shù)：改進(jìn)的宗旨，一是提高轉(zhuǎn)換設(shè)備效率。二是為過程提供與要求能量能級相適應(yīng)的能量。工藝過程節(jié)能技術(shù)：目的是改進(jìn)工藝過程，降低過程使用能量的數(shù)量，提高待回收能的品位。能量回收過程節(jié)能技術(shù)：主要是優(yōu)化換熱回收系統(tǒng)，提高回收率，回收過程物流的膨脹功，低溫?zé)峄厥障到y(tǒng)及相應(yīng)的技術(shù)。127節(jié)能技術(shù)：1標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容前言點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容128標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相點(diǎn)擊此處輸入前言點(diǎn)擊此處輸入標(biāo)題添加點(diǎn)第一節(jié)能量升級利用技術(shù)

煉油化工廠中，在裝置進(jìn)行工藝和換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后，仍有許多低溫?zé)崤懦鱿到y(tǒng)。這些低溫?zé)岬幕厥绽檬鞘突S深化節(jié)能的一個重要方面。對于煉油廠，空冷、水冷余熱大多分布在90~200℃之間，約占總余熱量的55.4%。對于化工廠，空冷、水冷余熱大多分布在60~90℃區(qū)間，約占總余熱的70%。而這些低溫?zé)崃炕厥绽玫暮脡膶θ珡S能耗起著不可忽視的作用。129第一節(jié)能量升級利用技術(shù)煉低溫?zé)峄厥绽糜袃煞N途徑:一是同級利用，尋找合適的熱阱，作為加熱的熱源。二是升級利用。是指把系統(tǒng)中能級較低(液體一般ε<0.4，氣體ε<0.5)的中、低溫?zé)崃?，用于需要更高的能級的用?熱阱或功阱等)的一類技術(shù)手段，通常稱為“低溫?zé)岬纳壚谩薄?30低溫?zé)峄厥绽糜袃煞N途徑:4

與同級利用相比，升級利用往往要么耗用高能級的壓縮功，要么需經(jīng)過至少兩次傳熱過程，加上其他轉(zhuǎn)換過程，火用損失較大，設(shè)備多而復(fù)雜，投資也高。但是在同級匹配利用受到熱源和熱阱匹配條件限制的地方或產(chǎn)功效益較高的地方，也會有顯著的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效果。

131與同級利用相比，升級利用往往要么耗用N煉油廠1982年典型工況能流圖單位：MJ/t原油（萬kcal/t原油）ηU=71.43%；ηR=50.84%；ΔEM=228.2(5.45)EC=2268.0(54.17)EN=2817.7MJ/t132N煉油廠1982年典型工況能流圖單位：MJ/t原油6一、能量升級利用的途徑

能量升級利用，主要是低溫位熱量送入高溫位的熱阱或變成高級位的能量（功）。目前已工業(yè)化的手段有熱泵、低溫朗肯循環(huán)、全流式透平。133一、能量升級利用的途徑能量升級利用，主

1、熱泵（HP—HeatPump）

利用專門技術(shù)使溫位和能級較低的熱能升溫，并得以向溫度更高的熱阱供熱的設(shè)施，均可稱為熱泵。熱泵按其特點(diǎn)可分為三類：

(1)開式熱泵或機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR—MechanicalVaporRepressor)被壓縮的介質(zhì)是工藝蒸汽本身，不需要循環(huán)，故稱開式。壓力升高，使工質(zhì)可在更高的飽和溫度下放出冷凝潛熱。它消耗的是壓縮機(jī)的機(jī)械功。

1341、熱泵（HP—HeatPump）8圖5-1丙烷-丙烯分餾塔熱泵流程圖丙烯熱泵循環(huán)135圖5-1丙烷-丙烯分餾塔熱泵流程圖丙烯熱泵循環(huán)9圖丙烯精餾流程丙烷熱泵循環(huán)：塔底丙烷液體，一部分作為產(chǎn)品輸出，一部分作為熱泵循環(huán)工質(zhì)。丙烷經(jīng)減壓進(jìn)塔頂冷凝/蒸發(fā)器，閃蒸、氣化（降溫）后，吸收塔頂丙烯產(chǎn)品的低溫余熱，再進(jìn)入壓縮機(jī)升壓、升溫，直接進(jìn)入塔底作塔底熱源。

136圖丙烯精餾流程丙烷熱泵循環(huán)：塔底丙烷液體，一部分作為產(chǎn)品圖熱泵流程圖137圖13812（2）閉式工質(zhì)循環(huán)壓縮式熱泵(CHP)

工質(zhì)封閉循環(huán)，相當(dāng)于一個逆循環(huán)熱機(jī)，即輸入機(jī)械功，通過循環(huán)的工質(zhì)從工藝物流(低溫?zé)嵩?取熱而向高溫?zé)嶷宸艧帷D5-2示出了一個CHP系統(tǒng)。壓縮式熱泵是以消耗機(jī)械功為代價而致熱的裝置。