节能原理、能耗计算与评价(3)

2019-08-30 15:15

(2)单位能量因数能耗; (3)能源密度指数。

2.2.2 单位能量因数能耗及能源密度指数 2.2.2.1 单位能量因数能耗的意义

设一个炼油厂共有n套工艺装置,同一时期的加工量分别为A1,A2??An;实际能耗(对各自装置的进料或产品)分别为E1,E2??En, 评价体系中确定的每套装置应可达到的先进标准能耗(国内称为能耗定额,下称标准能耗)分别为C1,C2??Cn,其中只有编号为1的装置为常减压蒸馏装置,相应的加工量就是该炼油厂的原油加工量。

则此炼油厂工艺装置作为一个整体来讲,单位能量因数能耗U的定义为:

U=

?AiEi/A1?i?1i?1nnAiCi/(A1?C1) (1)

式(1)中分母称为能量因数, 可以看出的是:其中的

?AiCi是该炼油厂应达到的能源消耗总量,

i?1nA1.C1是常减压装置应达到的标准能源消耗量,二者的比值即能量因数,直接意义则是炼油厂应达到的标准能源消耗总量折算成具有标准能耗的常减压装置的套数。由于在一定的评价体系中,标准能耗C1,C2??Cn是不变的,因此,能量因数就是标准能耗常减压装置的套数。显然,高能耗的装置琥多或加工流程越长,折成的常减压装置套数越多,所以是炼油厂加工复杂程度的体现。

式(1)中的分子项是该炼油厂的单位综合能耗,即加工每吨原油的综合能源消耗量,除以能量因数后,就是单位能量因数能耗,意义就是标准能耗常减压装置的实际能耗。

在上述定义中,为讨论方便起见,设常减压蒸馏仅有1套,且没有考虑公用工程部分。实际上,储运、蒸汽动力系统、给排水等公用工程系统很容易按工艺装置同样的方法进行处理。 2.2.2.2 单位能量因数能耗与能源密度指数的关系

将式(1)分子分母的A1约去,并整理成下式:

U=C1

n?AiEi?i?1i?1nnAiCi (2)

令EII=

?AiEi?i?1i?1nAiCi,则式(2)变成下式:

U=C1.EII (3)

EII为炼油厂实际能耗消耗总量与应达到的标准能耗消耗总量的比值,这就是国外一些公司所采用的能源密度指数。此概念意义很容易直接理解,若该比值为1,说明炼油厂总体上已达到了先进能耗指标;若比值大于1,如为1.2,实际能耗比先进能耗指标高20%。

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如果一个评价体系中,规定的各装置标准能耗不是很先进,则EII将会小于1,这时统计分析的炼油厂中EII最小者则是最先进者,并且可能如EII低至0.8时,才达到了较先进的能耗指标。

从式(3)看出,单位能量因数能耗是在能源密度指数的基础上乘以常减压装置的标准能耗C1,因C1一般是不变的,所以比较U的高低实际是在比较EII的大小。如果U等于C1,说明炼油厂总体上达到了先进能耗指标;如果U大于C1,它们的差值就是每套标准常减压装置的节能潜力。 2.2.2.3 单位能量因数能耗的特性与使用

综合上述单位能量因数能耗的意义与分析,可以得出它的如下特性: (1)

单位能量因数能耗与常减压装置标准能耗的比值即能源密度指数,故它实际上表示炼油厂所

有工艺装置的实际能耗总量与应该达到的先进能耗总量相比的平均节能潜力,是一个高度综合性的指标,用于整体上评价不同炼油厂的能耗是科学合理的。

(2)

使用国内外不同的评价体系时,所规定的能耗计算方法不同,各工艺装置的标准能耗不同,

单位能量因数能耗结果不一样,差别可能较大。所以对比时,必须使用同一个评价体系。

(3)

从式(2)中看出,单位能量因数能耗与原油加工量无关,完全适合于二次加工装置有外购原

料的炼油厂能耗评价。

(4)

对于越来越多的联合装置,由于其中的各装置实物消耗量难于分开,故难于评价单个装置能

耗,可使用单位能量因数能耗进行整体评价。

(5)

单位能量因数能耗中,已经考虑了加工流程的复杂程度,故不再与其有关。

单位能量因数能耗评价的缺点是,评价的准确性取决于标准能耗的确定。随着技术的发展,一些工艺装置的先进能耗下降的幅度较大,则必须及时调整标准能耗,以增强可比性。另一方面,尽管对某类工艺装置可能制定许多档次的标准先进能耗,甚至采用考虑主要影响因素后的拟合公式表达标准能耗,以大大增强其可比性,评价结果已经足以从宏观上表明能耗水平的高低,但毕竟制定的标准先进能耗还是有局限性的,所以不可能在细微的程度上分析对比能耗的高低。 2.2.3 <炼油厂能量消耗计算方法>的修订

? 主要修订内容

(1)将现有的计算方法改为计算与评价方法,规定了全厂、炼油装置和辅助系统的评价指标。 (2)对所有工艺装置能耗定额修订,补充了新型炼油工艺装置的能耗定额;对辅助系统的能耗定额作了部分修订。

(3)修改完善了统一能量换算系数,如燃料气、电、催化焦炭、低温余热等。 (4)修订了能耗计算中的有关规定,如能耗计算范围。 ? 修订后最主要的影响:

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工艺装置能耗定额:

修订后的工艺装置能耗大幅下降,划分档次更加合理,这将使单位能量因数能耗指标的评价合理性大大增加,有助于挖掘节能潜力。

统一能量换算系数:

主要修改了燃料气、电、催化焦炭、低温余热的统一换算系数,这将对使用这几种能耗工质为主要消耗的装置能耗带来较大或很大的影响。

表7 修订前后统一能量换算系数的变化 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 电 新鲜水 循环水 软化水 除盐水 除氧水 凝汽式蒸汽轮机凝结水 加热设备凝结水 燃料油 燃料气 催化烧焦 工业焦炭 10.0MPa级蒸汽 3.5MPa级蒸汽 1.0MPa级蒸汽 0.3MPa级蒸汽 <0.3MPa级蒸汽 低温余热 直接交换的热量 类 别 数量与 单位 1 kWh 1 t 1 t 1 t 1 t 1 t 1 t 1 t 1 t 1 t 1 t 1 t 1 t 1 t 1 t 1 t 1 t 能源折算值对比kg(标油) 修订前 0.3 0.18 0.10 0.25 2.3 9.2 3.4 7.4 1000 1000 1000 800 无 88 76 66 无 无 无 修订后 0.26 0.17 0.10 0.25 2.30 9.20 3.65 7.65 1000 950 950 800 92 88 76 66 55 有 有 改变情况 减少13.3% 减少5.5% 不变 不变 不变 不变 增大3.4% 增大3.4% 不变 减少5% 减少5% 不变 新增项目 不变 不变 不变 新增项目 新增项目 新增项目

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表8 修订前后部分炼油装置能耗定额的变化 序号 装置名称 1995年 能耗定额 18 15 无 2003年 能耗定额 11 9.5 0.2 2003年 能量系数 1 0.86 0.018 计算基准 备注(指新修订的内容) 不包括电脱盐。该定额为燃料型,润滑油型能耗定额另增加0.5。含轻烃回收时,能耗定额再增加1 没有或不开吸收稳定,能耗定额减少3.5; 有汽油回炼时,能耗定额另 70 85 无 无 35 95 45 (对重整进料) 25 (对重整进料) 2000 2500 65 48 55 75 80 25 80 22 40 4.36 5 6.82 7.27 2.27 7.27 2 3.64 对处理量 对处理量 对处理量 对处理量 对处理量 对重整进料 增加3 掺常压渣油20%以下或掺减压渣油10%以下 若干气加LPG收率在36%以上,能耗定额另增加5。 没有或不开吸收稳定,能耗定额减少5。 该定额为固定床,组合床为85,连续重整为100。流程仅到重整汽油脱戊烷塔 1 常减压蒸馏 2 常压蒸馏 3 电脱盐 4 催化裂化 FCC RFCC ARGG DCC 对处理量 对处理量 对处理量 5 延迟焦化 6 催化重整 预处理和重整单元 脱重组分塔 溶剂抽提与回收 对抽提进料 对抽提进料 也适应于FCC回炼油的芳烃抽提 芳烃分离 20 1300 1500 (1.3-X)34 1.82 118.18 136.36 对抽提进料 对氢产量 对氢产量 对处理量 适应于苯塔和甲苯塔,若为苯塔、甲苯塔和二甲苯塔,定额为25 原料同时有气体和轻油时,能耗定额取二者的加权平均 不包括原料消耗 不包括原料消耗 X为尾油收率,不包括循环氢脱硫、气体和液化气脱硫及溶剂再生 7 制氢 气体 轻油 8 加氢裂化

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3 节能原理与方法

通过了解节能原理可以科学地找出节能潜力的大小、部位,指出潜力的限度及制定节能措施的指导原则,规划节能的长短期目标。如果不掌握节能原理,就可能提出不恰当的节能指标,制定出不合理的节能决策,批准不合理的节能方案。 3.1 第一定律分析法

传统节能原理是以热力学第一定律为依据。

热力学第一定律即能量守恒定律: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高低来估计节能潜力,热效率越高说明节能潜力越小。

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。

优点:简单直观,容易理解和掌握,运用得当对节能工作能起到重要作用。

缺点:由于它所依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。 3.2 第二定律分析法

20世纪50年代以后,热力学第二定律的理论开始在节能实践中广泛应用。它的表述方法很多,其中之一是: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来变,绝不可能提高。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。

现代节能原理是同时依据热力学第一、第二定律,并通过直观实用的方式,来体现能的全面本性,由此建立的节能理论和方法,称为第二定律分析法。这种方法常用的有两大类,熵分析法和火用分析法。由于熵分析法比较抽象,不能评价能量的使用价值,且本身也不是一种能量,现在已被火用分析法取代。

火用分析法认为:能量=火用+火无

火用是这样一种能,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能量,而火无是一种不可能转化的能量形式。

火用主要是针对热提出的,即热量中最大能转化为功的部分。 采用火用分析法,能从本质上找出能量损失。 3.3 热经济学

20世纪60年代以来,在节能领域产生了将火用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相互作用外,还要研究一个体系内部的经济参量与环境经济参量之间

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