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采用系統(tǒng)綜合分析方法對(duì)化工企業(yè)進(jìn)行節(jié)能改造

一.項(xiàng)目簡(jiǎn)介系統(tǒng)綜合分析方法是河北工業(yè)大學(xué)劉智勇教授創(chuàng)立的一種全新的節(jié)能技術(shù)。工業(yè)實(shí)踐表明，該技術(shù)特別適用于石油、化工等行業(yè)老廠節(jié)能改造。石油、化工行業(yè)大都是耗能大戶，且很多企業(yè)存在以下問(wèn)題：? 由于設(shè)計(jì)缺陷或各種條件變化，現(xiàn)行操作條件與最優(yōu)條件相距甚遠(yuǎn)；? 很多設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)采用的是多年前的設(shè)計(jì)規(guī)范，其設(shè)計(jì)裕量一般偏大；? 以前人們節(jié)能意識(shí)淡薄，在很多環(huán)節(jié)上對(duì)節(jié)能考慮很少。上述問(wèn)題造成現(xiàn)有企業(yè)能量消耗偏高，對(duì)這些企業(yè)進(jìn)行節(jié)能改造勢(shì)在必行。但是，對(duì)上述企業(yè)的節(jié)能改造必須在高新科技指導(dǎo)下才能取得最大效益。現(xiàn)在流行的“熱夾點(diǎn)分析方法”是非常有效的方法之一。但是，熱夾點(diǎn)技術(shù)是20世紀(jì)80年代產(chǎn)生的。由于受當(dāng)時(shí)條件限制，該技術(shù)只考慮換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，很少考慮換熱網(wǎng)絡(luò)與化工過(guò)程的主體（反應(yīng)與分離過(guò)程）的相互影響。所以，熱夾點(diǎn)技術(shù)給出的“最優(yōu)化方案”往往不是真正的最優(yōu)方案。在很多情況下，熱夾點(diǎn)分析給出的改造方案需要調(diào)整換熱網(wǎng)絡(luò)或增加換熱面積才能達(dá)到一定節(jié)能效果。隨著對(duì)石油、化工系統(tǒng)各種科學(xué)問(wèn)題的逐步深入研究，特別是計(jì)算機(jī)模擬與優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，我們可以考慮化工過(guò)程整體優(yōu)化問(wèn)題，也就是說(shuō)可以把反應(yīng)、分離的操作條件、換熱網(wǎng)絡(luò)、公用工程以及設(shè)備裕度等因素綜合考慮得出優(yōu)化方案。這樣，既可保證過(guò)程在全面優(yōu)化條件下運(yùn)行，又能充分利用設(shè)備裕量。河北工業(yè)大學(xué)劉智勇教授創(chuàng)立的系統(tǒng)綜合分析方法就是這樣一種新技術(shù)。該技術(shù)首先對(duì)全過(guò)程進(jìn)行模擬，得出與實(shí)際過(guò)程相吻合的數(shù)學(xué)模型，然后采用熱夾點(diǎn)技術(shù)對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，找出“熱夾點(diǎn)”及“網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)”。在上述工作基礎(chǔ)上，結(jié)合過(guò)程具體特性，對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)及整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面分析及優(yōu)化，從而得出最優(yōu)化解決方案。在考慮節(jié)能方案時(shí)，不僅考慮過(guò)程優(yōu)化，同時(shí)考慮現(xiàn)有設(shè)備對(duì)過(guò)程的制約以及設(shè)備裕度等因素對(duì)耗能的影響。顯然，這樣得出的節(jié)能方案比傳統(tǒng)熱夾點(diǎn)技術(shù)得出的方案更好。系統(tǒng)綜合分析方法在解決問(wèn)題時(shí)分兩步進(jìn)行。第一步，提出“設(shè)備零投資”方案。由于現(xiàn)有很多企業(yè)設(shè)備裕量偏大，如果充分利用這些裕量，經(jīng)常可以達(dá)到一定的節(jié)能效果。換句話說(shuō)，該方案是在充分利用現(xiàn)有設(shè)備的裕量條件下優(yōu)化現(xiàn)有操作條件。這樣做有兩個(gè)好處：沒(méi)有設(shè)備投資、無(wú)需停車(chē)。在“設(shè)備零投資”節(jié)能方案基礎(chǔ)上，結(jié)合熱夾點(diǎn)分析方法，增加換熱器或調(diào)整換熱網(wǎng)絡(luò)，可以得出效益更大的節(jié)能方案。我們稱之為“增加設(shè)備或調(diào)整設(shè)備方案”。上述兩個(gè)方案有各自的優(yōu)點(diǎn)。“設(shè)備零投資”方案無(wú)需對(duì)設(shè)備進(jìn)行大的改造，甚至無(wú)需任何改造投資費(fèi)用，可以在不停車(chē)情況下進(jìn)行，所以有其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)。工廠無(wú)需等到大修，即可通過(guò)“設(shè)備零投資”方案取得一定節(jié)能效果。在大修時(shí)采用“增加設(shè)備或調(diào)整設(shè)備方案”可望取得更大的節(jié)能效果。應(yīng)用實(shí)例：燕山石化煉油廠潤(rùn)滑油生產(chǎn)車(chē)間酮苯脫蠟溶劑回收裝置能耗很高，擬投資600萬(wàn)元對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行改造。我們采用系統(tǒng)綜合分析方法對(duì)該裝置進(jìn)行了全面分析，找出了能耗高的根本原因，提出了一套“設(shè)備零投資”節(jié)能方案。按照該方案，廠方無(wú)需任何設(shè)備投資，即可達(dá)到很好的節(jié)能效果。廠方采用了我們的方案。工業(yè)實(shí)踐表明，該裝置節(jié)約蒸汽達(dá)25%，每年可節(jié)約費(fèi)用260萬(wàn)，同時(shí)節(jié)省了600萬(wàn)元設(shè)備投資。隨后，我們又對(duì)該公司其它四套溶劑回收系統(tǒng)（上述系統(tǒng)采用蒸汽加熱，這四套系統(tǒng)采用加熱爐加熱）進(jìn)行了分析，提出了新的“設(shè)備零投資”節(jié)能方案，這些方案仍然無(wú)需設(shè)備投資。結(jié)果節(jié)約燃料達(dá)10%。四套裝置每年可節(jié)約燃料費(fèi)用400萬(wàn)元左右。另外，該技術(shù)已經(jīng)在大慶石化、大連石化得到應(yīng)用并取得很好的節(jié)能效益。從應(yīng)用實(shí)例可知，系統(tǒng)綜合分析方法具有以下特點(diǎn)：投資少（甚至是設(shè)備零投資）、見(jiàn)效快、設(shè)備及換熱網(wǎng)絡(luò)改動(dòng)小（甚至無(wú)需改動(dòng)）、無(wú)需停車(chē)等優(yōu)點(diǎn)。二.市場(chǎng)前景我國(guó)化工企業(yè)能耗很高，節(jié)約能源不僅給企業(yè)帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益，也將對(duì)減少?gòu)U氣及CO2排放，有很好的社會(huì)效益。市場(chǎng)前景廣闊。三.規(guī)模與投資本技術(shù)適用于比較大的企業(yè)。采用本技術(shù)，投資很少，見(jiàn)效很快。四.生產(chǎn)設(shè)備如前所述，采用本技術(shù)，在應(yīng)用本技術(shù)的第一階段，工廠無(wú)需設(shè)備投資。五.效益分析對(duì)中石油、中石化等特大型企業(yè)的應(yīng)用表明，采用本技術(shù)，在設(shè)備零投資前提下，可以得到10%左右的節(jié)能效益。對(duì)其它技術(shù)力量比較薄弱的企業(yè)，由于其技術(shù)及設(shè)備比較落后，采用本技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造，節(jié)能效益將更為明顯。六.合作方式以節(jié)能效益分成方式進(jìn)行合作，也可以雙方共同協(xié)商其它合理方式。七.其他八.圖片大慶石化公司煉油廠采用本技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造的情況說(shuō)明：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：劉智勇所屬學(xué)院：化工學(xué)院，河北工業(yè)大學(xué)聯(lián)系電話：13132559169,022-60202047郵箱：liuzhiyong@hebut.edu.cn, liuzy56@hotmail.com

河北工業(yè)大學(xué) 2021-04-13

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