國外煉廠節(jié)能技術(shù)及能耗評(píng)價(jià)方法簡介

1、國外煉廠節(jié)能技術(shù)及能耗評(píng)價(jià)方法簡介能耗費(fèi)用在煉廠現(xiàn)金操作費(fèi)用中占有很大比例，其控制的好壞直接影響到煉廠現(xiàn)金 操作費(fèi)用的高低，是煉廠可控費(fèi)用的主要方面之一，按統(tǒng)一價(jià)格計(jì)算，國內(nèi)煉廠能耗費(fèi)用 平均占現(xiàn)金操作費(fèi)用的 50%左右， 國外煉廠的比例約為 40%，與國外同行業(yè)相比， 國內(nèi)大 部分煉油企業(yè)在能耗方面還存在較大差距。同時(shí)。也可以看出煉油企業(yè)是高耗能企業(yè)，節(jié) 能潛力較大。為此，深入了解節(jié)能技術(shù)、原理以及國外節(jié)能評(píng)價(jià)方法，對(duì)進(jìn)一步促進(jìn)國內(nèi) 煉油企業(yè)的節(jié)能工作具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。一 國外煉廠節(jié)能技術(shù)及先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰肯氖菬捰蛷S最大的單項(xiàng)操作費(fèi)用，按照美國索羅門公司（Solomon）的能量密度指數(shù)（

2、Energy Intensity Index. Ell）和美國凱畢西先進(jìn)過程技術(shù)公司（簡稱KBC公司）的最佳 技術(shù)指數(shù)（Best Tech no logy Index BTI）來衡量，煉油廠作為一個(gè)整體能源利用效率并不高， 煉油廠的平均能耗約為“最佳技術(shù)”煉廠水平的兩倍。因此，煉油廠能量消耗系統(tǒng)存在很 大的節(jié)能潛力，即使在能源利用效率較高的煉油廠也同樣如此。煉油是微利型企業(yè)，競爭很激烈，企業(yè)之間使用的是相似生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)相似產(chǎn)品， 除了規(guī)模、管理、產(chǎn)品有所差別以外，相互之間的主要差異就在于能源利用效率（簡稱能 效）。由此，人們可能會(huì)認(rèn)為管理層的注意力和投資主要會(huì)集中在提高能效項(xiàng)目上。然而， 事

3、實(shí)并非如此， 根據(jù)國外的資料介紹， 整個(gè)煉油行業(yè)在提高能效項(xiàng)目方面的投資僅占總建 設(shè)投資的約 5%。在過去的 10年中，能效較高的煉油廠的能效平均提高了約 6%，能效較 差的煉油廠能效提高了 12%?？紤]到這些能效較差的煉油廠能耗是最佳技術(shù)水平的2.5倍，顯然 12%不是一個(gè)很高的數(shù)字。節(jié)能潛力很大而實(shí)際投入?yún)s相對(duì)很少的矛盾是有其歷史原因的。 世界主體煉油企業(yè)的 形成是在 70 年代和 80 年代，當(dāng)時(shí)煉油企業(yè)獲利性較強(qiáng)，兩次世界能源危機(jī)以后，煉油行 業(yè)逐步轉(zhuǎn)化為微利行業(yè)，而且重點(diǎn)從規(guī)模經(jīng)濟(jì)、裝置大型化等方面來贏得效益，當(dāng)時(shí)的節(jié) 能意識(shí)并不很強(qiáng)烈，節(jié)能技術(shù)與設(shè)備發(fā)展比較緩慢，節(jié)能理論也并不十分

4、完善。所以，由 于世界煉油主體形成較早，當(dāng)時(shí)煉油廠主要以獨(dú)立裝置為界區(qū)，中間罐區(qū)較大，基本物流 多從低溫加熱到高溫，加工后再從高溫降到低溫后進(jìn)罐區(qū)，多次反復(fù)， “火用”的利用率很 低，存在許多能源利用上的“窄點(diǎn)” ，即使當(dāng)時(shí)采取了一些節(jié)能措施和技術(shù)也都是局部的。 近來，人們逐漸認(rèn)識(shí)到節(jié)能工作對(duì)提高煉油競爭力有很大幫助， 特別是煉油企業(yè)的過程節(jié) 能、裝置之間的熱聯(lián)合及熱進(jìn)料避免了大量的換熱損失，有利于提高能源利用效率。九十 年代新建的多數(shù)煉油企業(yè)在設(shè)計(jì)模式上有了大的改進(jìn)， 逐漸將單一加工裝置為獨(dú)立界區(qū)的 設(shè)計(jì)模式改為建設(shè)大型聯(lián)合裝置， 大力推廣節(jié)能技術(shù)與設(shè)備， 能源利用效率有了很大提高。 目前，

5、世界煉油廠的平均能耗約為“最佳技術(shù)”煉廠水平的兩倍，這充分證明企業(yè)建設(shè)初 期就重視節(jié)能是最為關(guān)鍵的，裝置一旦建成，要解決能效不高的問題成本相當(dāng)昂貴。另外，對(duì)于已存在的煉油企業(yè)，雖然降低能量成本的動(dòng)力是存在的，工藝裝置采用節(jié) 能措施和節(jié)能技術(shù)以后，如不進(jìn)行大的改進(jìn)而只單純進(jìn)行深度節(jié)能，投資的代價(jià)很大，往 往造成節(jié)能不節(jié)錢的狀態(tài)。一般來說， 煉油廠的能效提高主要與以下三個(gè)領(lǐng)域的效率有關(guān)： 裝置和系統(tǒng)熱聯(lián)合與 效率；發(fā)電與電力輸入；加熱爐效率。1、煉油廠節(jié)能技術(shù)的發(fā)展1.1 熱聯(lián)合 20世紀(jì)70年代能源價(jià)格陡漲以及分析和改造預(yù)熱流程方法的出現(xiàn)，使得許多煉油廠 在20世紀(jì)80年代初期和中期大幅度改進(jìn)了

6、熱聯(lián)合流程。熱聯(lián)合不僅是一種節(jié)能手段，也是一種降低新建裝置基建投資的手段。設(shè)計(jì)人員一 直在采用某種程度的熱聯(lián)合， 如從工藝物流的冷卻過程回收熱量來對(duì)需要加熱的物流進(jìn)行 預(yù)熱。熱聯(lián)合通過熱量回收代替了單獨(dú)的加熱或冷卻傳熱。使用適當(dāng)?shù)膮?shù)（如窄點(diǎn)溫度 ）來確立回收程度，從而最大限度地降低傳熱設(shè)備 （包括加熱爐和冷卻器 ）的基建總投資。這 同樣也適用于脫“瓶頸”改造。以前的熱量回收流程較為簡單，熱量回收程度低，損失到空氣和水冷器中的熱量較 高。在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)最少數(shù)量的換熱器可簡化配管和平面布置， 然而通過降低溫度推動(dòng)力而 不改變?cè)O(shè)計(jì)來提高系統(tǒng)熱量回收量的方法會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器因子變差， 因而錯(cuò)過了后來窄點(diǎn)技

7、 術(shù)所提供的提高熱量回收量并同時(shí)降低基建總成本的機(jī)遇。裝置規(guī)模也對(duì)換熱流程有影響。對(duì)于能力達(dá) 1000萬噸 /年的原油蒸餾裝置而言，采用 三段回流的方式比單段回流 +塔頂冷凝系統(tǒng)的能效高，因?yàn)榍罢呖商峁└邷匚粺崃?。還有一個(gè)需要考慮的因素是與其它裝置的一體化程度。過去，一套裝置按獨(dú)立系統(tǒng) 設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)，通常采用獨(dú)立的控制室。這不僅增加了基建成本（增設(shè)傳熱設(shè)備 ），而且導(dǎo)致能量損失。相反，直接將高溫常壓重油作為減壓塔進(jìn)料可提高總能效?，F(xiàn)在，原油加熱流 程回收減壓塔回流和產(chǎn)品的熱量，而這部分熱量以前用于預(yù)熱減壓塔進(jìn)料。以前獨(dú)立的原油蒸餾裝置原油預(yù)熱溫度很少能達(dá)到250°C，通常僅略高于200

8、°C。它一般要求整個(gè)系統(tǒng)的溫度總推動(dòng)力為60°C。窄點(diǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)僅要求窄點(diǎn)換熱器采用最低溫度 推動(dòng)力，而不要求所有的換熱器度采用最低溫度推動(dòng)力。為達(dá)到相同的能量性能目標(biāo)，窄點(diǎn)技術(shù)的特點(diǎn)是最低溫度推動(dòng)力高于 60°C。與以前 的獨(dú)立裝置設(shè)計(jì)相比，采用窄點(diǎn)技術(shù)的設(shè)計(jì)能效更高，加熱爐負(fù)荷可降低 18%，但換熱器 總面積為前者的150%。1.2 熱電聯(lián)產(chǎn)煉油廠能效的高低強(qiáng)烈依賴于其電能的供應(yīng)方式。與熱能相比，電能由于質(zhì)優(yōu)價(jià)高， 因而在能耗中所占的“份量”較重。煉油廠特別適合熱電聯(lián)產(chǎn)。循環(huán)發(fā)電需要一種受熱體 以吸收熱力學(xué)上不能轉(zhuǎn)化為電能的過剩熱量。而煉油廠可以提供這種“有用的

9、”受熱體（即 蒸汽），蒸汽吸熱后可用于煉油廠工藝，而不必扔掉。這使得整個(gè)系統(tǒng)潛在效率很高。圖1顯示出可達(dá)到的發(fā)電效率與現(xiàn)場電/熱需求比例的關(guān)系。在一種組合燃?xì)廨啓C(jī)、高壓鍋爐 和背壓蒸汽輪機(jī)的方案中，發(fā)出滿足全廠所需電能的效率可達(dá)約 80%。即單位能量的內(nèi)部 發(fā)電成本僅比燃料成本稍高，而另一方面，外購電力的成本總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃料成本，通常 是燃料成本的45倍。為什么仍然有許多煉油廠不在內(nèi)部發(fā)電而外購電力呢？這主要與 燃料和電力的相對(duì)價(jià)格PEE （輸入電力的當(dāng)量價(jià)格效率，是指相同單位燃料和電力的價(jià)格 比）有關(guān)。歐洲和北美洲的燃料和電力價(jià)格可以分為三個(gè)不同的時(shí)期：一是在 1973年以 前，低燃料成本，

10、低電力成本，低 PEE;二是從1973年到20世紀(jì)80年代末期，高燃料 成本，高電力成本，高PEE;三是從1990年至今，中等燃料成本，高電力成本，中等PEE。90%，率效環(huán)循807060Bcilor+BPT Or GT+FFWHBGT+WHB+BPTBRefine riasGT+UIFWHB+HPT+ CTRoduced FiringGT Gas tu±ineBPT - Backpressum storn turtune CT - Condensing steam turturw FFWHB - Fully fired waste heat boiler UFWHB - Unfir

11、od waste heat boiler|日oil屮PT石7so00.511-52 電/熱（蒸汽）比-圖1發(fā)電效率與現(xiàn)場電/熱比的關(guān)系在1973年第一次石油危機(jī)之前，煉油廠毛利高，能量成本低，電力價(jià)格所占絕對(duì)份 額相對(duì)較低。而且，當(dāng)時(shí)可以用于熱電聯(lián)產(chǎn)的唯一技術(shù)是蒸汽輪機(jī)，而其潛力有限（背壓 發(fā)電數(shù)量有限，凝氣輪機(jī)發(fā)電效率低） 。在第一次石油危機(jī)期間，盡管燃料和電力價(jià)格都 在上漲，但電力成本上漲速度慢于燃料，因而相對(duì)于燃料成本來說，電力成本降低了。許 多煉油廠采取了改造預(yù)熱流程和熱量回收流程、 升級(jí)加熱爐和節(jié)省蒸汽等措施， 而投資基 建成本高的熱電聯(lián)產(chǎn)流程煉廠并不多。在 20 世紀(jì) 90 年代，

12、形勢對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)有利（燃料價(jià)格下降，電力價(jià)格仍較高） ，工業(yè) 燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)已經(jīng)成熟（其聯(lián)合發(fā)電裝置的熱效率可達(dá)到50%左右），然而此時(shí)煉油廠又面臨諸如煉油能力過剩、毛利微薄、清潔燃料和環(huán)保等問題，使得它們不能對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)和 節(jié)能投入更多的資金。然而，近年來隨著各國電力行業(yè)逐步解除管制，熱電聯(lián)產(chǎn)又引起了人們的關(guān)注。一 些國家（如西班牙和荷蘭）甚至鼓勵(lì)煉油廠輸出電力。盡管安裝熱電聯(lián)產(chǎn)裝置會(huì)使當(dāng)?shù)氐?排放增加，但全球環(huán)境所獲得的好處卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這些缺陷。自 1973 年以來，?？松梨诠救虻臒捰蛷S和化工廠能效提高了35%，相當(dāng)于節(jié)省了約 18億桶石油， 大致相當(dāng)于歐洲兩年的車用燃料消費(fèi)量。 其中大部分

13、來自熱電聯(lián)產(chǎn)。 目前，熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電量占其發(fā)電總量的 30%以上。該公司熱電聯(lián)產(chǎn)能力 1980 年約為 600 MW , 1990 年達(dá)到 1500 MW，而 2000 年則達(dá)到了 2900 MW。1.3 加熱爐效率與熱量回收方案 與熱聯(lián)合和發(fā)電方案一樣，建設(shè)熱量回收設(shè)施和提高明火加熱爐效率的推動(dòng)力也隨 著時(shí)間而變化。甚至熱量回收方案的最佳選擇（空氣預(yù)熱爐或廢熱鍋爐 WHB ）也在變化。在 20 世紀(jì) 60年代，二者的選擇并不是一個(gè)重要問題，因?yàn)槎吖?jié)能程度都差不多， 但 WHB 方案通常成本較低，更實(shí)用，對(duì)工藝的影響較小。但隨著熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展，老舊 的 WHB 方案成為進(jìn)行有效系統(tǒng)改造的障礙。

14、為最大限度發(fā)電，煉油廠希望所有的蒸汽都 是高壓蒸汽。任何生產(chǎn)低壓蒸汽的 WHB 都會(huì)降低發(fā)電量。在燃料價(jià)格較高的 20 世紀(jì) 80 年代，改造加熱爐和建設(shè)空氣預(yù)熱爐項(xiàng)目的簡單投資回收期為34年；后來隨著燃料價(jià)格降低和設(shè)備成本持續(xù)增加，到 20世紀(jì)90年代末，簡單投資回收期已達(dá)到 67年。1.4 全廠一體化 最近，窄點(diǎn)技術(shù)已經(jīng)擴(kuò)展應(yīng)用于整個(gè)煉油廠的工藝和公用工程設(shè)施，這使得考察所 有工藝與公用工程設(shè)施之間的聯(lián)系和能量一體化成為可能。 應(yīng)注意工藝和公用工程設(shè)施之 間的協(xié)同效應(yīng)， 尤其是蒸汽與電力和工藝熱源之間的協(xié)同效應(yīng)。 最近大量的能量研究結(jié)果 表明，多數(shù)回報(bào)率較高的機(jī)遇通常是通過優(yōu)化這些系統(tǒng)獲得

15、的。對(duì)于多個(gè)工藝裝置的情況而言，對(duì)單個(gè)裝置進(jìn)行窄點(diǎn)分析以確定最優(yōu)方案是不必要 的，在這種情況下，工藝之間可通過換熱直接關(guān)聯(lián)，也可通過蒸汽系統(tǒng)間接聯(lián)系。全廠優(yōu) 化需要考慮許多不同、有時(shí)甚至是相互矛盾的參數(shù)，例如公用工程的選擇、工藝一體化路 線的選擇以及裝置是否開工等。1.5 能量合作 一些公用工程公司意識(shí)到如果過剩的熱量可輸出給工業(yè)消費(fèi)者，則可以降低發(fā)電成 本，并正在尋求這方面的合作。而對(duì)于工業(yè)消費(fèi)者而言，這也是一個(gè)很有吸引力的業(yè)務(wù)機(jī) 遇。公用工程公司不僅愿意提供長期的電力價(jià)格優(yōu)惠，而且也為節(jié)能項(xiàng)目提供資金，尤其 是以煉油廠和石化廠附近的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)施的形式，從而降低消費(fèi)者的操作費(fèi)用。二者之間工藝

16、和業(yè)務(wù)一體化的程度很關(guān)鍵。 KBC 認(rèn)為：能量合作方案的雙方均將得 益于一個(gè)一開始就高度一體化的方案， 在這個(gè)方案中， 公用工程公司應(yīng)完全參與煉油廠的 能量優(yōu)化工作。 最有效的合作策略遠(yuǎn)不止簡單地建立一座公用工程建筑， 在煉油廠旁邊建 一座聯(lián)產(chǎn)裝置并向其供應(yīng)電力和蒸汽。 最佳的合作要求每天都對(duì)合作運(yùn)營及雙方設(shè)施的長 期擴(kuò)建和能效規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化。 KBC 公司最近研究的一種方法是“資源共享”方案，由一 位“中立專家”牽頭成立由煉油廠和投資伙伴組成的能量合資公司。投資伙伴可以公開選 擇，一般是公用工程公司，也不排除信用機(jī)構(gòu)或風(fēng)險(xiǎn)投資集團(tuán)。2、高能效煉油廠采取的一些通用措施 設(shè)計(jì)實(shí)踐隨著建設(shè)高能效設(shè)施

17、的推動(dòng)力和可獲得的技術(shù)而變化。就目前最佳設(shè)計(jì)而 言，要求設(shè)計(jì)的煉油廠內(nèi)部發(fā)電完全滿足自身所需，發(fā)電效率應(yīng)達(dá)到 80%，明火加熱爐的 效率在 92%左右，預(yù)熱流程采用窄點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，工藝和公用工程設(shè)施按照全廠優(yōu) 化方案進(jìn)行一體化。同時(shí)應(yīng)采用其它節(jié)能工藝措施，如催化裂化(FCC )裝置能量回收、加氫處理和加氫裂化裝置高溫分離器、優(yōu)化急冷、高效塔器內(nèi)構(gòu)件、優(yōu)化回流量、最佳絕 緣、冷凝液回收等。此外，同等重要的還有最佳操作實(shí)踐。盡管改進(jìn)原有低效設(shè)計(jì)成本昂貴，而且通常 也不經(jīng)濟(jì)，但引入最佳實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)僅需要很少的投入(如儀表和監(jiān)測工具)及程序和組織的 變化。盡管先進(jìn)煉油廠的組織結(jié)構(gòu)各有不同，但就能效而

18、言，它們通常具有如下共同點(diǎn)：(1) 組織結(jié)構(gòu)與所有權(quán)：有一位責(zé)任和權(quán)力明確的全職能量經(jīng)理，由他對(duì)影響能量 成本的問題進(jìn)行決策。 由于運(yùn)作不良導(dǎo)致的能量性能下降和經(jīng)濟(jì)損失應(yīng)向管理層報(bào)告并采 取行動(dòng)加以解決。操作人員了解現(xiàn)場能量目標(biāo)和改進(jìn)計(jì)劃，他們應(yīng)參與提高效率的工作。 定期實(shí)施能量培訓(xùn)計(jì)劃，定期進(jìn)行能量研究以尋找提高能效的機(jī)遇并開發(fā)實(shí)施計(jì)劃。(2) 蒸汽和電力系統(tǒng)：采用實(shí)時(shí)蒸汽和電力價(jià)格計(jì)算來確定維持最佳蒸汽和電力平 衡的操作目標(biāo)，包括發(fā)電機(jī) / 輪機(jī)切換、降低負(fù)荷和無功功率控制等。由此生成一個(gè)包括冷凝液回收在內(nèi)的煉油廠實(shí)時(shí)蒸汽平衡，產(chǎn)生一個(gè)包含煉油廠輸出/輸入及消耗 /產(chǎn)量細(xì)目的煉油廠實(shí)時(shí)電力

19、平衡。鍋爐根據(jù)包括排污優(yōu)化、過?？諝狻熁掖祾哳l率、火嘴配置和 清潔等在內(nèi)的程序和目標(biāo)運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)大型工藝輪機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的效率 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。最佳負(fù)荷和清潔頻率部分根據(jù)該監(jiān)測活動(dòng)確定。對(duì)于維護(hù)，定期對(duì)全廠蒸 汽泄漏、汽阱性能、冷凝液回收進(jìn)行檢查，制定維修計(jì)劃并區(qū)分維修的先后次序。為維持 精確的蒸汽平衡，流量計(jì)應(yīng)置零，應(yīng)定期檢查。(3) 燃料系統(tǒng)策略：采用實(shí)時(shí)邊際燃料價(jià)格計(jì)算結(jié)果作為蒸汽和電力價(jià)格計(jì)算和操 作策略的輸入值。 實(shí)時(shí)監(jiān)測包括所有氣體和液體燃料在內(nèi)的燃料平衡 (總值應(yīng)大于 97%) 火炬損失作為煉油廠燃料平衡的一部分進(jìn)行監(jiān)測， 按收入損失上報(bào)。 蒸汽系統(tǒng)流量計(jì)置零， 定

20、期檢查，定期標(biāo)定分析儀。(4) 明火加熱爐：將加熱爐出力和過?？諝庠O(shè)定為目標(biāo)值。定期檢查火嘴配置，定 期清潔。 操作人員能熟練查找空氣泄漏處并進(jìn)行維修。 加熱爐實(shí)時(shí)效率計(jì)算結(jié)果在現(xiàn)場顯 示，按月上報(bào)，偏離目標(biāo)值按收入損失上報(bào)。分析儀定期標(biāo)定。(5) 預(yù)熱流程：預(yù)熱流程模型化，并定期監(jiān)測，同時(shí)監(jiān)測換熱器結(jié)垢。該模型用于 優(yōu)化清潔周期。在設(shè)定最佳回流負(fù)荷與流量時(shí)應(yīng)考慮對(duì)分餾的影響。3、煉油廠節(jié)能工作的發(fā)展動(dòng)向 為滿足預(yù)期的產(chǎn)品規(guī)格要求，未來的煉廠流程將發(fā)生變化，并將導(dǎo)致煉廠的能耗(燃 料和動(dòng)力)明顯增加。據(jù)估計(jì)，目前一座以催化裂化裝置為基礎(chǔ)的煉廠，其自用能耗約為 原油加工量的 6%，而 2010

21、年將達(dá)到約 10%12%。因此，在不遠(yuǎn)的將來，優(yōu)化煉廠自用 能對(duì)于降低煉油成本更加關(guān)鍵。今后可以改善能量效率的途徑包括：(1) 改進(jìn)工藝裝置內(nèi)部單位熱能利用 例如，可將漸次蒸餾概念應(yīng)用于分餾部分；改善煙道氣廢熱回收；利用窄點(diǎn)技術(shù)優(yōu)化 換熱流程等。(2) 工藝裝置之間的熱聯(lián)合避免連續(xù)的工藝裝置之間工藝物流的冷卻和加熱， 將上游的熱產(chǎn)品直接作為進(jìn)料送入 下游裝置，改善產(chǎn)生熱能裝置和消耗熱能裝置之間的熱聯(lián)合。(3) 改進(jìn)工藝技術(shù)節(jié)能 改進(jìn)催化劑，使加氫裝置在較低的氫分壓下運(yùn)轉(zhuǎn)；提高循環(huán)氫的氫含量。(4) 采用先進(jìn)的工藝設(shè)備 選用高效換熱器；利用透平回收高壓液流的動(dòng)力。(5) 采用熱電聯(lián)產(chǎn)通過采用熱電

22、聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，用燃?xì)馔钙桨l(fā)電，同時(shí)用煙道氣加熱工藝物流，減少CO2排放和燃料消耗。利用現(xiàn)場熱電聯(lián)產(chǎn)裝置取代工藝裝置中常規(guī)的高負(fù)荷主加熱爐； 用一套 熱電聯(lián)產(chǎn)裝置將整個(gè)工藝裝置需要的所有熱量聯(lián)系起來。(6) 采用聯(lián)合循環(huán)(IGCC、TGCC)這類技術(shù)的能效明顯高于多數(shù)現(xiàn)有煉廠常規(guī)公用工程發(fā)生系統(tǒng)(約高80%)。通過上述6項(xiàng)改進(jìn)，可使煉廠自用能耗占原油加工量的比例下降2%3%，為煉廠節(jié)省可觀的成本。二國外煉廠能耗評(píng)價(jià)方法資料檢索結(jié)果表明：關(guān)于當(dāng)前國外煉廠能耗評(píng)價(jià)方法，有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道和資料甚少。現(xiàn) 根據(jù)過去國內(nèi)技術(shù)人員去國外煉廠進(jìn)修和考察所提供的情況，做如下歸納和整理。煉油廠的能耗計(jì)算方法一般采用以下幾類

23、：一類是以現(xiàn)有煉廠能耗的平均值(根據(jù)操 作記錄整理)為基礎(chǔ)，確定能耗基準(zhǔn)值，屬于這一類方法的有原阿莫科公司的煉廠能量因 數(shù)法、納爾遜的復(fù)雜系數(shù)法、殼牌集團(tuán)的能耗系數(shù)法等。我國目前采用的也是這類方法。 另一類是以技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理為前提，“人為地”確定能耗基準(zhǔn)，美國?？松静捎?的就是這種方法，目前較為廣泛應(yīng)用的能源密度指數(shù)方法也采用類似方法，該類方法通過制定各工藝裝置的標(biāo)準(zhǔn)能耗，計(jì)算和比較實(shí)際能耗與標(biāo)準(zhǔn)能耗之間的差距， 指導(dǎo)節(jié)能工作 和方向。1、煉廠能量因數(shù)法這種方法由美國阿莫科公司的湯姆遜于八十年代提出，其要點(diǎn)如下。(1) 以美國各煉廠工藝裝置的平均能耗為基礎(chǔ)。原油蒸餾(常壓)裝置的能耗為

24、28.75萬大卡/噸，令其能量因數(shù)為1。各工藝裝置的平均電耗、蒸汽消耗和熱能消耗以納爾遜發(fā)表的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)(參見表 1)。蒸汽消耗和熱能消耗的熱效率為 80%，電力換算標(biāo)準(zhǔn)為2520大卡/千瓦小時(shí)。(3) 其他工藝裝置的能量因數(shù)是將該裝置每加工一桶原料油所消耗的能量與原油蒸餾裝置每加工一桶原油所消耗的能量進(jìn)行對(duì)比，按原油蒸餾裝置的能量因數(shù)為1換算而得，詳細(xì)數(shù)據(jù)參見附表1。(4) 煉廠的能量因數(shù)計(jì)算方法如下：(Ci* Fi)式中：Ci各裝置的實(shí)際加工量Fi各裝置的能量因數(shù)Ct常壓蒸餾裝置的實(shí)際加工量(5) 計(jì)算裝置實(shí)際能耗時(shí)，以裝置實(shí)際處理量乘以其能量因數(shù)即可。 計(jì)算全廠能耗時(shí), 以常壓蒸餾裝置的實(shí)

25、際加工量乘以該廠的能量因數(shù)。 各典型裝置的平均能耗和能量因數(shù)詳 見表2。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：簡化了能耗的概念，易于對(duì)各裝置間的能耗進(jìn)行對(duì)比，也易于進(jìn) 行煉廠間的能耗對(duì)比。缺點(diǎn)是：基準(zhǔn)不夠嚴(yán)格，裝置主要工藝條件的改變不能通過能量因 數(shù)得到反映和調(diào)整。表1 主要裝置復(fù)雜系數(shù)及公用工程消耗對(duì)比裝置名稱復(fù)雜系數(shù)電力蒸汽熱量能量原油蒸餾11.01.01.01.0烷基化117.021.63.66.8延遲焦化5.52.02.12.82.5催化裂化63.36.01.13.7加氫裂化616.00.52.32.7加氫處理1.71.50.60.60.6加氫脫硫32.70.50.70.7催化重整52.71.53.02.

26、7減壓閃蒸10.81.30.70.9潤滑油生產(chǎn)6425.089.08.523.1表2主要工藝裝置能量因數(shù)裝置名稱平均能耗(103*BTU/桶)能量因數(shù)常減壓1871.2常壓1541.0催化裂化5033.3延遲焦化3962.6加氫精制900.6加氫裂化4042.6渣油加氫2441.6加氫處理950.6烷基化9406.1催化重整4322.8芳烴裝置4002.6溶劑脫瀝青4072.6潤滑油304419.82、煉廠能耗系數(shù)法殼牌集團(tuán)所采用的能耗系數(shù)法和阿莫科公司所采用的能量因數(shù)法大致相同，這種方法的要點(diǎn)如下:(1) 將各種形式的能耗換算為標(biāo)準(zhǔn)的煉廠燃料：標(biāo)準(zhǔn)燃料：高熱值10300大卡/公斤蒸汽：12噸

27、蒸汽=1噸標(biāo)準(zhǔn)燃料電力：3000度電=1噸標(biāo)準(zhǔn)燃料裝置能耗和全廠能耗均以進(jìn)料量的百分?jǐn)?shù)表示。 根據(jù)該集團(tuán)煉油廠的平均數(shù)據(jù)，確定各工藝裝置的能耗系數(shù)和公用工程的能耗系 數(shù)。對(duì)各工藝裝置來講：進(jìn)料量x能耗系數(shù) =理論能耗刀理論能耗=全廠理論能耗實(shí)際能耗/理論能耗=能耗指數(shù)如果能耗指數(shù)> 100%，則能耗存在不合理之處。如果能耗指數(shù)< 100%，則說明節(jié)能工作富有成效。(3)加工損失的理論值也可以用相似的方法計(jì)算，即用損耗系數(shù)x進(jìn)料量 =理論加工 損失。殼牌集團(tuán)煉廠主要工藝裝置能耗系數(shù)和損耗系數(shù)見表3。表3殼牌集團(tuán)煉廠主要工藝裝置能耗和損耗系數(shù)裝置名稱能耗系數(shù)(進(jìn)料%)損耗系數(shù)(進(jìn)料%)

28、常壓裝置1.90.3減壓裝置1.80.2鉑重整5.60.2柴油加氫2.50.2氧化瀝青4.40.5氣體處理2.60.3硫磺回收2.512.2潤滑油調(diào)合1.20.23、復(fù)雜系數(shù)法復(fù)雜系數(shù)法由美國的納爾遜提出。該方法以操作費(fèi)用的高低作為衡量工藝裝置復(fù)雜程度的標(biāo)志。操作費(fèi)用和能耗有直接的關(guān)系。復(fù)雜系數(shù)的要點(diǎn)如下：(1)令美國平均規(guī)模煉油廠的常壓裝置的復(fù)雜系數(shù)為1。其他裝置每加工一桶原料的操作費(fèi)用和常壓裝置每加工一桶原油的操作費(fèi)用相比，前者為后者的多少倍，就稱某裝置比常壓裝置“復(fù)雜”多少倍，或者說某裝置的復(fù)雜系數(shù)為多少。比如：美國1975年平均 規(guī)模煉廠常壓裝置每加工一桶原油的費(fèi)用為 104美元，焦化

29、裝置(15400桶/日)每加工一桶 原料的費(fèi)用為570美元，則常壓裝置的復(fù)雜系數(shù)為1,焦化裝置的復(fù)雜系數(shù)為570/140 = 55(2) 煉廠復(fù)雜系數(shù)表示整個(gè)煉廠每加工一桶原油的操作費(fèi)用為常壓裝置每加工一桶原油操作費(fèi)用的倍數(shù)。假定一個(gè)煉油廠只有常壓和焦化兩套裝置，焦化裝置的進(jìn)料量占常壓裝置進(jìn)料量的18%，每一桶原油在焦化裝置引起的操作費(fèi)用為0.18X 570 = 102美元，復(fù)雜系數(shù)的增加量為0.18X 5.5 = 0.99,全廠每加工一桶原油的操作費(fèi)用為常壓裝置的1.99倍，或者說全廠復(fù)雜系數(shù)為1.99。(3) 煉廠主要工藝裝置的復(fù)雜系數(shù)見表 4。全廠復(fù)雜系數(shù)的計(jì)算方法如下：C =刀 Ci

30、X Fi + Ct式中：Ct為常壓裝置的復(fù)雜系數(shù)1.0, Ci為各二次加工裝置的復(fù)雜系數(shù)，F(xiàn)i為各二次 加工裝置的進(jìn)料量占常壓裝置進(jìn)料量的百分?jǐn)?shù)。全廠復(fù)雜系數(shù)和平均能耗的關(guān)系見表 5。表4 各主要工藝裝置的復(fù)雜系數(shù)裝置名稱復(fù)雜系數(shù)裝置名稱復(fù)雜系數(shù)常壓裝置1流化焦化5減壓裝置2延遲焦化5熱裂化3制氫1.2催化裂化5.5溶劑脫瀝青5催化重整4溶劑抽提4.5加氫裂化6烷基化9加氫處理3異構(gòu)化3加氫精制4表5全廠復(fù)雜系數(shù)和平均能耗的關(guān)系全廠復(fù)雜系數(shù)平均能耗Mbtu/桶6.05257.06008.06759.076010.0850顯然，從復(fù)雜系數(shù)方法可以看出：煉廠的二次加工裝置越多，二次加工裝置的能耗越

31、高，全廠的復(fù)雜系數(shù)越大。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能提供整個(gè)煉廠復(fù)雜程度的概念，便于同類型煉廠之間的能耗比較。不足之處在于：常壓裝置的能耗高低不能反映到全廠復(fù)雜系數(shù)上 來。4、能耗基準(zhǔn)因數(shù)法該方法由美國?？松咎岢?，其前提是裝置必須有效地利用所輸入的熱量，盡管裝置不可避免地有低溫位熱損失或其他加工熱損失，這些熱損失也必須合理。這種方法取 湯姆遜能量因數(shù)法的優(yōu)點(diǎn)，避免其缺點(diǎn)該方法首先規(guī)定各裝置統(tǒng)一的有效操作和公用工程條件，主要內(nèi)容如下：(1) 對(duì)常壓、減壓、催化裂化等 42 套工藝裝置，分別建立標(biāo)準(zhǔn)的能量平衡，并將主 要工藝參數(shù) (如常壓重油收率、催化 <430F 的轉(zhuǎn)化率等 )與裝置能耗相關(guān)聯(lián)，制

32、定出標(biāo)準(zhǔn)狀 況下的能耗基準(zhǔn)因數(shù)(Energy Guideline Factor, EGF)b在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，裝置的關(guān)鍵工藝參數(shù) 發(fā)生變化，能耗基準(zhǔn)因數(shù)也隨著變化。(2) 對(duì)上述 42 套工藝裝置中的任何一套，均可根據(jù)其處理量、開工天數(shù)、能耗基準(zhǔn) 因數(shù)等求出有效能耗。裝置的實(shí)際能耗與有效能耗之比稱為基準(zhǔn)線(Guideli ne)。若基準(zhǔn)線值為 100%，說明裝置在有效用能方面達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)狀況； 若基準(zhǔn)線值大于 100%，說明裝置在 使用能量方面有浪費(fèi)現(xiàn)象，有待改進(jìn)；若基準(zhǔn)線值低于100%，則說明裝置在使用能量方面優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)狀況。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：能耗對(duì)比基準(zhǔn)建立在相同的有效用能的基礎(chǔ)上，與裝置原有的操 作

33、狀況無關(guān)，因而便于對(duì)比；能耗基準(zhǔn)因數(shù)(EGF)的大小與裝置的工藝條件相關(guān)聯(lián)，也就是說裝置操作條件的變化，能反映到基準(zhǔn)能耗因數(shù)上來。缺點(diǎn)是前提條件太多，有些前提 條件不一定符合其他情況。5、能源密度指數(shù)( EII ) 煉油工藝裝置的工藝水平、結(jié)構(gòu)、復(fù)雜度和利用率不同，會(huì)對(duì)裝置能耗產(chǎn)生很大的 影響。舉例說明：假設(shè) A、B 兩廠， A 廠加工 1噸原油耗能是 6噸標(biāo)準(zhǔn)燃油，而 B 廠加工 1噸原油耗能是6.5噸標(biāo)準(zhǔn)燃油，有人會(huì)認(rèn)為A廠比B廠在節(jié)能方面作的較好。但是如果 A 廠的理論耗能是 4噸標(biāo)準(zhǔn)燃油 /噸原油，而 B 廠是 6噸標(biāo)準(zhǔn)燃油 /噸原油，那么結(jié)論恰恰 相反， B 廠能耗控制比較好， 而

34、A 廠尚有很大的改進(jìn)空間。 這是因?yàn)閺?fù)雜程度不同的煉廠， 其理論能耗是不同的，復(fù)雜程度越高的，其理論能耗相對(duì)越大。為了深入評(píng)價(jià)煉油企業(yè)的能耗情況，尋找改進(jìn)的途徑，近年來在煉廠能耗評(píng)價(jià)方法 中引入了相對(duì)概念的“能源密度指數(shù)”(EII)。能源密度指數(shù)就是煉廠實(shí)際能耗與其原油加工設(shè)施的理論能耗的比值。這樣，不同的煉廠就可以通過 EII 來相互比較，找出自身的 差距。近年來，能源密度指數(shù)(EII)在國際上得到了較為廣泛的應(yīng)用，是燃料型煉廠績效評(píng) 價(jià)的主要指標(biāo)之一。 采用能源密度指數(shù)對(duì)煉廠的能源利用情況進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較， 對(duì)煉廠節(jié) 能工作的深入開展有較大的指導(dǎo)作用。對(duì) EII 概念和計(jì)算方法的介紹如下：(

35、1) 能源密度指數(shù)( EII)能源密度指數(shù)用于比較燃料型煉廠之間的能源消耗。在進(jìn)行能耗評(píng)價(jià)時(shí)，假定在整 個(gè)煉制過程中，所有中間加工原料都維持在220 F（37.6 C）以上的溫度。這一指數(shù)可促使煉廠加強(qiáng)節(jié)能降耗措施：主要加熱爐要進(jìn)行正常監(jiān)視，蒸汽和冷凝水的有效利用，二次 加工裝置的直接進(jìn)料（不要中間冷卻）。（2）EII的計(jì)算方法每個(gè)工藝裝置的利用能力乘以“裝置標(biāo)準(zhǔn)能耗”。所有工藝裝置的標(biāo)準(zhǔn)能耗結(jié)果加和 就得到煉廠標(biāo)準(zhǔn)能耗。EII是實(shí)際能耗除以煉廠標(biāo)準(zhǔn)能耗的比值。公式如下：EII =（煉廠實(shí)際總能耗/當(dāng)年天數(shù)）/ 工（裝置利用能力 裝置的標(biāo)準(zhǔn)能耗）+顯熱+界區(qū)外系統(tǒng)耗能其中：煉廠實(shí)際總能耗=煉廠

36、實(shí)際消耗總熱能+煉廠電能的調(diào)整（3）能源消耗公式如下：全部能源消耗=煉廠實(shí)際消耗能源總計(jì)/進(jìn)料桶數(shù)（或噸）熱能消耗=（凈外購熱能+凈自產(chǎn)熱能）/凈輸入桶數(shù)（或噸）耗電二凈耗電/凈進(jìn)料桶數(shù)（或噸）（4）所需數(shù)據(jù)每個(gè)煉廠在生產(chǎn)中所消耗的能源主要包括三個(gè)方面：外購公用工程一一有的煉廠從廠外購買蒸汽和電。外購燃料一一煉廠外購燃料。煉廠自產(chǎn)燃料一一如LPG、石腦油、餾分油、燃料焦、渣油燃料以及催化燒焦等。 收集上述三種情況的消耗量，按熱值換算后加和得到煉廠實(shí)際總能耗。然后帶入公 式計(jì)算EII。各工藝裝置的標(biāo)準(zhǔn)能耗見附表2。裝置名稱電力(千瓦時(shí)/桶)蒸汽(磅/桶)吸熱(千BTU/桶)冷卻(加侖/桶)常壓裝

37、置0.616.3103247常減壓0.7119.6125395催化裂化1.9798113650催化重整1.624314426延遲焦化1.234288700加氫裂化9.68.5238-渣油加氫6.039108501溶劑脫瀝青1.871551561120制氫1.976198106烷基化4.23523663310異構(gòu)化2.9171134400附表1主要工藝裝置公用工程消耗平均值（1BTU=0.252 千卡，1 磅=4.536*10-4 噸，1 加侖=3.7853*10-3 立方米）附表2 EII方法中的各工藝裝置標(biāo)準(zhǔn)能耗裝置名稱工藝類型復(fù)雜系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)能耗一、常規(guī)裝置1、原油常壓蒸餾13+1.23* （

38、原油 °API）2、減壓蒸餾減壓閃蒸(VFL)VFL0.830標(biāo)準(zhǔn)減壓裝置(VAC)VAC115+1.23* （原油 0API）特大型減壓裝置(VFR)VFR1.225+1.23* （原油 API）3、減粘裝置減渣減粘(VBF)VBF3.2140常渣減粘(VAR)VAR3.21404、熱裂化3.82205、焦化延遲焦化(DC)DC7.5180流化焦化(FC)FC7.5400靈活焦化(FX)FX115756、催化裂化蓄熱式催化裂化(TCC)TCC8.2100+40*（焦產(chǎn)率 Wt%）Houdry 裂化（HCC）HCC8.2100+40*（焦產(chǎn)率 Wt%）流化催化裂化(FCC)FCC8.

39、270+40*（焦產(chǎn)率 Wt%）重油催化裂化(HOC)HOC1070+40*（焦產(chǎn)率 Wt%）渣油催化裂化(RCC)RCC1070+40*（焦產(chǎn)率 Wt%）裝置名稱工藝類型復(fù)雜系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)能耗7、加氫裂化石腦油裂化(HNP)HNP5.4180緩和加氫裂化(HMD)HMD7300+0.08*(psig-1500)苛刻加氫裂化(HSD)HSD8%柴油+1.5*(%蠟油+%其余產(chǎn)品)氫-油法加氫裂化(HOL)HOL11250LC-Fi nin g(LCF)LF113508、催化重整半再生(RSR)RSR3.4+3.56* ( C5 RON)-120循環(huán)再生(RCY)RCY3.5+3.56* ( C5 R

40、ON)-120連續(xù)再生(RCR)RCR3.6+3.56* ( C5 RON)-1339、制氫(產(chǎn)品),KSCF/天蒸汽轉(zhuǎn)化石腦油蒸汽轉(zhuǎn)化(HSN)HSN3200甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化(HSM)HSM3200部分氧化(POX)POX4400煤氣化1.4809、氫氣提純(產(chǎn)品)，KSCF/天深冷處理法(CRYO)CRYO0.520膜分離法(PRSM)PRSM0.520變壓吸附法(PSA)PSA0.52010、迭合(產(chǎn)品)丙稀(PC3)PC38.5145丙稀/丁稀混合物(PMIX)PMIX8.514511、丙烯選擇性二聚合(產(chǎn)品)7.513012、MTBE(醚產(chǎn)品)730013、烷基化(產(chǎn)品)HF 法(AHF)AHF8450H2SO4 法(ASA)ASA840014、C4異構(gòu)化47515、C5/C6異構(gòu)化3.710016、加氫處理汽油/石腦油加氫處理290煤油加氫處理2.590中間餾分油加氫處理2.590選擇性加氫處理