田 秀

(靈石縣商務(wù)經(jīng)信糧食綜合行政執(zhí)法隊(duì)(靈石縣節(jié)能監(jiān)察大隊(duì))，山西 靈石 031300)

引 言

隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，各個(gè)行業(yè)的能源需求量也變得越來(lái)越大。盡管地球上存儲(chǔ)的能源數(shù)量很多，但其現(xiàn)有的能源種類、數(shù)量都開(kāi)始急劇減少，同時(shí)大量的能源消耗在很大程度上污染了自然環(huán)境，對(duì)人類生存與發(fā)展造成了威脅。隨著全民環(huán)保意識(shí)的提高，社會(huì)各行業(yè)都開(kāi)始提倡節(jié)能減耗。而對(duì)于能源消耗量非常大的化工行業(yè)來(lái)說(shuō)，為了能順應(yīng)國(guó)際形勢(shì)，響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，借助科學(xué)力量來(lái)實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)節(jié)能的目的，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 化工過(guò)程的節(jié)能原理及節(jié)能潛力分析

1.1 化工過(guò)程的節(jié)能原理

化工過(guò)程主要涉及的是熱力學(xué)，其研究的是熱現(xiàn)象中物質(zhì)系統(tǒng)及其在狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)系統(tǒng)與外界相互作用(包括能量傳遞和轉(zhuǎn)換)。因此，熱力學(xué)的基本原理和定律為搞好節(jié)能提供了鑰匙[1]。

熱力學(xué)定律是描述物理學(xué)中熱學(xué)規(guī)律的定律，當(dāng)能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式時(shí)，遵循熱力學(xué)第一和第二這兩個(gè)基本定律。其中，熱力學(xué)第一定律闡明了能量“量”的屬性：能量是守恒的；熱力學(xué)第二定律揭示了能量“質(zhì)”的屬性：能量的“質(zhì)”要貶值。熱力學(xué)第一和第二這兩個(gè)基本定律表明，化工過(guò)程的節(jié)能原理和實(shí)質(zhì)就是在滿足能量轉(zhuǎn)換與守恒定律的前提下，防止和減少能量貶值現(xiàn)象的發(fā)生。

1.2 化工業(yè)的節(jié)能潛力

據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)化工企業(yè)供熱系統(tǒng)的能源利用率約為32%，其中用熱設(shè)備的平均熱效率約為55%。如果采取節(jié)能措施，使用熱設(shè)備的平均效率提高到60%，則每年化工企業(yè)可節(jié)能 370×104t標(biāo)準(zhǔn)煤[2]。因此，化工業(yè)必須要引入并全程貫徹節(jié)能減排理念?；I(yè)所具有的節(jié)能潛能，如表1所示。

表1 化工業(yè)所具有的節(jié)能潛力分析

2 化工節(jié)能的基本觀點(diǎn)與節(jié)能途徑

2.1 化工節(jié)能的基本觀點(diǎn)

做好節(jié)能降耗工作既是實(shí)現(xiàn)新型化工生產(chǎn)的重要手段。具體而言，化工節(jié)能的基本觀點(diǎn)，如第31頁(yè)表2所示。

31頁(yè)表2中的幾點(diǎn)是相互緊密聯(lián)系的，如按質(zhì)用能是提高能量有效利用率的核心，正確的經(jīng)濟(jì)分析可有效地指導(dǎo)節(jié)能工作的開(kāi)展。為了促進(jìn)化工節(jié)能的科學(xué)性、規(guī)律性，就必須掌握基本觀點(diǎn)并抓住要點(diǎn)。

表2 化工節(jié)能的基本觀點(diǎn)

2.2 化工節(jié)能的幾個(gè)途徑

世界銀行通過(guò)對(duì)發(fā)展中國(guó)家節(jié)能潛力進(jìn)行分析后指出，對(duì)發(fā)展中國(guó)家而言，其能耗水平尤其是由自然、社會(huì)、技術(shù)、政策、經(jīng)濟(jì)水平等錯(cuò)綜復(fù)雜的多重因素決定的，其中，技術(shù)因素占預(yù)測(cè)節(jié)能量的一半，而政治和經(jīng)濟(jì)的因素各占1/4。根據(jù)我國(guó)國(guó)情，具體到我國(guó)化工節(jié)能，可通過(guò)如圖1所示途徑實(shí)現(xiàn)。

3 化工生產(chǎn)常用節(jié)能技術(shù)

3.1 蒸汽節(jié)能技術(shù)

蒸汽節(jié)能技術(shù)可以從產(chǎn)汽與用汽系統(tǒng)節(jié)能兩方面來(lái)介紹。

1) 產(chǎn)汽系統(tǒng)節(jié)能。①采用分層給煤裝置。該裝置具有結(jié)構(gòu)精巧，操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。一般鍋爐改造投資回收期不到一年，有明顯的現(xiàn)實(shí)意義。值得注意的是，該裝置適用于4 t/h～65 t/h正轉(zhuǎn)鏈條鍋爐。②采用鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)。從負(fù)壓、汽溫、燃燒、汽壓及氣泡水位控制系統(tǒng)等進(jìn)行自動(dòng)控制，使燃燒達(dá)到最佳狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。③采用H-Na離子交換系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)可以進(jìn)一步改善水質(zhì)，降堿除鹽，省去污水處理的工序，同時(shí)排污率也由15%降為5%，從而節(jié)約了大量熱能。如，某廠使用H-Na離子交換系統(tǒng)后，年節(jié)煤達(dá)到5 400 t，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

2) 用汽系統(tǒng)節(jié)能。①提高蒸汽品位。蒸汽干濕度通常要求小于5%，否則導(dǎo)致導(dǎo)熱率降低，并且易產(chǎn)生水擊。而如果在管道、閥門中安裝疏水器，如達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的自由半浮球式疏水器(杭州西湖閥門廠)等，便可以減少蒸汽在輸送時(shí)能耗，提高蒸汽品位。②及時(shí)消除泄漏。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)3 mm小孔，在0.6 MPa蒸汽系統(tǒng)中，一年漏汽相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤60 t。因此在化工生產(chǎn)中，須做好泄漏點(diǎn)的消滅，以減少能源浪費(fèi)。③回用凝結(jié)水。凝結(jié)水是清潔的軟水，同時(shí)其中又含16%～30%的顯熱，因此回用冷凝水節(jié)能顯得尤為有意義。如通過(guò)疏水器和合理的回收管道形成疏水器回收系統(tǒng)，無(wú)需動(dòng)力、投資少，可100%杜絕跑、冒、滴、漏，不僅節(jié)約煤能源，還節(jié)約軟水，是實(shí)實(shí)在在高效節(jié)能。④做好保溫工作。研究數(shù)據(jù)顯示，一段通0.6 MPa蒸汽的4 m長(zhǎng)DN25管，一年不保溫的熱損失相當(dāng)于1 t煤。故要通過(guò)綜合考慮投資和運(yùn)行費(fèi)用，選擇導(dǎo)熱系數(shù)小、容質(zhì)輕、堅(jiān)固性好，耐溫、耐濕的材料，作為保溫材料。

圖1 化工節(jié)能的幾個(gè)途徑

3.2 精餾過(guò)程節(jié)能技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)中，石油化學(xué)工業(yè)的能耗所占比例最大，其中又以精餾的能耗居首位。在加入到精餾過(guò)程的能量中，絕大部分能量被冷卻水或分離產(chǎn)品所帶走，造成了極大的能量浪費(fèi)，因此精餾過(guò)程節(jié)能潛力很大。

1) 優(yōu)化工藝操作。就是使過(guò)程經(jīng)常在最佳狀態(tài)附近運(yùn)行以減少不必要的能耗。①選擇最優(yōu)回流比，嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)精餾過(guò)程來(lái)說(shuō)，提高產(chǎn)品質(zhì)量必須增大回流比，從而使能耗大幅度增加。故從合理用能的角度來(lái)看，要合理確定對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求。②改進(jìn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)?？刹捎们梆佌{(diào)節(jié)系統(tǒng)，借助計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在外界干擾因素出現(xiàn)后做出快速靈敏的調(diào)節(jié)，以避免被控參數(shù)的改變，進(jìn)而造成資源浪費(fèi)。③選擇適宜的進(jìn)料熱狀態(tài)及操作壓力。適宜的進(jìn)料熱狀態(tài)及操作壓力有助于化工生產(chǎn)順利進(jìn)行的同時(shí)，最大限度的節(jié)能降耗。

2) 改進(jìn)傳統(tǒng)工藝。①應(yīng)用熱泵技術(shù)。通過(guò)壓縮機(jī)和膨脹閥的作用，將塔頂?shù)牡蜏匚粺崴偷剿赘邷靥幚?。其比再沸器直接加熱的耗能少得多，一般只相?dāng)于后者的20%～40%。②采用多效蒸餾流程。采用多效蒸餾可節(jié)能 30%～40%，且還可能達(dá)到既節(jié)能又跨越其恒沸點(diǎn)的雙重效果。

3) 其他。①應(yīng)用中間再沸器和中間冷凝器。主要利用溫度差及相對(duì)廉價(jià)的冷劑及熱劑，達(dá)到節(jié)能目的。②充分利用余熱。熱精餾過(guò)程的余熱數(shù)量很大，可根據(jù)余熱溫位的高低合理利用。如，原料液預(yù)熱，利用余熱鍋爐生產(chǎn)低壓蒸汽等。③采用高效節(jié)能塔。如，在精餾時(shí)可以降低回流比，而達(dá)到節(jié)能的掃的；采用直立分壁式塔，可節(jié)能20%～45%等[3]。

3.3 熱管技術(shù)節(jié)能技術(shù)

熱管是利用密閉管內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝來(lái)進(jìn)行傳熱，是一種新型高效傳熱元件，由密閉管殼、管芯及工質(zhì)三個(gè)基本部分組成。熱管具有傳熱性能好，適用溫度范圍廣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱流密度可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，目前在化工業(yè)節(jié)能方面得到了一定的應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著全民環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，社會(huì)各行業(yè)都開(kāi)始提倡節(jié)能減耗。對(duì)于高耗能的化工行業(yè)來(lái)說(shuō)，其節(jié)能潛力巨大。通過(guò)管理節(jié)能、結(jié)構(gòu)節(jié)能、科技節(jié)能等途徑，憑借蒸汽節(jié)能、精餾過(guò)程節(jié)能及熱管技術(shù)節(jié)能等技術(shù)，做好節(jié)能降耗工作既是實(shí)現(xiàn)新型化工生產(chǎn)的重要手段。