加快工業(yè)節(jié)能技術(shù)推進(jìn) 助力碳達(dá)峰和碳中和

我國(guó)力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運(yùn)共同體。能源消耗特別是化石能源消耗是我國(guó)二氧化碳排放最主要的來源，工業(yè)節(jié)能是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵支撐。如期實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，必須堅(jiān)定不移把節(jié)約能源資源放在首位，充分發(fā)揮節(jié)能的源頭把控作用，以較低峰值水平實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，推動(dòng)我國(guó)能效水平提升至世界一流乃至全球領(lǐng)先水平，形成有效的碳排放控制閥門。

工業(yè)領(lǐng)域，石化、化工行業(yè)歷來是能耗大戶，占全國(guó)能源消耗總量的15%左右；占工業(yè)能源消耗量的20%左右。國(guó)家發(fā)改委在報(bào)告中提出，加強(qiáng)節(jié)能降碳科技攻關(guān)和示范應(yīng)用，布局一批節(jié)能降碳前沿技術(shù)研究。加快推廣高效能產(chǎn)品設(shè)備，淘汰落后低效設(shè)備，帶動(dòng)先進(jìn)節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)態(tài)模式走出去，為全球應(yīng)對(duì)氣候變化和能效提升貢獻(xiàn)中國(guó)智慧、中國(guó)方案。目前，根據(jù)南真多年設(shè)計(jì)和項(xiàng)目成功經(jīng)驗(yàn)，化工領(lǐng)域采取的節(jié)能措施主要可以從以下幾個(gè)方面著手。

一、新工藝和新設(shè)備應(yīng)用

先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和節(jié)能設(shè)備是化工企業(yè)節(jié)能降耗的重要手段。采用先進(jìn)的工藝使工藝總用能優(yōu)良化，包括采用節(jié)能型流程、優(yōu)化過程參數(shù)(如轉(zhuǎn)化率、回流比、循環(huán)比等)，提高裝置操作彈性，改進(jìn)反應(yīng)操作條件，降低能量消耗。采用分餾塔、換熱器、真空系統(tǒng)等傳質(zhì)、換熱、旋轉(zhuǎn)等節(jié)能設(shè)備，并提高單體設(shè)備的生產(chǎn)能力，從源頭上實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

比如，目前的真空系統(tǒng)中，尚有很多采用蒸汽噴射器、水噴射器或液環(huán)真空系統(tǒng)。而干式真空泵具有能量效率高、不使用蒸汽、不產(chǎn)生污水等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)通過真空泵前后的冷凝系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可獲得高純度的化學(xué)品，而如果采用蒸噴，如要回收其中的化學(xué)品，需要進(jìn)一步進(jìn)行精餾處理，大大增加系統(tǒng)的能耗。

南真在環(huán)己酮、蛋氨酸、MMA、芳綸、順酐、ABS、聚醚等諸多領(lǐng)域進(jìn)行了蒸噴、液環(huán)改為干式真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，針對(duì)真空系統(tǒng)及其組分特性，進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算和工藝系統(tǒng)匹配性設(shè)計(jì)，并取得了非常好的節(jié)能減排效益。以環(huán)己酮精制真空系統(tǒng)的蒸噴改為干式真空系統(tǒng)為例進(jìn)行節(jié)能效果說明。按照100kt/a規(guī)模的環(huán)己酮真空系統(tǒng)，蒸噴系統(tǒng)蒸汽和脫水回收環(huán)己酮等化學(xué)品的蒸汽耗~6.6T/h，按照年運(yùn)行8000h計(jì)，消耗蒸汽5.3萬噸/年，這些蒸汽冷凝后，每年將產(chǎn)生~5.3萬噸廢水。而采用干式真空系統(tǒng)，裝機(jī)功率100Kw，運(yùn)行功率70~80Kw。不考慮廢水處理能耗，蒸噴系統(tǒng)僅蒸汽消耗折標(biāo)煤就達(dá)到4772噸/年；而干式真空系統(tǒng)電耗~64萬KW/年，折標(biāo)僅為~77噸/年。采用干式真空系統(tǒng)能節(jié)約標(biāo)煤4696噸，按照一噸標(biāo)煤產(chǎn)生2.5噸二氧化碳計(jì)，可減少碳排放11740噸/年。近年來，環(huán)己酮生產(chǎn)規(guī)模不斷提升，目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到~500萬噸，如果全部推廣干式真空系統(tǒng)，可節(jié)約標(biāo)煤234804噸/年，減少碳排放587010噸/年，對(duì)碳達(dá)峰具有非常重要的意義。

如將環(huán)己酮等行業(yè)蒸噴改為干式真空系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)在石化、化工、精細(xì)化工、新材料等行業(yè)推廣，可以預(yù)見產(chǎn)生的節(jié)能和減少碳排放效果將是巨大的，對(duì)企業(yè)而言產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也是非常顯著！

 二、能量綜合利用

化工企業(yè)使用的能源種類多，品位高低不等，工藝過程兼有吸熱和放熱，把生產(chǎn)中大量使用的燃料、蒸汽、電力、機(jī)械能和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的可燃性氣體、反應(yīng)熱及多種余能有效地組合起來，以求得系統(tǒng)能量的高效利用?；て髽I(yè)消耗的80%左右總熱能最終是以低位熱能放出的。因此，低位熱能的有效利用是提高化工能源利用率的關(guān)鍵。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)年產(chǎn)18萬噸規(guī)模的江蘇某高分子材料企業(yè)的溶劑回收單元進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，以夾點(diǎn)分析（Pinch analysis）優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)，以余熱制備蒸汽和冷凍水，優(yōu)化能量梯級(jí)利用模式，節(jié)約蒸汽24萬噸/年，降低標(biāo)煤耗2.2萬噸/年，減少碳排放5.5萬噸/年，實(shí)現(xiàn)綜合能耗降低~8%，為企業(yè)帶來非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

三、除垢和防腐保溫

化工企業(yè)中，連續(xù)運(yùn)行的換熱器很容易出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)致?lián)Q熱效率降低。就需要通過化學(xué)清洗或者機(jī)械清洗的方法清除，采用抗垢劑來防止結(jié)垢或減緩結(jié)垢速度是一種簡(jiǎn)單易行的辦法。

四、降低動(dòng)力能耗

動(dòng)力能耗主要包括電力和蒸汽消耗，是化工企業(yè)能耗的主要部分。降低動(dòng)力消耗可以采用電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)?；谀壳岸鄶?shù)化工企業(yè)裝置負(fù)荷率較低的現(xiàn)狀，采用變頻調(diào)速技術(shù)無疑是節(jié)能的有效途徑，供熱系統(tǒng)優(yōu)化。合理地實(shí)行裝置間的聯(lián)合，在較大范圍內(nèi)進(jìn)行冷、熱物流的優(yōu)化匹配，實(shí)現(xiàn)能量利用的優(yōu)化性。

通常情況下，為滿足系統(tǒng)的正常開車運(yùn)行，設(shè)計(jì)的工藝條件與實(shí)際運(yùn)行參數(shù)比都更為苛刻，設(shè)備設(shè)計(jì)也都足夠的余量，這就導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行過程的效率降低和能耗增加。比如真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件與實(shí)際運(yùn)行工況比，真空度設(shè)計(jì)比運(yùn)行條件高，設(shè)計(jì)氣量也比運(yùn)行氣量大，因此避免運(yùn)行過程中的的冗余設(shè)計(jì)，就能降低能耗。比如采用變頻電機(jī)，既能滿足更為苛刻的設(shè)計(jì)條件，也能在實(shí)際運(yùn)行中降低能耗，據(jù)南真工藝和真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)和項(xiàng)目開車經(jīng)驗(yàn)，采用變頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一般能節(jié)約能耗10~40%。雖然電機(jī)變頻增加設(shè)備一些設(shè)備投資和控制點(diǎn)，但是節(jié)能效果非常顯著，具有推廣價(jià)值。