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采用系统综合分析方法对化工企业进行节能改造

一.项目简介系统综合分析方法是河北工业大学刘智勇教授创立的一种全新的节能技术。工业实践表明，该技术特别适用于石油、化工等行业老厂节能改造。石油、化工行业大都是耗能大户，且很多企业存在以下问题： 由于设计缺陷或各种条件变化，现行操作条件与最优条件相距甚远； 很多设备在设计时采用的是多年前的设计规范，其设计裕量一般偏大； 以前人们节能意识淡薄，在很多环节上对节能考虑很少。上述问题造成现有企业能量消耗偏高，对这些企业进行节能改造势在必行。但是，对上述企业的节能改造必须在高新科技指导下才能取得最大效益。现在流行的“热夹点分析方法”是非常有效的方法之一。但是，热夹点技术是20世纪80年代产生的。由于受当时条件限制，该技术只考虑换热网络的优化，很少考虑换热网络与化工过程的主体（反应与分离过程）的相互影响。所以，热夹点技术给出的“最优化方案”往往不是真正的最优方案。在很多情况下，热夹点分析给出的改造方案需要调整换热网络或增加换热面积才能达到一定节能效果。随着对石油、化工系统各种科学问题的逐步深入研究，特别是计算机模拟与优化技术的发展，我们可以考虑化工过程整体优化问题，也就是说可以把反应、分离的操作条件、换热网络、公用工程以及设备裕度等因素综合考虑得出优化方案。这样，既可保证过程在全面优化条件下运行，又能充分利用设备裕量。河北工业大学刘智勇教授创立的系统综合分析方法就是这样一种新技术。该技术首先对全过程进行模拟，得出与实际过程相吻合的数学模型，然后采用热夹点技术对换热网络进行分析，找出“热夹点”及“网络夹点”。在上述工作基础上，结合过程具体特性，对换热网络及整个系统进行全面分析及优化，从而得出最优化解决方案。在考虑节能方案时，不仅考虑过程优化，同时考虑现有设备对过程的制约以及设备裕度等因素对耗能的影响。显然，这样得出的节能方案比传统热夹点技术得出的方案更好。系统综合分析方法在解决问题时分两步进行。第一步，提出“设备零投资”方案。由于现有很多企业设备裕量偏大，如果充分利用这些裕量，经常可以达到一定的节能效果。换句话说，该方案是在充分利用现有设备的裕量条件下优化现有操作条件。这样做有两个好处：没有设备投资、无需停车。在“设备零投资”节能方案基础上，结合热夹点分析方法，增加换热器或调整换热网络，可以得出效益更大的节能方案。我们称之为“增加设备或调整设备方案”。上述两个方案有各自的优点。“设备零投资”方案无需对设备进行大的改造，甚至无需任何改造投资费用，可以在不停车情况下进行，所以有其独到的优点。工厂无需等到大修，即可通过“设备零投资”方案取得一定节能效果。在大修时采用“增加设备或调整设备方案”可望取得更大的节能效果。应用实例：燕山石化炼油厂润滑油生产车间酮苯脱蜡溶剂回收装置能耗很高，拟投资600万元对该系统进行改造。我们采用系统综合分析方法对该装置进行了全面分析，找出了能耗高的根本原因，提出了一套“设备零投资”节能方案。按照该方案，厂方无需任何设备投资，即可达到很好的节能效果。厂方采用了我们的方案。工业实践表明，该装置节约蒸汽达25%，每年可节约费用260万，同时节省了600万元设备投资。随后，我们又对该公司其它四套溶剂回收系统（上述系统采用蒸汽加热，这四套系统采用加热炉加热）进行了分析，提出了新的“设备零投资”节能方案，这些方案仍然无需设备投资。结果节约燃料达10%。四套装置每年可节约燃料费用400万元左右。另外，该技术已经在大庆石化、大连石化得到应用并取得很好的节能效益。从应用实例可知，系统综合分析方法具有以下特点：投资少（甚至是设备零投资）、见效快、设备及换热网络改动小（甚至无需改动）、无需停车等优点。二.市场前景我国化工企业能耗很高，节约能源不仅给企业带来很好的经济效益，也将对减少废气及CO2排放，有很好的社会效益。市场前景广阔。三.规模与投资本技术适用于比较大的企业。采用本技术，投资很少，见效很快。四.生产设备如前所述，采用本技术，在应用本技术的第一阶段，工厂无需设备投资。五.效益分析对中石油、中石化等特大型企业的应用表明，采用本技术，在设备零投资前提下，可以得到10%左右的节能效益。对其它技术力量比较薄弱的企业，由于其技术及设备比较落后，采用本技术进行节能改造，节能效益将更为明显。六.合作方式以节能效益分成方式进行合作，也可以双方共同协商其它合理方式。七.其他八.图片大庆石化公司炼油厂采用本技术进行节能改造的情况说明：项目负责人：刘智勇所属学院：化工学院，河北工业大学联系电话：13132559169,022-60202047邮箱：liuzhiyong@hebut.edu.cn, liuzy56@hotmail.com

河北工业大学 2021-04-13