加快工業(yè)節(jié)能技術推進 助力碳達峰和碳中和

我國力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(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，事關中華民族永續(xù)發(fā)展和構建人類命運共同體。能源消耗特別是化石能源消耗是我國二氧化碳排放最主要的來源，工業(yè)節(jié)能是實現(xiàn)碳達峰碳中和目標的關鍵支撐。如期實現(xiàn)碳達峰、碳中和，必須堅定不移把節(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，以較低峰值水平實現(xiàn)碳達峰，推動我國能效水平提升至世界一流乃至全球領先水平，形成有效的碳排放控制閥門。

工業(yè)領域，石化、化工行業(yè)歷來是能耗大戶，占全國能源消耗總量的15%左右；占工業(yè)能源消耗量的20%左右。國家發(fā)改委在報告中提出，加強節(jié)能降碳科技攻關和示范應用，布局一批節(jié)能降碳前沿技術研究。加快推廣高效能產(chǎn)品設備，淘汰落后低效設備，帶動先進節(jié)能技術產(chǎn)品、標準、業(yè)態(tài)模式走出去，為全球應對氣候變化和能效提升貢獻中國智慧、中國方案。目前，根據(jù)南真多年設計和項目成功經(jīng)驗，化工領域采取的節(jié)能措施主要可以從以下幾個方面著手。

一、新工藝和新設備應用

先進的生產(chǎn)工藝和節(jié)能設備是化工企業(yè)節(jié)能降耗的重要手段。采用先進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)(如轉化率、回流比、循環(huán)比等)，提高裝置操作彈性，改進反應操作條件，降低能量消耗。采用分餾塔、換熱器、真空系統(tǒng)等傳質、換熱、旋轉等節(jié)能設備，并提高單體設備的生產(chǎn)能力，從源頭上實現(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)生污水等技術優(yōu)勢，同時通過真空泵前后的冷凝系統(tǒng)設計，可獲得高純度的化學品，而如果采用蒸噴，如要回收其中的化學品，需要進一步進行精餾處理，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、聚醚等諸多領域進行了蒸噴、液環(huán)改為干式真空系統(tǒng)的設計與實踐，針對真空系統(tǒng)及其組分特性，進行嚴格的計算和工藝系統(tǒng)匹配性設計，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)己酮等化學品的蒸汽耗~6.6T/h，按照年運行8000h計，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)，裝機功率100Kw，運行功率70~80Kw。不考慮廢水處理能耗，蒸噴系統(tǒng)僅蒸汽消耗折標煤就達到4772噸/年；而干式真空系統(tǒng)電耗~64萬KW/年，折標僅為~77噸/年。采用干式真空系統(tǒng)能節(jié)約標煤4696噸，按照一噸標煤產(chǎn)生2.5噸二氧化碳計，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，目前國內產(chǎn)能已經(jīng)達到~500萬噸，如果全部推廣干式真空系統(tǒng)，可節(jié)約標煤234804噸/年，減少碳排放587010噸/年，對碳達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)驗在石化、化工、精細化工、新材料等行業(yè)推廣，可以預見產(chǎn)生的節(jié)能和減少碳排放效果將是巨大的，對企業(yè)而言產(chǎn)生的經(jīng)濟效益也是非常顯著！

 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、機械能和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的可燃性氣體、反應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鍵。

項目團隊對年產(chǎn)18萬噸規(guī)模的江蘇某高分子材料企業(yè)的溶劑回收單元進行節(jié)能優(yōu)化設計，以夾點分析（Pinch analysis）優(yōu)化換熱網(wǎng)絡，以余熱制備蒸汽和冷凍水，優(yōu)化能量梯級利用模式，節(jié)約蒸汽24萬噸/年，降低標煤耗2.2萬噸/年，減少碳排放5.5萬噸/年，實現(xiàn)綜合能耗降低~8%，為企業(yè)帶來非常顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

三、除垢和防腐保溫

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

四、降低動力能耗

動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。降低動力消耗可以采用電動機變頻調速技術?；谀壳岸鄶?shù)化工企業(yè)裝置負荷率較低的現(xiàn)狀，采用變頻調速技術無疑是節(jié)能的有效途徑，供熱系統(tǒng)優(yōu)化。合理地實行裝置間的聯(lián)合，在較大范圍內進行冷、熱物流的優(yōu)化匹配，實現(xiàn)能量利用的優(yōu)化性。

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