六節(jié)能原理與方法科學(xué)找出節(jié)能潛力與部位制定節(jié)能措施的指導(dǎo)原則規(guī)劃長(zhǎng)短期節(jié)能目標(biāo)提出不恰當(dāng)?shù)墓?jié)能指標(biāo)制定出不合理的節(jié)能決策批準(zhǔn)不合理的節(jié)能方案1掌握節(jié)能原理的重要性掌握節(jié)能原理不掌握節(jié)能原理熱力學(xué)第一定律分析法熱力學(xué)第二定律分析法熱經(jīng)濟(jì)學(xué)節(jié)能原理與方法窄點(diǎn)技術(shù)能量平衡流程模擬技術(shù)三環(huán)節(jié)理論2節(jié)能分析方法與原理2.1節(jié)能分析方法熱力學(xué)第一定律即能量守恒定律：能量是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的量度，當(dāng)任何一種形式的能量被轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量時(shí)，數(shù)量不變。（1）熱力學(xué)第一定律分析法用熱效率的高低來(lái)估計(jì)節(jié)能潛力，熱效率越高說(shuō)明節(jié)能潛力越大。用能量平衡法將能量的來(lái)龍去脈搞清楚，確定多少能量被利用，多少能量損失掉。熱力學(xué)第一定律的具體應(yīng)用方法及優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單直觀，容易理解和掌握，運(yùn)用得當(dāng)對(duì)節(jié)能工作能起到重要作用。缺點(diǎn)：僅反映能量數(shù)量上的守恒關(guān)系，在挖掘節(jié)能潛力時(shí)有較大的局限性和不合理性。

具體應(yīng)用方法：優(yōu)缺點(diǎn)：（2）熱力學(xué)第二定律分析法當(dāng)任何一種形式的能量被轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量時(shí)，其品位只可能降低或蛻變，絕不可能提高。能量在數(shù)量的守恒性和質(zhì)量上的貶值性，就構(gòu)成了能量的全面本性。熱力學(xué)第二定律的基本內(nèi)涵20世紀(jì)50年代以后，熱力學(xué)第二定律的理論開始在節(jié)能實(shí)踐中廣泛應(yīng)用！有熵分析法和火用分析法。由于熵分析法比較抽象，不能評(píng)價(jià)能量的使用價(jià)值，且本身也不是一種能量，現(xiàn)在已被火用分析法取代?；鹩梅治龇ㄕJ(rèn)為：能量=火用+火無(wú)火用是這樣一種能，在給定環(huán)境的作用下，可以完全連續(xù)地轉(zhuǎn)化為任何一種其它形式的能量，而火無(wú)是一種不可能轉(zhuǎn)化的能量形式?；鹩弥饕轻槍?duì)熱提出的，即熱量中最大能轉(zhuǎn)化為功的部分。采用火用分析法，能從本質(zhì)上找出能量損失。熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用方法現(xiàn)代節(jié)能原理是同時(shí)依據(jù)熱力學(xué)第一、第二定律，并通過(guò)直觀實(shí)用的方式，來(lái)體現(xiàn)能的全面本性，由此建立的節(jié)能理論和方法，稱為第二定律分析法。應(yīng)用方法（3）熱經(jīng)濟(jì)學(xué)20世紀(jì)60年代以來(lái)，在節(jié)能領(lǐng)域產(chǎn)生了將火用分析法與經(jīng)濟(jì)因素及優(yōu)化理論有機(jī)結(jié)合的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，即除了研究體系與自然環(huán)境之間的相互作用外，還要研究一個(gè)體系內(nèi)部的經(jīng)濟(jì)參量與環(huán)境經(jīng)濟(jì)參量之間的相互作用。第一定律和第二定律分析法，在方案比較中僅能給出一個(gè)參考方向，而不能得出具體結(jié)論。熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析法可以直接給出能效評(píng)價(jià)結(jié)果，這種方法特別適用于解決大型、復(fù)雜的能量系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和優(yōu)化。2.2節(jié)能原理與方法按能量的作功能力，將其分為三大類：高級(jí)能量：理論上可完全轉(zhuǎn)化為功的能量，如機(jī)械功、電能、水能等。低級(jí)能量：理論上不能全部轉(zhuǎn)化為功的能量，主要是熱能；僵態(tài)能量：完全不能轉(zhuǎn)化為功的能量。

可逆過(guò)程是熱力學(xué)中的一種理想過(guò)程，如沒(méi)有摩擦阻力的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有溫差的傳熱過(guò)程。真正的可逆過(guò)程是不存在的，事實(shí)上，自然界的任何過(guò)程都不是可逆過(guò)程。節(jié)能工作就是在現(xiàn)有的條件下使熱功過(guò)程盡可能接近可逆過(guò)程。用能的本質(zhì)：大部分能量是過(guò)客；能量是完成過(guò)程中不發(fā)生化學(xué)變化的“催化劑”；能量是完成過(guò)程的推動(dòng)力。（1）能量的相關(guān)概念使用耗能量小的先進(jìn)工藝過(guò)程和高效設(shè)備。減少過(guò)程。由于任何過(guò)程均不可逆，因此應(yīng)盡可能減少過(guò)程，減少不可逆性。如裝置之間的熱進(jìn)出料；從整個(gè)系統(tǒng)的角度使用能量，抓住優(yōu)化匹配的機(jī)會(huì)，減少不可逆性。能量多次使用。如對(duì)傳熱過(guò)程就要減少傳熱溫差。目前的經(jīng)濟(jì)傳熱平均溫差（不包括加熱爐）已經(jīng)達(dá)20～30℃，隨著強(qiáng)化傳熱技術(shù)的發(fā)展，傳熱系數(shù)提高后，經(jīng)濟(jì)傳熱溫差可能進(jìn)一步減小。煉油過(guò)程中，最常見最典型的過(guò)程為傳熱過(guò)程，各個(gè)裝置均有大量的換熱器。凡是傳熱溫差大的地方，即是節(jié)能潛力所在（如何理解？）。高能高用，低能低用（能量梯級(jí)利用?。＃?）節(jié)能方法案例-燒開水（1）用電加熱：280kg標(biāo)油；（2）LPG加熱：94kg標(biāo)油(加熱效率按90%)；（3）用燃料發(fā)生高壓蒸汽，通過(guò)凝汽機(jī)的排汽加熱：50.3kg標(biāo)油。此時(shí)，所需的一次能源已大大小于水本身升溫所需的熱量85kg標(biāo)油！

將10000kg水從15℃加熱到100℃，需能量85萬(wàn)kcal，按數(shù)量折為85kg標(biāo)油。典型加熱方法的耗能量如果有類似上述的好條件，一定要抓住機(jī)會(huì)，充分利用?？赡苡蓄愃粕鲜龅牧己脳l件，但是隱蔽的，應(yīng)讓其顯露出來(lái)，并充分利用。（系統(tǒng)越大越復(fù)雜，則越接近優(yōu)化匹配的條件）如果沒(méi)有溫度與負(fù)荷匹配良好的過(guò)程，要?jiǎng)?chuàng)造條件，創(chuàng)造過(guò)程（尤其是公用工程），使工藝過(guò)程之間及與公用工程之間實(shí)現(xiàn)良好的匹配。啟示：2.3窄點(diǎn)技術(shù)窄點(diǎn)技術(shù)的概念窄點(diǎn)技術(shù)(PinchTechnology)是英國(guó)Bodolinn

hoff

教授等人于70年代末提出的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并逐步發(fā)展成為化工過(guò)程綜合的方法論。窄點(diǎn)技術(shù)是能量回收系統(tǒng)的分析方法的重大突破。窄點(diǎn)技術(shù)原理工藝過(guò)程中存在多股冷、熱物流,過(guò)程綜合就是設(shè)計(jì)出能使冷、熱物流充分換熱以盡可能回收熱量,并同時(shí)滿足投資費(fèi)用、可操作性等方面的約束條件的過(guò)程系統(tǒng)。多股冷、熱物流在T－H

圖上可分別合并為冷熱物流復(fù)合曲線,兩條曲線在H軸上投影的重疊部分即為冷、熱物流間的換熱量,未重疊部分即為冷、熱公用工程耗量。當(dāng)兩曲線在水平方向上相互移近時(shí),熱回收量Qx增大，而公用工程耗量Q。和Q,減小,各部位的傳熱溫差也減小。當(dāng)曲線互相接近至某一點(diǎn)達(dá)最小允許傳熱溫差ΔTmin時(shí),熱回收量達(dá)到最大(Qx,max),冷、熱公用工程耗量達(dá)到最小(Qc.min,QH.min)。兩曲線縱坐標(biāo)最接近的位置叫作窄點(diǎn)。窄點(diǎn)把換熱網(wǎng)絡(luò)分為窄點(diǎn)之上(稱為熱端或熱阱)和窄點(diǎn)之下(稱為冷端)兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。為保證達(dá)到最小的加熱、冷卻公用工程用量，窄點(diǎn)技術(shù)有三條最基本的原則：(1)不應(yīng)穿過(guò)窄點(diǎn)傳熱；(2)窄點(diǎn)之上不應(yīng)采用冷公用工程；(3)窄點(diǎn)之下不應(yīng)采用熱公用工程。（1）總綜合曲線的應(yīng)用Fig.1:窄點(diǎn)溫度180℃，可產(chǎn)低壓蒸汽及供低溫余熱；Fig.2:第1窄點(diǎn)溫度260℃，第2窄點(diǎn)溫度120℃，中間可發(fā)生中壓蒸汽，背壓發(fā)電后，再供出0.5Mpa蒸汽，利用中間富裕的溫差作功。180℃260℃120℃（2）窄點(diǎn)技術(shù)超目標(biāo)方法確定了窄點(diǎn)溫差，就確定了冷、熱公用工程目標(biāo)，但窄點(diǎn)溫差如何在具體設(shè)計(jì)之前選??？因此窄點(diǎn)技術(shù)中發(fā)展出了一個(gè)超目標(biāo)方法，即在換熱網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)有具體設(shè)計(jì)的情況下，運(yùn)用一些模型，優(yōu)化選取窄點(diǎn)溫差。假如把每一個(gè)窄點(diǎn)溫差下的換熱網(wǎng)絡(luò)都設(shè)計(jì)出來(lái)，而進(jìn)行選取，其工作量太大，工程上不實(shí)用，也沒(méi)有這個(gè)必要。超目標(biāo)方法的實(shí)質(zhì)是利用冷熱綜合曲線的“垂直換熱”傳熱面積模型、殼程數(shù)模型以及泵功模型，預(yù)測(cè)每一個(gè)窄點(diǎn)溫差情況下的最小傳熱面積、最小殼程數(shù)，從而預(yù)測(cè)出投資，當(dāng)然選取一個(gè)窄點(diǎn)溫差，就可確定了冷熱工程目標(biāo)，也就可以確定能耗費(fèi)用。綜合選取年操作費(fèi)用最低的窄點(diǎn)溫差即為優(yōu)化值。

優(yōu)化的窄點(diǎn)溫差如何選擇？（3）加熱爐在過(guò)程組合中的適宜布局

習(xí)慣上總是認(rèn)為增加空氣預(yù)熱可以提高加熱爐效率和降低燃料耗量。下圖中不帶煙氣預(yù)熱的煙氣溫焓線以虛線表示，而空氣對(duì)燃料比率保持不變的帶空氣預(yù)熱的煙氣線以實(shí)線表示，顯然空氣預(yù)熱后理論火焰溫度上升，其結(jié)果是煙氣線的斜率變陡了，導(dǎo)致煙氣從煙囪排棄的熱損失降低，降低的燃料耗量熱值相當(dāng)于助燃空氣所獲得的熱量。如右圖所示：工藝過(guò)程所需的最低供熱量為Qhmin，當(dāng)窄點(diǎn)溫差為50℃

時(shí)是1300kW，窄點(diǎn)溫度為400℃

（煙氣窄點(diǎn)溫度為425℃

，工藝?yán)淞髡c(diǎn)溫度為375℃

）。如不用空氣預(yù)熱則理論火焰溫度為1500℃

。如尾端煙氣在熱流窄點(diǎn)溫度下離開加熱爐時(shí)，所需燃料為：

燃料=Qhmin+(煙氣窄點(diǎn)溫度－T0)×煙氣熱容流率

＝1790kW

然而，425℃

的煙氣是足以用來(lái)預(yù)熱空氣的，設(shè)最小允許離開煙囪的煙氣溫度為200℃，則最高空氣預(yù)熱溫度是270℃

。這時(shí)新的理論火焰溫度為1725℃

，并可計(jì)算出新的燃料耗量：

燃料＝Ｑhmin+(200-T0)×煙氣熱容流率=1480kW

所以助燃空氣預(yù)熱可節(jié)省燃料17%。以上是有傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的優(yōu)化結(jié)果，煙氣流率和煙囪排棄溫度已經(jīng)是最低了，似乎沒(méi)有改進(jìn)的余地了。用窄點(diǎn)技術(shù)考慮的空氣預(yù)熱

如果把工藝過(guò)程和加熱爐作為一個(gè)整體來(lái)考慮，預(yù)熱空氣就意味著引入了一股以前沒(méi)有考慮的冷物流，根據(jù)窄點(diǎn)金法則，引入冷物流只有當(dāng)其溫度低于窄點(diǎn)時(shí)才是有效的，因?yàn)樗黾恿说陀谡c(diǎn)部分的冷物流熱量從而有助于降低冷公用工程（如冷卻水）。同時(shí)窄點(diǎn)金法則也告訴我們：最大的空氣預(yù)熱溫度應(yīng)該等于冷流的窄點(diǎn)溫度。如果空氣和燃料的預(yù)熱需要QR的熱量，則工藝過(guò)程所消耗的冷公用工程量也下降QR，但更重要的是燃料耗量也按下式降低了（即燃料量等于煙氣放熱量減去空氣和燃料的預(yù)熱量）。燃料=Qhmin+(TPH-T0)*Cp煙氣-（TPC-T0）*（Cp空氣+Cp燃料）由于

Cp煙氣=Cp空氣+Cp燃料燃料=Qhmin+（TPH-TPC）*Cp煙氣也即

燃料=Qhmin+窄點(diǎn)溫差*Cp煙氣

(1)

如果燃料不預(yù)熱或沒(méi)有預(yù)熱到窄點(diǎn)溫度，則上式做如下修改：燃料=Qhmin+窄點(diǎn)溫差*Cp煙氣+Cp燃料*（TPC–T燃料）

(1a)TPH------熱物流窄點(diǎn)溫度

TPC------冷物流窄點(diǎn)溫度

T燃料------燃料溫度以上述公式為前提的結(jié)果令人吃驚，因?yàn)楫?dāng)窄點(diǎn)溫差為0且燃料又完全預(yù)熱的話，可以得到燃料量等于最小熱公用工程Qhmin，即可以得到100%的加熱爐效率。即使窄點(diǎn)溫差在合理的范圍內(nèi)，且假定燃料不預(yù)熱，也可以算出很高的加熱爐效率。用公式（1a）可以計(jì)算得出這時(shí)的燃料是1379kW，而用傳統(tǒng)優(yōu)化方法所得到的燃料是1480kW，其差別主要在于加熱爐和過(guò)程是否組合在一起考慮。傳統(tǒng)的方法中，空氣預(yù)熱溫度只能加熱到270℃，而冷流窄點(diǎn)溫度卻是375℃。通過(guò)上圖中總綜合曲線可以清楚看出：低于窄點(diǎn)溫度處尚有多余的工藝過(guò)程熱量可利用，就可把空氣預(yù)熱到375℃，燃料耗量降到1379kW,進(jìn)一步降低了6%的燃料消耗。這時(shí)燃料耗量才真正降到最低值了。應(yīng)注意的是：加熱爐效率是不可能等于100%的，之所以出現(xiàn)前面的結(jié)果是因?yàn)椋嚎諝忸A(yù)熱的一部分熱量是由工藝過(guò)程物流提供的。

（4）易污垢換熱的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)法傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法：增大易導(dǎo)致結(jié)垢換熱器的傳熱面積。窄點(diǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)方法：減少易結(jié)垢換熱器的傳熱面積，增大其下游不易結(jié)垢換熱器的傳熱面積。物流3在超過(guò)125℃以后易結(jié)垢，結(jié)垢趨勢(shì)為漸近線型，6個(gè)月（裝置操作周期為12個(gè)月）達(dá)到最高峰后就平緩了。換熱器1的總傳熱系數(shù)是120W/m2.K，運(yùn)行6個(gè)月后降至81W/m2.K。物流1和2的終溫不嚴(yán)格，而物流3、4的終溫則必須滿足要求。所以不管有無(wú)結(jié)垢，物流3的終溫必須是17℃。利用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，則換熱器1需增加148m2，且為確保裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在換熱器1增設(shè)旁路，流經(jīng)旁路的流量應(yīng)隨換熱器1結(jié)垢的嚴(yán)重程度逐步減少，直到6個(gè)月后把旁路關(guān)死。裝置能耗在運(yùn)轉(zhuǎn)期間維持在1850kW。案例——見下圖示：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法的缺點(diǎn)：

（1）增加面積的利用率低，投資沒(méi)有充分利用。另一個(gè)可能方案是在換熱器1后增設(shè)一臺(tái)加熱器，但這樣不僅設(shè)備利用率低，而且還增加了能耗。（2）增加面積的換熱器的布局不好。在換熱網(wǎng)絡(luò)不同換熱器中增加面積的成本效益是不同的。如將增加的面積放在較好布局中將有利于投資的回收。（3）設(shè)計(jì)安全系數(shù)過(guò)大往往會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致結(jié)垢。因?yàn)檫x用大富裕量換熱器或使用旁路時(shí)，通過(guò)換熱器的物流流速會(huì)降低，污垢加快，膜傳熱系數(shù)降低以致影響管壁溫度，而壁溫度又對(duì)結(jié)垢有較大影響。（4）設(shè)備利用率低。結(jié)垢后往往在裝置繼續(xù)操作的同時(shí)，必須把換熱器切除負(fù)荷進(jìn)行清洗，這時(shí)設(shè)備沒(méi)有被利用。新方案及優(yōu)點(diǎn)新方案的優(yōu)點(diǎn)：（1）額外增加面積的利用率高；（2）額外增加面積不僅得到了充分利用，而且還降低了能耗；（3）不會(huì)加速結(jié)垢；（4）不存在清洗問(wèn)題。

新方案：由于換熱網(wǎng)絡(luò)特有的靈敏性能，即在一個(gè)地方增加額外傳熱面積會(huì)促使該換熱器物流溫度變化而進(jìn)一步影響到其它物流溫度變化，可在網(wǎng)絡(luò)中不產(chǎn)生污垢或污垢較少的地方增加額外面積以解決結(jié)垢問(wèn)題。因此推薦的方案是加大不結(jié)垢的換熱器3的面積。計(jì)算結(jié)果表明：換熱器3增加不大于103m2的面積完全可以補(bǔ)償換熱器1結(jié)垢的影響。換熱器3增加的面積比原方案少30%，該方案的另一優(yōu)點(diǎn)是：加大換熱器3的換熱量后，換熱器1的負(fù)荷降低，換熱器2的負(fù)荷增大而使物流4的加熱器負(fù)荷下降，從而減少熱公用工程量15%。（5）設(shè)備或系統(tǒng)性能量組合設(shè)計(jì)單裝置的優(yōu)化與多裝置相互之間及其系統(tǒng)的大優(yōu)化有很大的不同，系統(tǒng)越復(fù)雜越大，系統(tǒng)優(yōu)化的潛力就越大，因?yàn)榇藭r(shí)優(yōu)化匹配的機(jī)會(huì)大大增加了。同時(shí)對(duì)多個(gè)工藝裝置及輔助系統(tǒng)，尤其是蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用總綜合曲線，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化?？梢詫M進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化體系內(nèi)的所有單元的各自總綜合曲線集合畫成一條全局綜合曲線，可以方便地選擇合適的公用工程方案或改造方案?；驹砼c方法案例分析——燃煤鍋爐過(guò)?？諝庀禂?shù)的優(yōu)化ηglαq4q2αopt全局（綜合）總曲線2.4能量平衡法摸清用能現(xiàn)狀；分析企業(yè)及產(chǎn)品的用能水平；摸清主要用能設(shè)備和工藝的能效指標(biāo)（能量利用率等）；查清企業(yè)余熱資源及其回收利用情況；找出能量損失的原因、潛力，明確節(jié)能途徑，為節(jié)能規(guī)劃和節(jié)能改造提供依據(jù)。能量平衡最好由企業(yè)自身進(jìn)行，培養(yǎng)出能搞清能量的來(lái)龍去脈的隊(duì)伍，便于開展經(jīng)常性的節(jié)能工作，容易使節(jié)能管理工作落到實(shí)處。（1）企業(yè)開展能量平衡的主要目的（2）企業(yè)能量平衡的方法A.測(cè)算結(jié)合，以測(cè)為主能量平衡主要靠測(cè)試，必須以測(cè)為主，不能以計(jì)算代替測(cè)試。某些設(shè)備或數(shù)據(jù)的可測(cè)性是能量平衡現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的一大難點(diǎn)。因此在制定能量平衡工作大綱時(shí)，必須充分考慮可測(cè)性問(wèn)題。對(duì)于重點(diǎn)設(shè)備、重點(diǎn)參數(shù)，要采取各種直接或間接的方法盡可能做到實(shí)測(cè)；而對(duì)于一般情況，測(cè)試大困難時(shí)，則采用根據(jù)日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行推算。尤其對(duì)重點(diǎn)參數(shù)，還應(yīng)采用多種估算方法進(jìn)行校核性結(jié)算，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性。能量平衡測(cè)試并不是要對(duì)企業(yè)的所有設(shè)備和裝置都完全地進(jìn)行實(shí)測(cè)，應(yīng)該選擇主要耗能設(shè)備進(jìn)行實(shí)測(cè)，其它則只進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。采用測(cè)試計(jì)算與統(tǒng)計(jì)計(jì)算相結(jié)合的方法。測(cè)試計(jì)算反映測(cè)試狀況下的能耗水平，而統(tǒng)計(jì)計(jì)算反映實(shí)際平均水平。B.先易后難，掌握步驟開展能評(píng)工作時(shí)，應(yīng)先從簡(jiǎn)單設(shè)備，掌握原則，“練好兵”。C.正反結(jié)合，抓住重點(diǎn)能量平衡測(cè)試原則上應(yīng)同時(shí)采用效率直接測(cè)定法（正平衡法）與效率間接測(cè)定法（反平衡法），并以其中一種方法為主。如對(duì)鍋爐，規(guī)定必須同時(shí)使用正反平衡法，且正平衡法為主，反平衡法為校核方法。實(shí)際能量平衡測(cè)試時(shí)，對(duì)用能較少的設(shè)備，可只進(jìn)行正平衡測(cè)試。D.分批測(cè)試，統(tǒng)一計(jì)算對(duì)于大型復(fù)雜企業(yè)，應(yīng)對(duì)所測(cè)試設(shè)備分類，按先易后難原則分批測(cè)試。整個(gè)企業(yè)的測(cè)試階段不宜拖得太長(zhǎng)，以避免測(cè)試數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象。全企業(yè)能量平衡測(cè)試完成后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，統(tǒng)一計(jì)算，以避免先后計(jì)算口徑的不一致。（3）能量平衡工作步驟一般分為以下6個(gè)步驟。

A.組織準(zhǔn)備工作

開展培訓(xùn)教育工作，建立企業(yè)能量平衡工作領(lǐng)導(dǎo)小組（全面組織、協(xié)調(diào)，合理安排生產(chǎn)，推進(jìn)實(shí)施能量平衡結(jié)果后的成果實(shí)施）、工作小組（實(shí)施機(jī)構(gòu)）和有關(guān)專業(yè)測(cè)試小組，明確職責(zé)。收集主要耗能設(shè)備的設(shè)計(jì)與運(yùn)行技術(shù)參數(shù)、以及測(cè)試統(tǒng)計(jì)期（截止到能平結(jié)束，向前追溯一個(gè)整年度）的主要產(chǎn)品品種及數(shù)量、能源消耗量。做好計(jì)量準(zhǔn)備工作，配備、完善（校核）測(cè)試儀器，以及現(xiàn)場(chǎng)采樣點(diǎn)、測(cè)試點(diǎn)的準(zhǔn)備。B.制定能量平衡測(cè)試方案

確定加工的原料與產(chǎn)品、處理量，需要遵守的標(biāo)準(zhǔn)和原則，哪些設(shè)備與裝置是需要測(cè)試的，測(cè)試時(shí)間與進(jìn)度（石化企業(yè)一般能量平衡測(cè)試要求在二個(gè)月內(nèi)完成），測(cè)試體系的劃分，

有關(guān)基準(zhǔn)（基準(zhǔn)溫度）、數(shù)據(jù)單位（包括絕壓、表壓）的統(tǒng)一、能量平衡采用的計(jì)算公式的確定。人為地單獨(dú)劃分出來(lái)作為研究分析的對(duì)象稱為體系，體系具有一定的空間和邊界。企業(yè)能量平衡中的體系可以劃分為設(shè)備能量平衡體系、主要生產(chǎn)車間（工藝裝置）能量平衡體系、企業(yè)能量平衡體系。也可以根據(jù)能源品種劃分為蒸汽平衡體系、電能平衡體系、燃料平衡體系和水平衡體系等。體系的邊界必須明確，并且符合能量平衡工作目標(biāo)的要求，使測(cè)試方便。隨著測(cè)試體系的確定，被測(cè)設(shè)備、測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)點(diǎn)布置、數(shù)據(jù)采集、計(jì)算方法才能確定。計(jì)算方法需首先確定，是因?yàn)椴煌挠?jì)算方法需要的測(cè)試數(shù)據(jù)不同。

C.能量平衡測(cè)試實(shí)施首先消除被測(cè)設(shè)備體系的明顯缺陷（操作及管理上的缺陷、設(shè)備本體、監(jiān)控儀表、輔助設(shè)施的缺陷，是否存在明顯的偶然性能源浪費(fèi)現(xiàn)象）；根據(jù)設(shè)備測(cè)試計(jì)算表，制作原始記錄表，包括測(cè)試時(shí)間、地點(diǎn)、環(huán)境狀態(tài)、設(shè)備名稱、型號(hào)、測(cè)點(diǎn)位置、測(cè)試儀表、采集次數(shù)、時(shí)間間隔、樣品編號(hào)、生產(chǎn)產(chǎn)品的名稱及性能參數(shù)、測(cè)試人及記錄人等。在最后的測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)統(tǒng)一指揮，分工負(fù)責(zé)，盡量保證測(cè)試開始、結(jié)束時(shí)間、數(shù)據(jù)記錄時(shí)間及間隔的統(tǒng)一。還必須保證測(cè)試記錄與現(xiàn)場(chǎng)分析相結(jié)合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的不合理性，進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)救測(cè)試。D.能量平衡數(shù)據(jù)的整理與計(jì)算數(shù)據(jù)整理過(guò)程中，將需要三類數(shù)據(jù)：測(cè)試數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、引用數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)相互結(jié)合，保證能量平衡結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。有時(shí)靠某一單獨(dú)設(shè)備或裝置的數(shù)據(jù)還不行，必須與其它相連的設(shè)備或裝置相聯(lián)系?！妒突つ芰科胶夥椒ā分幸?guī)定，按石化企業(yè)的用能三環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總和分析，由于這幾年各企業(yè)普遍開展能量平衡的測(cè)試較少，相關(guān)指標(biāo)沒(méi)有可比性，故可根據(jù)實(shí)際情況，采用靈活的匯總方法。E.能量平衡分析

分析各設(shè)備、裝置或全廠用能的合理性，以及產(chǎn)生不合理用能的原因。F.提出節(jié)能措施

改進(jìn)不合理用能是企業(yè)能量平衡的最終目的，因此必須根據(jù)企業(yè)不合理用能現(xiàn)象及原因，有針對(duì)性地提出改進(jìn)和改造的方法與措施。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，有些企業(yè)在能量平衡后，只有大堆的表格和數(shù)據(jù)，但分析與措施很少，實(shí)際上起不到能量平衡的作用。案例——高壓除氧器能量平衡結(jié)果項(xiàng)目流量t/h壓力MPa溫度^C能量kW供入項(xiàng)高加疏水39.611707830汽機(jī)凝結(jié)水86757500供熱回水318.410037024低壓除氧水988091161MPa蒸汽49.41.031042014軸封漏汽6.285915一級(jí)連排汽3.870.61592963供入合計(jì)112362供出項(xiàng)軸封抽汽用汽1.40.561561070除氧器排汽1.10.56156840除氧水599.1156108815散熱損失1637供出合計(jì)112362

流程模擬軟件，CFX,Fluent,Phaenics,roII,aspenplus，hysys等

從流程模擬軟件得到的內(nèi)容：速度場(chǎng)，溫度場(chǎng)，濃度場(chǎng)等。優(yōu)化選取工藝參數(shù)：做好物料平衡、能量平衡，提供大量的物性數(shù)據(jù)；便于從單項(xiàng)局部措施看全廠的凈結(jié)果(如KBC的桌面煉油廠)。

2.5過(guò)程模擬技術(shù)（1）過(guò)程用能:的主要形式是熱、流動(dòng)功和蒸汽，通常由轉(zhuǎn)換設(shè)備（如爐、機(jī)泵）等轉(zhuǎn)換而來(lái)的；（2）轉(zhuǎn)換設(shè)備:提供的熱、功、蒸汽等形式的能量進(jìn)入工藝核心環(huán)節(jié)（塔、反應(yīng)器），連同回收循環(huán)能量一起推動(dòng)工藝過(guò)程完成后，除部分能量轉(zhuǎn)入到產(chǎn)品中外，其余均進(jìn)入能量回收系統(tǒng)；（3）回收利用：能量在工藝核心環(huán)節(jié)完成其使命后，質(zhì)量下降，但仍具有較高的壓力和溫度，可以通過(guò)換熱設(shè)備、換功設(shè)備（液力透平）等回收利用。但受工程和經(jīng)濟(jì)條件約束，回收不能到底，最終通過(guò)冷卻、散熱等排棄到環(huán)境中。2.6三環(huán)節(jié)理論首先應(yīng)選用或改進(jìn)工藝過(guò)程，減少工藝用能；再考慮經(jīng)濟(jì)合理地回收；其不足部分再由轉(zhuǎn)換設(shè)備提供。僅依靠傳統(tǒng)上的提高設(shè)備效率等局部措施降低能耗之路，幾乎走到了盡頭。要達(dá)到突破和提高，必須：全局優(yōu)化；資源綜合優(yōu)化；新的措施等。系統(tǒng)優(yōu)化的思想與局部和裝置優(yōu)化的思想不一樣。對(duì)一些大型擴(kuò)建和改造項(xiàng)目，決不能“畫地為牢”，應(yīng)與全廠其它裝置和系統(tǒng)共同優(yōu)化，提高用能水平。

3系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)：

（1）節(jié)能效果較為顯著，是石化工業(yè)深入節(jié)能的必由之路。

（2）單個(gè)裝置或局部難于實(shí)現(xiàn)的熱量匹配優(yōu)化問(wèn)題，從系統(tǒng)的角度容易解決。如催化裂化裝置有大量的低溫余熱，僅限于裝置本身內(nèi)幾乎是無(wú)法解決的。

系統(tǒng)優(yōu)化的不足：

（1)優(yōu)化工作量大，所需時(shí)間長(zhǎng)。不同的石化企業(yè)裝置配置不同、產(chǎn)品方案不同、平面布置不同等，沒(méi)有固定的模式。

（2）大范圍的系統(tǒng)優(yōu)化，帶來(lái)操作和控制的難度增加，生產(chǎn)靈活性降低，如開停工期間及不同步調(diào)節(jié)時(shí)。

(3)系統(tǒng)優(yōu)化的節(jié)能效果較為隱蔽。一臺(tái)2000萬(wàn)kcal/h加熱爐的排煙溫度為300℃，每年多損失燃料1340噸，但如果一條100t/h的物流，從150℃冷卻到100℃，年損失可能達(dá)到2500噸標(biāo)油，該物流有效利用的節(jié)能效果不直接，所以這種損失往往不被人注意。

節(jié)能原則(1)生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。(2)全局優(yōu)化，局部?jī)?yōu)化服從于全局優(yōu)化。(3)應(yīng)有合適的評(píng)價(jià)體系，真實(shí)體現(xiàn)各能源價(jià)格(能耗費(fèi)用在石化加工費(fèi)中的比例分析)。(4)以降低費(fèi)用、節(jié)能為原則(每個(gè)企業(yè)位置不同、流程不同，采用的優(yōu)化方案不一致)。(5)提高裝置與系統(tǒng)規(guī)模(煉化一體化)。(6)打破傳統(tǒng)思想。3.1總工藝流程中的優(yōu)化

與化工等平面布置的協(xié)調(diào)，考慮與發(fā)展用地的協(xié)調(diào)；設(shè)置一般性或高度聯(lián)合裝置；按流程布置；循環(huán)水場(chǎng)布置在負(fù)荷中心位置；動(dòng)力站位置的設(shè)置；大型熱源與熱阱的配合。3.2平面布置的節(jié)能

換熱流程優(yōu)化是降低裝置能耗的重要內(nèi)容。對(duì)復(fù)雜換熱網(wǎng)絡(luò)，國(guó)內(nèi)外廣泛采用的實(shí)用優(yōu)化方法是窄點(diǎn)技術(shù)。國(guó)外主要如KBC公司、Aspen公司等，應(yīng)用范圍很廣。國(guó)內(nèi)的窄點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用主要局限于常減壓裝置，達(dá)到了很好效果。存在的主要問(wèn)題是，窄點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用的范圍還比較窄，催化裂化、延遲焦化等換熱流程不太復(fù)雜的裝置，均沒(méi)有使用，潛力較大。3.3熱集成3.3.1裝置換熱流程優(yōu)化

有些裝置換熱流程設(shè)計(jì)與10年前幾乎相同，相當(dāng)落后，主要具體表現(xiàn)在：（1）換熱網(wǎng)絡(luò)的熱回收溫差（窄點(diǎn)溫差）未經(jīng)過(guò)優(yōu)化，窄點(diǎn)溫差達(dá)到30℃以上，低壓換熱網(wǎng)絡(luò)平均傳熱溫差達(dá)到40～50℃甚至更高；（2）塔頂?shù)睦浠亓髁肯喈?dāng)大；（3）有條件設(shè)計(jì)分餾塔中間重沸器的未設(shè)置；（4）中段回流溫差未經(jīng)過(guò)優(yōu)化；（5）能產(chǎn)低壓蒸汽的熱量未充分回收，或產(chǎn)低溫?zé)崦剿虮焕鋮s掉。

(6)換熱流程的彈性較小。

(7)多股進(jìn)料時(shí)混合不均等問(wèn)題。裝置換熱流程存在的問(wèn)題如某煉油廠130萬(wàn)t/a催化裂化裝置的進(jìn)料有4路：（1）冷焦化蠟油，60℃，30t/h；（2）熱減壓蠟油，160℃，30t/h；（3）冷蠟油,60℃，60t/h。（4）熱常渣，200℃，13t/h。前三路混合后為85℃，再經(jīng)柴油、一中、二中、循環(huán)油漿加熱到200℃后與第四路混合。

問(wèn)題：該混合過(guò)程年浪費(fèi)能量多少噸標(biāo)油？熱進(jìn)出料

熱進(jìn)出料的節(jié)能效果：上游、下游、罐區(qū)。熱進(jìn)出料熱聯(lián)合按溫度從低到高可劃分淺、中、深三個(gè)層次，熱聯(lián)合程度越深，節(jié)能效果越好，但裝置之間的相互影響也越大。兩個(gè)裝置之間不同熱聯(lián)合程度的節(jié)能效果。3.3.2裝置之間

從整體上看，石化企業(yè)裝置之間的熱進(jìn)出料存在較大的節(jié)能潛力。主要為：（1）許多裝置仍為冷出料；（2）已經(jīng)實(shí)現(xiàn)熱進(jìn)出料的大部分熱聯(lián)合處于淺層次；（3）有些裝置的進(jìn)料為多條，部分為熱進(jìn)料，部分為冷進(jìn)料，直接混合后再進(jìn)一步升溫，這種混合部分抵消了熱進(jìn)料的節(jié)能效果。如某企業(yè)催化進(jìn)料為180℃的熱渣油與來(lái)自罐區(qū)的冷渣油和冷蠟油（均為90℃）卻直接混合，造成能級(jí)浪費(fèi)。這種熱交換不同于裝置的熱進(jìn)出料，一條或數(shù)條物流至另外塔、單元或裝置換熱后返回，屬于深層次的熱聯(lián)合。具有顯著的節(jié)能效果，但目前的應(yīng)用范圍還比較有限。催化裂化裝置循環(huán)油漿加熱初底油是國(guó)內(nèi)裝置之間常用的一種熱聯(lián)合流程，這在企業(yè)燃料氣不足，而動(dòng)力站由焦炭或煤作燃料產(chǎn)汽的情況下，經(jīng)濟(jì)效益顯著。隨著常減壓裝置換熱流程的深化，原油換后終溫達(dá)到了300℃，而催化裂化采用MIP工藝后，催化循環(huán)油漿的出分餾塔底溫度從過(guò)去的340～350℃降到320～330℃，如果仍然采用傳統(tǒng)的熱聯(lián)合流程，節(jié)能效果較少。裝置高溫物流之間的熱交換熱聯(lián)合的分餾塔之間特指一個(gè)分餾塔的塔頂熱量供另一個(gè)塔重沸器使用。分餾塔的塔頂油氣熱量多，溫度低，大部分情況下被冷卻掉。如果通過(guò)分餾塔操作參數(shù)的變化，提高一個(gè)塔的溫度，使其塔頂溫度可以滿足另一個(gè)塔底重沸器熱源的需要。通過(guò)這種方式，可以提高能量的使用次數(shù)，有效降低能耗。3.3.3分餾塔之間某30萬(wàn)t/a芳烴裝置分餾部分加壓流程的結(jié)果對(duì)比見下表

如果不采用加壓流程，苯塔、甲苯塔和二甲苯塔分別需要1.0Mpa,3.5Mpa，燃料氣約25t/h，20t/h，2807kg/h，采用加壓流程后，不僅投資略有降低，而且僅增加燃料消耗370kg/h，電270kW，就減少中壓、低壓蒸汽用量分別達(dá)20t/h，37t/h，每年的節(jié)能量達(dá)到31600噸標(biāo)油。

加熱爐消耗大量的燃料，它的三個(gè)熱特性在熱聯(lián)合中有獨(dú)特的影響。（1）燃燒用空氣的溫度較低；（2）大多數(shù)情況下，被加熱物流的溫度并不高，一般不高于400℃

；（3）對(duì)流段有大量的過(guò)剩熱。

3.3.4加熱爐工藝物流低溫余熱預(yù)熱空氣在目前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，加熱爐效率一般可以達(dá)到90%~91%，大型加熱爐（如乙烯加熱爐）可以達(dá)到94%。并且對(duì)煉油廠加熱爐，受煙氣酸露點(diǎn)的限制，排煙溫度一般不低于150℃。因此，用常規(guī)辦法進(jìn)一步提高加熱爐效率已沒(méi)有可能。將工藝物流大量的低溫余熱加熱空氣，不僅有助于提高空氣預(yù)熱器的壁溫，降低或避免露點(diǎn)腐蝕問(wèn)題，而且可以提高加熱爐效率，這對(duì)大型加熱爐以及在氣溫較低的地區(qū)是非常合適的。如對(duì)2000萬(wàn)kcal/h的加熱爐，將空氣溫度由常溫提高到120℃，加熱爐效率將由目前的91%提高到95%。在某800萬(wàn)t/a煉油廠的方案論證中，對(duì)燃料用量大的常減壓裝置、延遲焦化裝置和催化重整加熱爐，使用工藝物流預(yù)熱空氣的方案，可降全廠能耗0.8kgEo/t。工藝物流預(yù)熱加熱爐空氣從技術(shù)及工程上不存在問(wèn)題，盡管在石化企業(yè)的應(yīng)用比較多，但還未發(fā)揮節(jié)能效果，具有較大的潛力，尤其是在新設(shè)計(jì)的大型加熱爐上。加熱爐與燃?xì)廨啓C(jī)的熱聯(lián)合石化企業(yè)大部分加熱爐加熱物料的溫度不高于400℃，直接用高等級(jí)的燃料加熱，能級(jí)損失非常大。而且許多企業(yè)加熱爐燃料為燃料氣，因此設(shè)置燃?xì)廨啓C(jī)是提高用能效率的一個(gè)有效辦法。由于燃?xì)廨啓C(jī)投資較大，該方法對(duì)加熱爐負(fù)荷大且燃料氣過(guò)剩的企業(yè)，是值得采用的方案。日本根岸煉油廠的常壓裝置就使用了該方案，目前國(guó)內(nèi)還無(wú)實(shí)例。在某燃?xì)廨啓C(jī)方案的論證方案中，多耗燃料量為4787kgEo/h，多發(fā)電23950kW，產(chǎn)1.0Mpa蒸汽23t/h。電價(jià)按0.45元/kWh，蒸汽價(jià)格按100元/t，則燃料氣價(jià)值相當(dāng)于2732元/t，考慮到有關(guān)可比成本，燃料氣價(jià)值也將提升2500元/t，如果當(dāng)煤一樣燒掉，價(jià)值最高不超過(guò)1200元/t。

三井油化公司浮島石化廠投資400億日元增設(shè)燃?xì)廨啓C(jī)與裂解爐匹配，能耗從523kgEo/t乙烯降至452kgEo／t乙烯，相當(dāng)于每年節(jié)約3.93萬(wàn)噸標(biāo)油。低溫余熱回收利用時(shí)，應(yīng)首先鑒別哪些不是低溫余熱：（1）換熱流程不優(yōu)化造成的；（2）塔頂有大量冷回流或頂循返塔溫度過(guò)低的；（3）能產(chǎn)低壓蒸汽的熱量；（4）裝置之間熱進(jìn)出料后。低溫余熱的用途：（1）作工藝裝置重沸器熱源，如氣體分餾裝置；（2）預(yù)熱除鹽水；（3）預(yù)熱加熱爐空氣；（4）采暖與生活熱水；（5）發(fā)電；（6）制冷；（7）作海水淡化的熱源；

(8)第二種吸收式熱泵。

3.3.5低溫余熱統(tǒng)一回收利用作為一個(gè)整體時(shí)，低溫余熱回收利用的總投資為2600萬(wàn)元。

夏季實(shí)際新增利用低溫?zé)崃繛?560萬(wàn)kcal/h，冬季新增為3012萬(wàn)kcal/h，全年折合平均節(jié)約1.0MPa蒸汽37.2t/h。該措施將減少凝結(jié)水37.2t/h，平均增加耗電300kW，平均增加除鹽水消耗7t/h，年凈效益為3350萬(wàn)元（計(jì)算效益時(shí)，1.0MPa蒸汽價(jià)格按120元/t），降低全廠能耗2.05kgEo/t。蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化涉及兩大方面：（1）自身優(yōu)化：如鍋爐與汽機(jī)的高效運(yùn)行、加強(qiáng)計(jì)量與管理以減少跑冒滴漏、減少蒸汽管道散熱損失、與低溫?zé)嵯到y(tǒng)的有效熱集成減少蒸汽用量等；（2）熱聯(lián)合優(yōu)化：與生產(chǎn)裝置的熱聯(lián)合是降低蒸汽消耗、提高用能效率的重要內(nèi)容。蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)石化企業(yè)是具有很大節(jié)能潛力：減溫減壓蒸汽量大；蒸汽不平衡導(dǎo)致的放空；蒸汽管網(wǎng)及等級(jí)設(shè)置不完善；與低溫?zé)崂煤凸に囇b置的熱聯(lián)合不完善；未實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化等。3.3.6蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)與常減壓裝置相結(jié)合的原則：裝置余熱能熱出料，就不產(chǎn)蒸汽；能產(chǎn)1MPa蒸汽就不產(chǎn)0.3MPa蒸汽；能產(chǎn)低壓蒸汽，就不產(chǎn)低溫?zé)崴?/p>

如某煉油廠130萬(wàn)t/a催化裂化裝置的進(jìn)料有4路：（1）冷焦化蠟油，60℃，30t/h；（2）熱減壓蠟油，160℃，30t/h；（3）冷蠟油,60℃，60t/h。（4）熱常渣，200℃，13t/h。

前三路混合后為85℃，再經(jīng)柴油、一中、二中、循環(huán)油漿加熱到200℃后與第四路混合。

問(wèn)題：該混合過(guò)程年浪費(fèi)能量多少噸標(biāo)油？4節(jié)能設(shè)備4.1熱泵4.2燃?xì)廨啓C(jī)4.3IGCC4.4變頻調(diào)速4.5超聲波除垢4.6高效傳熱設(shè)備4.7機(jī)械抽真空4.8溴化鋰制冷4.1熱泵吸收式熱泵有二種形式，第一種吸收式熱泵需要較高溫位的低溫?zé)幔瑴囟燃s為（120～130℃），使更低溫位（20～50℃）的低溫?zé)釡囟壬?0℃，提溫到50～80℃

（最高不超過(guò)90℃）。目前使用的第一種熱泵主要采用溴化鋰作工質(zhì)，循環(huán)形式與溴化鋰制冷機(jī)相同。第一種熱泵的性能系數(shù)COP通常為1.5～1.7,即可使用100份的高溫?zé)?得到150～170份的中溫?zé)幔?0～90℃）。第二種吸收式熱泵不需較高溫位的低溫?zé)?，僅耗少量的泵功，就可使70～90℃的低溫?zé)嵘咧?50～200℃，這種方式一般稱為吸收式變熱器（absorptionheattransformer)，應(yīng)是在煉油廠非常實(shí)用的一種節(jié)能措施。典型的單級(jí)吸收式變壓器如下圖所示。

C—冷凝器G—發(fā)生器E—蒸發(fā)器A—吸收器H1、H2—換熱器P1、P2—液泵V—節(jié)流閥4.2燃?xì)廨啓C(jī)

工作原理：壓氣機(jī)（壓縮機(jī)，在燃機(jī)的前部）連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮，壓縮后的空氣進(jìn)入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃?xì)膺M(jìn)入透平中膨脹作功，推動(dòng)透平葉輪帶著壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn)，加熱后的高溫燃?xì)庾鞴δ芰︼@著提高，因而透平在帶動(dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，尚有余功作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。壓比和溫比對(duì)效率的影響壓氣機(jī)中空氣出口壓力與進(jìn)口壓力之比稱為壓比π，燃燒室出口至透平進(jìn)口的燃?xì)鉁囟确Q為燃?xì)獬鯗豻3,溫比τ為T3與大氣溫度T1的比值。為了提高燃?xì)廨啓C(jī)效率，人們不斷地提高溫比，同時(shí)配合提高壓比。當(dāng)前t3最高已達(dá)1200～1300℃，簡(jiǎn)單循環(huán)（無(wú)回?zé)幔罕冗_(dá)15～30，燃?xì)廨啓C(jī)效率最高已達(dá)40%以上。

幾種循環(huán)方式供電效率的比較石化工業(yè)應(yīng)用方案

石化工業(yè)大部分的工藝加熱溫度在200~400℃，而燃?xì)廨啓C(jī)的排氣溫度在400~600℃，加之石化企業(yè)有大量的氣體燃料，是燃?xì)廨啓C(jī)理想的燃料，因此將燃?xì)廨啓C(jī)與工藝加熱爐結(jié)合起來(lái)，先利用高品位的熱量做功，再利用較高溫度的熱量供熱，就組成了一種典型的能量逐級(jí)系統(tǒng)，多耗燃料的供電效率在80%以上。一種燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供的基本方案見下圖：工業(yè)應(yīng)用目前我國(guó)石化企業(yè)中應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)最多的是新疆澤普石油化工廠，裝有三臺(tái)英國(guó)RR公司生產(chǎn)的SK15HE燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，燃用天然氣，單機(jī)功率11.75MW，效率33%，還有三臺(tái)帶煙道補(bǔ)燃器的余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽供熱，于1989年投產(chǎn)。由于該地區(qū)周圍無(wú)電網(wǎng)，故以該三臺(tái)機(jī)組組成的熱電站供應(yīng)全部所需的電和熱，平時(shí)投運(yùn)兩臺(tái)機(jī)組即可滿足生產(chǎn)用電的需要，另一臺(tái)備用。（目前可能共裝有五臺(tái)SK15HE機(jī)組）。廠中還裝有六臺(tái)WJ6G1發(fā)電機(jī)組。廣州分公司，裝有2臺(tái)WJ6G1燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，燃用煉油廠干氣，配有余熱鍋爐實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供，于1995年投產(chǎn)。日本根岸煉油廠第一套600萬(wàn)噸/年常壓蒸餾裝置，加熱爐熱負(fù)荷為6600萬(wàn)kcal/h，1987年和一臺(tái)12600kW的燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合。燃機(jī)排出的煙氣含氧15%，溫度550℃，作為加熱爐的燃燒用的空氣，其顯熱相當(dāng)于提供加熱爐30%的燃料，加熱爐煙氣經(jīng)脫Nox

后，在余熱鍋爐中回收13t/h2.3Mpa的蒸汽。燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率為31.8%，加熱爐及余熱鍋爐回收52%,綜合效率83.8%,4年可回收投資。應(yīng)該說(shuō)：大部分石化企業(yè)已應(yīng)用了燃?xì)廨啓C(jī)以天然氣為原料的合成氨廠，一座年產(chǎn)20萬(wàn)噸、四座年產(chǎn)30萬(wàn)噸的合成氨廠應(yīng)用了燃?xì)廨啓C(jī)，大大降低了能耗。其中一個(gè)廠的設(shè)計(jì)能耗為688kg標(biāo)油/噸氨。國(guó)內(nèi)其它合成氨廠的能耗在900kg標(biāo)油/噸氨左右。乙烯裝置裂解爐與燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合后，節(jié)能率15%。在一個(gè)年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨廠，用一臺(tái)10MW燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)合成氨所需高壓空氣的壓縮機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)排氣引至一段轉(zhuǎn)化爐中作燃燒用空氣，以減少轉(zhuǎn)化爐中的燃料耗量。這種方式，比空氣壓縮機(jī)用汽輪機(jī)來(lái)帶動(dòng)使總的燃料消耗降低10%以上。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)應(yīng)該說(shuō)，已經(jīng)應(yīng)用了燃?xì)廨啓C(jī)，即煙機(jī)，只不過(guò)是分體罷了。由于原油質(zhì)量變得越重越劣，油價(jià)居高不下以及環(huán)保要求的提高，20世紀(jì)90年后期，國(guó)外IGCC發(fā)展很快，正在運(yùn)行和建設(shè)的有幾十套，主要用于電廠、煉油和化工廠。在煉油廠共有16套，其中有5套（4套原料為重油，1套為石油焦）同時(shí)生產(chǎn)氫氣、電和蒸汽，應(yīng)用的國(guó)家分別為荷蘭、美國(guó)、意大利、法國(guó)和新加坡。

主要工藝過(guò)程是：原料（煤、焦或重油）經(jīng)氣化轉(zhuǎn)化成合成氣，經(jīng)洗滌、冷卻及凈化，一部分合成氣生產(chǎn)氫氣；另一部分合成氣送入燃?xì)廨啓C(jī)－蒸汽聯(lián)合循環(huán)單元，生產(chǎn)蒸汽和電力。雖然IGCC工藝的每個(gè)單元技術(shù)都成熟可靠，但各單元的集成有較深的技術(shù)含量，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置可靠性