石化行业“十二五”的节能任务能否完成或许目前还不可知,但有一点可以明确,全行业的节能潜力是有的,也有不少石化企业表示提前完成了“十二五”节能任务。而我国石化行业单位工业增加值能耗高于美国和日本,以及行业重点耗能产品能效领跑者评选中先进值与落后值的巨大差距,也从另一角度印证了全行业在“十三五”的节能潜力。那么,我们到底还有多少节能潜力可挖?这些节能潜力存在什么地方?哪种方式的节能潜力更大?又该如何挖掘这些潜力?记者对此进行了调研。
可实现节能潜力——3000万吨标煤
连续4年参与行业重点耗能产品能效领跑者评先与发布的中国石油和化学工业联合会节能与低碳发展处处长李永亮明确告诉记者,从我国石油和化工行业的能效水平以及4年来的能效领跑者评选结果来看,全行业还有3000万吨标准煤的节能潜力可挖。
李永亮介绍说:“通过原油加工、乙烯、合成氨、甲醇等15个重点耗能产品的能效领跑者水平和行业平均水平的对比可以看出,如果在今后几年内,这15个品种的行业平均能效水平达到2014年度能效领跑者的水平,则可以实现每年约3000万吨标煤的节能潜力,这将是实实在在可以实现的节能潜力,而且这还没有考虑能效领跑者水平不断进步的情况。”
“另外,我国化工行业的工业增加值率为27%左右,而美国和日本则分别为52%和41%,导致我国化工行业单位工业增加值能耗高于美国和日本。这说明我国在结构节能方面还有较大的空间。”李永亮说。
至于这些节能潜力从哪里能挖掘出来?有被采访者表示,“十二五”期间,国内有不少新建项目,未来这些新项目的节能潜力将待挖掘。
中国五环工程有限公司技术开发研究院副院长卢文新谈到,国内大型合成氨、甲醇、乙烯等产品的生产技术大部分是采用国外先进工艺技术设计建设的。目前这些产品的能效水平较低,主要原因是由于新建生产装置的运行稳定性较差、生产负荷较低。待新建装置的生产逐步稳定和产能过剩问题解决以后,上述化工产品的单位能耗会回归到合理水平。
而江汉大学化学与环境工程学院副院长刘琼玉等人分析,作为快速发展的中国市场,对于基本化工原料的需求会有一个稳定期。目前,很多产品产能相对过剩,因此,来自市场的竞争压力,也会迫使企业积极采取节能减排措施。因此,高耗能行业未来将有巨大的节能潜力可挖。
氯碱是高耗能行业之一。中国氯碱工业协会副秘书长张鑫谈到,“十三五”期间,氯碱行业的节能潜力主要体现在以下几个方面:
一是节能技术装备的支撑。随着我国烧碱行业装备的升级换代,“十三五”期间将全部采用离子膜电解槽,并且有50%以上的电解槽在“十二五”末进行了膜极距改造。预计“十三五”期间膜极距改造还有一定的节能空间。
二是节能管理水平还有提升空间。“十二五”期间,氯碱行业积极推进能效管理体系的建立与完善,企业积极开展烧碱能源管理体系认证、能效对标等工作。此外,与美国、日本和中国台湾地区相比,我国烧碱的运行管理水平仍存在较大差距,如在盐水精制指标控制、离子膜使用寿命和非计划停车次数等方面都有待改进。
三是由技术节能向系统节能转变。“十二五”期间,氯碱行业积极推进建设企业能源管理中心工作,特别是“煤电盐化”一体化项目,涉及的产业多、产品多,能源管理更加复杂。
当前贡献最大——技术节能
任何行业的节能几乎都要依靠技术节能、管理节能和结构节能等几种方式来完成。多数被采访者表示,在这几大节能方式中,技术节能的贡献率最高、节能潜力也最大,不仅在“十二五”的节能工作中发挥了重要的作用,在“十三五”期间也将发挥举足轻重的作用。
中国化工节能技术协会理事长方晓骅指出:“石化行业是装备型产业,40%~60%的节能量是靠技术进步。随着国家提出对能耗总量控制的要求,未来的节能力度只会进一步加大,行业节能技术的进步就显得尤为重要。”
李永亮也强调,技术节能的贡献最大,主要体现在行业单位产品综合能耗指标的降低上。“十二五”期间,高效节能换热技术在全行业的应用具有非常明显的节能效果。在氯碱行业,“十二五”最典型和最具革命性的技术创新是隔膜法工艺的淘汰和离子膜工艺的应用,它们对氯碱企业的能效提升起到了巨大作用;在电石行业,大型密闭式电石炉占比在不断增加,大大降低了电石产品的能耗,对行业的节能起到了重要作用。
据了解,“十二五”期间,石油和化工企业积极投入资金,开展节能技术改造。其中,炼油行业重点实施了炼油装置生产过程优化、公用工程能量系统优化等技改项目,提高了炼油系统和炼化装置能效水平;乙烯行业重点实施了裂解炉、压缩机等关键设备的优化和改造;合成氨和氮肥企业积极开展气化技术优化改造、全低温变换工艺、低压低能耗氨合成技术、合成氨—尿素蒸汽自给等节能改造工程;纯碱行业重点推广新型变换气制碱技术;氯碱行业膜极距离子膜电解技术大面积推广应用,吨碱综合能耗大幅下降;炭黑行业积极开展余热发电技术改造,提高了余热利用效率和质量。
中国化工节能技术协会资深专家张觐桐介绍说,他曾就国内的技术节能、管理节能和结构节能等的贡献率做过一个课题。在20世纪七八十年代,管理节能的贡献率比较高。那时候全行业的管理水平都不太高,企业只要稍微加强管理就可以节约很多能源。但现在随着企业管理的加强和管理水平的提高,管理节能的贡献率已经越来越小,从过去的30%~40%,下降到了15%~18%;技术节能和结构节能的贡献率在逐渐增大,而且技术节能占比越来越大,已经超过40%,“十三五”期间技术节能仍将发挥巨大的作用。
南京星飞冷却设备股份有限公司工程师杨振华谈到:“其实国内的高耗能行业,如电力、化工等领域的节能潜力和空间可谓非常之大,如果他们能够真正把市场上成熟的节能技术应用到企业的节能工作中去,最少能节能30%,这就已经不得了了。”
“对于个体企业来说,未来大幅度调整自身的装置结构或产品结构,能做但是余地不大。相对而言,管理节能、技术节能将是企业节能的主要支撑。当然,随着节能的不断深入,管理节能的潜力进一步缩小,技术节能对企业节能工作的支撑作用越来越重要。下一步必须通过对企业进行系统优化,对装置进行‘伤筋动骨’的节能改造,才能确保节能工作取得突破。”中石化天津分公司生产部副部长田增林告诉记者。
目前,不少企业也正在技术节能方面努力。如陕西陕焦化工有限公司针对3.9MPa蒸汽有富余量的问题,准备将合成气压缩机电机改为蒸汽驱动,以降低电耗、水耗;同时,通过循环水高压静电分离技术改造,提高循环水浓缩倍数,大幅减少外排水量及吨焦炭水耗,不用添加缓蚀剂、阻垢剂等药剂,预期节水20%左右。另外,延长石油天然气液化厂则准备对浓盐水循环利用进行改造,将脱盐水回收后加以利用,减少一次水损耗。
有待持续改进——管理节能
在采访中,一些被采访者也表示,尽管技术节能的贡献率最大,但也不能忽视其他节能方式所起的作用。
“要实现大规模的节能,必须有技术创新。不过在没有产生重大的技术突破之前,企业的节能工作也不能干等,日常的管理节能还是必须做的,毕竟革命性节能技术的出现可遇不可求。”河南金山化工有限公司副总经理霍小永说。
河南金山化工是纯碱行业连续几年的能效领跑者,他们在管理节能上最有效的做法是推行内部“节能技改投资多元化”管理体系,相当于在企业里搞合同能源管理。以公司某车间实际为例,车间针对原工艺运行的不足提出了优化方案,车间主任组织员工对项目的预期效果、投资风险、具体实施等环节进行了客观分析,达成共识后,由员工自愿参与该项目投资,并与公司签订项目投资与实施协议。该项目投资仅60万元,半年节约成本242万元,员工投资收益率高达50%。
“河南金山的这个管理机制很有特色,极大激发了员工的主动性,既让员工得到了实惠,公司的生产成本也明显降低。”中国纯碱工业协会技术咨询部部长齐玉娥评价说。
全国化工节能中心秘书长王武告诉记者,此前他们在化工企业进行调研时,发现管理和操作的问题还是很多,再好的企业在管理上也存在问题,还是有提升的空间。因此,在管理节能方面,企业仍要持续改进和提高。
亟须更加重视——结构节能
有被采访者表示,在期待革命性的节能技术出现之时,不光是管理节能,结构节能也必须更加重视。
山东华鲁恒升集团有限公司节能管理主任许立和告诉记者,他们已经超额完成了“十二五”的节能目标,主要是通过结构节能来实现的。他们利用原有煤气化平台所产的合成气上马了耗能少的醋酸、己二酸、多元醇等产品,通过调整产品结构,在向下游延伸产业链的同时,减少了能源的消耗。企业的产品能耗成本由原来单一尿素时的70%下降到现在的34%左右;万元产值综合能耗由原来的7吨标煤下降到现在的3.88吨标煤。每年投入1亿元左右的节能技改资金,不断优化装置的煤、电、蒸汽的平衡利用,合成氨单位产品综合能耗达到了1381千克标煤/吨的全国最好水平,能源利用效率有了大幅度提高。
陕西蒲城清洁能源化工有限责任公司也准备新建膜分离装置,对尾气中的乙烯、丁烯回收后再返回生产系统,预计年节省费用200多万元。
许立和还强调,从节能潜力来说,淘汰落后也有很大的潜力。比如现在有很多小化肥企业还在使用固定床造气,成本太高,节能效果也不好。所以落后的固定床必须淘汰,无论是站在国家、地区,还是行业的角度,以先进的流化床替代固定床,都是化肥企业的必由之路。对企业来说,长痛不如短痛,因为老旧设备的开开停停,对节能十分不利。
据了解,华鲁恒升去年把建厂之初的老旧造气系统——固定床停掉,计划全部改成洁净煤气化新装置,单套空分系统规模也从4万立方米提升到10万立方米,未来还将根据需要上马新的装置,不仅成本更低,而且节能效果也会更好。
挖潜最为关键——系统节能
记者在采访中还发现,要深入挖掘节能的潜力,必须重视系统节能。中国石油和化学工业联合会副秘书长孙伟善谈到,节能的关键是系统节能,这一点应该引起全行业的重视。
中国石化南化连云港碱厂能源副高级主管孙维兵告诉记者,要了解未来有多少节能潜力可挖,可以看目前工业设计的能耗理论值是多少,企业实际的运行值是多少,运行值和理论值之间的差距就是节能潜力。
“我举一个最常见的工业锅炉热效率的例子。工业锅炉热效率的理论值在89%~92%之间,但我们在实际运行中远远没有达到这个水平,企业锅炉目前的热效率只有84%左右,这是因为锅炉厂设计水平不高所致。我们想改进锅炉,给锅炉厂提交了很多改进锅炉热效率的建议和具体的改进措施,但锅炉厂都没有采纳。其实他们在设计锅炉的时候存在的缺陷我们都看得一清二楚,锅炉厂即使有所改进也改不到要点上,这其实影响了化工企业的节能。”孙维兵强调,“其实节能是一项系统工程,产品能源消耗首先是设计出来的,如果要提高化工企业能源使用效率,应该从源头改进产品的工艺技术流程,从提高设计院的设计水平入手。”
陕西蒲城清洁能源化工有限责任公司生产技术部工程师何佳玮也认为,系统节能潜力仍然有文章可做。比如锅炉生产9.8兆帕高压蒸汽,气化、甲醇、MTO等装置产生中低压蒸汽,等级较多。但由于目前部分装置没有满负荷运行,副产蒸汽量不够,只能通过高压蒸汽减温减压补充,造成锅炉能耗较高。这就迫切需要优化工艺,做好系统能源平衡。
中圣集团市场部经理曹兵表示,在各种节能方式中,从设计抓起的系统节能最合理。中国在加入世贸组织后,产品市场突然放大,加上国内当时的人力成本优势,凡是符合市场需求的产品都有利润,企业的主要精力是放在如何扩大市场和扩产方面,工程设计的收费是按照工程的总造价来收取的,因此最初的产品工艺流程设计时并没有充分考虑节能或者是把节能作为企业产品的竞争力来考虑。但是随着国内产品产能逐步过剩,人力成本上升,以前的优势正在慢慢褪去,系统节能变得格外重要,尤其是对于耗能占企业生产成本较大的行业或企业显得更为重要。研究企业的整个生产流程,从系统的角度考虑每个环节,找到最具节能潜力的环节,应用先进且经济上合理的技术解决关键的、不合理的耗能,是企业可持续发展永恒的话题。
曹兵还认为,未来新建的企业需要系统节能,改造的企业也需要诊断系统,分析、发现并找出可节能的关键点。化工系统节能听起来是个庞大的工程,但是仔细分析无非要考虑几个方面:首先考虑工艺的合理性,工艺最优和具有前瞻性是最为核心的部分;其次要考虑动力源,例如锅炉、压缩机、电机等核心耗能或产能设备;再次是能量传递过程节能,合理的传输途径,传输过程中的节能,例如优异的绝热防腐工程等;最后是最优的效率,保证原料使用合理,转化率最佳等。“节能就是海绵中的水,挤一挤总是有的。在国内产品同质化严重的今天,合理节能是企业胜出的重要策略之一。”曹兵说。
上海工业锅炉研究所开发部主任助理林欣则提醒石油和化工企业,锅炉厂之所以难以配合企业的改造需要,一个原因是目前化工企业这一段的工艺节能已经走在很前端,如像换热器已采用高科技材料,而且已经用上了精确的自动控制系统,而锅炉企业的制造、控制等工艺水平还没有跟上;另一个重要原因是化工企业工艺改进或减产之后,用的蒸汽量减少了,原来买的锅炉就偏大了。本来是一个130吨的锅炉,它有80%~90%的负荷很合适,但现在只能运行到50%的负荷,效率自然就低了。购买大余量锅炉是一些化工企业非常共性的问题,原来上下游是配套的,但后端进一步节能改进后,与前端的锅炉就不再配套了。因此,化工企业以后在锅炉选型时不要再选单台特别大容量的,而可以选择几台小的模块式的锅炉,如果产量多了就多开一台,产量小了就少开一台,这个理念是化工企业今后应该转变的。