国外炼油化工行业节能技术方法与解决方案

国外炼油化工行业节能技术方法与解决方案国外炼油化工行业节能技术方法与解决方案中石化2009年11月郭广智•国外节能发展趋势–国外政府的重视–国外大公司节能工作国外节能发展•国家政府部门重视节能–USA,DOE–Canada,NaturalResources–Japan,NEDO–Europe,various(Italy,Netherlands,UK)•公司或企业（石化公司）的节能国外能源机构－USA，DOE•没有加入Kyoto京都协议书（澳大利亚是另外一个没有参加的主要国家）•鼓励发展公用工程的用能效率评估（标准）工具•广泛使用了使用了KBCLinhoffMarch的工具•发展模型工具，评估用能效率，改善排放国外能源机构－Canada(NRCan)•批准加入京都协议书–承诺到2008年底，较1990年降低6%•NaturalResourceCanada(NRCan)–关注于工业的加工过程和用能，以及用能效率评价系统–发展工艺过程模型•NRCan建立工艺过程评估标准–利用KBC的公用工程系统模型，集成了约2500案例研究，生成标准–包含石油化工行业在内的广泛的工艺过程–找出差距，改善不同的领域国外能源机构－Japan，NEDO•京都协议书–昀初的目标降低6%–2005年已经达到了目标；目前，新的目标是13％•积极应用节能的新技术•最先启动整个工业园区的优化节能–单个工艺过程的优化已经转到整个工业园区的优化–关注工业企业的公用工程系统–应用先进的节能技术和节能管理平台–识别潜在的节能机会，共享公用工程–在线实时优化系统国外能源机构－欧洲•2002年5月批准了Kyoto–目标是降低8%–不同国家的指标不全相同ƒFrance/Finland法国/芬兰0%ƒGreece/Portugal希腊/葡萄牙25%-27%国外公司节能工作－技术工具•过去二十年来：关注公用工程系统模拟的工具，以及工艺过程集成的模拟工具•近几年来，开始开发公用工程的优化系统–与数据库进行连接–实时优化•目前–能源管理系统–监测和目标系统–昀佳实践在企业应用–能量效率评价系统国外公司节能工作－节能管理•完善的能源管理部门–操作员–节能工程师–全厂节能协调•发展节能管理平台•能源管理系统–实时监控能源利用效率的变化–找出能源利用差的领域，持续改进国外公司节能工作－其它–寻找一致的，整个公司基础上的节能途径Totalsite技术–每天都对操作进行持续优化–迅速的对市场价格体系作出反应–详细合理投资项目的评估–制定排放目标(Kyoto,CO2)各大公司的作法•ExxonMobil–开发12套手册的全球能源管理系统(GlobalEnergyManagementSystem)1200页–详细列出超过200个昀佳实践与针对主要的炼油石化装置、设备与公用工程的绩效评估–特别专注于操作与维户现有的设备–这些作法同样也运用到新设计的装置–这一套实践作法为公司无论在炼油与化工上带来能源效率改善约15%-20%同时也为减排贡献8百万吨/每年各大公司的作法•BP–结合能源管理计划与ISO14001–成功在全球所有的上游、炼厂与石化厂实施积亟温室气体排放计划–在5年内成功减少温室气体排放较1999年的排放减10%，同时也减少操作成本各大公司的作法•DowChemical道尔化学–能源管理系统与计划的另一个案例–1994设立目标,2005要在1994年的基础上降低能耗20%–通过建立有系统的能源管理作法达成22%能耗评价基准•能量效率评价系统是定量工艺装置或炼油厂、石化厂能源消耗，制定的一个标准，并能够应用于这一标准于其它的工厂，进行能源消耗的比较。•常用的方法或能耗参考：–1.过去的性能–2.工业平均水平–3.同类装置的平均水平–4.同类装置的昀佳能耗–5.昀佳实践–针对工业领域内昀佳水平，定量建立的昀佳实践值•各国家使用的能耗单位不尽相同–BTU–标准燃料油（燃煤）–能耗标定ƒBT-UK,KBC,BestTechnologyƒEII-Solomon’sEnergyIntensityIndexƒCOTExxonmobile能源效率指标的比较•EII－EII能量评价系统使用统计模型作为标准，确定工厂的能量效率。EII考虑并计算了每一个工艺技术＆加工的原油类型。•BT－KBC’sBestTechnology是基于昀佳设计工艺过程的模拟。模拟结构开发出响应的关系程式，用于计算每一个工艺装置的实际BT值。各个工艺装置的实际BT值总和就是炼油厂的BT值。每个装置或炼油厂的实际BT值与昀佳模拟即BT炼油厂值的比值，就为单个装置或者炼油厂的BT值。•标准燃料油（燃料煤）中石油、中石化能源效率指标的比较•EII广泛采集工厂的实际数据，通过数据的回归，得到实际的能耗水平，可以指示出炼油厂实际的能源消耗。通过与数据库中昀好水平，平均水平的工厂进行参考比较，可以得出能源效率的水平。•BT考虑了工厂的实际配置，工艺过程，能够指出装置实际水平与应有的高效用能水平之间的差距，也同样指出了工艺装置或整个炼厂与昀佳（在实际配置下能够达到的）工艺装置或炼厂之间的差距。17什么是能量密度指数什么是能量密度指数为了更准确地评估燃料型炼油厂的能耗水平，所罗门（Solomon)公司1981年提出能量密度指数的概念。由于复杂炼厂比简单炼厂要消耗更多的能量，因此对于不同类型的炼油厂，甚至不同的生产的工艺，所罗门公司都会根据世界各地大量炼油厂的数据给出相应的标准能耗，即EII为100的标准能耗。标准能耗是每加工一桶原料所消耗的能量。EII＝全厂每天消耗的能量总和∑（装置加工能力×装置标准能耗＋系统其他能耗）BT范围定义BTPercentPerformanceRankComments100IdealresultsGrassrootsRefineryNorefineryhasa100%BT130-149Pacesetter90thpercentileplusSomeJapaneseandEuropeanrefineries150-179Topperformer75thpercentileGoodenergymanagement180-199Averageperformer50thpercentileLittleattentiontoenergy200-250PoorperformerLower25thpercentilePoordesign/energymanagement250+LowestperformerBelow25thpercentileEnergyintensivefacility—costlystrategy全球不同地区石化行业的BT对比RestOfWorld050100150200250300Sequence%BTEuropeanRefineries100120140160180200220240260280Sequence%BTJapaneseRefineries1001201401601802001234567891011Sequence%BTUSRefineries100120140160180200220240123456789101112131415161718Sequence%BT国外分析－重点领域的差距•国外分析能耗效率，通常可以改善的机会–公用工程(30%)-低投资–加热炉(20%)-低投资–工艺优化(15%)–换热器(15%)-低投资–发电(10%)–其他(10%)国内差距－具体领域•公用工程-全厂公用工程循环效率低，主要差异是燃气轮机•加热炉-空气预热器、操作•热集成-低投资（国内装置内部换热网络领先国外的水平，但是装置间热集成仍有较大改善空间）•发电与蒸汽（国内石化行业与国外行业仍有较大的差距，国外大多数联产）•储运系统（原始设计落后，罐区耗能增加）能源管理计划战略能源管理计划主要的内容作出承诺评估绩效与设定目标计划行动方案实施行动方案评估过程承认取得的成果能源管理计划•其中一项重要的工作是建立能源小组–建立能源小组对于承诺持续改善能源效率是重要的一步–能源小组的主要职能是发展机制和跟踪和交流进展情况和转让由整体组织通过设备审计而获得的知识–为了保持能源小组与建立持续改善的势头，进展成果和教训定期向管理人员和雇员传达，并承认小组的努力和奖励计划的实施是很重要的。能源管理计划•在能源管理和减少能源方面，能源监测和过程控制系统的使用可以发挥重要作用。这些可能包括分计量，监测和控制系统。它们可以提高产品质量、保正数据的一致性，同时优化工艺操作。具体的作法国外技术的作法•建立能源小组•能量标定•建立能量模型•差距分析、与昀佳实践对比•寻找想法经讨论制定方案•实施方案•昀终结果的维持ImprovementCycle长期改善是一个持续的过程:•基本工况的建立–数据收集–讨论–工艺模拟•与昀佳实践作差距分析与对比–指出潜在的改善机会–改变工况•确认想法–brainstorm–分析每个机会–评估经济效益•实施改变–开发步骤–优化工具–确定KPIs–报告结果•维持改变–投资计划蓝图–绩效监视工具•成果的维持–技术转移具体的作法能源管理系统能源管理系统ƒ能源管理系统•能源管理效率评价系统•能源管理实时平台能源管理系统•EMS效率评价–Typicalreviews&conclusions典型的审查与结论•EMS开发–KPI/EIVidentificationKPI/EIV的确认–KPI/EIVhierarchydevelopmentKPI/EIV结构的开发–EMSarchitectureEMS的结构EMSBenchmarkingAimsEMS标定的目标•评估工厂目前的能源管理系统ƒ找出EnergyManagementSystem(EMS)管理系统需要改善的所有领域，提高管理效率ƒ管理制度ƒ能源管理部门、层次结构•TodefinetheareasforfocusindevelopinganEMS确定开发EMS的领域ƒ当前与期望的能源报告ƒ现有的与需要增加的计量仪表ƒ当前的数据库系统与需要的比较EMS的效率评价包含了能源管理制度、实践和执行效率•Theareascoveredinclude:应包含–Energymanagementpractices能源管理实现ƒDoestheorganisationsupportimprovingenergyperformance?公司/工厂支持改善能源绩效?ƒIstheresufficientbudgettoimplementimprovements?是否有足够的经费实施改善?ƒHowwidespreadisknowledgeofenergyperformance?是否具能源绩效的备宽广的知识?–Opportunityrealisation机会的实现性ƒHoweffectivelyareideasgeneratedandturnedintobenefits?如何有效的产生想法并将它转变为效益?ƒWhatmechanismsareusedforgeneratingideasforimprovement?是否有一机制产生改善的想法?ƒWhatevaluationtoolsareavailableandinregularuse?是否有可用的评估工具供日常使用?ƒAreengineerstrainedtousethetools?工程师是否完成工具使用的培训?–Performancemonitoring绩效监视ƒWhomonitorsenergyperformance?谁监视能源绩效?ƒHowisperformancereported?如何报告绩效?ƒWhattoolsareavailablefortrackingandevaluation?可用于追踪与评估的工具是否具备?能源管理效率评价结论案例•Awarenessofthesignificanceofenergyperformanceiswidespread意识到能源绩效广为散播的重要•Organizationalweakn