我国能源形势与石化工业节能分析

石化工业节能技术讲座主讲人：尹洪超大连理工大学能源与动力学院教授博士生导师能源管理与节能（监测）研究中心主任热力工程与节能设计研究所所长电话：[phone]传真：[phone]E-mail：[e-mail]讲课内容第一部分能源形势与石化工业节能潜力第二部分节能原理与方法第三部分石化企业节能技术第一部分我国能源形势与石化工业节能潜力主讲人：尹洪超大连理工大学能源与动力学院教授博导能源管理与节能（监测）研究中心主任热力工程与节能设计研究所所长电话：[phone]传真：[phone]E-mail：[e-mail]讲课内容一、我国能源形势二、石化工业节能的战略地位三、我国石化工业的节能潜力四、“十一五”十大重点节能工程一、我国能源形势（一）能源供需现状（二）未来20年我国能源形势（三）能源利用现状（四）我国能源政策（一）能源供需现状我国资源总量和人均资源量都严重不足。资源总量：我国石油储量仅占世界的1.8%，天然气占0.7%，铁矿石不足9%，铜矿不足5%，铅矿不足2%。人均资源：我国与世界平均水平对比矿产1/2耕地、草地1/3水1/4森林1/5能源占有量1/7石油占有量1/10（一）能源供需现状图1中国与世界的人均能源占有量对比（一）能源供需现状能源消费增长速度惊人，从1990年到2001年：石油消耗量增长100%天然气增长92%铜增长189%铅增长380%锌增长311%十种有色金属增长276%我国能源消费总量已经位居世界第二，约占世界能源消费总量的11％。（一）能源供需现状（二）未来20年我国能源形势2020年一次能源需求约22～30亿吨标准煤，其中石油4.3～5.2亿吨，煤炭21～24亿吨，比2000年增加70%～130%2020年用电需求将达4.2万亿千瓦时，发电装机容量达9亿千瓦，比2000年增长1.8倍能源需求的大幅增长，势必大大提高对石油进口的依存度，并给环境带来巨大的压力。仅以石油消费量低方案计算（即4.5亿吨），2020年需要进口石油2.5亿-2.7亿吨，届时石油对外依存度将达到56%-60%（三）能源利用现状我国在资源利用上仍处于粗放型增长阶段。中国11.5每吨标准煤产出率，我国相当于美国的29.6%，欧盟的16.8%。日本的10.3%。国家单位GDP产出能耗量对比日本1意大利1.33法国1.5德国1.5英国2.17美国2.67加拿大3.5024681012日本意大利法国德国英国美国加拿大中国图2单位GDP产出能耗量对比（三）能源利用现状我国能源消费存在极大的浪费现象，整体能源利用效率约31%，与世界先进水平的52%(日本)还有很大距离；如考虑能源开采效率(32%)，即能源系统总效率仅为10.3%，不到发达国家一半。以此估算，我国目前能源浪费达每年2.8亿吨标准煤。如不改变能源低效利用的现实到2020年此项浪费将达每年4亿吨标准煤多排放CO2达2.56亿吨、SO2达720万吨这样的环境污染是我国和国际社会都难以接受的。（三）能源利用现状图3中国与日本整体能源利用效率对比（四）我国能源政策我国政府将能源政策确定为：资源节约和开发并举，把节约放在首位2004年6月《能源中长期发展规划纲要（2004～2020年）》提出：坚持把节约能源放在首位，实行全面、严格的节约能源制度和措施，显著提高能源的利用效率2004年11月，国家发改委印发了关于《节能中长期发展专项规划》，首次把节能作为专门的规划今年又提出了节能重点领域和十大重点节能工程制定了《“十一五”十大重点节能工程实施方案》（四）我国能源政策从能源利用方面看，我国能源消费集中在工业部门，其中化工、冶金和建材等8个高耗能工业行业的能源消费占工业部门能耗总量的73%，而其单位产品能耗平均比世界先进水平高47%。因此，我国节能的主要潜力在电力、高耗能工业部门和各种低温余热的开发利用等工程应用领域。（四）我国能源政策图4中国与世界单位产品能耗对比二、石化工业节能的战略地位进入新的世纪，我国经济持续快速发展的势头仍将继续；国民经济对石油及其产品的需求也会相应快速增长。2000年，我国原油消耗2.2亿吨，（自产1.62亿吨，净进口6千万吨）；国内加工2.02亿吨，占92%，（加工能力2.7亿吨/年，开工率75%）。预计到2010年，我国原油需求量将达到2.9亿吨，(进口原油将占4成以上)。按照同样的加工率和开工率估算，2010年我国原油加工能力应达到3.5亿吨/年。这就是说，今后6年，我国还要新增8千万吨/年的原油加工能力；因此我们还面临着是否仍然“先抢时间建成新装置、扩大产量，等流程定型了，再来抓节能改造”的战略抉择。二、石化工业节能的战略地位过去十年许多炼油厂新建装置和扩产项目中，往往前期工作匆忙而浮浅，并且常常服从于领导意图及其它非经济因素的考虑，等待审批时间却拖得很长，一旦批下来后给设计和施工留下的时间又极其紧迫，这也是总体规划方案中缺乏能量综合优化统筹考虑的重要原因。另一个原因是一些企业领导认为“新装置不断在建，等流程基本定型了再考虑全面节能规划”。结果新建项目需要热量就建加热炉、或要蒸汽而增加锅炉，需要电就上发电机组或者变压器增容外购，较少考虑与现有系统的热集成匹配。现有装置和系统的节能改造也一拖再拖。以至不断扩建，能耗不断增加。新装置投产几年之后再来做节能改造；经济效益的损失，是数以十亿元计的。我们应该吸取这些教训，再不能把扩产同节能这两件并行不悖的事分割、对立起来，浪费资材、损失效益了。三、我国石化工业的节能潜力我国石化工业节能20年成效卓著。现在还有没有潜力？三、我国石化工业的节能潜力我国炼油厂的节能工作从七十年代末至八十年代，取得了巨大的进展；炼油能耗从1978年的105.4kgEO/t原油左右降低到1988年的69.3kgEO/t，降低了34.3%。其中常压蒸馏装置从28kgEO/t降低到了13kgEO/t左右，降低了一半以上。但在90年代以来，中国的炼油企业竞相抓炼油厂的扩建、深加工和加工多种原油的装置配套工作，炼油厂节能工作相对来说没有得到重视。2001年，在二次加工比例有所增大情况下，全国炼油能耗为85.9kgEO/t，比1988年增加了24%。三、我国石化工业的节能潜力应当承认，我国现有炼油加工与国外先进水平还有相当差距。从炼油装置来说，除了蒸馏装置与国际先进水平差距不是太大以外，其他装置特别是催化裂化装置、延迟焦化装置，以及重整装置和润滑油装置潜力也相当大，无论跟国外的先进水平相比,还是从国内的先进落后比较来看都是如此，参见下表三、我国石化工业的节能潜力国内炼油装置能耗比较就整个炼油能耗来说，同国外先进的炼油厂相比，我国吨原油能耗大致还高10－20公斤标油左右，所以不能说我们国家的炼油能耗达到了国际先进水平。三、我国石化工业的节能潜力按照认为我国原油加工能耗比国外先进水平高15kgEO/t的观点，以2000年2亿t/a加工量计，节能的潜力是300万吨标油/年，经济效益则至少40-50亿元/年。三、我国石化工业的节能潜力单因能耗指按照每个装置的能耗同原油蒸馏装置能耗的比例制定一个“能耗系数”，同时按照各装置的加工量占原油总加工量的比例，来计算整个炼厂的“能量因数”。“单因能耗”就是单位能量因数的炼油能耗。在80年代通过评比来推动节能工作的时候,单因能耗的指标对于促进我国练厂节能起到了重要的作用。但是，装置的“能耗系数”是应当随着若干因素的变化而及时调整的；而从80年代规定能耗系数指标以来，一直没有修改。此外，“单因能耗”只考虑了对装置构成因素对能耗的修正，没有考虑系统能耗的影响，所以也并不全面。因此，不宜由单因能耗的数据得出我国炼油能量利用已经很先进的结论。三、我国石化工业的节能潜力衡量节能的标准不能简单的认为节能工作越深入投资效益就降低。节能的合理限度是技术经济优化，即看实现先进的能耗指标所付出的经济代价是否合理。科技进步，价格变化。1973年前，原油每桶1美元，加热炉排烟温度400C；原油每桶10美元时，投资改造对流段把加热炉排烟温度降到250oC合算；原油每桶20-30美元，合理的加热炉排烟温度是160oC左右。原油每桶60-70美元？事实证明，最近几年，许多炼油厂节能项目的投资内部收益率在30－50％，甚至更高，远远超过新建装置投资的内部收益率。三、我国石化工业的节能潜力技术经济的规律我国能源的价格与国际市场基本上接近，在某些地区的电价甚至更高，但是我们的设备的价格，特别是节能改造所需的化工设备像换热器、管道、普通机泵等的价格还远低于国外市场的价格。此外，我国的人工费用也便宜。所以，在同样装置组成和同样的加工条件下，我国炼厂的能耗应该比国外低；因而我们付出同样多的设备和人工费用的投资所节约的能源应比国外多；这才符合技术经济的规律。说中国炼油厂节能过分是不符合经济规律的。三、我国石化工业的节能潜力低温热利用过剩的低温热来源于高品位能，用能不匹配。目前在我国炼油厂中还有大量低温热阱尚未得到充分利用，例如发生蒸汽用的脱盐水和原水的预热，乃至除氧水的预热，还有生活、采暖用热，储罐、管线保温伴热用热。这些热阱目前大部分还是在消耗1.0MPa蒸汽。把它们利用起来，在全厂范围作优化匹配，低温热利用是大有所为的。三、我国石化工业的节能潜力蒸汽动力系统蒸汽动力系统是在80年代节能工作当中没有系统和完整地抓的一个节能的潜力。普遍存在的问题是，机组小而陈旧、发电油耗和成本高、联产效率低、对汽/电需求变化适应性差，冬季减温减压、夏季低压汽放空现象程度不同地存在。对南、北方十余个炼厂调查表明，蒸汽动力系统的优化大约会占我国炼油厂节能的潜力的三分之一以上。三、我国石化工业的节能潜力综上所述，我国现有石化企业的节能潜力还是很大的。石化节能工作任重而道远：•节约资源是我国的一项基本国策•2010年单位GDP能耗比2005年降低20%左右•建设资源节约型、环境友好型企业战略任务•节能指标成为企业/社会发展的约束性指标•石化企业是节能的重点领域四、“十一五”十大重点节能工程节约和替代石油工程燃煤工业锅炉（窑炉）改造工程区域热电联产工程余热余压利用工程电机系统节能工程能量系统优化工程建筑节能工程绿色照明工程政府机构节能工程节能监测和技术服务体系建设工程四、“十一五”十大重点节能工程以提高能源效率和建立节能长效机制为重点充分发挥节能政策导向和市场机制作用财政资金补助支持引导社会资金投入实行投资多元化融资渠道多样化创建一批高能效企业（一）节约和替代石油工程石油石化行业节代油工程交通运输及清洁燃料节代油工程建筑行业节代油工程化工行业节代油工程其他行业节代油工程（二）燃煤工业锅炉（窑炉）改造工程•工业锅炉（加热炉）•工业窑炉采用高效燃煤工业锅炉改造提高锅炉房整体运行效率发展锅炉专用煤集中加工水泥窑综合节能技术的应用推广节能型隧道窑和轮窑冶金窑炉节能改造（三）区域热电联产工程用热电联产集中供热为主的方式代替城市燃煤供热小锅炉工业区热电联产改造有条件的地区建设天然气分布式热电冷联供工程秸秆热电联产示范（四）余热余压利用工程•冶金行业•煤炭行业•建材行业大中型钢铁气节余热余压技术改造大中型有色冶金企业推广余热回收技术研发推广煤层气技术煤矿瓦斯综合治理与利用工程日产2000吨以上新型干法水泥生产线余热发电改造推广低温余热发电、余热制冷设备等（四）余热余压利用工程•石油、化工行业•纺织行业在纺织工业集中的城市，建设节能型纺织工业园区独立焦化厂煤气制甲醇工程、发电工程大中型合成氨、制碱余热利用、黄磷尾气回收利用等炼油、石化装置余热利用（五）电机系统节能工程发展高效节能电机及节能产品更新低效电动机和高耗电设备提高电机系统能源利用效率（六）能量系统优化工程炼油厂能量梯级利用和节能技术总成乙烯厂能量梯级利用和节能技术总成合成氨厂能量梯级利用和节能技术总成钢铁厂能量梯级利用和节能技术总成