化工工艺中节能降耗技术在锅炉运行中的应用

2023-11-18付新星

现代工业经济和信息化 2023年8期

程森，付新星

（山东滨化集团化工设计研究院有限责任公司，山东滨州 256600）

1 化工工艺中节能降耗的意义

1.1 保护国家能源的需要

近年来，绿色发展成为社会发展的主题，越来越多的企业开始生产转型升级、开展新动能转换，目的就是节能降耗、提高能源利用率。虽然我国煤炭储量较丰富，但石油资源匮乏，一半以上的石油资源依靠进口，重大的能源消耗严重制约了我国经济的发展[1-3]。能源是企业发展和生存的命脉，化工行业更是离不开石油等能源资源，如果持续性消耗能源，将会造成能源紧缺，影响企业的生存发展。因此，要做好化工工艺中的节能降耗工作，在提高能源利用率、降低企业生产成本的同时，进一步提高企业竞争力。

1.2 化工工艺生产和发展的需要

化工企业最终目的是通过生产化工产品实现经济效益最大化，采用化工工艺完成生产的同时降低成本，有助于企业进一步发展。能源是化工企业生产的基本原料之一，如果离开能源的支持，化工企业将不能持续发展。进一步完善化工工艺节能降耗技术，在充分利用资源的同时节约成本，改变传统工艺技术，能够促进化工工艺转型升级[4]。节能降耗与化工工艺之间是相互促进的，为了实现节能降耗目标，倒逼化工工艺优化升级，而化工工艺的优化提升也有助于进一步节能降耗。

1.3 保护环境需要

水是化工生产中常用的原材料，作为化学反应的条件，水也常用于降温，而化学反应结束后，水中往往会留有部分化学元素、污染物质，从而造成水污染。化工用水直接排放到河流、湖泊中，将造成水源污染，影响周边自然环境，同时威胁到周边生物的生命安全。因此，化工企业要做到节能降耗，充分利用水资源，最大程度降低化工生产所释放的污染，循环利用水资源，将已排放的含有污染物的水进行重复利用，在节省水资源的同时降低对环境的污染。化工生产过程中也会产生其他污染物质，当化学反应不完全时，极易产生污染，化工工艺中的节能降耗技术也是减少环境污染的需要[5]。化工企业要进一步优化化工工艺，利用更先进的设备，降低企业碳转化率、热效率和水利用率等，实现节能降耗目标，保护生态环境。

2 化工工艺节能降耗问题分析

2.1 员工操作不熟练

越来越多企业将化工工艺应用到项目和工程建设中，化工工艺的应用越来越频繁。然而，部分企业因员工操作不熟练或者操作不合理，导致生产过程中产生能源损耗[6-7]。例如，熟练操作生产设备才能够保证生产的连续性，间歇生产则容易造成中间环节的能源损耗[8]。熟练掌握化工工艺，能够充分利用原材料、节省生产设备运转时间、减少废弃物料，在降低能源损耗的同时，减少环境污染。

2.2 对节能降耗技术利用把握不准确

化工工艺节能降耗是一项整体性工作，需要综合考虑各个生产环节。要想达到节能降耗的良好效果，需要仔细研究制定策略和方案。目前，我国部分化工企业在节能降耗工作中，未能从全局出发，仅重视部分环节的节能降耗。例如，有的管理层将低温热回收技术工作重点放在了回收工作上，未能充分发挥节能降耗技术的作用。要想实现有成效的节能降耗，企业管理人员需要从根源出发，将局部与整体结合在一起，深入每个生产环节，综合考量，制定符合实际、便于操作、能够实现节能降耗效果的实施方案[9-10]。

2.3 物料利用不充分

化工工艺中涉及多种化学反应，化学反应不仅要消耗原料、催化剂和阻垢剂等，还包含部分外部助力的一些消耗。化学反应完成速度快、原料反应充分，能够提高生产效率、减少原料浪费。例如，部分化工工艺中的一些原材料未及时参与反应时，往往会发生氧化反应或者溶解化学反应，留在反应设备中，造成原材料的损耗[11]。化学反应是持续的，前一环节未能充分参与反应的化学物质极有可能在设备中堆积，一方面，易造成设备的腐蚀损坏，另一方面，也影响下一反应的顺利进行，造成资源浪费。

2.4 生产设备制约化工技术的进步

化工生产涉及环节多、工序复杂，每一道工序需要经过多次化学反应，经常需要用到高温、高压等非常规条件，而达到这些非常规条件，需要消耗大量的能源资源。提供非常规条件需要特殊的生产设备，以及利用大量煤炭、石油等资源提供高温环境。先进的生产设备能够提高生产效率、降低能耗，这样的生产设备往往价格相对较高。为了降低购买成本，大部分企业会选择购买普通生产设备，在长期的生产过程中，造成能源消耗增加。同时，因生产设备出现技术瓶颈未能进一步突破，限制了企业生产技术的进步，影响了化工工艺节能降耗的实现。

3 节能降耗技术在化工厂锅炉运行中的应用

3.1 化工锅炉燃料动力技术分析

燃料动力是化工锅炉生产运行的主要能源来源，是实现节能降耗最主要的部分。如果燃料能充分燃烧，就能提升燃料的动力转化率，实现化工锅炉节能降耗。锅炉燃料动力的来源主要有煤炭、天然气等，在越来越严格的环保形势要求下，节能降耗成为一种趋势。要优先选用环保等级更高、燃烧转化率更高的锅炉，科学调整锅炉燃料动力比例成分，在燃料的燃烧过程中可以添加适量的添加剂和助燃剂，提高灰熔点，使燃料的燃料率和热值转化率达到最大，可降低锅炉燃料的消耗量，达到节能降耗的目的。

3.2 锅炉使用变频调速技术

随着科学技术的快速发展，我国的变频技术在化工生产和锅炉运行过程中得到广泛的应用，促进了我国锅炉节能降耗技术的发展，有助于化工锅炉在运行过程中的科学性和节能环保性。在工程实践中，采用大数据、计算机和交流电机设备，可实现对锅炉运行大数据的监测分析和节能降耗的目标。对化工锅炉的风机进行优化改造，风机在运行过程中可以形成大范围的能量覆盖，发挥变频调速技术节能降耗技术的优势。变频调速技术具有运行的灵活性，可以避免操作人员误操作，降低人员因素对锅炉运行的影响。

3.3 锅炉余热回收技术分析

随着节能降耗技术的发展，余热回收技术在锅炉运行中得到广泛的应用。一是利用锅炉余热加热锅炉的水温。在水介质进入锅炉入口过程中，利用锅炉的余热提升锅炉的水温，可以避免热量在传输过程中产生过大的温差。二是利用锅炉烟气热量。对锅炉烟气进行热量管理，提升锅炉炉膛温度，降低烟气热量的损失。三是利用锅炉产生的余热，对不充分燃烧的燃料进行多次充分燃烧，实现理想的雾化效果，提升燃料的燃烧率和热值转化率，实现锅炉节能降耗的目的。

4 提升节能降耗技术的措施和建议

4.1 提升改进传统化工工艺

企业在进行化工生产过程中，通常需要应用大量不同的化工工艺，每个生产环节涉及的工艺各不相同。传统化工工艺是为了完成生产任务，在最初设计时重点考虑的是生产效率，节能降耗方面考虑得少，未能实现绿色生产。化工企业为了实现可持续发展，必须对原有的传统化工工艺进行提升、改造。追根溯源是解决问题的最有效办法，想要提升改进传统化工技术，就要分析生产过程各个环节的化工工艺，将可能产生资源浪费的原因、步骤和位置等因素找出来，对症下药，改进化工工艺。

4.2 注重引进新设备、新技术

随着科技的迅猛发展，更高效环保的新设备、新技术不断涌现，化工行业的新型设备专利、新技术专利也不断出现。企业为了实现高效发展，就要结合企业自身需求，选择最适合企业发展的新设备、新技术，而不能盲目跟风选择。化工企业在满足生产需要的情况下，选择新设备、新技术，更能够顺应时代潮流，降低能源消耗，实现快速发展。

4.3 减少动力系统的能源消耗

化工企业生产过程中供电系统、供热系统是必不可少的，而供电、供热需要消耗大量的能源。运用变频节能调速电机，能保持电机拖动系统的稳定性，减少电力的使用，降低电力损耗。通过改善供热系统，充分利用冷、热能源，避免高热低用，能够降低热能消耗。调整大型生产设备电机的运行功率，可减少设备的动力能源消耗。化工生产过程中还存在多种动力系统，充分利用节能降耗技术，充分利用水、电、气等各种资源，有助于化工企业实现节能降耗目标。

4.4 合理利用催化剂、阻垢剂

化工生产中化学反应是化工工艺的主要环节，部分化学反应要求提供高温、高压等特殊的外部环境，部分化学反应需要添加催化剂才能顺利完成反应过程。催化剂是为了加快化学反应，打破常规环境无法反应的障碍，合理利用催化剂能够提高化学反应速度，缩短反应周期，减少生产过程中的能源损耗。部分化工生产环节也需要阻垢剂的助力，阻垢剂能够清除设备上存留的物质，防止设备被腐蚀，有效保证设备的正常运转，减少资源的浪费，提高生产效率。化工企业合理利用催化剂、阻垢剂等物品，可以在提高企业生产效率的同时，降低能源消耗。