浅谈化工生产先进实用节能技术的应用
□ 昊华海通投资管理有限公司 张欣华
我国化工生产在产品创新、优化工艺、设备升级、节能降耗、提升管理等方面还有很大的提升空间，本文以化工生产中优化装备为例，谈谈节能降耗常用的几个措施，以期抛砖引玉。
1.水泵的三元流叶轮节能改造
目前国内企业使用的泵类产品大多是在一元流动的理论基础上设计制造的。一元理论把叶轮内部流体的流态简单地看成流体在弯曲管内的均速流动，通过这种方法对叶轮建立的数学模型不真实，因此叶轮的实际效率很低。
高效三元流水泵节能技术是一种新型泵类设备节能方法。该技术可根据用泵情况，设计换装高效率三元流叶轮，节电率可达到5%～30%，对于阀门为全开的水泵节电率高达25%以上。非常适合工况相对稳定的水泵节能改造（变工况的水泵宜采取变频调速技术）。如云南汇溪钢铁对12台水泵进行节能改造，综合节电率达到25%以上，年节约电费160万元；昊华宇航沁阳氯碱分公司计划对5台DFS500-700型水泵进行改造，预计每年节能效益为110万元，目前已做好前期技术论证工作。
该项技术具有节能效果突出、后期维护少、不会对电网产生负面影响等特点。安装时可不动电机、管路、泵体等，施工简单，见效快。主要适用于工况比较稳定的清水泵、循环泵、深井泵、加压泵、软水泵、污水泵等。
2.利用热功联产汽轮机 实现蒸汽阶梯利用
蒸汽的特性就是可以连续分级阶梯利用，利用的次数越多，能量的转化就越充分。一般来说，蒸汽参数（温度、压力）越高，能量的品位就越高，其能源转化率也越高。蒸汽阶梯利用就是合理安排好功、热与物料热力学等各种能量间的匹配关系与转换使用，以取得最优的综合效果。
为满足不同工况要求，从锅炉产生的蒸汽一般要经过减温减压装置降压，使之与相关工艺匹配。而蒸汽阶梯利用是先通过汽轮机做工驱动运转设备，替代原来使用电力带动的设备。之后蒸汽再根据工艺要求用于物料加热等。
汽轮机实现节能有三种方式：直接驱动各种水泵、风机、压缩机等；发电类，驱动各种同步及异步发电机组；既拖动又同时发电类，即“一拖二”同时拖动设备和电动机。如昊华骏化醋酸项目采用两台发电类的给水泵发电热功汽轮机，每年可节约电费约90万元；一台B1.8-1.6/0.02热功汽轮机拖动空分压缩机，每年可节约电费60万元以上。
汽轮机节能具有操作方便、安全性好、易于维护、技术成熟，可以与DCS或工控机联网，实现远程控制等优点。
3.锅炉烟气的低温余热利用
低温省煤器就是回收锅炉排烟余热加热回收系统的凝结水，凝结水在低温省煤器内吸收排烟热量，自身被加热、温度升高后再返回汽轮机低压加热器系统，最终汽轮机利用这部分烟气热量带动发电机发电。
加装低温省煤器的优势：
1. 节约燃料：通过加装低温省煤器等节能措施后，由机组热力系统热平衡理论计算可知，锅炉可提高热效率约3个百分点，以一台220t/h煤粉锅炉为例，每小时可节约燃料煤约850千克，年节约燃料约9350吨，节约费用约300万元以上。
2. 减少水耗量：一般来说湿法脱硫的最佳脱硫工作温度为80～90℃，需要将温度比较高的烟在吸收塔进口处通过水喷淋，降到适当的温度以后再进行脱硫，由此通常需要消耗大量的冷却水，造成水资源浪费。加装低温省煤器后，排烟温度进一步降低，可以减少冷却用水耗量。
3. 减少CO2排放：如果环保税开征，二氧化碳排放税(简称“碳税”)将作为新税种纳入其中，每年可节省不少的碳税，同时也为减少温室效应作出了应贡献。
如宇航沁阳长怀电力有限公司的一台240t/h循环流化床锅炉和一台武汉锅炉厂生产的220t/h煤粉锅炉分别加装低温省煤器，改造后每台锅炉约可提高锅炉效率3个百分点，节约燃料约850kg/h，加上水电等成本节约，每台每年节能效益预计约575万元。
4.变频技术的推广应用
在工业生产中，根据工艺要求和运行工况的不同，需对温度、压力、流量等过程参数进行调节，最常用的控制手段是调节风机、泵等设备的风门、阀门的开度等。这样，不论生产的需求大小，风机、水泵都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、阀门的节流损失消耗掉了。
通过变频调速装置，降低电机转速来满足运行工况，具有很大的节能空间。例如：风机、水泵运行速度下降20%，功率则降低50%。昊华骏化醋酸项目采用变频器，平均节电率达30%，每年节电收益约150多万元。
风机水泵机组采用变频调速改造后，不仅节约了大量电能，而且由于对电机实现了真正的软启动，对电机、风机、风门、高压开关等设备以及电网的启动冲击大大减少，使它们的使用寿命得以延长，可以大幅度节省这些设备的维护费用。另外，变频器高精度、宽范围的无级调速功能，不仅可以全面满足流量的动态调节需要，而且变频器属于高度智能化的新型设备，可以提高生产效率和机组自动化水平。
5.水动能回收冷却塔
水动能回收冷却塔利用水泵富余压力，以水轮机取代传统冷却塔电机和减速机，改电力驱动为水力驱动，省去电机的能耗。如昊华骏化醋酸项目循环水系统冷却塔通过节能的改造，减少了一台功率为90kW的风机电机，每年可节电70多万度。
与传统冷却塔相比，水轮机冷却塔具有如下优点：节能，充分利用循环水泵所具有的余压。安全，可在任何需防爆的环境下安全运行。经济，因取消了电机和减速机，从而大大减少日常管理和维修保养成本。可靠，水动风机技术成熟、设计严谨、结构合理、运转平稳，从根本上杜绝了电机、电控和减速机漏电、漏油、烧毁和损坏的故障，为安全持续运行提供了保证；同时，水轮机重量小于取消的电机、减速机二者之和，从而使冷却塔重心下移，增加了运行环境安全性。冷效好，随着季节的变化，水动风机的转速随循环水流量的增减而增减，风量也随之增减，使冷却塔的气水比稳定在最佳状态，从而达到最佳冷却效果。
6.水（地）源热泵机组
水源热泵可利用地下水、地表水或其它水源水中积蓄的低品位热能，根据卡诺循环原理，借助压缩机系统，通过少量的高品位电能的输入，不断将水源水中大量不易利用的低品位热能置换出来，使其变成可利用的高品位热能，实现低位能向高位能转移。由此形成的冷热源，不仅可以满足各类建筑冬季供暖、夏季供冷的需求，还可同时解决生活热水的供应问题，是一种节能环保和先进实用的新型空调技术，现已成为供热供冷系统中高效、经济的首选方案。骏化办公大楼和和醋酸项目生产化验楼均采用此装置调控冷暖，每年可节约大量能源，经济效益显著。
水源热泵机组产品的特点是安全可靠，操作方便，自动调节，能效比高，节能效果显著。
7.膜法制氧、富氧助燃节能技术
富氧助燃也是一种新型节能环保技术。工业锅炉利用富氧助燃技术可提高效率5%~19%，燃煤锅炉节煤率最少为10%以上。如一台SHL20-3.82-Ⅰ型燃煤链条炉排蒸汽锅炉采用膜法富氧助燃节能装置，全年可节电7.2万kW·h，节煤2142吨，经济效益达107万余元，运行一年内可收回设备投资。还具有稳定锅炉工况、减少大气污染、延长锅炉寿命等效果，综合效益十分显著。
另外，还有一些其它节能设备，如蒸汽回收装置、浮球式蒸汽疏水阀、无功补偿（模块技术）装置、荧光灯节电器等。
以上这些节能措施均适用于合同能源管理(EMC)模式，该模式是一种以节省的能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式，且节省的能源费用可以与企业共同分享。在合同期满后，全部节能设备的所有权归企业所有。
EMC模式具有节能效率高、企业零投资、投资回收短（一般投资回收期平均为2～5年）、提升企业竞争力等优点，值得大力推广。