国家节能中心乙烯行业石油烃类为原料能效评价技术依据.doc

NECC-EEE 2013国家节能中心乙烯行业（石油烃类为原料）能效评价技术依据（征求意见稿） 2013年 月 日发布实施目 录前言11适用范围22参考的相关标准和规范23能效评价指标34评价指标的定义及计算方法35 能效评价指标值96 能效评价指标体系的应用10前言国家节能中心制定能效评价技术依据的主要目的是服务于全国节能中心系统有关工作，例如：固定资产投资项目节能评估和审查、能效之星评价以及能源审计等提供依据。同时，随着能效评价技术依据的不断修订和完善，希望能为相关行业、企业及机构统一规范地开展能效评价工作提供帮助，并为形成国家标准提供参考。能效评价技术依据，其核心内容是能效评价指标体系的设置，主要包含能效评价指标和指标值两个部分。其中，指标的设置参考了国家能耗限额标准、地方能耗限额标准、行业能耗限额标准，以及相关行业和企业的统计指标；指标值的确定参考了国家能耗限额标准、行业能耗限额标准、地方能耗限额标准，以及国家节能中心和地方节能中心所掌握的能效数据、行业协会和相关科研机构的统计数据、典型企业的实际运行数据等。此外，能效评价技术依据还对指标体系的具体应用进行了解释。乙烯行业的能效评价技术依据由国家节能中心组织制定，在制定过程中得到谢艳丽、段国华、陈广卫、王学文、王广河、章龙江等专家和中国石化集团公司经济技术研究院以及中国石化、中国石油两大集团公司下属研究院、设计院和生产企业的大力支持和帮助，在此表示感谢。1适用范围本技术依据适用于以石油烃类为原料的乙烯企业能效评价，包括新建项目的节能评估和审查，以及现有项目的能效评价等。2参考的相关标准和规范 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。GB/T 2586热量单位、符号与换算GB/T 2589 综合能耗计算通则GB/T 12497 三相异步电动机经济运行GB/T 12723 单位产品能源消耗限额编制通则GB/T 13462 电力变压器经济运行GB/T 13466 交流电气传动风机（泵类、空气压缩机）系统经济运行通则GB/T 14549 电能质量、公用电网谐波GB 17167 用能单位能源计量器具配备和管理通则GB 18613 中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级GB 19153 容积式空气压缩机能效限定值及节能评价值GB 19761 通风机能效限定值及节能评价值GB 20052 三相配电变压器能效限定值及节能评价值GB/T 23331 能源管理体系 要求GB/T 50441 石油化工设计能耗计算标准SH/T 3045 石油化工管式炉热效率设计计算3能效评价指标按照乙烯行业通行的能耗统计、计算方法，乙烯生产装置能耗统计各种燃料（燃料油、燃料气、液化气、天然气等）、动力（电、蒸汽）以及耗能工质（水、氮气、压缩空气）等能源消耗。乙烯装置的能耗主要集中在裂解炉、分离过程的压缩机上。其中裂解炉的能耗主要体现在燃料（甲烷/氢或部分LPG）消耗上；分离过程的能耗分布在压缩机机组（裂解气压缩机与供冷压缩机）功率、泵功率、塔的精馏和换热（如加热、冷却、再沸与冷凝等）工序等方面，体现在各级蒸汽的消耗、用电量和冷却水的循环量上。3.1核心指标 主要反映整体能源利用水平，指标包括单位乙烯能耗、单位双烯能耗、单位乙烯能效指数、单位双烯能效指数。3.2参考指标 主要反映各主要用能工序和用能环节的能效水平，指标包括裂解炉热效率、吨乙烯压缩机机组轴功率、吨双烯压缩机机组轴功率。 4评价指标的定义及计算方法乙烯装置能耗统计界区包括原料脱硫和脱砷、裂解炉区、急冷区、压缩区、分离区和火炬气回收压缩机、乙烯产品储罐等单元，不包括汽油加氢、辅助锅炉、主火炬、废碱处理、其它产品储罐、循环水场、空压站等单元。乙烯装置能耗统计界区示意图参见如图1所示，实线所包围区域为能耗统计计算界区。 图1 乙烯装置能耗统计界区示意图乙烯装置能耗统计包括燃料、电、蒸汽及耗能工质，耗能工质包括新鲜水、循环水、除盐水、除氧水、凝结水、氮气和压缩空气。乙烯装置消耗的燃料是指统计界区内消耗的各种燃料之和。能耗包括生产过程及装置开停工、检修、维修消耗的能源，不包括用于基本建设消耗的能源。4.1核心指标4.1.1单位乙烯能耗定义：同一统计报告期内的乙烯装置能源消耗量与乙烯合格产品产量的比值。计算方法：单位乙烯能耗按式（1）计算： (1)式中：单位乙烯能耗，单位为千克标准油/吨（kgoe/t)；乙烯装置合格乙烯产品产量，单位为吨（t）；乙烯装置能源消耗量，单位为千克标准油（kgoe）。 乙烯装置能源消耗量为统计报告期内，乙烯装置在生产过程中实际消耗的各种燃料、蒸汽、电及耗能工质的实物量，按式（2）计算方法和单位分别折算为标准油后的总和。计 （2）式中：统计报告期内输入的第i种燃料或输入输出的第i种蒸汽、电或耗能工质的实物量，单位为吨（t）、千瓦时（kWh）、标立方米（Nm3），向统计界区内输入实物量计为正值，输出计为负值；统计报告期内输入的第i种燃料或输入输出的第i种蒸汽、电或耗能工质的能源折算值，单位为千克标准油/吨（kgoe/t）、千克标准油/千瓦时（kgoe/kWh）、千克标准油/标准立方米（kgoe/Nm3）； 乙烯装置与外界交换的第j种能源，单位为千克标准油（kgoe），向乙烯装置输入的能源计为正值，从乙烯装置输出的能源计为负值。乙烯装置能源及耗能工质折算值见表1。表1 乙烯装置能源及耗能工质折算值序号项目单位折算值千克标准油（kgoe）折算值兆焦（MJ）1标准油t1 00041 8682燃料油t1 00041 8683液化石油气t1 10046 0604甲烷氢t1 20050 2425油田天然气Nm30.9338.946气田天然气Nm30.8535.597炼厂燃料气t95039 7758回收火炬气t70029 3089电kWh0.2339.761010.0 MPa级蒸汽at923 852115.0 MPa级蒸汽bt903 768123.5 MPa级蒸汽ct883 684132.5 MPa级蒸汽dt853 559141.5 MPa级蒸汽et803 349151.0 MPa级蒸汽ft763 182160.7 MPa级蒸汽gt723 014170.3 MPa级蒸汽ht662 763180.3MPa级蒸汽it552 30319新鲜水t0.177.1220循环水t0.104.1921软化水t0.2510.4722除盐水t2.3096.3023低压除氧水jt9.20385.1924高压除氧水kt13.20552.6625凝汽机凝结水t3.65152.8126加热设备凝结水t7.65320.2927净化压缩空气Nm30.0381.5928非净化压缩空气Nm30.0281.1729氮气Nm30.156.28a a 7.0 MPaPb b 4.5 MPaP7.0 MPac c 3.0 MPaP4.5 Mpad d 2.0 MPaP3.0Mpae e 1.2 MPaP2.0Mpaf f 0.8 MPaP1.2Mpag g 0.6 MPaP0.8Mpah h 0.3 MPaP0.6Mpai i P0.3MPaj j 温度105，k 温度1484.1.2单位双烯能耗定义：同一统计报告期内的乙烯装置能源消耗量与乙烯及丙烯合格产品总量的比值。 计算方法：单位双烯能耗按式（3）计算： (3)式中：单位双烯能耗，单位为千克标准油/吨（kgoe/t)；乙烯装置合格乙烯产品产量，单位为吨（t）；乙烯装置合格丙烯产品产量，单位为吨（t）。4.1.3单位乙烯能效指数 定义：同一统计报告期内的单位乙烯能耗与单位乙烯基准能耗比值。计算方法：乙烯能效指数按式（4）计算： (4)式中：乙烯能效指数；单位乙烯能耗，单位为千克标准油/吨（kgoe/t)；单位乙烯基准能耗为乙烯装置单位产品能源消耗限额的准入值，640千克标准油/吨（kgoe/t)。4.1.4单位双烯能效指数 定义：同一统计报告期内的单位双烯能耗与单位双烯基准能耗比值。计算方法：双烯能效指数按式（5）计算： (5)式中：双烯能效指数；单位双烯能耗，单位为千克标准油/吨（kgoe/t)；单位双烯基准能耗为乙烯装置单位产品能源消耗限额的准入值，430千克标准油/吨（kgoe/t)。4.2参考指标4.2.1裂解炉热效率 定义：指乙烯裂解炉有效利用的热量占输入裂解炉热量的百分比，表征裂解炉对供给热量的利用程度及其设计先进性。 计算方法：根据SH/T 3045-2003石油化工管式炉热效率设计计算行业标准计算，关注裂解炉炉墙温度和排烟温度指标。4.2.2乙烯压缩机机组轴功率比定义：乙烯压缩机机组轴功率比是指乙烯装置裂解气压缩机及供冷冷压缩机机组轴功率之和与乙烯小时产量的比值。计算方法：乙烯压缩机机组轴功率比按式（6）计算： (6) (7)式中： 乙烯压缩机机组轴功率比, 单位为kWh/吨乙烯（kWh/t)；乙烯装置裂解气压缩机与供冷压缩机机组轴功率之和，单位为千瓦（kW）。乙烯装置每小时合格乙烯产品产量，单位为吨（t/h）；4.2.3双烯压缩机机组轴功率比定义：双烯压缩机机组轴功率比是指乙烯装置裂解气压缩机及供冷压缩机轴功率之和与双烯小时产量的比值。计算方法：双烯压缩机机组轴功率比按式（8）计算： (8) (9)式中： 双烯压缩机机组轴功率比, 单位为kWh/吨双烯（kW/t)；乙烯装置裂解气压缩机与供冷压缩机机组轴功率之和，单位为千瓦（kW）。乙烯装置每小时合格丙烯产品产量，单位为吨（t/h）；5 能效评价指标值ABCD单位乙烯能耗610630660690单位双烯能耗400425445470单位乙烯能效指数9598103108单位双烯能效指数9399103109裂解炉热效率93%93%93%93%乙烯压缩机机组轴功率比730740750780双烯压缩机机组轴功率比490495500520其中：A值为全国同类乙烯企业能效最高水平，B值为全国同类乙烯企业能效前5%水平，C值为全国同类乙烯企业能效前20%水平，D值为全国同类乙烯企业能效平均水平。6 能效评价指标体系的应用6.1固定资产投资项目节能评估和审查 在以石油烃类为原料乙烯装置的固定资产投资节能评审阶段，按照乙烯装置设计指标所处的评价技术依据区间，预测评价项目投产后的能效水平。具体判断依据如下：单位乙烯或双烯能耗B值，国内先进水平；单位乙烯或双烯能耗A值，国内领先水平。国内领先水平的乙烯装置裂解炉热效率不低于93%，吨乙烯压缩机机组轴功率小于730kWh/t或吨双烯压缩机机组轴功率小于490kWh/t。节能评估阶段必有的节能措施包括：原料结构与质量的优化；采用裂解炉强化传热、空气预热、引风机变频调速和裂解炉稳定操作的先进控制技术；采用急冷油减黏、急冷水的热回收利用，对于不同分离顺序的流程，充分运用渐近分离和蒸馏塔节能的先进理念，采用预切割、模糊切割、双塔分离、双股进料、侧线出料、中间再沸器或冷却器、热泵精馏等工艺技术，压缩机采用三元流叶轮、高效蒸汽透平以及先进控制系统，裂解气压缩机段间采用低阻力降换热器；乙烯精馏塔和丙烯精馏塔的先进控制及优化等先进的分离技术；采用热集成、热联合热平衡以及能质热量梯级利用等措施系统优化能量，优化换热网络和公用工程运行；保证装置的安全、稳定、长周期、满负荷优化生产的预防性措施。推荐使用的节能措施包括：应用高效填料、高效塔盘、高效换热器和甲烷膨胀机等节能设备，加强回收并利用低温位热能。6.2能效之星 “能效之星”项目“能效水平状况”评分中，一般以单位乙烯能耗为特征评价指标。要求乙烯装置裂解炉的热效率不低于93%，吨乙烯压缩机机组轴功率小于740kWh/t或吨双烯压缩机机组轴功率小于495kWh/t，同时具有固定资产投资项目节能评估和审查要求的必有节能措施。指标值应采用实际测试数据，数据测试和监测按照国家标准方法执行，并委托第三方检测机构进行检测与统计。单位乙烯能耗（kgoe/t）得分690069068816886862686684368468056806767676672967266612666660156606541865464821640256.3能源审计在能源审计项目中，应以乙烯装置稳定运行后的单位产品能耗为特征指标，判断该项目的能效水平，综合考虑乙烯企业的能效水平，分析能源利用中存在的问题，判断问题产生的原因，查找节能潜力，乙烯装置各主要用能工序和用能环节能效水平提高要以乙烯装置单位产品能源消耗限额先进值为目标，结合固定资产投资项目节能评估和审查要求的必有及推荐的节能措施提出改进方向，同时，考虑生产装置运行中单位乙烯及单位双烯核心指标的以下影响因素和改进措施：1、原料的结构及品质优化在相同工艺技术水平的前提下，乙烯收率主要取决于裂解原料的性质，原料结构很大程度决定了乙烯生产的能耗水平。原料好，乙烯综合收率高，装置的连续运行周期长，裂解炉的运行周期长，烧焦次数少，则其综合能耗值低。应采取各种优化措施优化原料，原料轻质化，增加正构烷烃含量高的优质乙烯原料，努力提高乙烯收率，增加乙烯产量，以降低乙烯能耗。2、提高裂解炉炉效裂解炉是乙烯装置最大的耗能用户，降低裂解炉能耗是降低乙烯装置能耗的最主要途径之一。要推广裂解炉强化传热、空气预热、引风机变频调速、延长裂解炉运行周期等先进节能技术，优化公用工程运行特别是蒸汽系统的优化运行、改善保温保冷状况等，持续降低装置能耗。以管理促提升的重点是裂解炉的节能改造和优化延长运行时间，提高蒸汽品质和合理使用各级蒸汽，挖掘急冷油的热效率，以及减少各种损失等。在裂解炉的日常管理上，注重裂解炉氧含量的准确性，严控炉管出口温度波动，每日监测炉管表面温度，优化烧焦时间，努力降低排烟温度，尽可能地提高热效率。3、装置平稳运行维持装置平稳生产，避免非计划停车，是降低能耗的基本点。乙烯装置的非计划停车，将导致大量物料放火炬，加大了加工损失率，同时乙烯产能的损失，也将导致能耗的上升，因此必须加强管理。方法是全面选取装置工艺系统关键部位的温度、流量、压力、液位等运行参数进行高密度监控，在不增加人工劳动强度的情况下实现自动采集数据并汇总，以提醒操作者时刻保持所有参数都能够在指定范围内运行，从而保证乙烯装置能够整体运行平稳。工艺系统报警管理也是生产过程控制的