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完全能耗评价指标的建立及应用 谢小华 ( 中国石油化工股份有限公司炼油事业部， 北京市 100728) 摘要: 为合理判断企业用能水平， 将国内外常用的三种能耗评价体系( 炼油综合能耗评价体系、 万元产值能耗 评价体系和 EII 能耗评价体系) 进行了对比分析， 三种评价体系各有所侧重， 其中炼油综合能耗体现了企业的用能 总量， 与燃动力费用相关; 万元产值能耗也是一个用能总量概念， 与产品结构相关， 体现了企业高价值产品量及优 化增效的情况; EII 能耗消除了加工流程及产品结构的影响， 与装置操作参数及原料性质关联， 具有较高的合理性 及可比性。由于 EII 评价体系的标准值为国外同类装置经验值或根据经验值计算得出， 装置类型、 操作条件与国内 不完全相同， 致使国内外评价结果也不完全具有可比性。单一评价指标不能完全体现企业用能水平。综合三种能 耗评价体系特点， 在炼油综合能耗的基础上提出一种新的能耗评价指标 完全能耗， 以完善炼油综合能耗评价 体系。新指标结合了三种能耗评价体系的优点， 评价结果简单明了， 可比性强。新指标的准确性受产品加工能耗 及物料折算系数影响， 需要在实践中进一步完善。 关键词: 能耗评价指标改进 节能减排是国策 ， “对标” 是方法。找“标” 、 定 “标” 是关键 。“标” 的标准只能是用能水平。 正确评价一个企业的用能水平成为关键问题， 判 断标准只能是能耗评价指标。目前在用的能耗评 价体系均存在一定缺陷， 不能真正反映企业的用 能水平。针对此类问题， 在现有炼油能耗评价体 系的基础上， 修正了炼油综合能耗计算方法， 提出 完全能耗的概念。 1国内炼油能耗评价体系 国内炼油行业常用的能耗评价体系包括炼油 综合能耗评价体系和万元产值能耗评价体系。其 中炼油综合能耗评价体系在石化系统内较为通 用， 万元产值能耗评价体系则是国家要求的能耗 评价体系之一。 1 1炼油综合能耗评价体系 炼油综合能耗评价体系评价指标包括炼油综 合能耗、 单位能量因数能耗( 以下简称单因能耗) 。 炼油综合能耗指在统计期内， 炼油综合能源 消耗量与原油及外购原料油加工量的比值。炼油 综合能源消耗量指在统计期内， 炼油生产过程所 消耗的各种能源工质， 按规定的计算方法和单位 折算为标准燃料油后的总和。 单因能耗指在统计期内， 炼油单位综合能耗 与炼油能量因数的比值。炼油能量因数指炼油装 置能量因数、 储运系统能量因数、 污水处理场能量 因数、 热力损失能量因数、 输变电损失能量因数和 其他辅助系统能量因数之和与温度校正因子的乘 积。炼油装置能量因数指炼油厂各装置实际能耗 与装置能耗定额的比值与各装置加工量占全厂蒸 馏装置加工量比率乘积之和。储运系统能量因 数、 污水处理场能量因数、 热力损失能量因数、 输 变电损失能量因数和其他辅助系统能量因数指根 据一定条件计算得出的各个系统能量因数。如一 个炼油厂共有 n 套工艺装置， 同一时期的加工量 分别为 A1， A2， ， An; 实际能耗( 对各自装置的进 料或产品) 分别为 E1， E2， ， 评价体系中确定的每 套装置能耗定额分别为 C1， C2， ， Cn， 炼油厂原油 加工量为 C， 则装置能量系数 Ki= Ei/Ci， 装置加工 量系数 Ci=Ai/C。装置能量因数为CiKi。 炼油单因能耗 = ec ( CiKi+ Ec+ Ew+ ESL+ EeL+ EQ) Kt 式中， ec 炼油综合能耗; 收稿日期: 2012 05 02; 修改稿收到日期: 2012 08 21。 作者简介: 谢小华， 高级工程师， 主要从事公用工程优化及节 能管理工作。联系电话: 010 59969816， E- mail: xiexiaohua sinopec com。 94 Ec 储运系统能量因数; Ew 污水处理系统能量因数; ESL 热力系统能量因数; EeL 电力系统能量因数; EQ 其它辅助系统能量因数; Kt 温度修正系数。 单因能耗计算示例: 某企业共有 15 套生产装置， 炼油综合能耗 2 512 MJ/t， 装置加工量、 能耗定额， 加工量系数、 能耗系数和能量因数计算见表 1。 表 1某企业加工量系数、 能耗系数、 能量因数计算 Table 1Calculation of processing capacity coefficient，energy coefficient and energy factor of the enterprise 装置名称 装置加工量/ ( ta 1) 装置能耗定额加工量系数， %能量系数能量因数 1 号常减压蒸馏 730 33910985410 985 4 1 号重油催化 246 154553321551 826 6 1 号汽油吸附脱硫 108 437914630850 124 4 1 号柴油加氢 159 422122151120 258 1 2 号航煤加氢 68 05289 18080 073 4 1 号高压加氢裂化 116 953331578330 520 7 1 号渣油加氢 249 30920336420 672 8 石脑油异构化20 752502 8050 140 0 3 号连续重整 117 7571201589121 906 8 1 号干气制氢 2 5701 1000 351100 385 0 1 号气体分馏 62 150518 39510 427 9 MTBE9 500951 28950 121 6 3 号硫黄回收 4 536300 6130018 3 1 号溶剂再生 306 16174131070 289 2 1 号双塔污水汽提 126 993181713180 308 3 小计8 021 9 储运、 污水系统等系统能量因数0 400 0 合计8 421 9 温度修正系数11 计算得出企业单因能耗2713 MJ/( t因数) 。 1 2万元产值能耗评价体系 万元产值能耗评价指标即为万元产值能耗。 万元产值能耗指企业的生产经营活动在统计报告 期内每产生一万元的产值所消耗能源数量。它是 评价企业生产经营活动在一定时期内的耗能水平 指标， 是计算企业节能量的基础。 计算公式: 万元产值能耗 = 工业综合能源消费量/不变 价工业总产值 计量单位: 29 270 MJ/104RMB ￥ 不变价工业总产值指以不变价格计算的工业 企业在报告期内生产的最终产品或提供工业性劳 务活动的价值总量。 2国外常用的炼油能耗评价体系 国外常用的炼油能耗评价体系包括原阿莫科 公司的炼油厂能量因数法、 纳尔逊的复杂系数法、 美国所罗门公司的能源密度指数方法、 KBC 的 “BT” 指数法等。因美国所罗门公司炼油绩效评 价工作遍及全球的炼油行业， 其能耗评价指标可 比性强， 在此， 国外能耗评价体系主要介绍所罗门 公司的能源密度指数评价体系。目前， 中石化绩 效评价能耗数据即采用了所罗门公司的 EII 能耗 数据。 所罗门公司能耗评价体系建立于 1981 年， 其 评价指标为能量密度指数( EII， 以下简称 EII 能 耗) ， 指炼油企业实际能耗与按照其装置构成及 操作参数计算得出的标准能耗之和的比值， 起初 考虑平均 100。计算公式如下: EII 能耗 = 炼油实际总能耗/( 装置标准能 耗 + 非原油显热 + 界区外系统耗能) 炼油实际总能耗指炼油部分实际消耗总能 量。由企业所耗电、 蒸汽、 燃料、 催化烧焦等工质 按标准热值或折能系数折算后得出。 装置标准能耗 = 装置加工量 装置标准能量 系数 装置标准能量系数相当于装置基准能耗， 根 05 据装置操作参数等由公式计算得出或给定。 非原油显热指外购原料油带入的能量。界区 外系统能耗指生成燃料油、 润滑油公用工程部分 能耗。 装置标准能量系数计算示例: 常压装置标准能耗系数计算公式: 如果 API 45， 标准能耗系数为 85; 如果 API 45， 标准能 耗系数 =15 +0 35 进料密度/870 ( 100 常渣 体积收率 0 95 + 0 67 ( 闪蒸区温度 93 634 LN 闪蒸区压力 +233 29) 。 某常压装置进料密度 =0 857， 常渣体积收率 =65 6%， 闪蒸区温度为 325 ， 闪蒸区压力为 0 3 MPa， 折算标准能耗 443 8 MJ/t。 减压装置标准能耗系数计算公式为: 如果 API 45， 标准能耗系数为 85; 如果 API 45， 标 准能耗系数 =15 +0 35 进料密度/866 ( 100 减渣体积收率 0 95 + 0 71 ( 闪蒸区温度 59 82 LN 闪蒸区压力 380 44) 。 某减压装置进料密度为 0 903， 减渣体积收 率为 41 8%， 闪蒸区温度为 375 ， 闪蒸区压力 为 4 389 kPa， 折算标准能耗为 494 MJ/t。 催化裂化装置标准能耗系数计算公式为: 65 + 生焦率 55。 某催化裂化装置生焦率 5 5%， 折算标准能 耗 2 713 MJ/t。 3三种能耗评价体系分析 3 1炼油综合能耗 综合能耗是一个用能总量的概念， 表征了一 个企业的能耗总量， 与燃动力费用密切相关。综 合能耗受工艺流程、 加工路线、 产品结构及外购原 料油影响， 不能完全体现企业用能水平。如甲、 乙 两个企业， 装置结构、 装置用能及公用工程能耗完 全一样， 甲企业氢气全部外购， 乙企业氢气全部自 产; 甲企业炼油综合能耗将较乙企业低 125 6 MJ/t 以上， 但我们不能认为甲企业用能水平高于 乙企业， 这主要是外购原料油影响。同样， 如果两 个企业氢气全部自产， 甲企业制氢原料为自产干 气， 乙企业制氢原料为外购天然气， 乙企业综合能 耗将比甲企业低 41 868 MJ/t 以上， 这也是外购 原料油的影响。 单因能耗考虑了加工流程的复杂程度， 且消 除了加工量影响， 完全适合于二次加工装置有外 购原料的炼油厂的能耗评价1 ， 所以， 单因能耗 综合体现企业用能水平， 具有一定可比性。单因 能耗不能反映出装置操作条件、 原料、 产品性质等 对用能的影响， 其指标受装置能耗定额影响大。 2010 年， 某石化公司调整了装置能耗定额， 下属 企业单因能耗变化幅度为 62 8 MJ/( t因数) ， 且呈正态分布。对于重复运行的装置， 单因能耗 按存在即合理处理的原则， 不能体现装置加工流 程优化程度、 装置重复加工对能耗的影响。 3 2万元产值能耗 万元产值能耗也是一个用能总量概念， 与产 品结构相关， 有一定合理性， 但更多的体现了企业 高价值产品量及优化增效的情况。万元产值能耗 受产品定价机制、 加工损失、 装置结构、 燃动结构 影响， 不完全具备可比性。装置结构和公用工程 结构对万元产值能耗影响大， 如化工类装置万元 产值能耗约 46 832 MJ/104RMB ￥ ， 电厂约52 69 MJ/104RMB ￥ ， 炼油类装置约5854 MJ/104RMB ￥ ， 炼油企业如有聚丙烯装置和热电站时， 万元产值 能耗将大幅度增加。当企业产品结构变化大时， 万元产值能耗和炼油综合能耗、 单因能耗变化趋 势不一致。 3 3EII 能耗 EII 能耗与单因能耗类似， 消除了加工流程及 产品结构的影响， 且直接与装置操作参数及原料 性质关联， 具有较高的合理性及可比性。EII 能耗 标准值为国外同类装置经验值或根据经验值计算 得出， 装置类型与操作条件与国内不完全相同， 国 内外评价结果也不完全具有可比性。EII 能耗与 产品质量没有关联， 部分装置操作条件得不到完 全反映。目前国内炼油企业 EII 能耗偏低， 也与 同样的装置结构情况下产品质量标准低于国外有 关。EII 能耗计算方法复杂， 如没有专门计算工具， 手工计算难度大。对于重复运行的装置， EII 能耗 也按存在即合理处理的原则， 也不能体现装置加工 流程优化程度、 装置重复加工对能耗的影响。 4完全能耗评价指标的建立及应用 三种能耗评价体系各有侧重， 单个评价指标 不能完全体现企业的用能水平。炼油综合能耗通 用性强、 计算过程相对简单， 可及时反映加工流 程、 二次装置加工量对全厂能耗的影响; 单因能 耗、 EII 能耗消除了二次加工量影响， 整体的反映 15 出全厂用能水平， 但不能体现不合理的二次加工 量及产品质量对能耗的影响。为此， 综合炼油综 合能耗、 单因能耗、 EII 能耗的理念， 以炼油综合能 耗为基础， 建立完全能耗评价指标。完全能耗以 炼油综合能耗为基础， 统一炼油工艺路线为全加 氢路线， 将重油、 沥青和石油焦等低能耗产品按加 氢路线加工为汽柴油产品; 将外售或供化工的直 馏石脑油、 蜡油等中间产品按自加工处理; 修正外 购原料油及原油质量对能耗的影响; 统一油品质 量; 将完成上述过程所需能耗计入炼油综合能耗 即为完全能耗。因加工路线相同， 产品结构基本 相同， 产品质量相同， 同时消除了外购原料油及原 油质量影响， 使企业用能具有可比性。 4 1计算方法 以炼油综合能耗为基础进行计算， 对母项加 工量进行修正， 对子项装置耗能量进行修正， 修正 内容包括以下几方面: 加工量修正: 外购氢气、 外购天然气( 制氢原 料) 不再计入全厂加工量; 对互供料进行系数修 正后记入加工量， 外购组分油( 直接调成品油) 系 数为0， 外购重整料系数可取1 2， 外购液态烃( 非 燃料及调合用) 系数取 0 8， 外购重油( 非燃料油) 系数取 0 6 等。 外购氢气能耗还原: 按制氢装置能耗 41 868 MJ/t 计， 外购氢按自产氢模式计入全厂能耗。 重油及沥青等低能耗产品还原: 按重质油品 走加氢路线生产汽柴油方式计算出厂重油及沥青 能耗， 加工能耗可取 1 884 MJ/t。 石油焦能耗还原: 按全加氢路线， 修正石油焦 产品能耗， 按 1 046 7 MJ/t 计入全厂能耗。 供化工重整及抽提原料还原: 按加工能耗 3 349 44 MJ/t， 供化工连续重整原料以加工模式 计入全厂能耗; 加工能耗1 675 MJ/t 计， 供化工苯 抽提原料按自加工模式计入全厂能耗。 液态烃还原: 气分如果不在炼油企业， 按气分 能耗 2 093 4 MJ/t 进行还原。 油品质量修正: 非国车用汽柴油按加工能耗 20934 MJ/t 计算耗能总量后计入全厂能耗。润滑 油按加工能耗 125 6 MJ/t 计算耗能总量后计入 全厂能耗 原油质量修正: 凝析油按 0 5 的系数记入全 厂加工量， 原油 API 适当修正。 加工量规模修正: 比较同规模装置操作参数 类似情况下的能耗值， 初步确定 1 5 Mt/a 以下规 模企业加工量规模修正系数 0 8，1 50 3 00 Mt/a 规模企业加工量规模修正系数 0 85， 3 0 5 0 Mt/a 规模企业修正系数 0 9， 5 0 8 0 Mt/a 规模企业修正系数 0 95， 10 0 Mt/a 规模企业修 正系数 1 0。 上述系数根据各企业装置能耗与全厂能耗统 计结果初步提出， 非理论值。更为合理的系数需 研究单位进一步研究后提出。 4 2示例 A， B， C 三家企业能耗情况、 原料情况及产品 结构见表 2。 表 2 A， B， C 三家企业能耗、 原料及产品结构明细 Table 2Detail list of comprehensive energy consumption，feedstock and product of A，B and C three companiest 项目A 企业B 企业C 企业 综合能耗/( MJt 1) 482563618 单因能耗/ MJ( t因数) 1 802651734 EII 能耗， %689608648 产值能耗/ MJ( 104RMB ￥ ) 1 1 7403 1902 660 完全能耗/( MJt 1) 6376286329 原油量1 763 627 884 778 730 339 凝析油97 285 外购氢气9 040260 外购天然气01 6006 839 甲醇4 5583 971 C5抽余油1 379 蜡油5 023 剩余 C4 3 462 MTBE6 900 C7馏分5 937 C + 9 馏分1 761 C + 10重芳烃 7 270 非芳烃52 191 轻烃6 235 污油217 非国汽柴油903 876 327 563 187 456 石油焦产量100 61990 179 沥青产量96 761 商品渣油16 451 商品燃料油10 0008 731 三家工艺路线、 产品结构差异明显， A 企业走 常规工艺路线， 出沥青及燃料油， B 企业为典型的 焦化路线， C 企业为典型全加氢路线， 少量催化油 浆调燃料油。三家企业综合能耗、 单因能耗和 EII 能耗排名均不同， 其用能先进性无法直接比较， 采 用完全能耗很容易确定其用能先进性。 25 结果分析如下: ( 1) A 企业综合能耗最低， 主要受氢气全部 外购、 大量生产沥青及重质油品影响， 外购调合组 分摊薄了能耗， 二次加工量相对较低， 单因能耗 高。与其他两家相比，EII 能耗高， 完全能耗 最高。 ( 2) B 企业是走焦化路线， 无重质油品出厂， 石油焦产量高， 大部分氢气自产， 能耗较高。因二 次加工量大， 单因能耗最低; 受产品质量影响， EII 能耗最低。因生产石油焦， 完全能耗较综合能耗 有所上升。 ( 3) C 企业走全加氢路线， 氢气全部自产， 炼 油综合能耗最高。除少量油浆调燃料油出厂， 原 油基本吃干榨净， 二次加工量大， 单因能耗较低， EII 能耗较低， 完全能耗最低。 ( 4) 完全能耗的准确性、 可比性受产品加工 能耗及物料折算系数的影响。产品加工能耗及物 料折算系数的合理性需要进一步研究。 5结论 ( 1) 三种能耗评价体系各有所侧重， 单一评 价指标不能完全体现企业用能水平， 必须综合 考虑。 ( 2) 完全能耗结合了三种能耗评价体系的优 点， 评价结果简单明了， 可比性强。 ( 3) 完全能耗考虑了产品结构对能耗的影 响， 充分体现了加工流程的选择对能耗的影响。 ( 4) 完全能耗值受产品加工能耗及物料折算 系数影响， 需要在实践中进一步完善。 参考文献 1郭文豪， 许金林 炼油厂的能耗评价指标及其对比J 炼油 技术与工程， 2003， 33( 11) : 55- 58 ( 编辑张向阳) Establishment of evaluation index of complete energy consumption and application Xie Xiaohua ( SINOPEC Petroleum Refining Department，Beijing 100728) Abstract:To properly judge the energy consumption level of the enterprises，the domestic and overseas energy consumption evaluation system- refinery comprehensive energy consumption evaluation system，the ener- gy consumption evaluation system for ten thousand Yuan output value and EII energy consumption evaluation system are analyzed and compared The three energy consumption evaluation systems have different features The refinery comprehensive energy consumption reflects the total energy consumption， which is related with the fuel and power costs The energy consumption for ten thousand Yuan output value is also a concept of total en- ergy consumption， which is related with the quantity of high- value products， optimization and economic benefit improvement EII energy consumption evaluation system eliminates the impact of process and product slates， which is correlated with unit operating parameters and feedstock prope