劉周平，吳陳平，黃軍，王建輝

（衢州巨化錦綸有限責任公司，浙江 衢州 324004）

在日益激烈的市場競爭環(huán)境下，企業(yè)老舊裝置隨時都有被淘汰的可能。且隨著國家“雙控”政策的實施，部分高能耗裝置也面臨著限產(chǎn)、停產(chǎn)影響。而對于老舊裝置，節(jié)能技術(shù)的研究和應(yīng)用，能夠降低能耗，提高產(chǎn)品競爭力，有利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

某環(huán)己酮生產(chǎn)裝置，系1991 年投產(chǎn)的老舊化工生產(chǎn)裝置，多年來通過采用設(shè)備更新優(yōu)化改進、先進節(jié)能工藝及技術(shù)運用、利舊原有設(shè)備節(jié)能改造等手段，以達到節(jié)能創(chuàng)效的目的，節(jié)電技術(shù)在該套裝置化工生產(chǎn)中得到較好應(yīng)用。

1 設(shè)備更新優(yōu)化改進

1.1 進口設(shè)備國產(chǎn)化更新

環(huán)己酮生產(chǎn)裝置在2003 擴建初期，為確保設(shè)備穩(wěn)定運行，購買德國某公司進口屏蔽泵，單臺采購價格高達168萬元。而該設(shè)備使用前期因介質(zhì)特性等原因，故障率較高，同時檢維修成本高達20 萬余元/次。綜合評定可以看出，該進口屏蔽電泵雖總體可靠性較高，但存在投資成本大、維護成本高和能耗較高的特點。

隨著近年來國內(nèi)廠家設(shè)備技術(shù)的提升，設(shè)備質(zhì)量和效能得到保障。因此將原有進口屏蔽電泵重新設(shè)計選型，更換為國內(nèi)某公司生產(chǎn)磁力泵。該磁力泵采用復(fù)合材料隔離套，無渦流損耗，效率與相同水利模型的密封泵基本一致，優(yōu)于原有屏蔽電泵。泵內(nèi)軸承為自適應(yīng)流體動壓滑動軸承，可自動調(diào)整軸心線的平行度和自動補償熱脹差導(dǎo)致的間隙變化，傳動軸承箱安裝干氣機械密封，使傳動箱體形成二次密封并設(shè)有泄漏報警裝置；電機采用國內(nèi)高效型節(jié)能電機。確保了設(shè)備的安全、可靠和高效[2]。該設(shè)備總體投資54 萬元，設(shè)備投運后，運行穩(wěn)定，測算后綜合節(jié)電達60 kW/h，每年降本可達36萬元，節(jié)電效果明顯。

屏蔽泵更新前后相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表1。

表1 設(shè)備改造前后數(shù)據(jù)對比Tab 1 Data comparison before and after equipment modification

1.2 工藝優(yōu)化后設(shè)備匹配改進

環(huán)己酮生產(chǎn)加氫裝置經(jīng)設(shè)計之初，需要參與反應(yīng)的氣體循環(huán)體積流量約9 900 m3/h，系統(tǒng)循環(huán)壓力需增壓0.3 MPa達反應(yīng)要求，因此配套壓縮機選型為2D10-28/5-8-BX。

經(jīng)多年工藝優(yōu)化改造，參與反應(yīng)物料和反應(yīng)氣體配比量降低，氣體循環(huán)量減少，系統(tǒng)循環(huán)壓力增壓0.1 MPa即可滿足現(xiàn)有工況生產(chǎn)要求。而原有設(shè)備運行電流較高，打氣量、壓力遠超現(xiàn)有工況，造成能源浪費。

通過與某壓縮機廠復(fù)核，最終確定通過重新設(shè)計與現(xiàn)有工況相匹配壓力、流量機型，型號為DW-23.5/4-5，由原來的0.5 MPa 增壓至0.8 MPa，調(diào)整為0.4 MPa 增壓至0.5 MPa，體積流量由原（進口壓力0.5 MPa）9 900 m3/h 調(diào)整至（進口壓力0.4 MPa）7 050 m3/h，同時采用新型節(jié)能型電機。

項目總投資約80 萬元。實施后，設(shè)備運行穩(wěn)定，綜合節(jié)電達83 kW/h，每年降本49.8萬元。

2 先進節(jié)能工藝及設(shè)備應(yīng)用

2.1 水輪機代替電機

某裝置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻塔系統(tǒng)有4臺冷卻塔，總設(shè)計處理水體積流量12×103m3/h，單臺冷卻塔系統(tǒng)由132 kW 電動機驅(qū)動風(fēng)機，對均勻噴淋的冷卻水進行冷卻處理。高溫季節(jié)，需同時運行3臺冷卻塔方能滿足生產(chǎn)要求，總體運行電耗較高。

近年來，水輪機技術(shù)發(fā)展成熟，在越來越多的企業(yè)中得到應(yīng)用。水輪機技術(shù)利用冷卻水的回水能量驅(qū)動水輪機旋轉(zhuǎn)帶動風(fēng)機運行，代替電機驅(qū)動風(fēng)機，從而起到節(jié)約電能的目的。

根據(jù)計算，現(xiàn)有裝置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)流量及回水壓力均有富余，冷卻塔富余壓力10 m 大于改造后水輪機所需進口壓力7 m，滿足改造條件，因此完成了3 臺水輪機改造。高溫季節(jié)高負荷工況下，通過水輪機、電動風(fēng)機匹配運行，同時采用配套布水連通技術(shù)的運用，滿足各工況條件下生產(chǎn)裝置要求。項目實施后，設(shè)備運行穩(wěn)定，綜合節(jié)電達120 kW/h，每年降本72萬元，效果明顯。

2.2 高壓、高溫能量回收發(fā)電

某裝置在正常生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量高壓、高溫尾氣，尾氣經(jīng)低溫催化氧化處理后排入大氣，尾氣的高壓動能和熱能沒有得到有效回收，造成能源浪費。

改造將原有尾氣通過膨脹機帶動發(fā)電機發(fā)電。項目總共投資約500萬元，將裝置產(chǎn)生的體積流量13×103m3/h 尾氣經(jīng)處理后并入透平膨脹發(fā)電機組發(fā)電（電壓6 kV），發(fā)電后尾氣進入凈化設(shè)備，液相排入污水系統(tǒng)，氣體進入放空管直接放空。實施后，設(shè)備運行正常，通過高壓、高溫能量回收利用實現(xiàn)發(fā)電560 kW/h，實現(xiàn)增效336 萬元/年，效益可觀。

2.3 設(shè)備擴能改造

某裝置原設(shè)計反應(yīng)壓力0.6 MPa，參與反應(yīng)氣體體積流量約為7 800 m3/h（進口壓力60 kPa），設(shè)計配合壓縮機4臺。實際工況下2臺壓縮機運行打氣量不足，3臺壓縮機運行打氣量富余，需控制壓縮機負荷才能滿足生產(chǎn)恒定，造成能源浪費。

做好生產(chǎn)與節(jié)電的平衡，可采取1臺壓縮機更新改大方案，但總體投資較高；采用原有設(shè)備能力提升改造的方案，改造成本低，同樣到達節(jié)電目的。經(jīng)與某壓縮機廠家合作，在設(shè)計壓力、電機配備功率富余情況下，電機、曲軸箱、冷卻器和儲罐等主要部件利舊，重新設(shè)計加工匹配氣缸、活塞、氣閥等部件，提升壓縮機能力和效率[3]。

項目實施后，壓縮機運行穩(wěn)定，功率消耗由原185 kW/h 增加至225 kW/h，實際工況下（進口壓力60 kPa）體積流量由3 400 m3/h 提高至4 335 m3/h。正常工況下，由原3 臺壓縮機運行減少為2臺壓縮機運行即可滿足生產(chǎn)要求（如表2）。項目總投資約30 萬元，綜合節(jié)電115 kW/h，每年降本達69萬元，節(jié)電效果明顯。

表2 壓縮機改造前后數(shù)據(jù)對比Tab 2 Data comparison before and after compressor transformation

2.4 水泵葉輪切割

某裝置循環(huán)水系統(tǒng)，因產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，循環(huán)水使用總量減少，需求壓力降低，而原有水泵的流量大于實際需要流量。而水泵的設(shè)計選型匹配過程中，保留有5%～10%余量，因此該工況條件下設(shè)備運行電耗浪費明顯。

在利用原有設(shè)備部件、電機情況下，通過核算，對1#、2#水泵的葉輪進行切割改造。經(jīng)計算并結(jié)合實際運行情況進行多次切割后，循環(huán)水泵運行穩(wěn)定可靠，流量下降約10%，滿足生產(chǎn)要求。項目實施后，經(jīng)測算綜合節(jié)電約14%～17%，節(jié)電效果明顯。相關(guān)參數(shù)如表3。

表3 水泵葉輪切割前后運行情況Tab 3 Operation of pump impeller before and after cutting

3 結(jié)束語

通過日常化工生產(chǎn)中的技術(shù)技改，根據(jù)實際工況選擇合適規(guī)格型號的設(shè)備，避免了“大馬拉小車”的現(xiàn)象，發(fā)揮了設(shè)備最大能效。老舊設(shè)備的淘汰及改造，設(shè)備性能得到提升，綜合電耗下降明顯，在設(shè)備檢修頻次降低的同時，檢修成本得到大幅下降，裝置能夠穩(wěn)定長周期運行，也創(chuàng)造了一定的潛在效益。先進節(jié)能工藝及成熟節(jié)電設(shè)備的應(yīng)用，不僅帶來了社會效應(yīng)，同時給企業(yè)帶來了實實在在的利潤。

企業(yè)老舊裝置需長久發(fā)展，需要發(fā)揮自身生產(chǎn)穩(wěn)定、技術(shù)成熟的特點，通過不斷的挖潛改造，尋求裝置設(shè)備節(jié)能的最佳效果，以求獲得最大效益。通過以上節(jié)電實例的分析，日常生產(chǎn)中可從如下幾點予以考慮：

1）節(jié)能改造需根據(jù)裝置內(nèi)設(shè)備特點，合理利用現(xiàn)有資源，降低改造成本，達到效益最大化；

2）設(shè)備改造及更新，應(yīng)提供精確系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，以便廠家提出最佳改造方案；

3）科技發(fā)展迅猛，各種前沿技術(shù)層出不窮，各專業(yè)人員需與時俱進不斷收集信息、加強學(xué)習(xí)，為各類節(jié)電改造提供技術(shù)保障。