作為石油煉制企業和化工生產企業，其能源消耗非常巨大，節能降耗的壓力也非常大，如何進行有效的能源管理和監控、為節能降耗提供依據和支持，是擺在煉化企業面前的一個問題。按照美國索羅門公司(Solomon)的能量密度指數(EII)和KBC的最佳技術指數(BTI)來衡量，多年以來煉油廠作為一個整體能源利用效率并不高，煉油廠的平均能耗約為“最佳技術”煉廠水平的兩倍。因此，煉油廠能量消耗系統存在很大的節能潛力，即使在能源利用效率較高的煉油廠也同樣如此。

      煉油是微利型企業，競爭很激烈，企業之間使用的是相似生產技術和生產相似產品，除了規模、管理、產品有所差別以外，相互之間的主要差異就在于能源利用效率。近年來，人們越來越清晰的認識到節能工作對提高煉油競爭力有很大幫助，特別是煉油企業的過程節能、裝置之間的熱聯合及熱進料避免了大量的換熱損失，有利于提高能源利用效率。因此，最近幾年新建的多數煉油企業在設計模式上有了大的改進，逐漸將單一加工裝置為獨立界區的設計模式改為建設大型聯合裝置，大力推廣節能技術與設備，能源利用效率有了很大提高。目前，世界煉油廠的平均能耗約為“最佳技術”煉廠水平的兩倍，這充分證明企業建設初期就重視節能是最為關鍵的，裝置一旦建成，要解決能效不高的問題成本相當昂貴。

      另外，對于已存在的煉油企業，雖然降低能量成本的動力是存在的，工藝裝置采用節能措施和節能技術以后，如不進行大的改進而只單純進行深度節能，投資的代價很大，往往造成節能不節錢的狀態。

      一般來說，煉油廠的能效提高主要與以下三個領域的效率有關：裝置和系統熱聯合與效率;發電與電力輸入;加熱爐效率。

      1、煉油廠節能技術的發展

      1)熱聯合

      第一次石油危機后，能源價格陡漲以及分析和改造預熱流程方法的出現，使得許多煉油廠在20世紀80年代初期和中期大幅度改進了熱聯合流程。

      熱聯合不僅是一種節能手段，也是一種降低新建裝置基建投資的手段。熱聯合通過熱量回收代替了單獨的加熱或冷卻傳熱。使用適當的參數(如窄點溫度)來確立回收程度，從而最大限度地降低傳熱設備(包括加熱爐和冷卻器)的基建總投資。這同樣也適用于脫“瓶頸”改造。

      以前的熱量回收流程較為簡單，熱量回收程度低，損失到空氣和水冷器中的熱量較高。在系統中設計最少數量的換熱器可簡化配管和平面布置，然而通過降低溫度推動力而不改變設計來提高系統熱量回收量的方法會導致換熱器因子變差，因而錯過了后來窄點技術所提供的提高熱量回收量并同時降低基建總成本的機遇。

      裝置規模也對換熱流程有影響。對于能力達1000萬噸/年的原油蒸餾裝置而言，采用三段回流的方式比單段回流+塔頂冷凝系統的能效高，因為前者可提供高溫位熱量。

      還有一個需要考慮的因素是與其它裝置的一體化程度。過去，一套裝置按獨立系統設計和運轉，通常采用獨立的控制室。這不僅增加了基建成本(增設傳熱設備)，而且導致能量損失。相反，直接將高溫常壓重油作為減壓塔進料可提高總能效。現在，原油加熱流程回收減壓塔回流和產品的熱量，而這部分熱量以前用于預熱減壓塔進料。

      以前獨立的原油蒸餾裝置原油預熱溫度很少能達到250°C，通常僅略高于200°C。它一般要求整個系統的溫度總推動力為60°C。窄點設計技術僅要求窄點換熱器采用最低溫度推動力，而不要求所有的換熱器度采用最低溫度推動力。

      為達到相同的能量性能目標，窄點技術的特點是最低溫度推動力高于60°C。與以前的獨立裝置設計相比，采用窄點技術的設計能效更高，加熱爐負荷可降低18%，但換熱器總面積為前者的150%。

      2)熱電聯產

      煉油廠能效的高低強烈依賴于其電能的供應方式。與熱能相比，電能由于質優價高，因而在能耗中所占的“份量”較重。煉油廠特別適合熱電聯產。循環發電需要一種受熱體以吸收熱力學上不能轉化為電能的過剩熱量。而煉油廠可以提供這種“有用的”受熱體(即蒸汽)，蒸汽吸熱后可用于煉油廠工藝，而不必扔掉。這使得整個系統潛在效率很高。在一種組合燃氣輪機、高壓鍋爐和背壓蒸汽輪機的方案中，發出滿足全廠所需電能的效率可達約80%。即單位能量的內部發電成本僅比燃料成本稍高，而另一方面，外購電力的成本總是遠遠高于燃料成本，通常是燃料成本的4～5倍。為什么仍然有許多煉油廠不在內部發電而外購電力呢?這主要與燃料和電力的相對價格PEE(輸入電力的當量價格效率，是指相同單位燃料和電力的價格比)有關。

      在第一次石油危機之前，煉油廠毛利高，能量成本低，電力價格所占絕對份額相對較低。而且，當時可以用于熱電聯產的唯一技術是蒸汽輪機，而其潛力有限(背壓發電數量有限，凝氣輪機發電效率低)。在第一次石油危機期間，盡管燃料和電力價格都在上漲，但電力成本上漲速度慢于燃料，因而相對于燃料成本來說，電力成本降低了。許多煉油廠采取了改造預熱流程和熱量回收流程、升級加熱爐和節省蒸汽等措施，而投資基建成本高的熱電聯產流程煉廠并不多。

      在20世紀90年代，形勢對熱電聯產有利(燃料價格下降，電力價格仍較高)，工業燃氣輪機技術已經成熟(其聯合發電裝置的熱效率可達到50%左右)，然而此時煉油廠又面臨諸如煉油能力過剩、毛利微薄、清潔燃料和環保等問題，使得它們不能對熱電聯產和節能投入更多的資金。

      然而，近年來隨著各國電力行業逐步解除管制，熱電聯產又引起了人們的關注。一些國家甚至鼓勵煉油廠輸出電力。盡管安裝熱電聯產裝置會使當地的排放增加，但全球環境所獲得的好處卻遠遠超過這些缺陷。

      3)全廠一體化

      近幾年，窄點技術已經擴展應用于整個煉油廠的工藝和公用工程設施，這使得考察所有工藝與公用工程設施之間的聯系和能量一體化成為可能。同時應注意工藝和公用工程設施之間的協同效應，尤其是蒸汽與電力和工藝熱源之間的協同效應。最近大量的能量研究結果表明，多數回報率較高的機遇通常是通過優化這些系統獲得的。

      對于多個工藝裝置的情況而言，對單個裝置進行窄點分析以確定最優方案是不必要的，在這種情況下，工藝之間可通過換熱直接關聯，也可通過蒸汽系統間接聯系。全廠優化需要考慮許多不同、有時甚至是相互矛盾的參數，例如公用工程的選擇、工藝一體化路線的選擇以及裝置是否開工等。

      4)能量合作

      一些公用工程公司意識到如果過剩的熱量可輸出給工業消費者，則可以降低發電成本，并正在尋求這方面的合作。而對于工業消費者而言，這也是一個很有吸引力的業務機遇。公用工程公司不僅愿意提供長期的電力價格優惠，而且也為節能項目提供資金，尤其是以煉油廠和石化廠附近的熱電聯產設施的形式，從而降低消費者的操作費用。

      二者之間工藝和業務一體化的程度很關鍵。KBC認為：能量合作方案的雙方均將得益于一個一開始就高度一體化的方案，在這個方案中，公用工程公司應完全參與煉油廠的能量優化工作。最有效的合作策略遠不止簡單地建立一座公用工程建筑，在煉油廠旁邊建一座聯產裝置并向其供應電力和蒸汽。最佳的合作要求每天都對合作運營及雙方設施的長期擴建和能效規劃進行優化。KBC公司最近研究的一種方法是“資源共享”方案，由一位“中立專家”牽頭成立由煉油廠和投資伙伴組成的能量合資公司。投資伙伴可以公開選擇，一般是公用工程公司，也不排除信用機構或風險投資集團。

      2、高能效煉油廠采取的一些通用措施

      設計實踐隨著建設高能效設施的推動力和可獲得的技術而變化。就目前最佳設計而言，要求設計的煉油廠內部發電完全滿足自身所需，發電效率應達到80%，加熱爐的效率在92%左右，預熱流程采用窄點技術進行優化設計，工藝和公用工程設施按照全廠優化方案進行一體化。同時應采用其它節能工藝措施，如催化裂化(FCC)裝置能量回收、加氫處理和加氫裂化裝置高溫分離器、優化急冷、高效塔器內構件、優化回流量、最佳絕緣、冷凝液回收等。

      此外，同等重要的還有最佳操作實踐。盡管改進原有低效設計成本昂貴，而且通常也不經濟，但引入最佳實踐經驗僅需要很少的投入(如儀表和監測工具)及程序和組織的變化。盡管先進煉油廠的組織結構各有不同，但就能效而言，它們通常具有如下共同點：

      1)組織結構與所有權：有一位責任和權力明確的全職能量經理，由他對影響能量成本的問題進行決策。由于運作不良導致的能量性能下降和經濟損失應向管理層報告并采取行動加以解決。操作人員了解現場能量目標和改進計劃，他們應參與提高效率的工作。定期實施能量培訓計劃，定期進行能量研究以尋找提高能效的機遇并開發實施計劃。

      2)蒸汽和電力系統：采用實時蒸汽和電力價格計算來確定維持最佳蒸汽和電力平衡的操作目標，包括發電機/輪機切換、降低負荷和無功功率控制等。由此生成一個包括冷凝液回收在內的煉油廠實時蒸汽平衡，產生一個包含煉油廠輸出/輸入及消耗/產量細目的煉油廠實時電力平衡。鍋爐根據包括排污優化、過�？諝�、煙灰吹掃頻率、火嘴配置和清潔等在內的程序和目標運轉。對大型工藝輪機、交流發電機、燃氣輪機和發動機的效率進行實時監測。最佳負荷和清潔頻率部分根據該監測活動確定。對于維護，定期對全廠蒸汽泄漏、汽阱性能、冷凝液回收進行檢查，制定維修計劃并區分維修的先后次序。為維持精確的蒸汽平衡，流量計應置零，應定期檢查。

      3)燃料系統策略：采用實時邊際燃料價格計算結果作為蒸汽和電力價格計算和操作策略的輸入值。實時監測包括所有氣體和液體燃料在內的燃料平衡(總值應大于97%)�；鹁鎿p失作為煉油廠燃料平衡的一部分進行監測，按收入損失上報。蒸汽系統流量計置零，定期檢查，定期標定分析儀。

      4)明火加熱爐：將加熱爐出力和過剩空氣設定為目標值。定期檢查火嘴配置，定期清潔。操作人員能熟練查找空氣泄漏處并進行維修。加熱爐實時效率計算結果在現場顯示，按月上報，偏離目標值按收入損失上報。分析儀定期標定。

      5)預熱流程：預熱流程模型化，并定期監測，同時監測換熱器結垢。該模型用于優化清潔周期。在設定最佳回流負荷與流量時應考慮對分餾的影響。

      3、煉油廠節能工作的發展動向

      為滿足預期的產品規格要求，未來的煉廠流程將發生變化，并將導致煉廠的能耗(燃料和動力)明顯增加。據估計，目前一座以催化裂化裝置為基礎的煉廠，其自用能耗約為原油加工量的10%左右。因此，在不遠的將來，優化煉廠自用能對于降低煉油成本更加關鍵。

      今后可以改善能量效率的途徑包括：

      1)改進工藝裝置內部單位熱能利用

      例如，可將漸次蒸餾概念應用于分餾部分;改善煙道氣廢熱回收;利用窄點技術優化換熱流程等。

      2)工藝裝置之間的熱聯合

      避免連續的工藝裝置之間工藝物流的冷卻和加熱，將上游的熱產品直接作為進料送入下游裝置，改善產生熱能裝置和消耗熱能裝置之間的熱聯合。

      3)改進工藝技術節能

      改進催化劑，使加氫裝置在較低的氫分壓下運轉;提高循環氫的氫含量。

      4)采用先進的工藝設備

      選用高效換熱器;利用透平回收高壓液流的動力。

      5)采用熱電聯產

      通過采用熱電聯產技術，用燃氣透平發電，同時用煙道氣加熱工藝物流，減少CO2排放和燃料消耗。利用現場熱電聯產裝置取代工藝裝置中常規的高負荷主加熱爐;用一套熱電聯產裝置將整個工藝裝置需要的所有熱量聯系起來。

      6)采用聯合循環(IGCC、TGCC)

      這類技術的能效明顯高于多數現有煉廠常規公用工程發生系統(約高80%)。

      通過上述六項改進，可使煉廠自用能耗占原油加工量的比例下降2%~3%，為煉廠節省可觀的成本。