石化企业能源利用（共7篇）
石化企业能源利用 篇1
一、设计概况
某石化企业新建300万吨/年重芳烃加氢综合利用项目, 制氢装置、延迟焦化和常减压装置建成后, 在生产过程中产生大量的低温余热, 约15.69MW。如果通过循环水冷却, 需要增加循环水量约2000t/h, 这样既浪费了热量, 又增加了循环水场的规模及循环水场的电能和水处理费用 (如加药系统、过滤系统等) 。因此, 本项目设计低温热回收站, 低温热主要用于厂区建筑物的冬季采暖、罐区加热、除盐水加热等, 可以节约蒸汽 (1.0Mpa;250℃) 14.46t/h;在夏季和过渡期, 主要用于热水型溴化锂制冷机组为厂区办公楼及及其他建筑物空调提供冷水系统, 可节约用电700Kwh。
二、低温余热回收利用原则
(1) 低温位热源≥158℃, 尽可能按发生≥0.4 MPa蒸汽设计;温位为80℃-158℃之间的热源可作为低温余热进行回收。
(2) 各装置低温热在尽量避免用循环水冷却的前提下, 首先考虑在本装置内使用, 多余的考虑送出装置统一回收。
(3) 各装置应采取措施 (如采用防腐材质;U型管型式;管与管板胀焊加工等) , 防止油品漏入热媒水系统。
(4) 热媒水供给各装置的温度按70℃设计, 压力按0.8Mpa设计, 装置内压降应小于0.3MPa。各装置供出的热媒水按95℃设计。热媒水系统补水为低压除氧水。
(5) 厂区、生活采暖采用热水;装置伴热、罐区加热等用途, 应优先使用热媒水, 热水温度95℃ (回水温度70℃) , 若热水温位不能满足要求时, 方可使用蒸汽。
(6) 使用热水伴热时, 要求在回水管线上安装恒温阀, 保证回水温度在70-75℃范围内, 防止大量热媒水走短路。
三、低温热负荷及用户热负荷
1. 低温热负荷
2. 用户及热负荷
四、低温余热利用方案设计
1.方案设计
根据上述负荷统计, 全厂低温热负荷共15.69MW, 制氢装置出来的低温热水温度稍高, 比较稳定, 主要供制冷站使用, 为保证制冷站的热水用量, 在全厂系统管网上设有旁通管, 制氢装置的低温热水不能满足制冷站的需求时, 旁通管阀门打开, 延迟焦化和常减压装置出来的低温热水补充过来。延迟焦化和常减压装置出来的低温热水主要供罐区加热、采暖用热, 剩余的低温热水用来加热除盐水, 作为除氧器预热。为使返回工艺装置取热的热媒水温度不高于70℃, 在热水循环泵后加循环水换热器冷却, 以保证返回装置的水温在各种工况下均维持在70℃。
2.工艺流程简介
从工艺装置来的95℃的热媒水, 一路去采暖系统和罐区加热;一路去制冷站;另一路经换热器加热除盐水。然后三路低温热水 (70℃~90℃) 汇集经过热水过滤器后进入热水循环罐定压补水, 再经热水循环泵升压至1.10Mpa后, 由循环水换热器冷却至70℃返回工艺装置。以此循环往复传递热量, 返回装置的水温在各种工况下均维持在70℃。
3. 低温余热回收站主要设备
设备投资主要是增加了脱盐水换热器、热水循环泵以及热水循环罐的费用。
五、效益分析
本项目在罐区加热、除盐水加热、冬季采暖方面, 可以有效节省蒸汽用量;制冷站采用热水型溴化锂制冷机组为夏季空调提供冷源, 可以节省用电。如果这些低温热不回收利用, 只能通过循环水冷却, 消耗大量的循环水。具体效益分析见下表:
注:蒸汽 (1.0Mpa;250℃) , 170元/吨计算;电费按0.75元/度计算;循环水按0.3元/吨计算;除氧水按0.5元/吨计算。采暖期按140天计算;全年空调期按5个月计算;其他按照每年8000小时计算。表中负号表示增加的消耗和费用。
低温余热回收站建设投资约600万元, 人工费、消耗等各种费用按250万元计算, 不到半年就可收回全部投资。
小结
低温余热回收是利用了低品位热能, 而节省了高品位燃料, 本项目不仅减少了冷却负荷及循环水的用量, 而且每年可节省1.35万吨标煤, 减少CO2排放, 降低温室效应, 同时还可减少烟尘、SOx、NOx的排放污染。低温热利用完全符合国家节能减排的政策要求, 减少环境污染, 同时提高了企业的经济效益。
参考文献
[1]《炼油厂设计热力工质消耗量计算方法》, 中国石化集团北京设计院主编 (SH/T3117-2000) .
[2]《锅炉房实用设计手册》 (第2版) , 锅炉房实用设计手册编写组编。机械工业出版社, 2001.1.
[3]《综合能耗计算通则》, 中国标准出版社出版 (GB/T2589-2008) .
[4]《石油化工装置工艺管道安装设计手册, 第一篇, 设计与计算》, 中国石化出版社出版, 2008.03.
石化企业能源利用 篇2
1节能减排考核的重要性
“十一五”以来, 全国认真贯彻落实党中央的决策部署, 把节能减排作为调整经济结构、转变经济发展方式、推动科学发展的重要突破口。国务院《节能减排“十二五”规划》明确提出“强化约束, 推动转型。通过逐级分解目标任务, 加强评价考核, 强化节能减排目标的约束性作用, 加快转变经济发展方式, 调整优化产业结构, 增强可持续发展能力”的基本原则。
随着国家对环保工作的加强, 环境保护工作由控制末端转为全程控制, 企业生产目标从“绿色、环保、低碳”转变为“节能、降耗、减污、增效”, 要求从源头开始减排, 全过程考虑节能, 对传统发展模式根本改变, 走新型工业化道路, 减小或者避免生产过程中的污染物产生和排放, 提高能源利用效率。
环境是一个世界性的问题, 而能源消费是环境问题的关键。在我国, 工业能源消费量占全国能源消费总量的70%左右, 而石化企业是工业发展的动力来源。突出抓紧石化企业的节能工作, 强化对重点耗能企业的节能减排监督管理, 优化节能目标的制定和考核办法, 通过开展节能目标评价考核, 形成国家标准、地方标准、企业标准, 促进企业提高节能管理水平和节能技术, 降低能源消耗和资源浪费, 减少污染物排放, 提高企业经济效益, 缓解环境和社会问题。为我国经济增长方式从粗放型增长转变为集约型增长, 从通常的增长转变为全面、协调、可持续的发展奠定基石。
2四川公司历年来的节能减排考核办法
四川公司历年的考核办法都按照发改环资[2012]1923号文件要求, 包括节能目标完成情况和节能措施落实情况两个部分。通过对节能量指标的测算, 按照本年用能比例及下年新增用能计划分解到各部门及作业区, 各部门及作业区再按耗能工质测算出各细项的单位能耗 (计算方法参照GB 30251-2013) 。
四川公司实行计划用能, 定额控制。依法遵守单位产品能耗定额和限额, 每年依据公司能耗计划以及各装置能耗实际情况, 向各用能部门及作业区下达能耗定额, 制定能耗指标, 严格控制。节能减排管理办公室根据各部门及作业区年度实施方案内容, 对各部门及作业区进行目标管理, 定额控制。
当月各项能耗以与当年度能耗目标指标值相比增减百分比计算;减排量以与当年减排目标指标值相比增减百分比计算。四川公司设立节能减排专项资金, 奖金基数按月按个人分摊, 列入公司年度预算, 用于引导和支持节能减排工作开展。
以四川公司60万吨/年常减压装置为例, 2015年节能指标分解情况见表1。每月结算后按照能耗增减百分比给予相应比例的惩奖。
3四川公司的创新考核办法——价值量化考核
四川公司的这个创新是“能源价值量化管理法”。将所有能耗以价值进行体现, 让每位员工清楚各类能源的价钱。公司对各用能单元设定各项能源消耗的价值范围, 所有能源“定额消费”, 管理部门对照范围标准奖优罚劣管理。
“能源价值量化管理法”推出后, 所有员工特别关注高价值能耗, 特别注意高耗能设备的优化操作, 各班组每日都能清楚本班的能源消费去向。
以四川公司60万吨/年常减压装置为例, 价值量化节能指标分解情况见表2。
注:能耗单价统一按照2014年平均单价:水2.08元/t, 电0.73元/kwh, 天然气2.69元/m³, 除氧水10.55元/t, 循环水0.2元/t。
2015年常减压装置单位成本指标见表3。每月结算后按照单位成本增减百分比给予相应比例的惩奖。
4经济效益分析
创新“能源价值量化管理法”, 人人想算账、人人会算账的直接成果是各生产单元的能耗均有所下降。以四川公司常减压作业区为例, 主要耗能单元能耗成本较年度指标下降情况见表4。
截止2015年底, 四川公司常减压装置能耗成本累计下降9.3%, 除去节能项目效果, 能源价值量化考核办法使常减压装置能耗成本降低1.3%, 实现年度管理创新利润25.3万元。
5结语
2016年是“十三五”的开端之年, 是转型发展的新纪年, 在新的经济形势下, 不仅要在管理方式上变更, 更要在管理制度、考核办法上加强创新, 从管理层面上寻求突破, 以应对国家深化改革、企业节能转型的发展趋势, 为节能减排、低碳发展、建设高效低能炼厂做出贡献。
参考文献
[1]杨申仲, 等.企业节能减排管理[J].机械工业出版社, 2011, 6.
[2]杨申仲, 等.行业节能减排技术与能耗考核[J].机械工业出版社, 2011, 7.
浅析铝型材企业能源利用现状 篇3
佛山市南海区大沥镇是我国闻名的铝型材产业基地, 近年来, 铝型材企业在高速发展的同时, 能耗问题也日益突出, 如何实现节能降耗已成为铝型材企业面临的首要问题。结合目前名牌产品战略的相关要求以及政府主管部门的政策导向, 铝型材企业开展节能技术改造已成为促进产业结构优化升级的必经之路。
2008年4月至2009年9月, 我单位受政府委托, 对大沥镇的26家铝型材企业进行了用能情况监测。旨在帮助企业加强能源管理, 了解自身能源管理水平及用能状况, 调查能源利用方面存在的问题和薄弱环节, 寻找节能方向, 挖掘节能潜力, 降低能源消耗和生产成本, 提高企业经济效益。
1 铝型材企业能源消耗分析
1.1 铝型材企业能源消耗情况
目前, 铝型材企业耗能种类主要包括电力、原煤、柴油、燃料油、天然气和液化石油气。从统计的26家铝型材企业2008年能耗数据来看, 消耗最大的是电力, 占总能耗的31.57%;其次是原煤, 占总能耗的23.95%;柴油消耗量占总能耗的22.2%;燃料油消耗量占总能耗的16.18%;具体数据如表1所示。
在26家企业当中, 年耗能10000 t以上的企业为6家, 年耗能大于5000 t小于10000 t的企业为4家, 年耗能大于2000 t小于5000 t的企业为10家, 年耗能小于2000 t的企业为6家。
1.2 铝型材企业主要耗能设备能效情况
铝型材企业主要生产工艺为熔铸、挤压、氧化、电泳和喷涂。主要耗能设备包括熔铸炉、铝棒加热炉、挤压机、时效炉、整流和冰机, 这些设备的耗能量几乎占到了一个企业总能耗的80%以上。其中, 熔铸炉的耗能量占到总能耗的40%左右, 有的高达55%;铝棒加热炉的耗能量占总能耗的比例在10%～20%;下面对这些设备的能效情况进行分析。
(1) 熔铸炉
本次统计的26家铝型材企业熔铸炉使用燃料以油和煤为主。对比其热效率最低为11.55%, 最高为39.16%。燃料油熔铸炉中, 热效率平均值为25.07%, 而煤熔铸炉热效率平均值为17.22%, 最高值为25.48%, 和燃油熔铸炉热效率平均值基本持平, 从统计的11台煤熔铸炉和15台油熔铸炉来看, 燃油熔铸炉热效率普遍高于煤熔铸炉, 如图1所示。
从单耗来看, 燃料油熔铸炉出1 kg铝水耗油基本在0.07～0.1 kg之间, 平均值为0.07 kg, 折合100 kgce/t铝水;而燃煤熔铸炉出1 kg铝水耗煤基本在0.07～0.22 kg之间, 平均值为0.17 kg, 折合121 kgce/t铝水。
(2) 铝棒加热炉
铝棒加热炉以燃气为燃料, 热效率相对较高, 最高为55.64%, 最低也能达到40.02%;以燃油为燃料, 热效率次之, 最高为36.28%, 最低为22.01%;以煤为燃料, 热效率相对较低, 普遍在20%左右, 最低为11.75%。统计的4台燃油铝棒加热炉、3台燃气铝棒加热炉和19台燃煤铝棒加热炉的具体数据如下图所示。
从单耗来看, 燃气铝棒加热炉的单位产品标准煤耗为33.47 kgce/t, 燃油铝棒加热炉的单位产品标准煤耗为52 kgce/t, 燃煤铝棒加热炉的单位产品标准煤耗为68.24 kgce/t。
(3) 时效炉
铝型材企业时效炉主要以燃油和燃气为燃料, 燃气时效炉的热效率相对较高, 最高达到52.99%, 平均值也能达到40.48%;燃油时效炉热效率最高为40.29%, 平均值为29.21%;统计数据中, 只有一家企业时效炉烧煤, 热效率为27.17%。
(4) 挤压机
目前, 铝型材企业挤压机的机组效率最高为82.03%, 最低为30.92%;电机负载率最高为86.71%, 最低为27.46%;产品单耗最高为0.34 kWh/kg, 最低为0.05 kWh/kg。根据GB/T3485-1998 《评价企业合理用电技术导则》的要求, 机组效率≥60%为合格, 电机负载率≥40%为合格, 机组效率合格企业占45.45%, 电机负载率合格企业占95.45%。
(5) 整流设备及冰机
整流设备的机组效率最高为99.82%, 最低为75.22%。根据GB/T3485-1998 《评价企业合理用电技术导则》的要求, 整流效率≥90%为合格, 合格企业占61.11%。冷水机组单位输入功率制冷量最高为3.98 kW/kW, 最低为0.65 kW/kW, 根据GB/T 15912-1995 《活塞式单级制冷机组及其供冷系统节能监测方法》的要求, 单位输入功率制冷量≥1.6为合格, 合格企业占90%。
1.3 铝型材企业能源有效利用率情况
企业能源有效利用率是指企业有效利用能量占企业总综合能耗量的百分比。据统计的企业能源有效利用率来看, 大多数企业都处于40%～60%, 占到了企业总数的62.5%。12.5%的企业能源有效利用率处于40%以下, 25%的企业能源有效利用率在60%以上。
1.4 企业单位产品能耗与国家标准的比较
根据GB 21351-2008《铝合金建筑型材单位产品能源消耗限额》中的要求, 单位产品能源消耗限额的考核分工序进行。从铝锭、电解铝液等原料经过熔铸炉生产出圆铝棒的过程为工序1, 由圆铝棒经过铝棒加热炉、挤压机和时效炉生产出没有经过表面处理和复合处理的型材为工序2, 由型材经过氧化、电泳等表面处理或者复合处理, 然后通过固化炉处理后最终得到铝合金建筑型材成品为工序3。企业的能耗数据对照国家标准的结果如表2所示。
注:[1]统计能够计算工艺能耗限额的企业共22家[2]在监测过程中, 工序3由于测试条件所限, 部分企业的型材经过氧化、电泳等表面处理或者复合处理, 然后通过固化炉处理后的单位产品工艺能耗存在一定的误差, 有可能少测试其中的一部分项目, 造成累加数值偏小。
2 铝型材企业能源利用方面存在的问题
通过对26家铝型材企业的能耗状况、用能设备以及相关资料进行搜集、分析和整理, 可以把目前铝型材行业存在的问题简要归纳如下:
(1) 部分企业节能意识不强, 对节能技改存在收效少、可能会影响生产等看法。许多企业不愿意冒险尝试节能技改, 保证生产正常和随大流是一部分企业的想法。一些大企业在引进先进技术、使用先进设备方面进行了有益的示范, 但因为商业秘密也不愿意宣传和公开。
(2) 铝材行业普遍存在熔铸炉、加热炉能耗相对较高的现象, 由于生产工艺和炉型结构等原因, 加热火焰经过极短的行程就排走, 甚至炉门本身就是烟道, 不能密封, 火苗喷出炉门外一米多长, 排烟温度可到480℃, 排烟热损失极为严重, 有些熔铸炉的排烟热损失占到总输入热量的50%左右。有些加热炉没有安装炉门, 尾部火焰外冒, 排烟温度高, 或者炉顶循环风机没有保温, 散热较大, 加热炉的排烟热损失也普遍达到30%左右。
(3) 挤压机运行时是间歇挤压的, 负载过程和空载过程机组的电机负荷循环变化, 而且在挤压不同的铝型材时, 机组效率及电机负载率变化更大, 但是有很多企业的挤压机都没有安装节电器, 导致空载损耗较大。
(4) 余热没有进行回收利用, 事实上大多数企业都存在较大的余热利用空间, 据监测过程中统计的数据来看, 有余热利用空间的企业中, 熔铸炉和加热炉的余热可利用率普遍达到45%以上, 但是这部分热能基本上都白白地浪费掉了。
(5) 在能源计量统计和考核管理方面, 除了个别大中型企业计量工作做得比较好之外, 大部分企业计量统计不到位, 多台设备共用一个电表、燃油表、燃气表的现象普遍存在, 甚至有些企业除了少量的电表之外, 根本就没有能耗的计量。不重视能源的计量管理, 实际上是对投资很少的能源计量和统计、考核能够节能认识不足, 觉得生产过程单台设备能耗考核困难。相当数量企业的能源成本核算只停留在某车间和每个月的核算上, 知道产品耗能的大约成本, 不知道设备的耗能比例与如何改进。
3 改进措施及建议
针对上述普遍存在的几点问题, 我们提出以下节能技改及节能管理方面的建议:
(1) 加大宣传, 提高铝材企业的节能意识。通过政府引导, 协会牵头, 宣传一些节能降耗做得较好的企业。
(2) 通过清洁生产促进节能降耗工作。从我们对26家企业的现场情况初步诊断来看, 发现大多数企业存在极大的清洁生产空间, 如通过计量统计管理提高能源的利用率、通过节能技改利用余热余压、开展氧化车间的废水循环利用、原材料和能源的源头控制、工业炉燃烧产生烟气烟尘的除尘和脱硫、电机的节电分析和改进、落后设备的更新、工艺配比的合理化、员工操作的规范化等都属于可以改进的清洁生产范畴, 建议这些企业尽快开展清洁生产审核, 削减原材料和能源的消耗, 减少排放, 实现企业效益与社会效益的双赢。
(3) 熔铸炉是铝型材生产的耗能重点, 每个企业重复熔铸是对能源的极大浪费, 热效率和排放控制也参差不齐, 发展的趋势应该是集中熔铸成型。熔铸炉运行期间要控制好炉门口开启度, 避免过大的开口造成火焰的大量外冒, 增大热能的损失。对燃油熔铸炉, 采用再生球式蓄热器的燃烧系统利用余热加热助燃风, 节能效果据资料介绍可提高20%以上。对燃煤熔铸炉, 由于燃烧采用手烧方式, 合理调节助燃风量和燃料量, 改善燃烧状况, 避免煤炭燃烧不完全的热损失或助燃风过量导致的排烟热损失。
(4) 改造铝棒加热炉, 合理布置燃烧室让高温区处于出料口附近, 利用循环风机将出料口的高温烟气送往入料口预热棒料, 可以节约能源提高热效率约10%。若铝棒加热炉炉顶循环风机没有保温, 会造成加热炉表面保温不足, 散热严重, 应做好维修保温工作。
(5) 在用的燃煤、燃油时效炉都是间接加热铝材时效, 有条件时, 采用天然气或液化石油气直接加热可明显提高热效率, 降低能源消耗。排烟口可考虑采用可控开闭式, 使排烟与燃烧同步, 在纯热风循环过程关闭排烟。与燃气铝棒加热炉配套的模具炉可以考虑利用加热炉的排烟余热作为模具炉的加热源, 通过改造模具炉减少或取消模具炉的电耗。
(6) 通过节能技改, 利用余热提高助燃空气温度来提高熔铸炉、加热炉的能源利用率。
(7) 提高企业的能源管理水平, 在生产中做好能源的计量、统计和考核, 加强计量管理, 按要求为用能单位、次级用能单位和用能设备配备相应数量的计量器具, 建立健全能源计量器具档案, 并按时进行检定或校准。制定主要耗能设备能耗定额, 采取能耗与车间、个人奖金挂钩, 这种定额管理制度能激发各车间的节能潜力, 降低能耗。做好熔铸炉、加热炉的保温工作, 注意控制好炉门的开启度, 合理调节助燃风量和燃料量, 改善燃烧状况, 避免燃烧不完全的热损失或助燃风过量导致的排烟热损失。
4 小结
以节能为中心进行改造, 通过技术革新和技术进步来节约能源, 是企业节能的一条重要的途径。同时, 通过加强企业能源管理进行节能, 也是一条花费少、收益快的重要途径。我国的铝型材企业在产业结构优化升级的过程中, 必须高度重视节能工作, 方能立于不败之地。
摘要：我单位通过对佛山市26家铝型材企业的主要耗能设备进行监测、效率计算、资料搜集等工作的开展, 集中分析了铝型材企业的能源利用现状, 并提出了如何开展节能的一些建议。
关键词：铝型材,设备,能耗,节能
参考文献
[1]赫崇富, 王祝堂.对中国发展工业铝挤压材的探讨[J].轻合金加工技术, 2007 (2) .
[2]我国工业用铝型材生产现状和发展前景[C].铝型材技术 (国际) 论坛, 2007.
[3]韩巧荣.对我国工业用铝型材生产发展的几点建议[J].有色金属加工, 2007 (5) .
石化企业能源利用 篇4
钢铁企业是大量消耗矿产资源、水资源、能源的产业, 能耗高、污染严重是钢铁业发展过程中一直存在问题。钢铁生产工艺复杂、工序多、流程长而且危害多, 且以冶炼及延伸加工为主, 钢铁生产过程中产生的大量二次资源收集起来变废为宝。目前, 钢铁行业的二次能源利用的主要用途除作为某些工序加热、供热的热源外, 还用于发电。目前二次能源的许多利用技术, 我国已经有了比较大的突破, 提高了二次能源能质潜力的挖掘和价值。
目前, 钢铁企业通过先进节能减排技术的推广应用, 高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、干熄焦和高炉煤气余压发电、传统固体废弃物的处理技术和综合利用、以高炉渣为原料浇注做成微晶铸石管、玻璃纤丝、耐碱矿棉等。通过引进新技术和研发创新, 有效地推动了钢铁企业二次能源的利用率, 钢铁行业在节能减排方面取得了令人瞩目的成绩。2006年邯郸钢铁公司从新日铁引进了一批高炉烟气余热回收设备与技术后, 2009年邯钢焦化厂与中冶焦耐工程技术有限公司正式签订了总承包合同, 标志着公司重点节能减排项目——干熄焦工程启动, 建成后将实现环境保护和节约能源的双重效益。宝钢、首钢、浦东焦化已实现全部干熄焦。2008年以来又先后有石钢、天钢、天管、包钢、安钢、济钢、莱钢等14套CDQ装置投入使用。这将对节能降耗、焦炭质量提高和环境改善起到积极作用, 同时也为降低炼铁焦比, 提高高炉利用系数创造了良好条件, 产生了延伸效益。
2 存在的主要问题
2.1 钢铁积蓄量较少, 废钢铁产出率相对较低
经过多年的励精图治, 我国钢铁工业已经有了长足的发展, 尤其在整体规模方面, 在世界钢铁业已经占有相当大的比重。目前我国钢铁企业基本流程有两种:以钢铁原材料、煤炭等天然物质为主的熔融还原-转炉-热轧-深加工, 即长流程。以废钢为再生资源和电力为能源的电炉-精炼-连铸-热轧流程, 即短流程。由于传统的电炉炼钢使用废钢为主要原料, 所以以废钢为再生资源和电力为能源的电炉比以钢铁原材料、煤炭等天然物质为主的高炉消耗更少的原料和能源, 排放更少的气体和固态物质, 减少温室气体排放、减缓气候变化。但是由于我国是发展中国家, 钢铁积蓄量较少, 废钢铁产出率相对较低。此外, 在我国废钢及电力资源紧缺、价格高的条件下, 造成了我国钢企电炉流程能耗与国外钢企相比明显偏高。
2.2 企业能源利用技术发展落后, 能源回收利用成本高
西方发达国家利用钢厂二次能源自发电技术起步较早, 像美国、英国德国已经形成了一套行之有效余热发电体系。我国钢铁企业回收、加热炉余热回收等方面才刚刚起步, 再加上许多企业从国外引进技术和进口设备, 导致成本的加大。同时, 我国在由于组织结构体系、人力资源不到位、运行维护人员缺乏经验和能力等等, 导致投资大、运营成本高。如:宝钢中厚板分公司二步工程燃气发电项目, 总投资30.00亿元, 其中直接从国外进口技术设备9亿元占总投资的30%。特别是关键技术的引进厂家的备品备件来自国外, 造成设备的维护费用大大增加。
2.3 政策法规有待改善, 制约了企业利用二次能源的积极性
钢铁企业出于自身节能环保的需要, 利用二次能源发电, 筹建电厂, 希望通过自发自用的模式, 增加企业效益, 节约能源。但是, 电网公司却要求按国家规定工业用电价格定位, 首先要先把生产的电便宜卖给电网公司, 然后再从电网公司按照市场价格买电。例如:马鞍山钢铁股份有限公司副总经理丁毅说:“我们的电卖给电网的价格大约在3毛钱, 但从电网买进电则要6毛多, 从经济效益上说, 显然是不划算的”。这些因素都影响了企业利用二次能源的积极性。
3 发展循环经济, 提高钢铁企业能源利用的对策及措施
3.1 国家应出台优惠政策, 提高二次能源利用上的积极性
国家有关财政、税收、金融等应给予二次能源回收利用项目优惠政策, 并进口设备、仪器、零附件、专用工具, 免征进口关税和进口环节增值税, 对于符合贷款条件、从事二次能源利用的项目, 国家财政应给予全额贴息 (展期不贴息) 。应充分发挥钢铁企业在可再生能源利用上的优势, 在利用二次能源发电, 筹建电厂方面给予照顾。
3.2 合理定位二次能源电厂, 摆脱上网电价对发展二次能源的束缚
建议有关部门应对自备电厂与公用电厂相同程度的重视, 将钢铁制造过程中产生了大量余热、余压、余能, “自建、自管、自用”的发展原则, 充分的调动了全社会积极性, 或者将产生的二次能源视为可再生能源, 其上网价格可按照《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》, 统一执行, 并给予一年免征、一年减征所得税的优惠。总之, 企业是以“利润中心论”为经营思想, 如果企业发生了亏损, 则难以调动他们的长期的积极性。
3.3 鼓励技术创新, 大力推广应用先进适用二次能源利用技术
依靠技术进步来促进钢铁企业的节能降耗是钢铁行业二次能源的回收利用的重要措施之一。建议国家制定税收优惠政策, 调动钢铁企业长期的积极性, 综合二次能源的特性, 积极应用新材料、新技术、新工艺, 加大科技投入, 研究将征收的排污费纳入预算内, 按专项基金管理, 不参与体制分成, 加强国际间科技领域的合作, 特别是在二次能源利用领域进行合作研究和技术交流, 以推进余热发电技术在国内的应用。企业内部也应建立立体化、精确化的激励机制, 对技术创新的骨干实施物质激励和精神鼓励, 只有建立和健全激励机制, 才能有效激发人才的潜力, 提升企业核心竞争力。一些有实力的企业可以从相关技术和标准化的整体自主创新中, 获得属于自己创新的“看家本领”, 推动二次能源利用项目, 形成自主知识产权。其他企业则可以通过引进消化吸收再创新, 学习国外的先进经验和技术, 可以聚集创新资源, 积累创新经验, 提升引进消化吸收再创新的档次和水平。
4 结语
当前钢铁生产企业大幅度提高生产总量, 呈现供大于需态势, 国际市场竞争更加激烈, 对于目前疲软的市场状况, 积累创新经验, 规范企业能源利用工作, 实施全过程管理, 使二次能源利用形成一个有机整体, 以达到节能减排的效果。
摘要：随着我国国民经济的快速发展, 工业化、城市化“两化”进程将进一步加快, 产业结构进一步调整, 工业化步伐加快, 这势必会引起能源供求矛盾进一步激化。钢铁行业作为我国的能耗大户, 如何进行二次能源回收利用, 运用循环经济的原理和原则来推进节能减排, 已成为钢铁企业发展的最关键因素。
关键词：节能减排,二次利用,钢铁企业
参考文献
[1]周渝生, 沙高原, 田广亚, 等.清洁生产离我们不再遥远[N].中国冶金报, 2008.
[2]郭云涛.中国能源开发利用面临四大瓶颈[N].第一财经日报, 2009.
石化企业能源利用 篇5
一、综合利用二次能源对企业降低成本具有不可忽视的作用
二次能源是指由一次能源经过加工转换后得到的能源, 钢铁企业生产过程中的二次能源如TRT发电、CDQ发电、背压发电, 蒸汽, 煤气, 粗笨、焦油, 氢气等, 在生产过程中排出的余能, 排放的可燃气和气压流等, 也属于二次能源, 如高温高压蒸汽转化成低温低压蒸汽过程中释放出来的压力和热量, 高炉煤气余压等。一次能源经过几次转换所得到的另一种能源, 也称为二次能源。
应该说, 节能设备的进步为其他二次能源的回收利用提供了基础, 八钢公司现有的节能设备有TRT、CDQ、烧结余热回收、干熄焦蒸汽回收、转炉煤气回收、背压发电、12MW低温余热发电等。八钢认真贯彻循环经济理念, 确保企业可持续发展, 十分注重提升二次能源综合利用率, 以“低消耗、低排放、高效率”和“减量化、再利用”为原则, 实现节能、节水、降耗和资源综合利用。不仅可以节能减排, 而且可以给企业本身带来可观的经济效益。
1. 加大综合利用的投入对自发电、煤气放散的影响
八钢公司2012-2015年间不断加大二次利用节能设备投入, 二次能源综合利用率不断提高, 对自发电、煤气放散方面的影响见表1。
(1) 宝钢集团八钢公司自发电占比由2012年的22.67%上升为2015年的36.7%, 2016年自发电量有望比2012年增加1.5亿千瓦时, 相当于节约1.86万吨标准煤, 大大减少环境污染, 为降本增效和降低环境成本做出了贡献。八钢公司高效利用二次能源, 减少了一次能源 (外购电、动力煤等) 的消耗, 也减少了现金流的支出。如果按照八钢电年需求总量计算, 大约节约成本3430万元。
(2) 煤气放散率逐渐下降基本控制为零, 二次能源的回收利用, 降低了对环境的污染程度, 从而促进资源节约型和环境友好型社会的建设。
2. 加大综合利用的投入对吨钢余能回收的影响
八钢公司2012-2015年, 不断投入二次利用节能设备对吨钢余能回收的影响见表2。
由表2可以看出, 吨钢余能回收随着二次利用节能设备不断投入而逐年增加, 使有限的资源发挥最大的效用, 实现能源的再循环。八钢积极发展循环经济加强能源管理, 主要能耗指标逐年下降, 余热余能回收利用水平逐年提高。
提高二次能源利用的主要途径有两方面:一方面要进一步推广利用现有成熟的节能技术;另一方面要从各方面挖掘潜力, 提高现有节能技术的应用效果。此外, 开发一批关键节能技术并实现产业化。
二、合理回用污水, 实现节能减排
八钢是一家多元化的大型钢铁企业, 具有从矿山、选矿、烧结、焦化、炼铁、炼钢到轧钢完整的生产工艺流程, 目前年产钢能力750万吨, 是耗水大户, 其在全国节能减排的工作中承担着重大的责任。八钢公司工业废水深度处理和回用是节能减排、进一步提高水循环利用率、同时解决外排污水对环境造成的污染问题而实施的一项环保工程。公司工业废水深度处理及综合利用工程的建设将对优化头屯河区的生态环境、缓解日益恶化的水资源状况、保障八钢生产和发展是必要的, 具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。
2014年3月, 公司集中污水处理中心正式投运使用, 工业废水深度处理及综合利用工程使外排水量大幅度减少, 并经过处理后得到回用, 极大提高了循环水率。很大程度上减少了钢厂对地面水体的污染。
1. 投运后产生的经济效益
按照八钢公司每天需要购买新水和排污费计算, 污水处理中心正式投运使用后每年为八钢公司节省29.19万元左右。
2. 投运后产生的社会效益
近年来, 随着经济的快速发展和人口的不断增加, 生产、生活用水量的大幅度增长, 供水量严重不足已成为阻碍钢铁工业发展的主要问题之一, 工业废水深度处理及综合利用工程的建设和运行, 充分利用了原来白白排掉的水资源, 提高了供水量, 对八一钢铁公司保持和扩大生产规模, 加大技改力度具有重要意义。
该项目的建设, 减少了地表水资源占有量。在经济高速发展, 城镇人口规模迅速膨胀的将来, 将原来工业占用的清洁水资源还给居民, 在居民拥有更充足的生活用水的同时, 还带来城镇环境改善、绿化面积增加、道路扬尘减少等一系列社会效益。
3. 投运后产生的环境效益
该项目的建设, 使八钢公司达到生产废水零排放, 大大减轻了对接收水体的污染。
集中污水处理厂按规划采用污水处理后回用供水, 供水保证率高, 配水安全可靠, 限制和减少工业自备水源设施的取水量, 使八钢水资源的优化分配和水源保护更趋于合理。
三、充分利用优惠政策, 为企业创出实效
近几年国家相继出台一些优惠政策, 新疆维吾尔自治区人民政府发布《关于印发新疆电力用户与发电企业直接交易试点实施方案 (试行) 的通知》 (新政发2014年78号文) 中规定新疆电力用户与发电企业直接交易, 政策于2015年4月正式实施。八钢2015年4月至12月享受直购电量64300万k Wh, 4至12月份外购电节约成本2189万元, 降低了能源成本
2014年3月, 新疆维吾尔自治区环境保护厅、新疆维吾尔自治区财政厅联合发布《新疆维吾尔自治区2015年度主要污染物减排专项资金项目申报指南》。公司根据通知要求, 向自治区环保厅申报130吨锅炉脱硫脱硝工程和工业废水及深度处理工程两个项目, 共申请专项补助资金4200万元。
2015年八钢公司获得经济技术开发区 (头屯河区) 节能减排资金奖励91万元。
四、全面推行标准化、精细化管理
2014-2016年, 是八钢全面推行标准化管理关键的三年, 公司先后实施了人力资源管理系统 (HER) 、物资管理系统 (PSCS) 、标准财务系统 (ERP) 、可视化库存及能源管理系统 (EMC) 和全过程成本管控系统。
人力资源管理系统、物资管理系统和标准财务系统, 已正式投入使用。对于八钢公司这样一个多元化大型企业来说, 数据量大, 成本数据分散, 信息过度, 全面的信息化标准系统可以处理大量数据, 保证数据不落地, 替代财务人员庞杂的手工工作。除此之外, 提高了分析能力, 为管理层提供决策提供了信息支撑。
EMS (能源管理中心系统) 2016年正式上线, 届时八钢标准化系统更上一个新台阶。EMS系统是集过程监控、能源管理、能源调度为一体, 以计算机网络技术为基础的监控系统。能源中心实现对八钢能源系统的统一调度、优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗, 对提高劳动生产率和能源管理水平起到了十分显著的促进作用。EMS系统对八钢电力系统、动力系统 (煤气、压缩空气、氧气、氮气、氩气、蒸汽、鼓风) 和水系统数据实施集中监控和管理, 通过对能源系统实行集中监测和控制, 实现从能源数据采集———过程监控———能源介质消耗分析———能源介质数据不落地直接抛帐至财务标准系统———能耗管理等全过程自动化、高效化、科学化管理, 使能源管理与能源生产、使用的全过程有机地结合起来, 提升了能源管理的整体水平。能源管理中心系统的建设, 从根本上解决两个问题:一是依托系统, 实现能源系统的集中调控;二是依赖EMS的信息, 实现对公司范围各用能、产能单元的集中管理、精细化的评价和考核。
八钢公司外购电成本大约占能源总成本的21.06%左右, 所以节约用电对企业降本增效来说也是很重要的一项措施。八钢是用电大户, 电需求总量大约28亿k Wh/年, 根据乌鲁木齐市、昌吉州销售电价表中可知, 峰电的价格是谷电价格的4.459倍。为了减少电费的支出, 八钢公司计控所对峰平谷的电量分别抄读, 财务部门按照峰平谷进行分别核算, 能环部对其分别进行考核, 在不影响正常生产经营的情况下, 尽量减少峰电消耗以谷电用以替代, 例如:尽量将检修安排在高峰时段, 水处理作业区可相对减少峰期水泵抽水电费, 70吨电炉尽量安排在谷时段运行。通过各个部门的努力, 从2015年1月份实施峰谷平价格引导机制后, 1-2月炼铁分公司、炼钢厂、轧钢厂、能源中心谷电比峰电合计多用1658万k Wh, 降本762.68万元, 平均每月节约成本63.56万元。
八钢公司通过建立功能全面覆盖的成本管控 (实绩整合、成本预算、成本分析、成本绩效) 体系, 在整合并“打通”来源多样、结构复杂的系统数据的基础上, 设计灵活高效的成本管控功能, 促进财务人员工作重点由常规分析转向决策分析, 为管理层决策提供数据支撑。
石化企业能源利用 篇6
苏州市位于长三角中心地区, 经济发达, 是长三角地区制造业发展的典型代表。但由于长三角地区能源资源匮乏, 对能源资源有较强的依赖性, 能源消费极易成为长三角地区经济持续发展的瓶颈[2]。
为了响应国家《“十二五”节能减排综合性工作方案》的要求, 本文以制造业为切入点, 深入苏州市制造类企业中开展能源利用状况调研;通过调研对苏州市制造业当前的能源利用现状进行了解, 查找问题, 挖掘潜力, 并提出相应的对策思路。本文可为苏州市节能减排工作提供参考, 通过在制造类企业中深入开展节能减排工作, 使其向低碳生产方向过渡转型, 从而推动全国节能减排工作的实施。
1 调研对象及过程
苏州市制造工业规模庞大, 企业密集度高, 对苏州市及周边地区形成了较强的带动和辐射能力。根据统计, 苏州市有300余家企业被国家列入“十二五”期间“万家企业节能低碳行动”企业名单, 并下达了相应的节能量指标。
1.1 调研对象
按制造类行业对苏州市工业总产值的贡献排序[2], 苏州市制造业支柱产业依次为:通信电子、纺织业、电气机械、化学原料等。本文选取其中比较典型的12家制造类企业作为研究样本, 各企业名称、所属行业分类以及各行业总产值在全国制造业中所占的比重情况如表1所示。
1.2 调研过程
本文根据国际上通用的美国ASHERA (美国采暖、制冷与空调工程师学会) 详细审计 (Detailed Energy Audit) 方法以及要求对样本中的十二家制造企业进行了能源调研与审计[3]。调研流程主要包括:准备会议、数据采集、与专工访谈交流、现场调研、关键设备测试、调研分析及结果反馈、完成调研报告[4]。
资料来源:《中国统计年鉴》, 中国统计出版社[5]。
2 调研结果分析
本文通过对调研企业的能耗数据进行整理计算, 分别从企业总体能耗状况、能源结构、产值能耗等多个角度, 对苏州市制造业能源利用情况进行分析和研究。
2.1 制造业总体能耗状况
本次调研的12家制造类企业总体的单位工业产值综合能耗, 从2007年的0.53 tce/万元降至2011年的0.41 tce/万元, 下降幅度为23.29%, 基本实现了国务院提出的单位GDP能耗降低20%的目标[6]。
由图1可见, 企业单位工业产值能耗总体呈逐年下降趋势;2008年受国际金融危机的影响, 能源资源以及原材料价格上涨, 市场竞争激烈, 导致企业综合能耗水平异常增加。
2.2 企业能源消费结构概况
12家调研企业消费能源种类主要包括电力、煤、天然气、蒸汽、柴油、汽油、燃料油, 以及少量其它能源品种;其中, 12家企业均使用外购电力, 8家企业使用天然气, 5家企业自产或者使用外购蒸汽, 其能源消费结构如图2所示。
能源消费结构图中, 煤炭占29.08%, 电力占45.60%, 天然气仅占8.88%。考虑到长三角地区电力主要来源于火力发电, 因此该能源消费结构中煤炭实际占比约为74.68%。苏州市制造业能源消费仍以传统性能源煤炭为主, 并且石油、天然气和燃煤三者比重差距悬殊。而在世界能源消费结构中, 石油、天然气和煤是三种最主要的能源消费品种, 三者所占比重基本相当。苏州市制造业能源消费结构存在一定的问题。
2.3 企业万元产值综合能耗分析
本文将企业近五年的能耗数据分成前三年 (2007~2009年) 和后两年 (2010、2011年) 共两组进行比较分析。由图3可以发现, 总体来看企业后两年能耗水平较前三年有所下降;其中8家企业能耗水平下降明显, 下降幅度超过10%, 其余4家企业下降幅度较小或基本持平;12家调研企业平均能耗下降幅度约为12.6%。制造类企业能耗水平总体呈现下降趋势, 这表明苏州市近年来节能减排工作已经取得了一定的效果。
其中低耗能企业平均下降幅度为19.10%, 高耗能企业平均下降幅度为12.61%。比较可以发现, 12家调研企业总体平均能耗下降幅度与高耗能企业的平均能耗下降幅度基本持平;可见, 高耗能行业由于能源消费总量较大、能耗水平普遍偏低, 已经成为制造业总体能耗水平的决定因素。因此, 制造业能耗水平的降低需要依靠高耗能企业不断的技术改造和管理优化。高耗能企业应该被列为政府“十二五”期间节能减排工作的重点帮扶对象[7]。
3 存在的问题及对策研究
通过调研分析发现, 目前苏州市制造类企业总体发展态势良好。但在企业实地调研过程中, 我们也发现许多企业仍然存在余热不加利用、变频改造不彻底、能源管理不到位等通性问题。此外, 本文还指出了苏州市制造类企业在节能改造、项目融资、产业结构层次以及外部发展环境等方面仍存在一些问题和障碍, 并简要探讨了相应的解决思路。
3.1 企业的通性问题及节能潜力
通过深入企业走访、调研、访谈, 我们发现并总结了以下几点企业生产运行中普遍存在的通性问题:
(1) 废热、散热等余热损失大
调研发现, 部分企业没有对生产设备 (如空压机、锅炉、窑炉、熔解炉、导热油炉、热处理炉、空调冷凝机组等) 产生的废热余热进行回收利用, 或余热利用效率低下, 造成能源的浪费;有些企业对蒸汽热利用的方式不够合理, 没有遵循“热能梯级利用”的原则, 造成部分热量的损失;还有部分企业的热处理设备 (如熔解炉) 和管道保温性能差, 散热损失偏大, 不仅造成了热量损失, 也使得生产车间空调系统温控负荷增加。
(2) 用能设备存在变频改造空间
调研发现, 部分生产车间中使用的风机、水泵等设备存在“大马拉小车”的现象, 有必要对风机的风量、水泵的流量进行调整。
建议企业采用交流变频控制技术对风机、水泵、磨机、冷冻机和空压机等设备进行技术改造, 不仅可以节约10%~40%的电能, 还可以实现生产设备软启动的功能, 减少机械震动冲击, 降低噪音, 延长设备使用寿命。表2为某抽风机变频改造后的节能效果计算, 每年该抽风机可以节约16 200 k W·h, 回收期仅为5个月。
(3) 部分生产设备老化, 生产工艺有待改进
调研发现, 在传统行业尤其是高耗能行业中, 落后的设备、技术、工艺比较多。有些生产车间使用的旧式风机、电机、水泵等设备, 耗能高, 效率低, 属于国家淘汰设备。此外, 还存在同一条生产线上节能改造不彻底导致新旧设备运行不协调的现象, 使得总体生产效率偏低。
建议企业加速淘汰落后设备和工艺, 新项目需采用新型节能设备和先进的生产工艺。例如, 空压设备建议采用新型离心式空压机, 并配上相应变频设备;压缩空气输送管道需进行优化设计, 实现对压缩空气的梯级利用, 减少压力损失造成的浪费。
(4) 能源管理工作有待进一步完善
调研发现, 企业普遍存在能源计量器具配备不齐全, 或计量仪表精确度不高的问题;大部分企业没有设立单独的部门或聘任专业的能源管理人员负责企业的能源管理工作。
建议企业逐步完备计量器具并淘汰低精度的计量仪表;同时应完善企业能源管理机构的设置, 强化能源定额管理, 全面实施严格的奖惩制度。除此之外, 企业还可通过配备企业能耗监测及控制系统、优化生产管理、加强员工节能意识等方式实现节能降耗[8]。
3.2 企业节能技改投入不足
节能改造是企业实施节能减排工作的重要措施, 然而在调研中发现, 企业在节能改造方面的投入明显不足。以2011年为例, 12家调研企业累计完成技术改造投资6 174万元, 仅占企业当年工业增长值的1.22%, 所占比重极小。
企业之所以在节能技改方面投入不足, 主要原因通常包括以下几点:
(1) 节能改造需投入较大的人力、物力和财力, 对企业的正常生产活动带来影响;
(2) 节能改造可能需要投入大笔资金, 而融资渠道不畅[9], 企业难以承受;
(3) 节能技改所带来的效果, 短期内可能难以显现。
为解决企业节能技改投入不足困境, 一方面, 政府需要强化能效指标考核, 完善相关法规, 通过奖惩政策强制并鼓励企业进行必要的节能改造工作。
另一方面, 企业及节能服务市场需要引进新的融资模式。“合同能源管理”模式作为一种新型的市场化节能机制, 值得进一步大力推广[10]。在该模式中, 节能服务公司与用户签订能源管理合同、约定节能目标, 为用户提供节能诊断、融资、改造等服务, 并以节能效益分享方式回收投资, 并获得合理利润;这种合作机制既能给企业减少人力、物力上的负担, 又能让企业切实感受到节能改造所带来的经济效益[11]。
3.3 产业结构层次总体不高
苏州市制造类企业的产业规模虽然庞大, 但新兴产业、高新技术产业和先进装备制造业比重不高, 产业结构层次有待提升。部分传统行业生产过程中存在的种种问题, 限制了企业能源利用水平的提升。
为了提升制造产业结构的层次, 建议政府从以下方面着手:
(1) 加强政策扶持力度。为了促进区域内高新技术产业发展, 需在税收、服务、人才引进等方面给予大力支持;
(2) 加大对技术创新的投入。通过给予重大科研项目支持, 增强企业研发实力;通过专项基金或财政补贴等方式给予技术创新资金支持, 帮助企业加强技术改造[12];
(3) 注重引进大型高新技术项目。通过吸引跨国大企业及发展前景广阔的大项目, 带动周边地区产业链发展, 从而吸引大批的上下游配套企业主动前来落户[13]。
4 结论
本文选取苏州市具有行业代表性的多家制造类企业进行了实地调研, 从多个角度对企业能源利用状况进行了分析和研究, 对调研中发现的问题进行了归纳和总结, 并给企业及政府提出相应的建议和解决对策。
(1) 调研分析发现, 近五年来苏州市制造类企业能源消耗量呈现下降趋势, 处于良好的发展态势;但同时也发现, 苏州市制造类企业能源消费仍以传统性能源煤炭为主, 天然气等清洁能源所占比重非常小, 整体能源消费结构还不够合理。
(2) 调研结果显示, 苏州市高耗能企业的能耗水平是影响制造业总体能耗水平重要因素之一。高耗能企业能源消费量较大、能源利用效率较低, 使得制造业总体能耗被拉高;此外, 由于高耗能企业能源成本占总成本比例较高, 在能源日益紧缺和环保要求不断严格的双重约束下, 企业将面临更大的发展风险。
(3) 调研还发现, 在生产运行过程中, 制造类企业普遍存在余热浪费、变频改造不彻底、部分设备老化等通性问题, 同时企业的能源管理也存在改进空间。
(4) 此外, 本文还指出苏州市制造类企业存在节能技改投入不足、节能技改项目融资不畅等问题, 分析了企业不愿积极主动地进行节能改造的深层次原因, 并从企业、政府、融资渠道等角度提出解决措施和思路, 鼓励“合同能源管理”模式 (EPC) 的进一步拓展。
(5) 建议政府节能减排工作从高耗能企业抓起, 限制高耗能产业规模;加强政策扶持, 优先发展引进高新技术产业, 增强企业自主创新能力, 提高制造业产业结构层次[14]。
石化企业能源利用 篇7
1 新能源在油田企业中的利用
我单位承担着中石化非常规气田的勘探开发任务, 目前主要井区分布在我国的西部, 前期勘探出来的边缘井、探井都在偏远山区, 电力供应不足, 普通电力建设投资费用高, 并需根据气井的状况才能确定投资的回收率, 同时日常生产以消耗柴油, 所以边缘井与探井的生产成本一直居高不下。如果能够采用风光互补发电系统技术解决边缘井、探井的用电问题, 就可以以最小的投入产生最大的经济效益。
1.1 前提条件
新能源的开发与利用与油田所处的地理条件有着密切的关系, 我油田所在地区为江苏省 (年日照时数为2200-3000) 与山西省 (年日照时数为3000-3200) , 都为二、三类地区既有良好的太阳能的应用条件。
江苏平均风速在2.9米/秒至3.5米/秒之间, 最大风速可达20米/秒以上, 全年有效风能利用在3500小时以上。山西平均平均风速在2米/秒至4米/秒之间, 最大风速可达20米/秒以上, 具备风力发电的条件。
1.2 技术路线
风光互补发电系统一般包括风力发电机、太阳能电池组件、控制器、逆变器、耗能负载、蓄电池组以及支架等。发电系统具体工作原理如图1所示。白天在太阳光的照射下, 太阳能电池组件产生的直流电流与风力发电机组发出的交流电经整流后, 通过控制器一部分经逆变器转化成交流电供负载使用, 另一部分对蓄电池进行充电。当阳光或风能不足时, 蓄电池的电能通过逆变器转化为交流电供给交流负载使用。
(1) 发电部分:由1台或者几台风力发电机和太阳能电池板矩阵组成, 完成风-电、光-电的转换, 并且通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动充电的工作。 (2) 蓄电部分:由多节蓄电池组成, 完成系统的全部电能储备任务。 (3) 充电控制器及直流中心部分:由风能和太阳能充电控制、直流中心、控制柜、避雷器等组成。完成系统各部分的连接、组合以及对于蓄电池组充电的自动控制。 (4) 供电部分:由一台或几台逆变电源组成, 可把蓄电池中的直流电能变换成标准的220V或400V交流电能, 供给各种用电器。
当然, 为了保障用电的可靠性, 还可以采用风力发电与柴油机发电互补, 组成风-柴互补发电系统。
2 功率控制策略
2.1 风电系统功率控制
根据风能及负载变化情况, 风电系统主要包括最大功率跟踪控制、负载功率跟踪控制和超速保护3种控制方式。为了提高系统在蓄电池组没有充满时的运行效率, 在额定风速以下, 本文采用最佳功率给定法进行最大功率跟踪控制。该方法假定系统始终运行在最佳叶尖速比, 根据发电机转速推测风力机最大输出功率, 将该推测功率作为发电机功率的给定, 调节DC/DC变换器的占空比进行阻抗变换, 实现最大功率跟踪。
当风力机输出能量多于负载及蓄电池吸收的能量时, 采用负载跟踪控制模式调节系统功率输出。使得风力机叶尖速比偏离最佳值, 风能利用系数降低, 保证发电机输出功率与负载消耗功率及充人蓄电池功率之和相平衡。
2.2 光伏系统功率控制
根据负载和光照条件, 光伏系统可以运行在最大功率跟踪控制和负载跟踪控制两种方式。可采用扰动观察法进行最大功率跟踪控制。虽然扰动观察法存在系统工作点在最大功率点两侧振荡现象, 造成一定的功率损失, 但具有简单可靠、容易实现特点, 得到广泛应用。
为了实现负载功率跟踪控制, 通过计算负载电流与蓄电池最大可接受电流之和, 并结合母线电压值 (也是蓄电池端电压) , 计算负载和蓄电池需求功率。然后将此值作为光伏阵列输出功率的设定值, 利用PI调节器调节DC/DC变换器的占空比实现功率平衡。
2.3 蓄电池充放电控制
铅酸蓄电池的耐过充电、过放电能力较差, 过充电和过放电现象都会影响蓄电池的容量和使用寿命。为此采用变电流快速充电法对蓄电池进行充电控制, 尽可能在短时间内快速恢复蓄电池放出的能量, 同时防止过充电发生。在开始充电阶段, 利用蓄电池能够接受的最大允许充电电流进行加速充电。当端电压达到设定值时表明蓄电池发生极化现象, 故需降低最大允许充电电流。这一过程重复进行, 直到充电电流减小到最小设定值时表明蓄电池的容量已经恢复到100%, 然后涓流充电以补充蓄电池的自放电损失。
3 方案及效益分析
边缘井、探井的井场用电负荷十分简单, 由两部分组成:机抽动力系统负荷约20KW与基本生活用电约2KW (电视机、电脑等) 。设备配置方案也十分简单:风力发电带动力系统, 太阳能发电带照明生活系统。机抽动力系统可用30KW风力发电机 (带逆变器、蓄电池等) , 现场生活营房的屋顶可用面积为20平方米, 可装设太阳能。风力发电与太阳能发电共用一套逆变系统。所有装置均为可拆卸设计, 可进行搬迁和挪作他用。
对于边缘井、探井的生产, 常规供电方式是使用柴油机组, 一般单井使用50KW的柴油机组 (沃尔沃) , 单台售价9万元;其油耗为13L/h, 按每天工作24小时计算, 日耗柴油290升, 柴油价格为7.01元/升, 每月柴油费用为6.1万元。风力发电机 (配套逆变器、蓄电池等) , 再加上所有的安装费用后, 能够实现运行的总造价为23万。20平方米太阳能电池板 (输出总功率为2000W) 能够实现运行的总造价为2万元, 合计25万元。
经过测算, 使用风光互补发电与柴油机发电相比较, 在投入运行2.62月后, 即可收回设备投资成本, 实现降本增效的目的。
4 结束语
新能源在油田单个用电单元的开发与利用的效果十分明显, 随着新能源技术的成熟发展, 新能源的优势将会越来越明显, 也必将在油田企业得到更为广阔的使用。
摘要：油田企业在油气开发生产过程中需要消耗大量的电力、原油、天然气、汽油、柴油等常规能源, 新能源因地理条件限制、开发技术不成熟等原因虽不能完全取代常规能源, 但在特定环境中适当利用新能源, 不仅能够解决油田企业的成产问题, 还能够起到降低成本, 减少环境污染的作用。
关键词：油田,新能源,开发与利用
参考文献
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