煤化工企业节能环保状况评估系统研究

王潇++张鸿

摘 要：随着经济的快速发展，煤化工企业的节能环保备受人们的重视。为了提高煤化工企业节能减排效果，构建了一套能效评价系统。通过对相关工艺参数进行采集、归纳和整理，将实际数据录入系统，按照能耗计算，并可将其中任意数据作为变量进行优化。通用能效评价系统结构包括：流程自由组态子系统，能效计算与评价子系统；专家知识库子系统。该系统可通过流程组态模拟不同工艺过程，结合各单元模块工艺参数和能效消耗数据，自动完成物料平衡、能效、能耗、碳排放等计算，并通过专家系统进行诊断和分析，给出节能参考建议。

关键词：煤化工；节能环保；评估系统

中图分类号：TQ083.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）18-0013-02

1 前言

我国能源结构特征为“富煤、贫油、少气”，发展煤化工产业对于保障我国能源战略安全具有重要意义。传统煤化工普遍存在装置老化和技术落后等问题，具有很大的节能潜力。要使现代煤化工得到长足发展，需要提高能效水平。针对我国石油资源短缺、煤炭相对富足的现状，发展煤制油以及煤制甲醇、二甲醚等石油替代品技术，将极大改变我国能源结构的困境，不仅可以减小油品能源的对外依存度，还可以减轻对环境的污染和对石油资源的依赖。

2 通用能效评价系统结构设计

2.1 通用能效评价系统结构

该系统包括3部分：一是流程自由组态子系统，该系统的作用是搭建工艺流程；二是通用能效评价系统；三是专家知识库子系统[1]。

2.2 流程自由组态

通用能效评价系统具有图形化、可视化建模功能，可以任意组合单元模块得到不同过程模型。不同单元之间可通过流线进行连接表示物理过程，形成完整工艺流程，单元和流线可以任意增加、编辑、移动和删除等。图形建模的模块库分为：通用能耗计算模块、物流模块、原料边界、产品边界、断点模块、气体壓缩模块。该系统可以单独输入每股物料或模块相关参数，如流量、温度、压力、低位热值、折标系数、含碳系数、碳排放因子、收率、单耗、组分、工业分析、元素分析、进料状态等数据。双击图形模型上任意流线，可以弹出对话框进行物料参数输入或修改。

2.3 通用能效计算与评价

该系统具有通用单元模型库，也可以自定义单元模块，单元模型包含工艺参数及能源消耗参数等。单元模块计算类型包括物料平衡计算、收率计算、单耗计算、能耗计算、能效计算、热平衡计算和碳平衡计算。

2.4 专家知识库子系统

该系统录入各行业相关指标，根据目前发布的有关标准对能效相关指标进行评价。

3 煤制烯烃案例分析

3.1 流程组态及数据录入

录入相关标准，标准的选用符合相关行业的要求。有些标准、规范较为陈旧，已不能满足当前工作需求。如《工作指南》要求节能评估报告编制项目能源平衡表和能源平衡网络图，目前能够参考的标准为《企业能量平衡表编制方法》（和《企业能源网络图绘制方法》。这两个标准是基于当时工业能源统计方法编制的，局限性较大，有许多细节性的问题没有解决，亟待依据目前统计方法、能源利用状况进行更新[2]。

3.2 能效计算与评价

结束流程组态及数据录入后，进行全厂及各模块能效计算。根据全厂计算的评判标准，所有模块逐个运行。可以设定全厂能耗、能效的扣除量，默认值0。软件自动实现数据完整性检测、平台连接、平台运行、变量初始化、项目编译（如果项目编译失败则提示）、数据入库（整个项目的-变量）、模型运行（模块内部自动进行数据的归一化处理等数值计算）、模型停止后展示每个模块（能效、能耗、碳排放）、流线（流量、碳流、热流）的数据（使用不同方式区分）。运行次数为3，时间步长为1000s，各流线及模块结果数据、能效、能量消耗，能耗单位为kgce/kg，能效为百分比。在单元模块计算的基础上，自动进行全厂能耗能效计算、碳排放计算、水平衡计算、蒸气平衡计算、电力平衡计算、工艺性能指标计算等。

3.3 专家诊断系统

专家系统可进行能源排序占比、水蒸气平衡图、全厂及单元产品能耗对标分析、工艺性能对标分析及专家诊断功能。在能源排序中将输入物料和耗能工质按照升序或降序排列。全厂能耗对标分析中，分析全场吨烯烃的指标，从专家系统数据库中选择乙烯和丙烯的标准数据进行比较。工艺性能对标分析，以粉煤气化比氧耗指标为例，选择气化单元产出粗煤气与输入氧气进行比值计算，自动计算比氧耗。进入专家诊断功能，选择专家诊断系统数据库中的粉煤气化比氧耗，根据得出比氧耗值，自动进行逻辑判断，得到专家建议[3]。

4 结语

本文根据一套能效评价系统，具有能效计算与评价、专家知识库及诊断等功能。结合各单元模块工艺参数和能效消耗数据，自动完成物料平衡、能效、能耗等计算，并通过专家系统进行诊断和分析，给出节能参考建议。该系统界面友好，操作简便，可以应用于煤制烯烃、煤直接液化、煤间接液化和煤分级炼制等过程能效分析和评价，可为煤化工过程节能减排提供指导。

参考文献

[1]李建营，朱杰.壳牌煤气化工艺投资、运行维护成本及节能环保问题的改进措施[J].中氮肥，2015，（1）：50-53.

[2]秦昊，王晓平，靳文礼.大型化工企业给水排水系统中的节能减排降耗分析[J].西部煤化工，2015，（2）：58-63.

[3]何茂林.影响我国煤化工产业发展的因素分析[J].建筑工程技术与设计，2016，（19）：33.endprint