降低能源消耗的最佳方法

Sunil Patil解释,已经有一系列运营方法和策略可以用于提高工厂的能源利用率。更重要的是采取最佳方法可以改进公司采购、买卖和使用能源的方式。

能源管理是项目可持续性和盈利能力的必要因素。能源是大多数化学和炼油项目中仅次于原材料的第二大花销。那些投资改进能源效率的炼油厂和石化公司通过改善经营利润率、生产灵活性以及减少碳排放来获得竞争优势。提高能源利用率应当被视为一个商业良机,并且将其融入企业的各个层面。在任何项目的运营过程中,外部和内部因素都会为能源优化带来持续挑战。能源的获取、供应和成本一直在变化与发展。原料变化会对经营战略产生影响。销售合同会带来限制。当设备随时间老化,其状态影响运营效率时,环保法规和税收会强制改变运营方式,例如热交换器老化、阻塞。

那么,炼油和石化公司在应对业务复杂度和不确定性的同时,如何维持能源效率?

解决能源效率低下的问题应当从供给侧和需求侧两方面入手。在需求侧,有多种减少能源需求的策略。从根本上说,更有效地利用所有加热和冷却源可以降低工厂的能耗。这被称为热联合,可以在设计过程中解决,但它可以用于任何运营设施。优化运营以及维护加工设备可以减少能源需求。热交换器面临各种各样的操作问题,包括传热表面结垢、振动和液压问题。加工策略会对能源使用产生重大影响,例如调节工作温度,调整塔板和流量。减少过程变化(通过优化和实时控制)可以显著提高效率。在供给侧,在动态定价和供应基础上积极管理可用的公用事业资源通常可以节约大量成本。

总的来说,有四个节约能源的战略区域:
•精心设计新设施
•为提高能源效率,投资改造生产过程
•改进运营和维护策略
•为达到最低成本或能源使用,对公共事业进行有效管理
企业需要结合这四个要素来有效应对能源效率和碳排放等问题。

用设计提高能源效率

过程工程设计需要满足一系列设计目标,包括产量和质量目标,原料,应对原料、产品变化的灵活性,安全与排放标准,运行稳定性以及资本成本最小化。如果不重视能源效率会对一个工厂的寿命产生负面影响。

时间是节能设计的敌人。如今大多数项目,无论大小,都有工期上的巨大压力。最成熟或最简单的设计过程(从功能角度出发)才能得以开发。在这一早期阶段集成热联合(少量)分析可以为生命周期带来极大好处。节能过程不仅能节省生命周期成本,还可以通过降低所需评级来节省投资。这还有助于节省热、冷公用事业消耗。
在早期设计阶段提升能源优化的方法包括:

•直观的热联合(少量)分析和嵌入过程模拟的优化软件可以让概念设计师从能源角度迅速研究,筛选并选择更好的设计

•过程模拟中的详细热交换器建模可以让概念设计师在热交换器的尺寸、效率和可操作性之间做出权衡,以达到资本与运营成本的最佳平衡

•优化加热冷却模块与关键加工单元之间的相互作用,例如分离柱、先进过程模拟器所使用的优化方法

节能对大型石化和化肥加工以及寻求商业可行性的新式生物转化加工都很重要。Liquid Light是一家正在将专利生物化学加工商业化的初创公司,而Pan Pacific公司可以解决藻类生物燃料生产的概念过程设计。两家公司都利用这些早期设计方法来提高其新工艺的经济效益。Braskem公司已经利用上述方法开发出一种创新的节能工艺,它可以利用甘蔗合成异丙醇。结合加工知识和软件工具(比如艾斯本Plus结合能量分析)在过程设计的早期阶段实现了节能30%。

改造现有设施

有许多方法可以提高现有设施的能源利用率,而许多替代方案也可能提高产量。用于前端设计的相同工具也可以帮助工程师进行节能和工厂改进。关键节能领域包括重新配置热交换器;更换或添加热交换器;采用更积极的预防性维护策略以减少热交换器结垢;改变操作参数和配置以提高效率。

对现有加工设施进行综合能源分析可能确定几十个潜在改进点,其中一些涉及重大的资金花销,另一些涉及生产平衡,它们可以节能并增加产量。在近期公布的一个案例中,LG 化学通过柱一体化和改进工艺序列实现了节能,还提高了10%的产量。

操作和维护策略

一系列操作方法和策略可以用于提高工厂的能源使用率。其中包括:

•能源利用KPI的能见度

显示工厂性能的视觉KPI仪表板是改进操作的出发点。当所有操作员、维护人员、规划师和管理人员了解自身行为对工厂能源利用与成本的影响,这让运营环境中的每个人都承担了改善能源利用率的责任。

•热交换器维护

热交换器结垢会影响能源利用率和产量。改进的过程和热交换器模型结合实时工厂数据可以预测热交换器结垢,实施改进的维护计划可以减少工厂停电、能源使用并增加产量。ENIOS和陶氏化学等企业已经通过这些策略获得了显著收益

•高效生产/能源规划和调度

建立生产与能源调度之间的联系可以确保安全稳定的工厂能源供给;可以减少剩余燃料气的燃烧和剩余蒸汽的排放,有助于预测可能出现的瓶颈。更合理的日常调度以及应对变化的快速执行力是至关重要的。对生产计划过程、能源成本和排放目标进行供给侧管理正在成为规划的必要组成部分。规划入站和出站能源的使用(即过程设备和设施的能源使用,原料调度,购买外部公用事业,使用内部可用来源)可以获得运营效益。

•实时优化结合先进的控制技术

先进过程控制(APC)可以管理过程,减少差异,使工厂的运行效率更接近其理想性能。这反过来还能降低加工过程的整体能源预算,在允许范围内更好地管理排放量。艾斯本DMC3软件采用新一代先进过程控制,使先进的控制系统更加直观且易于维护。实时优化结合先进过程控制可以进一步实现节能。对工厂数据连续应用过程分析模型可以根据工厂实际性能不断修订运营策略。

制造差异

公司对能源管理的关注随着能源价格、价格不确定性的变化趋势而波动。这是一种短视行为。长期来看,投资节能会在资产生命周期内获得回报。用更少的能源实现相同的产出,企业可以利用更高效的过程,采用先进技术来提高性能。改善能源利用能提高加工收益率。它还能带来可持续发展的益处。加工厂作为能耗大户,其碳足迹将受到越来越多的监管和公众监督。

对许多企业来说,节能对利润的贡献往往非常明显。难点在于明确识别节能改良点及其对投资与经营的影响。最先进的过程模拟、分析、规划、调度、优化和控制软件可以管理企业的整体运营,进而优化能源使用。采取更多的节能措施可以节约投资,增加产量并减少排放量。

采取最佳方法可以改进公司采购,买卖和使用能源的方式。在适应不断变化的环境、组织和技术限制的同时,以最小成本和最高可靠性运营现有设施,这样可以优化生产过程。管理者采用最佳做法做出经过精心计算与测量的可持续性决策,同时满足法规并提高生产标准。针对总能源和公用事业系统,先进的能源管理软件工具为加工企业提供了一个降低能源消耗的完美解决方案,它还能显著提高利润率。

Sunil Patil是AspenTech公司亚太地区工程业务咨询主管。

评价!您认为该篇文章:

非常好          一般           没有价值

无需注册,直接提交,定期抽奖,祝您好运!

  • 转发至:
  • 收藏到QQ书签

相关报导