化工設(shè)備升級(jí)改造與節(jié)能研究

莫文亮

(廣東翔鷺鎢業(yè)股份有限公司，廣東 潮州 515633)

化工設(shè)備升級(jí)改造與節(jié)能研究

莫文亮

(廣東翔鷺鎢業(yè)股份有限公司，廣東 潮州 515633)

化工行業(yè)是一個(gè)講求效率的行業(yè)，同時(shí)也是一個(gè)極易產(chǎn)生大量污染和能源消耗的行業(yè)，這就要求化工行業(yè)從業(yè)者找到行之有效的對(duì)策和方法，既能提高生產(chǎn)效率，又可以盡可能地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。鑒于此，從原材料路線的選擇、設(shè)備節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用、新設(shè)備的引入與舊設(shè)備的升級(jí)改造等方面出發(fā)，討論了化工設(shè)備如何通過合理的改造來實(shí)現(xiàn)提高效率、節(jié)能減排的目的。

化工設(shè)備；升級(jí)改造；節(jié)能減排

0 引言

化工行業(yè)有顯著的行業(yè)特點(diǎn)，在化工生產(chǎn)過程中，需要進(jìn)行較為嚴(yán)格的風(fēng)險(xiǎn)保護(hù)，同時(shí)極易造成較大規(guī)模的能源浪費(fèi)?；谶@樣的行業(yè)特點(diǎn)，我們?cè)谝胄略O(shè)備或者對(duì)待需要變換用途的舊設(shè)備時(shí)，通常會(huì)根據(jù)設(shè)備自身的一些特點(diǎn)及生產(chǎn)過程中對(duì)于生產(chǎn)布局及工藝流程的要求，對(duì)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳?jí)及改造，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備與生產(chǎn)線的匹配，同時(shí)盡可能最大限度地實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約和再利用。本文即針對(duì)化工設(shè)備升級(jí)改造與節(jié)能減排這一問題進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

1 化工產(chǎn)品的特點(diǎn)

在進(jìn)行設(shè)備改造之前，我們首先要了解化工設(shè)備所服務(wù)的對(duì)象——化工產(chǎn)品的基本特性，以幫助我們針對(duì)實(shí)際特點(diǎn)和需要進(jìn)行設(shè)備升級(jí)改造，并在升級(jí)改造過程中，合理穿插節(jié)能減排措施。

一般來說，化工產(chǎn)品的基本特性可以歸納為兩大方面：

1.1 種類繁多，并具有特定的功能用途

隨著科技的進(jìn)步和應(yīng)用研究的逐步加深，化工產(chǎn)品的應(yīng)用范圍也越來越廣泛，同時(shí)，針對(duì)特定的功能和用途常常會(huì)要求特定的配比及生產(chǎn)工藝。

以鎢礦的加工生產(chǎn)為例，可以根據(jù)不同的需要，通過特定的化工設(shè)備及處理工藝加工成鎢粉、碳化鎢等多種產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品又可以作為原材料，根據(jù)其自身的特性，或與其他物質(zhì)易于結(jié)合的特點(diǎn)，進(jìn)一步衍生出鎢合金、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、工業(yè)刀具、致密陶瓷制品等多種類別與用途的產(chǎn)品。

1.2 產(chǎn)品生產(chǎn)過程對(duì)于技術(shù)有較高要求

在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，需要較高的理論依據(jù)及生產(chǎn)技術(shù)作為基礎(chǔ)。在生產(chǎn)過程中，原材料的配比、溫度、氣體量、設(shè)備穩(wěn)定性等都會(huì)影響到實(shí)際產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

2 化工行業(yè)能源浪費(fèi)現(xiàn)狀

由于化工產(chǎn)品的這些特性和生產(chǎn)要求，在實(shí)際的生產(chǎn)中，往往對(duì)生產(chǎn)條件的要求也比較復(fù)雜，因而在滿足這些生產(chǎn)條件的同時(shí)，能源浪費(fèi)的現(xiàn)象也隨之而來。

在目前普遍的化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，高溫是一個(gè)極為重要的因素。一般來說，絕大部分化工產(chǎn)品的生產(chǎn)都需要使用特定的原料，在高溫下進(jìn)行一定的處理，通過提純、收集、再反應(yīng)等加工過程，實(shí)現(xiàn)化工產(chǎn)品的分離和生產(chǎn)。

在絕大多數(shù)化工設(shè)備的設(shè)計(jì)上，通常都是通過燃煤化工鍋爐來實(shí)現(xiàn)幾百乃至上千度的高溫，而這一過程又需要燃燒大量的煤炭，也就是需要大量的能源作為基本保障。現(xiàn)階段來講，每年僅用于化工行業(yè)的各種能源，就可以折合為約1.7～2.5億t煤炭的消耗量，約占全國(guó)耗能總量的18%。可以說，化工產(chǎn)品的生產(chǎn)消耗掉了大量的能源資源，這是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注和亟待解決的問題。

3 設(shè)備升級(jí)改造與節(jié)能減排相結(jié)合的基本措施

以筆者所從事工作的角度來看，化工產(chǎn)品生產(chǎn)所帶來的大量資源消耗這一問題，一方面由于行業(yè)的特殊性，可以說是必不可少的；但從另一個(gè)方面來看，在整個(gè)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，也有很多地方是可以進(jìn)行革新和變化的，這樣就可以盡可能地減少不必要的能源浪費(fèi)。

譬如在化工設(shè)備的使用上，以前文提及的高溫生產(chǎn)為例，為燃煤化工鍋爐提供足夠的能源固然是化工生產(chǎn)的必要環(huán)節(jié)，但如果在這個(gè)環(huán)節(jié)中，通過合理的設(shè)備升級(jí)改造提高鍋爐的能源利用率，或者有相應(yīng)回收環(huán)節(jié)對(duì)鍋爐未能利用到的熱能進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕厥赵倮?，則可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中節(jié)約能源這一重要目標(biāo)。

結(jié)合筆者自身從事該行業(yè)的一些經(jīng)驗(yàn)來看，要實(shí)現(xiàn)設(shè)備升級(jí)改造與節(jié)能減排相結(jié)合這一目標(biāo)，可以著重從以下幾個(gè)方面入手：

3.1 原材料路線的選擇

化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是一個(gè)復(fù)雜的、講求連貫性和邏輯性的過程，而原材料的選擇和輸入可以看成是所有過程的開始。只有當(dāng)原材料確定了，才能結(jié)合最終需要產(chǎn)出的產(chǎn)品進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而明確在整個(gè)過程中需要使用到哪些輔助設(shè)備(例如分離裝置、反應(yīng)裝置、高溫裝置、過濾裝置等)、輔助材料與原材料的配比等，而這些又將更進(jìn)一步地影響能源的使用與消耗情況。

例如，在進(jìn)行碳化鎢的生產(chǎn)時(shí)，就可以有多種不同的方案：一種是以金屬鎢與碳粉作為組成原料，在混合、擠壓、高溫加熱等作用下生產(chǎn)碳化鎢，在這一過程中需要控制溫度在1 400～1 700 ℃之間；而另一種方案則是利用六羰基鎢為原材料，使其在650～1 000 ℃的高溫下進(jìn)行熱分解從而獲得鎢粉，進(jìn)而在1 150 ℃的高溫下，給入足量的一氧化碳與鎢粉進(jìn)行反應(yīng)，從而獲得碳化鎢。

2種不同的方案由于原材料選定的不同，需要用到的反應(yīng)條件和反應(yīng)過程也不相同，在進(jìn)行選擇時(shí)，除了需要考慮成本及技術(shù)上的可行性外，還要綜合考慮整個(gè)過程對(duì)于能源的消耗情況，選擇最優(yōu)的反應(yīng)方式進(jìn)行生產(chǎn)。

3.2 設(shè)備節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

除了在原材料和加工過程上進(jìn)行

節(jié)能處理外，還應(yīng)該重視設(shè)備節(jié)能技術(shù)的優(yōu)化與革新。只有不斷地引入更新更好的節(jié)能技術(shù)，才能夠不斷地提高能源利用率，從而最大限度地減少生產(chǎn)過程中能源的不合理消耗。

例如，在碳化鎢的生產(chǎn)過程中，可以根據(jù)實(shí)際的需要及設(shè)備條件，嘗試不同的生產(chǎn)方式和節(jié)能技術(shù)，如直接碳化法、閉路循環(huán)生產(chǎn)工藝等。

同時(shí)，還應(yīng)注重對(duì)設(shè)備的維護(hù)以及相關(guān)節(jié)能技術(shù)的引入，例如采用循環(huán)回路方式增加設(shè)備的熱能回收利用率，采用環(huán)狀分路的方式增加熱能的接觸面積從而提高能源的利用率等。

3.3 新設(shè)備的引入與舊設(shè)備的升級(jí)改造

在對(duì)目前的生產(chǎn)原料、生產(chǎn)設(shè)備及技術(shù)進(jìn)行節(jié)能化革新的基礎(chǔ)上，還需要不斷地引入新的設(shè)備和技術(shù)，并據(jù)此進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備升級(jí)，從而不斷地提高設(shè)備的能源節(jié)約能力。

例如，在實(shí)際的碳化鎢生產(chǎn)中，可以根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需要，使用能源利用率較高的石墨電阻爐或感應(yīng)電爐進(jìn)行高溫過程控制；對(duì)燃煤化工鍋爐的熱能輸送部分進(jìn)行環(huán)狀處理，從而增加熱能接觸面積，提高熱能的利用率；在燃煤化工鍋爐的蒸汽出口部分加裝熱能回收裝置，從而對(duì)散失的熱能進(jìn)行回收和再利用等。這些都是通過引入新設(shè)備或?qū)τ谝延性O(shè)備的合理升級(jí)與改造，來實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約利用的目的。

需要注意的是，無論是新設(shè)備的引入還是已有設(shè)備的升級(jí)改造，都必須充分地參考實(shí)際生產(chǎn)需要和能源使用現(xiàn)狀，只有這樣才能不斷地提高節(jié)能水平，實(shí)現(xiàn)化工行業(yè)的節(jié)能目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

化工行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)及社會(huì)生活中重要的行業(yè)，而同樣地，能源問題也是我們十分關(guān)心的重要問題?；谶@種矛盾關(guān)系，如何在確?；ば袠I(yè)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展的同時(shí)實(shí)現(xiàn)能源的合理利用與節(jié)約，需要多方面的努力和相應(yīng)措施的實(shí)施。從化工設(shè)備升級(jí)改造的角度來看，我們可以通過研究相關(guān)的生產(chǎn)過程、工藝要求以及能源利用情況，依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要和節(jié)能目標(biāo)，對(duì)化工設(shè)備進(jìn)行合理而有效的改造，以不影響加工生產(chǎn)為前提，以最大可能地實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約與合理利用為目標(biāo)，來帶動(dòng)化工行業(yè)內(nèi)的節(jié)能風(fēng)潮。

[1]文獻(xiàn)娜，王廣榮，龐宗啟，等.化工設(shè)備升級(jí)改造與節(jié)能[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2009(2)

[2]邱慶俊，王萍.化工設(shè)備維護(hù)與改造對(duì)產(chǎn)品的內(nèi)部影響[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2011(7)

2014-06-16

莫文亮(1984—)，男，廣東人，機(jī)械助理工程師，研究方向：機(jī)電一體化。