经过“十二五”发展，我国煤制烯烃产业已初具规模，但目前国内尚缺乏对大型煤制烯烃项目能效系统性研究，中煤陕西公司作为中煤集团新的增长引擎和产业结构调整中新型煤化工企业，从项目建设伊始就重视项目能效水平和节能新技术的应用，作为集团公司的能耗大户，积极开展能耗及能效水平的整体状况研究。本文主要针对公司运营以来的生产数据，进行了能耗计算和能效水平的研究，经对标分析后提出节能措施和潜力分析。
1 中煤陕西公司能源消耗结构
2015年1月，中煤陕西公司煤制烯烃项目正式进入生产运营，气化用煤和锅炉用煤目前从外部购入，待大海则煤矿建成后，由铁路运输至厂区。厂区内设有自备热电站，满足厂区内用电需求。 目前，中煤陕西公司煤制烯烃项目能源消费中原料煤占69.33%、燃料煤占30.07%、外购电占0.03%、柴油、新鲜水占0.57%。
2 综合能耗
综合能耗指标体现了企业的能源利用水平，反映了一个公司的节能降耗程度，煤制烯烃综合能耗包括生产系统、辅助生产系统和附属生产系统所消耗的各种一次能源量、二次能源量和损失量;不包括建设和改造过程用能和生活用能;不包括烯烃聚合工艺的能源消耗量。主要生产系统包括气化、净化、甲醇、硫磺、甲醇制烯烃系统及烯烃分离;辅助生产系统包括为生产系统服务的工艺过程、设施和设备。
2.1 能耗计算
煤制烯烃所消耗的各种能源总量等于煤制烯烃生产过程中输入的各种能源折合标准煤合计量减去向外输出的各种能源折合标准煤合计量。 本文气体体积均已折算成标准状态。煤制烯烃综合能耗按式(1)计算：
式中：E——煤制烯烃综合能耗，折标准煤 kg ;
Ei——煤制烯烃生产过程中输入的第i种能源实物量，包括气化原煤、燃料煤、外购电力、各种油类等，单位为t或kW·h或标准态气体m3;
ki——输入的第i种能源的折标系数，单位为kg或kg/kW·h或kg/m3;
n——输入的能源种类数量;
m——输出的能源种类数量;
Ej——煤制烯烃生产过程中输出的第j种能源实物量，包括乙烯、丙烯、碳四、碳五、外供蒸汽、外供电力等，单位为t或kW·h或标准态气体m3;
kj——输出的第j种能源的折标系数，单位为kg/t或kg/kW·h或kg/m3。
2.2 综合能耗
2015年全年中煤陕西公司综合能耗标准煤为262.46万t。
3 能效水平及对标评价
在能源管理工作中，单位产品综合能耗是一个非常重要的能效指标。它不但表明一个企业的生产过程能源管理水平，又是计算企业节能量的基础，也是政府考核企业节能目标的一项关键指标。
3.1 中煤陕西公司能效水平
中煤陕西公司2015年全年烯烃(乙烯+丙烯)产量66.36万t，单位产品综合能耗(标准煤)3955 kg/t。
3.2 能效对标分析
国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会联合发布了《煤制烯烃单位产品能源消耗限额》国家标准，于2014年12月1日正式实施，规定了煤制烯烃企业单位产品能源消耗限定值、准入值、先进值。
中煤陕西公司煤制烯烃单位产品综合能耗(折标煤)为3955 kg/t。与国标对比，中煤陕西公司单位产品能源消耗满足国标准入值要求，但距国标先进水平还有差距。国内同等规模同类装置煤制烯烃单位产品综合能耗为4164 kg/t。中煤陕西公司能耗指标优于国内同行业能效水平，主要原因是中煤陕西公司2015年各装置均满负荷生产，甲醇装置达到设计负荷的109%，烯烃装置达到设计负荷的106%。
4 能源转化率
《能源发展“十二五”规划》和《“十二五”煤炭深加工示范项目能效和资源消耗指标》都规定了能量转化率最低标准，并成为项目能否核准的三项硬性指标之一。中煤陕西公司2015年能源转化率为36.77%、国内同等规模同类装置煤制烯烃项目为35.12%、低于国标40%的要求。中煤陕西公司随着技术优化和升级，节能新技术的不断应用，能源转化率将逐步提高并达到煤炭深加工示范项目能效指标要求。
5 节能方面所采取的措施
中煤陕西公司运行第一年经过全体员工的不懈努力，煤制烯烃项目各项能耗指标和能效水平能达到或优于同行业的水平，主要是设计阶段选用了国内外最先进的新技术、新设备、新材料，在生产运行阶段不断强化生产经营管理、提高装置能力。归结起来，主要采取了以下节能措施。
[pagebreak]5.1 设计阶段
中煤陕西公司煤制烯烃项目集成了空分、煤气化、气化净化、气体分离、热量回收、合成等一系列过程。在设计阶段，公司重视每一单元的能耗技术，从设计上严格要求每个单元技术水平及能耗标准，重点考虑了能量的平衡及能源的梯级利用，做到整体系统的用能优化，采用了最先进的节能、节水的共性技术、关键技术、专有技术，设计出符合节能减排的优质工程。
5.2 生产运行阶段
一是在生产运营起步阶段，生产计划、现场管理、消耗定额、技术质量、成本核算、产品销售等生产经营基础工作做得扎实有效。 二是及时实施了生产计划与考核，建立起了生产绩效、能耗等指标考核，制订并实施原辅材料、三剂化学品、燃料和动力消耗定额计划，并加强了能源统计分析、与同行业进行对标，建立了主要单耗分析机制，每日分析、诊断消耗情况，及时查找设计单耗与运行数据的差异原因，制订措施，加以改进。 三是积极开展岗位操作培训，提高精准操作水平，降低产品单耗;将单耗指标列为生产绩效考核体系重要指标，实施月度考核，严格兑现奖罚。 四是开展横大班生产劳动竞赛、创建“五型班组”，激发班组活力，提高生产效率。五是狠抓现场作业，推行6S管理，定期检查评比考核奖惩，提高规范化作业。 六是优化了气化炉运行方式，在平衡气化单炉运行负荷基础上提高了气化装置整体负荷，由此带动甲醇、MTO、聚合装置等全面扩能，实现全系统、全流程满负荷运行，主要单耗指标控制较好，大度达到或优于设计值。七是运用信息化手段将物耗、能耗实现了实时监测，及时进行数据分析，快速调整设备运行参数和方式，提高精细化生产和管理水平。
6 节能潜力分析
中煤陕西公司煤制烯烃项目正式运行第一年，各项能耗指标达到了国标准入要求，但还没有达到国内先进水平，能源转化率与国标的要求还有一定差距，还有较大的节能空间。
6.1 结构节能潜力分析
由于受碳四中丁烯–1含量低所限，丁烯–1产量与聚乙烯装置的需求不匹配，满足不了聚乙烯装置的需要，现阶段每年缺口约1万t，考虑到公司二期发展，预计每年缺口约2万t。为了达到丁烯–1 自给自足的目的，公司拟采用上海院S–BIT技术来增产丁烯–1产品。该技术所开发的催化剂具有催化活性高，再生周期长，丁烯–2 转化率及丁烯–1选择性高等优点。预计年增产2万t丁烯–1，可提高碳四的综合利用率。
6.2 技术节能潜力分析
6.2.1 湿煤灰、污泥输送项目
气化装置共有3座黑水沉降槽，黑水通过沉降槽下的底流泵输送至气化装置的压滤机厂房;压滤后的细渣(或称湿煤灰)通过汽运的方式运至堆存场。考虑湿煤灰在运输的过程中，稍不注意就可能对运输道路及周边环境产生污染。湿煤灰含碳，可以作为循环流化床锅炉辅助燃料;同时，将污泥掺入湿煤灰中，压送入锅炉，可实现废物利用，改善厂区环境，提高经济效益和社会效益。基于此，公司计划在热动力站东侧新建设湿煤灰、污泥输送项目。项目实施后，每年可利用湿煤灰24万t、节约5.142万t标准煤。
6.2.2 煤浆制备提浓技改项目
根据煤浆制备系统现状，采用第三代煤浆提浓工艺技术，在制浆过程中加入15%左右的细浆和超细浆，并应用分级研磨和高效填充的原理提高煤浆浓度，可以将煤浆浓度提高3%，每年可节能13.89万t标煤。
6.2.3 全厂1.1MPa蒸汽伴热系统凝液回收项目
凝液系统有部分凝液就地排放，造成水资源浪费。公司拟根据全厂凝液收集分布区域的特点，共新设4个凝液收集闪蒸罐，通过技术改造回收全部排放的凝结水。回收的凝结水可以送至第二循环水站作为补充水，可以降低原水消耗，从而达到节水目的。项目实施后，可以回收凝结水及0.46MPa蒸汽，回收凝结水26.99万t/a，回收蒸汽2.43万t/a，每年可节约3642t标准煤。
6.2.4 锅炉喷涂节能减排改造项目
公司拟采用北京希柯华材节能环保科技有限公司Wamat热超导陶瓷材料技术，对一台480 t/h循环流化床锅炉进行节能减排改造。主要是在受热面基材表面喷涂热超导陶瓷材料，大幅提升基材受热面的吸收率，实现热超导作用，达到安全、节能减排效能的提升。项目改造后，每年可节约3%的煤量，每年可节能1.2万t标准煤。
6.2.5 冷却塔水蒸气回收节能改造项目
为节约水资源，降低水耗，回收循环水冷却塔塔顶水汽，公司拟进行冷却塔水蒸气回收节能改造，通过实施节能改造，每年可节能1942.8t标准煤。
6.3 管理节能潜力分析
中煤陕西公司高度重视能源管理，及时调整能源管理体系，以适应行业发展需求，具体实施措施如下：
一是建设信息化能源管理平台。融合智能化、信息化手段，促进节能降耗;采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业能源系统的生产、输配和消耗环节实施集中扁平化动态监控和数字化管理，改进和优化能源平衡，实现系统性的节能降耗。
二是建设能源计量和统计体系。公司根据GB 17167—2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》完善了能源计量器具的配备，主要能源及耗能工质的进出用能单位、进出主要次级用能单位和主要用能设备的计量仪表的配备率、完好率及计量率均达相关规定。
三是加强主要生产设备监控。通过加强设备监控，保证各类用能系统、用能设备的安全、稳定、高效运行。进一步优化机组运行负荷和运行效率，进而发挥机组设备的最大经济性能。对于重点用能系统，如蒸汽系统、电力系统、水系统等，定期开展平衡测试，并从中挖掘节能节水潜力，提出科学合理的节能节水技术措施，进而保证用热、用电和用水水平合理。
四是加强节能教育与培训。进一步强化广大员工，特别是现场操作人员的节能意识，提高技术人员在实际工作中的节能水平和节能技能。公司积极响应各级政府部门和集团公司的号召，积极派遣有关人员参加节能教育和培训，深入节能成果先进单位学习节能工作经验及技能。走出去，请进来，邀请节能专家来企业指导工作，传授先进节能理念，为企业节能增效献计献策。
结束语
中煤陕西公司是集团公司的耗能大户，积极开展煤制烯烃的能效水平研究很有必要，也可对二期煤制烯烃项目的前期准备提供参考，使公司能效指标努力达到国内先进水平，提高项目运行效率，实现经济效益与社会效益双提升。
作者简介
马军鹏(1980-)，男，2006年毕业于北京化工大学高分子化学与物理专业，工学硕士，中煤陕西榆林能源化工有限公司高级工程师。
