化工企业中的能源警察--跨区域的节能合作组织对节能潜力的探寻

在实践中，节约能源的落脚点在于贯彻落实。许多的节能设想、尤其是要在较大范围内采取技术改造时，通常都受到重重阻力，难以实现。而在Evonik公司一切都是另外的景象，在节能工作组的帮助下一切工作都得到了落实，更好地利用了能源，实现了降低能源费用的目的。

通常，Ralf Janowsky博士只需看上一眼就可以发现节能的漏洞。冬季，嘶嘶作响的胶管，或者小小的挥发油斑痕都清楚地表明设备在节能方面存在的问题。他的EEM（能效管理）团队有着非常明确的任务——降低Evonik公司的能源费用。这一团队由Evonik公司在不同生产基地的Opex卓越运营管理部门的成员构成，许多成员都与过程设备打了20多年的交道。他们的任务就是把可变成本和固定成本都尽可能地降到最低的程度。在企业内部专业人员的帮助下，这一团队很快就得出了企业的节能潜力，并提出了一些重要的节能调整措施。

一般情况下提出的节能措施不会像“堵住压缩空气管路中的窟窿”那么简单。节能团队对特殊能源消耗和必要的能源消耗情况进行了分析比较，分析氮气的用量，对排气口处的氧浓度进行检测。Janowsky先生认为这些举措大有帮助。凡是现场人员自己不知道的，有时也是无法解答的问题，最好是到现场看看。当提出了一个问题，例如为什么这一生产流程必须采用这一工艺，如果经过较长一段时间才得到答复，Janowsky先生就知道，回答人可能向别人请教了答案。根据专家团队的经验：这里就可能存在着问题。

图1 Evonik公司的节能管理团队对各个生产基地的过程设备都进行了仔细考察，包括图示在德国Antwerpen市的赖氨酸生产设备

在分析的过程中，主要围绕着如何降低可变成本这一中心。Janowsky先生强调指出，在与不同生产基地职工进行分析讨论时一定要注意技术水平的差异问题。通常过程设备的生产操作者有许多想法和意见。节能团队的任务就是对这些意见和想法进行分析评判，找出最理想的方案并加以贯彻落实。

在贯彻落实这些想法时，没有详细的准备阶段，同样也没有传统的工作标准。最终只有一个衡量标准——是否达到了预定的节能潜力。然而，节能团队的专家们也不想使解决方案成为一份书面材料：“在我们报告的基础上，生产基地的管理人员考虑应该采取的节能措施，如何贯彻落实这些节能措施。节能项目必须得到落实，必须要实现。”

基本分析

节能效率的范围是非常广泛的。尽管Evonik公司在化工企业大丰收的2007年一年中就消耗了57010MJ的电力，但还是比前一年度减少了1%。与能源消耗有关的CO2排放也相应地减少了2%，降低到474万t。

图2 “就像我们几年前在企业中深入推广安全技术一样，现在我们也要有意识地节约能源。”
——Ralf Janowsky博士，Evonik公司

通过在能源生产和能源准备过程中进一步提高能源利用率，企业在化工领域中的生产能力提高了5%，所使用的能源与前一年相比实际减少了5%，与此有关的CO2排放减少了6%。

节能工作组也在这一过程中编写了一份工作报告。报告中对节能目标做了如下阐释：到2009年底时完成Evonik公司全球75%左右生产基地的能耗分析。Janowsky先生强调说：“我们实现了这一目标。”46次EEM能效管理分析，大约76%的潜力分析是非常必要的，得出的节能潜力在7%~20%之间（平均12%）。由节能可以带来的资金节约为几千万欧元。

在这一数字背后，隐含着大量的具体数据，各检查分析报告中累积的节能措施总数高达500余条。其中绝大部分（大约56%）涉及到的都是新的传热方案，即加装热交换器和能源回收系统。26%的项目涉及到节约用电。其他的措施涉及辅助介质、致冷和压缩空气等等。

小小的节能措施，大大的节能效果

节能措施并不总是费时费力的技术改造工程。例如，在某生产厂，非工作时间中的氮气消耗量异常高。因此建议在这里加装一个开关。在其他情况下，将通过费时费力的方法把20bar的蒸汽压力降低到10bar，用于生产流程之中。很多生产流程都必须按照特定的工艺流程进行。过去，在这种情况下常常会遇到调节技术方面的问题，迫使人们不得不采用较高的工作压力。Janowsky先生说：“当基本条件发生变化时，也必须对流程工艺再次进行复查。”而仅此一项就可以每年节约十多万欧元，无需采取大的节能措施。

图3 MSR技术是提高能源利用率非常重要的一项辅助技术，图示为Evonik公司某生产厂中的检测值示意图

并不是所有的决定都能让人了解的清清楚楚，许多决定要求人们再三斟酌。最好的例子就是变频器的使用，在变频器的帮助下可以有效地降低电力消耗。在新设备中使用变频器已经不是问题。在已有的老式设备中则是完全不同的情况，因为大多数情况下变频器的使用都与控制调节方案有关，而这些控制调节方案直接与安全保护系统交织在一起。要改用变频器则会给工程师带来很大的工作量。但是，MSP技术专家则认为它是节约能源非常有用的辅助工具。在流程工业的生产过程中不仅需要有检测仪器和设备，而且也需要采集能耗数据的仪器设备，以便能够对过程设备的能源利用率进行优化。

举一个理论上的、也是一个非常贴近实际的例子：EEM领域中使用的工厂优化程序，对产品生产进行准备和生产副产品的分馏塔是化工生产企业中的蒸汽和能源消耗大户。通常情况下，分馏塔的回流量都是调节好的，或者是受控调节的，回流量的大小不考虑输入量的波动。在负载较小的情况下，这是可行的，但一个适合于分离任务的、调节到最小回流的设置状况所需的能源也较少，也能降低能源的消耗。这一任务是EEM系统所承担的、标准的节能技术任务。例如在有先后连续关系的两个分馏塔中的能耗考察和分析时的情况就是如此。这两个分馏塔有各自的重沸器和冷凝器，而它们又带有各自的输送泵和相应的附件。在这样的基本条件下，两个分馏塔连接可以省略一些泵和热交换器。仅此一项就可以使这两个重沸器节约六位数的能源费用。

除了技术的节能观点以外，还要建立相应的节能管理平台，例如定义节能KPIs（关键绩效指标）以及确定明确的节能目标。这也适用于节能技术方案的调整和保持。Janowsky先生说：“就像我们前几年有意识地在企业中深入地推广安全保护技术一样，现在我们也要有意识地节约能源。”能源平衡图以及平衡图中的特性数据应该一目了然反应的清清楚楚。

特征数据的含义越清楚、越准确，也就越简单、越容易让人们理解。“假如我说每小时消耗的蒸汽为15t。这往往只会让人们耸耸肩膀。但如果我说这相当于每天损失了一辆小轿车时，人们的责任意识也就被唤起来了。”

展望未来，无论是否对耗能大户进行节能分析，Janowsky先生认为，还有进一步改进过程设备节能的潜力。目前，他的团队集中力量完成对现有流程生产设备和基础设施的节能分析和优化。将来，在专家们顺利地完成了第一步任务后，将会有时间进行更深层次的考虑，是否有可能利用完全不同的另一种流程工艺来进行生产，或者利用其他的原材料来进行生产，是否有可能把能源生产设备和能源消耗设备连接在一起等等。

利用节能控制平台避免负载峰值

图4 对过程设备的运行状况一目了然：在异佛尔酮的生产过程中，其能源消耗是否都在绿色的区域之内

一般来讲，生产企业都有各个设备能源消耗的数据。而很多的流程生产设备除了受上一级控制系统的控制、管理之外，还安装有一套PIMS流程信息管理系统。基于这一系统，使过程设备的生产管理人员能够利用过程设备的生产数据，无需进入企业层次的数据管理网络，无需受它们的控制。为了使过程设备的能源平衡数据一目了然，Evonik公司研发设计了能源管理控制平台Energiecockpit，并已在20多家企业中得到了使用。它对特殊的能源消耗情况，例如天然气、蒸汽和电流等的理论消耗值进行比较，并用自己的数据KPI以图形方式把负载状况显示出来。为了避免过程设备的功率状况受到不必要干扰因素的影响，因此就要与过程设备主控系统分开。而这一系统最大的辅助用途就是避免昂贵的峰值载荷。因为它能够在高负荷到来之前发出报警提示。