在低碳经济下石化仪表控制系统发展趋势

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1、 中石化规划院-咨询公司CPPEI解怀仁 2010年03月18日于北京在低碳经济下石化仪表控 制系统发展趋势CPPEI目 录一、石化发展已步入低碳经济时代二、 2015年中国石化发展的概况 三、低碳经济下的仪表自动化四、发展高效的联合循（IGCC） 控制系统CPPEI一、石化发展已步入低 碳经济时代CPPEI1,什么是低碳经济v 低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基 础的经济模式，是人类社会继农业文明、工 业文明之后的又一次重大进步。低碳经济实 质是能源高效利用、清洁能源开发、追求绿 色GDP的问题，核心是能源技术和减排技术 创新、产业结构和制度创新以及人类生存发 展观念的根本性转变。.CP

2、PEIv低碳经济主要包括低碳产品、低碳技术和低 碳能源的开发利用，涉及的行业和领域十分 广泛，包括电力、化工、石化、交通、建筑 、冶金等多个行业，特别是可再生能源及新 能源领域，此外，对煤的清洁高效利用、油 气资源和煤层气的勘探开发、二氧化碳捕获 与埋存等领域具有广阔的前景。CPPEI2,低碳经济的主要内容v低碳经济的主要内容是节能减排。先进 的自动化技术正是推动各行业节能减排 的有效武器。低碳经济将成为减缓气候 变化与实现可持续发展的主要途径和必 由之路。自动化企业在发展低碳经济过 程中拥有着巨大的市场空间。CPPEIv发展低碳经济离不开石油和化学工业。根据国际经 验，每生产排放1个单位温室

3、气体的石化产品，可 使用这些石化产品作为替代品（替代其他的金属或 非金属制品）的行业减排23个单位的温室气体。 同时，实现承诺有利于促进石油和化学工业结构优 化，有利于全行业加速能耗高、效率低工艺技术的 淘汰步伐。以合成氨、烧碱、电石等传统行业为例 ，作为化工行业的重点耗能产品，其能耗水平与国 外先进水平相比，产品耗能量平均分别能多出 14% 23%、8%18%和15%21%。这就意味着以先 进技术代替落后的技术，我国石油和化学工业就有 很大的节能减排空间。CPPEI二,2015年中国石化发展 的概况CPPEI二,2015年中国石化发展的概况v1，炼油和化工板块v中国石化规模化、一体化、基地化

4、的炼化业务发展战略逐步落实。目前 ，炼油能力居世界第三，乙烯产能居世界第五，聚烯烃产能居世界第三 。从布局上来看，中国石化炼油业务的基地化布局已初步形成。环渤海 湾、长三角、珠三角三个具有聚集效应的炼化企业集群及沿长江炼化企 业带已经形成。大型乙烯依托大型炼油的一体化产业链构造正在推进。 福建、镇海、茂名、扬巴等大型乙烯项目均与大型炼油项目结合紧密。 2009年11月投入运行的福建一体化项目和即将投产的天津百万吨乙烯项 目，将使中国石化的乙烯年产能超过800万吨。2010年，镇海乙烯建成 、扬巴乙烯完成技术改造后，乙烯年产能将再增115万吨。炼油板块， 2008年中国石化的炼油年加工能力为2.

5、02亿吨，目前正在进行的茂名石 化、上海石化、安庆石化等改扩建工程完工后，2015年加工能力将再增 加3000万吨。CPPEI1，炼油和化工板块v 中国石化规模化、一体化、基地化的炼化业务发展战略 逐步落实。目前，炼油能力居世界第三，乙烯产能居世界第 五，聚烯烃产能居世界第三。从布局上来看，中国石化炼油 业务的基地化布局已初步形成。环渤海湾、长三角、珠三角 三个具有聚集效应的炼化企业集群及沿长江炼化企业带已经 形成。大型乙烯依托大型炼油的一体化产业链构造正在推进 。福建、镇海、茂名、扬巴等大型乙烯项目均与大型炼油项 目结合紧密。2009年11月投入运行的福建一体化项目和即 将投产的天津百万吨乙

6、烯项目，将使中国石化的乙烯年产能 超过800万吨。2010年，镇海乙烯建成、扬巴乙烯完成技术 改造后，乙烯年产能将再增115万吨。炼油板块，2008年中 国石化的炼油年加工能力为2.02亿吨，目前正在进行的茂名 石化、上海石化、安庆石化等改扩建工程完工后，2015年加 工能力将再增加3000万吨。CPPEIv中国石化提出，规模扩张不再是重点，核心是增产特色产品 。具体体现为要继续发展烯烃芳烃及有竞争力的下游产品， 提高合成树脂高附加值产品比例，并对不同的企业产品类型 做出统筹安排。面对原油越来越劣质化和重质化，而各国对 油品质量要求越来越高，对炼厂排放限制越来越严格的现实 ，各大炼油企业都在发

7、展深度加工，提高劣质原油加工能力 ，采用清洁生产工艺。v在炼油板块，集团公司近几年配合国家成品油质量升级需要 ，先后对燕山石化、上海石化、镇海炼化以及茂名、金陵等 企业的装置进行三轮技术改造，淘汰一批技术落后、规模小 、能耗高的装置；加大和优化炼油乙烯结合深度，降低成本 ；对一些小炼油，也没有进行简单化关停，而是实施特色化 发展。CPPEIv在化工板块，国内化工领域一直存在初级化工产品 产能严重过剩，高端精细化工产品发展薄弱的问题 。2008年出台的石化产业调整和振兴规划支持 高端化工产品的发展，鼓励化工企业积极转向生产 替代进口、附加值高、技术含量高的产品。v石化行业是资源能源消耗量较大的产

8、业，煤炭、石 油、天然气既是行业发展所必需的能源，又是生产 不可或缺的原料。目前，石化产业资源能源对外依 存度较高，原油接近50%，氯化钾超过50%，天然 橡胶超过75%，硫磺高达90%。CPPEI2，节能减排目标v在石油和化工产业结构调整指导意见 中，已经提出了全行业节能减排的目 标：到2015年，全行业确保完成国家“ 十二五”节能减排目标。电石单位产品综 合能耗下降至1吨标煤，黄磷下降至7吨 标煤，合成氨下降至1.7吨标煤；相对于 “十一五”末期，COD排放量下降8%， 氨氮排放量下降15%，工艺过程的二氧 化硫排放量下降5%。CPPEIv重点发展煤化工的多联产。大型多联产系统可以将 产业

9、链上游的发电、炼焦与下游的化工进行联合， 将发电产生的余热、废水，炼焦产生的尾气、煤焦 油等资源统一由化工企业回收，作为原材料再利用 。如果将石化与煤化工的各个环节结合起来，可能 减排效果更好、经济效益也更高。据介绍,发电行业 若采用多联产系统，发电效率将提高约10%，成本 会下降30%；多联产系统也能使化工产品的生产成 本大幅降低，如生产甲醇成本将降低40%。 CPPEIv全国工业节能与综合利用工作会议也明确了今年工 业节能减排具体目标：单位工业增加值能耗降低7% ，工业固体废物综合利用率提高 1.5个百分点，全 面完成国务院节能减排综合性工作方案确定的落后 产能淘汰计划任务，确保实现“十一

10、五”节能减排目 标。2010年我国将把节能降耗和减排治污作为调整产 业结构和转变发展方式的重要举措，将重点推进投 资项目节能评估、重点行业节能减排指导意见、行 业能效对标达标、企业节能管理和目标责任评价考 核等四方面工作。CPPEI3，油公司迎接新的挑战生物炼油v在全球面临化石资源日渐枯竭和环境保护要求越来越严格的 挑战下，石油燃料加快向生物燃料转化成为一个发展趋势。v全球能源消费大国美国也非常重视生物技术的开发，美国能 源部将为19座生物炼油厂项目注资6亿美元。这些项目将采 用生物质生产先进的生物燃料、生物发电和生物产品。 Terrabon公司已经开发出一种高辛烷值“绿色汽油”。 这种汽 油

11、采用公司的MixAlco专利技术进行生物质预处理和发酵， 产生有机盐类，然后转化成酮类，再转化成高辛烷值汽油。 此外，该技术还可将城市固体废弃物、污水处理污泥、林业 产品残余物（如木屑、木浆和其他木质废弃物）转化成燃料 油。这种“绿色汽油”有望使美国今后减少对化石燃料的依赖 。CPPEIv三，低碳经济下的仪表 自动化CPPEIv发展低碳经济最主要的手段和工作是通过减 少碳的排放，通过节能、提高能效，搞清洁 煤的洁净化利用，发展再生能源，通过植树 造林增加碳汇，这一系列措施和手段可实现 经济的低碳化。在这个过程中，也将促进一 批新型节能控制技术和仪表自动化新技术的 发展和应用。CPPEI1，节能

12、控制技术v中国石化加大节能科技开发工作力度和节能技术推广力度。 重点推广了以下节能技术。油田板块:推广利用节能型抽油 机和抽油系统、注水管网、工艺优化设计技术、优化热力、 电网供电系统及密闭集输工艺等成熟技术;人工智能采油系 统、游梁式抽油机节能改造、实施网电钻井、提高注水系统 效率等节能技术。 v炼化板块:推广加热炉强化传热技术,提高加热炉效率;推广机 泵叶轮切削技术、变频调节技术,降低机泵电耗;推广应用电 网谐波整定技术,提高电网功率因数;推广换热器在线清洗技 术,提高换热效率等。CPPEIv化工板块推广利用吸收式热泵(AHT)在合成 橡胶凝聚装置上的应用技术,扭曲片管强化传 热技术,裂解

13、炉空气预热节能技术,氨合成回路 分子筛节能技术。 在石化工行业为实施节能降耗，在风机、 泵类、输送设备等节能控制已在应用。在低 速时经受较大的过载转矩，有的公司推出中 压变频器为首选方案将提高其性价比。CPPEIv在电机节能领域，电机耗电占社会总耗电量 的60%以上，电机节能备受市场关注。我国 经济增长直接带动了电动机的需求，其市场 规模约800亿元。虽然电机节电系统机会众多 ，但也面临介入困难的尴尬局面。从长远看 来，调速技术将被广泛应用于各类交流电机 中，而率先应用变频技术的企业将有很大的 市场潜力。CPPEIv变频器在节能、改善人类生活环境、降低生产成本、提高产 品质量以及提高工业自动化

14、程度等方面都做出了很大的贡献 。例如：工业锅炉根据采用的燃料不同，通常分为燃煤、燃 油和燃气三种。这三种锅炉的燃烧过程控制系统基本相同， 只是燃料量的调节手段有所区别.在各种民用、工业锅炉热工 自动控制过程中，锅炉燃烧过程的自动控制是一项重要的控 制内容。传统的控制方式中，鼓、引风机的风量一般采用风 门挡板控制，炉排电机及给粉机采用滑差调速，其弊端是调 节不及时，操作复杂，不能确保锅炉的最佳运行状态，浪费 能源。对工业锅炉燃烧过程实现变频调速主要是通过变频器 调节送风机的送风量、引风机的引风量和燃料进给。 CPPEIv风机负载多是根据满负荷工作需用量来选型，实际 应用中大部分时间并非工作于满负

15、荷状态，由于交 流电机调速很困难。常用挡风板、风门或开/停机时 间来调节风量或流量，大量的电能都消耗在挡风板 上。同时大电机在工频状态下电气控制采用直接或 Y-起动，电力冲击较大，势必造成电能损耗和开/ 停机时的电流冲击。并且机械冲击大，传动系统寿 命短，震动及噪音较大，需要的电源容量大，功率 因数较低等。 CPPEIv采用变频节电器直接控制风机类负载是一种最科学 的控制方法，当电机在额定转速的80%运行时，理 论上其消耗的功率为额定功率的（80%）3，即 51.2%，去除机械损耗电机铜、铁损等影响。节能 效率也接近40%，也就是当风门开度为80%理论上 可以节约一半的电能。变频节电器是微电脑

16、控制的 很容易和上位机或者传感器组成PID闭环的控制系 统，节能效率将进一步提高，更容易实现工业自动 化控制。 CPPEIv一种新型变频节能柜在采油井投入试验使用 ，收到良好效果。该新型变频节能柜具有自 动化调整抽油机工作制度的功能，调节工作 制度只需工人在控制屏上轻轻一按按钮即可 实现一步到位，改变以往调整工作制度必须 有专人携带专用工具到达井场人工进行调整 的烦琐过程，减轻劳动强度。CPPEI2，环保仪表的应用 v环境检测的指标主要有水中的PH、电导率、溶解氧、浊度 、总有机碳含量，化学物质如硝酸盐、氨、某些金属等，以 及废气中的SO2、NO、CO、CO2和粉尘等。v当前，在工业发达国家中，都在积极发展在线分析仪监控及 环保自动化技术。例如，化工厂在排放管网安在线检测温度 、PH值和总有机碳量。还有用比色仪检测废水废气中的金 属离子、氨、磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐。有的公司安装的 气体监视和分析软件包，可用于监视焚烧炉排放的气体，它 可从烟气中采样，分析其中的SO2、NO、CO、HCI和固