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摘 要：炼油企业的能源消耗量非常大，为了减少能源消耗，炼油企业逐渐的应用低温热利用技术，该技术应用初期，的确起到了一定的作用。但是由于我国的炼油企业利用该技术时，过于随机以及分散，因此长期效果并不佳。为此，越来越多的炼油企业开始对低温热系统利用技术进行有效的优化，对其设备进行改进，以便能够发挥出该技术更大的价值。本文首先对低温热利用系统匹配优化原则进行了介绍，其次对其低温热大系统利用技术进行了详细的阐释，希望能够为炼油企业的发展提供帮助。
关键词：炼油企业；低温热利用技术；大系统
现阶段炼油企业应用的装置规模非常大，能源消耗量已经排在第一位，为此，我国主要的炼油企业都提出了降低能耗的目标。因为国家对炼油企业的能源降耗非常支持，所以目前我国的炼油企业的降低能耗、挖潜增效有了明显的成效。尽管炼油企业的能源降耗依然没有达到科学发展观的标准，而且与国外主要国家的炼油企业相比，我国的炼油企业能源降耗还有很大的空间，低温热大系统优化利用技术的应用完全可以成为一个良好的契机。
一、低温热大系统优化利用技术的匹配原则
炼油企业之所以会产生大量的低温热，主要是因为能量未能得到正确的匹配，对此低温热大系统优化利用技术应用的关键点就是优化匹配原则。匹配原则优化的要点如下：
第一，装置能量要达到整体优化，不仅要实现热出料，还能够进行热联合，以此最大程度的降低低温热的出现。目前我国炼油企业已经有条件对装置能量进行综合优化，现今首要解决的问题就是热出料。现阶段我国炼油企业装置开工周期已经有所延长，而且装置控制水平已经有了明显的提高，平面布置越来越集中，装置能量要想达到上述要求，基本条件都已经具备。热出料能够减少负荷，还能够腾出一批热量，可以进行预热冷。
第二，要充分的考虑蒸汽动力系统。大多数情况下，低温热利用的渠道就是将热源蒸汽完全的替换掉，低温余热能够得到最大程度的回收利用，这样无论是装置，还是其他辅助性的系统都会对低压蒸汽没有过高的要求，这样就可以为蒸汽动力系统的优化提供了方便。相关人员可以将装置中产生的蒸汽余热，通过替换，转变为换热，这样能够节约大量的燃料，有一部分温锅炉可以不必停开，蒸汽管网运行时也能够进行有效的调整。另外，低温热阱也会明显的降低。
第三，低温热阱应用得到最大程度的利用。在低温热阱应用的过程中，有关人员应该首先对低温加工装置用热进行详细的了解，完全了解之后，再进行充分的利用。比如气体分馏、再沸器用热等装置的预热等。这些低温加工装置绝大部分温位都处于100℃以下，只有很少一部分处于在100℃以上，但是也没有超过120℃。目前多用1.0MPa蒸汽为热源，拥损失很大。这些热阱的最大优点是连续、稳定用热，没有季节变化，节能效果极好；其次是储运、伴热，发汽用原水、除盐水、干燥空气、采暖水、空调新风等，以及包括厂外生活区的采暖、生活等热阱。这些低温热阱的特点是：温度低、耗热量大，负荷随季节变化大。例如：原水和空气在夏季的温度通常为25-30℃；冬季南方为10℃，而北方则在零下10℃到20℃不等。它们在冬季能有效地降低回水温度，增加取热量。
第四，升级利用措施（做功、制冷、热泵）与优化匹配同时考虑。在低温热阱实在不足，可用热源过剩的情况下，可以采用诸如：低温朗肯循环发电、制冷、热泵等升级利用技术，使低温热转变为工艺可用的动力、冷或较高温位的热。这些技术相对于同级换热回收利用而言需要较高的投资，但只要经过严格的技术经济分析、核算，认为合理，就应当纳入到大系统低温热利用的规划中来，与同级换热回收利用一并统筹优化匹配。
二、低温热回收换热网络和循环热媒水系统的设计
低温热回收系统设计的工作步骤如下：
1、在初步确定热出料和高温位热联合方案之后，把各生产装置（如催化裂化、常减压蒸馏、焦化等）内的低温余热源按照温位从低到高依次排列，注明温度区间、流量、热容流率和热量。
2、按照上述第三个匹配原则节把工艺装置和辅助系统的两类低温热阱，按照温位高低依次分别排列。注明温度区间、流量和热容流率，并统计总所需热负荷。
3、参照夹点技术，在同一张T-H图上，画出热源、热阱两条复合曲线。
4、选择合适的计算方法，计算目前技术经济条件下热媒水与油品换热的最优传热温差，作为合成优化的换热网络的初始判据。由于具体的物性和经济条件不同，传热温差并不是常数，但是在一定的工程项目范围内，变化不会很大。在T-H图上热源、热阱两条复合曲线之间，以传热温差为尺度画出一条代表循环热媒水的直线，使其斜率大致介于热源复合曲线的平均斜率与热阱复合曲线的平均斜率之间。可先固定热源曲线，通过左右移动热阱曲线，实现符合传热温差。尺度的三条曲线的配合。此时，这条直线与热源、热阱两条复合曲线在H轴投影的重合部分，即为可以回收利用的低温热；直线两端点的温差，就是热媒水的温升。由直线的斜率可计算出热媒水的流量。图1为由最优传热温差决定的热源、热阱与热媒水循环系统T-Q图。以步骤（4）为指导，开始合成热源一热媒水换热网络（HEN）。按上述热媒水的流量和温升，根据总平面布置，按照“温度对口、梯级利用”和热媒水管线尽可能短，不在装置之间来回反复的原则，运用分流一合流手段，合成初始的“热源一热媒水”HEN。注意调整分流各支路水量以使合流点各支路的水温尽量一致，也须避免偏离传热温差，太大的匹配。HEN和循环热媒水参数进行调整，形成满足实际工程要求的系统，并设计相应的热媒水循环泵、缓冲罐，以及控制来水和会水温度的两个控制回路
图1 热源、热阱与热媒水循环系统T-Q关系
三、结语
综上所述，可知我国的炼油企业在炼油的过程中，都会不同的程度的出现低温热，这主要是因为炼油企业在扩建期间，能量匹配未能达到最佳，过于随机与分散，因此造成了大量能源的浪费。低温热大系统优化利用技术的应用，能够非常好的解决这一问题。但是需要注意的是，低温大系统的使用，必须以热出料、热联合等装置系统参数得以优化的基础上，与此同时，蒸汽动力系统也需要进行改进，这样才能够发挥出低温大系统的优势，大大降低炼油企业的能源消耗。
参考文献
[1] 仵浩，刘二恒，华贲. 低温热利用的新格局和系统优化策略[J]. 计算机与应用化学. 2009（02）
[2] 刘二恒，华贲. 炼油企业全局能量优化中的储运系统节能[J]. 中外能源. 2009（04）
[3] 华贲，仵浩，刘二恒. 基于经济评价的换热器最优传热温差[J]. 化工进展. 2009（07）
[4] 华贲. 中国炼油企业节能降耗——从装置到全局能量系统优化[J]. 石油学报（石油加工）. 2009（04）
[5] 仵浩，华贲. 低温热利用系统关键工艺参数的选定（英文）[J]. 陕西科技大学学报（自然科学版）. 2008（05）
关键词：炼油企业；低温热利用技术；大系统
现阶段炼油企业应用的装置规模非常大，能源消耗量已经排在第一位，为此，我国主要的炼油企业都提出了降低能耗的目标。因为国家对炼油企业的能源降耗非常支持，所以目前我国的炼油企业的降低能耗、挖潜增效有了明显的成效。尽管炼油企业的能源降耗依然没有达到科学发展观的标准，而且与国外主要国家的炼油企业相比，我国的炼油企业能源降耗还有很大的空间，低温热大系统优化利用技术的应用完全可以成为一个良好的契机。
一、低温热大系统优化利用技术的匹配原则
炼油企业之所以会产生大量的低温热，主要是因为能量未能得到正确的匹配，对此低温热大系统优化利用技术应用的关键点就是优化匹配原则。匹配原则优化的要点如下：
第一，装置能量要达到整体优化，不仅要实现热出料，还能够进行热联合，以此最大程度的降低低温热的出现。目前我国炼油企业已经有条件对装置能量进行综合优化，现今首要解决的问题就是热出料。现阶段我国炼油企业装置开工周期已经有所延长，而且装置控制水平已经有了明显的提高，平面布置越来越集中，装置能量要想达到上述要求，基本条件都已经具备。热出料能够减少负荷，还能够腾出一批热量，可以进行预热冷。
第二，要充分的考虑蒸汽动力系统。大多数情况下，低温热利用的渠道就是将热源蒸汽完全的替换掉，低温余热能够得到最大程度的回收利用，这样无论是装置，还是其他辅助性的系统都会对低压蒸汽没有过高的要求，这样就可以为蒸汽动力系统的优化提供了方便。相关人员可以将装置中产生的蒸汽余热，通过替换，转变为换热，这样能够节约大量的燃料，有一部分温锅炉可以不必停开，蒸汽管网运行时也能够进行有效的调整。另外，低温热阱也会明显的降低。
第三，低温热阱应用得到最大程度的利用。在低温热阱应用的过程中，有关人员应该首先对低温加工装置用热进行详细的了解，完全了解之后，再进行充分的利用。比如气体分馏、再沸器用热等装置的预热等。这些低温加工装置绝大部分温位都处于100℃以下，只有很少一部分处于在100℃以上，但是也没有超过120℃。目前多用1.0MPa蒸汽为热源，拥损失很大。这些热阱的最大优点是连续、稳定用热，没有季节变化，节能效果极好；其次是储运、伴热，发汽用原水、除盐水、干燥空气、采暖水、空调新风等，以及包括厂外生活区的采暖、生活等热阱。这些低温热阱的特点是：温度低、耗热量大，负荷随季节变化大。例如：原水和空气在夏季的温度通常为25-30℃；冬季南方为10℃，而北方则在零下10℃到20℃不等。它们在冬季能有效地降低回水温度，增加取热量。
第四，升级利用措施（做功、制冷、热泵）与优化匹配同时考虑。在低温热阱实在不足，可用热源过剩的情况下，可以采用诸如：低温朗肯循环发电、制冷、热泵等升级利用技术，使低温热转变为工艺可用的动力、冷或较高温位的热。这些技术相对于同级换热回收利用而言需要较高的投资，但只要经过严格的技术经济分析、核算，认为合理，就应当纳入到大系统低温热利用的规划中来，与同级换热回收利用一并统筹优化匹配。
二、低温热回收换热网络和循环热媒水系统的设计
低温热回收系统设计的工作步骤如下：
1、在初步确定热出料和高温位热联合方案之后，把各生产装置（如催化裂化、常减压蒸馏、焦化等）内的低温余热源按照温位从低到高依次排列，注明温度区间、流量、热容流率和热量。
2、按照上述第三个匹配原则节把工艺装置和辅助系统的两类低温热阱，按照温位高低依次分别排列。注明温度区间、流量和热容流率，并统计总所需热负荷。
3、参照夹点技术，在同一张T-H图上，画出热源、热阱两条复合曲线。
4、选择合适的计算方法，计算目前技术经济条件下热媒水与油品换热的最优传热温差，作为合成优化的换热网络的初始判据。由于具体的物性和经济条件不同，传热温差并不是常数，但是在一定的工程项目范围内，变化不会很大。在T-H图上热源、热阱两条复合曲线之间，以传热温差为尺度画出一条代表循环热媒水的直线，使其斜率大致介于热源复合曲线的平均斜率与热阱复合曲线的平均斜率之间。可先固定热源曲线，通过左右移动热阱曲线，实现符合传热温差。尺度的三条曲线的配合。此时，这条直线与热源、热阱两条复合曲线在H轴投影的重合部分，即为可以回收利用的低温热；直线两端点的温差，就是热媒水的温升。由直线的斜率可计算出热媒水的流量。图1为由最优传热温差决定的热源、热阱与热媒水循环系统T-Q图。以步骤（4）为指导，开始合成热源一热媒水换热网络（HEN）。按上述热媒水的流量和温升，根据总平面布置，按照“温度对口、梯级利用”和热媒水管线尽可能短，不在装置之间来回反复的原则，运用分流一合流手段，合成初始的“热源一热媒水”HEN。注意调整分流各支路水量以使合流点各支路的水温尽量一致，也须避免偏离传热温差，太大的匹配。HEN和循环热媒水参数进行调整，形成满足实际工程要求的系统，并设计相应的热媒水循环泵、缓冲罐，以及控制来水和会水温度的两个控制回路
图1 热源、热阱与热媒水循环系统T-Q关系
三、结语
综上所述，可知我国的炼油企业在炼油的过程中，都会不同的程度的出现低温热，这主要是因为炼油企业在扩建期间，能量匹配未能达到最佳，过于随机与分散，因此造成了大量能源的浪费。低温热大系统优化利用技术的应用，能够非常好的解决这一问题。但是需要注意的是，低温大系统的使用，必须以热出料、热联合等装置系统参数得以优化的基础上，与此同时，蒸汽动力系统也需要进行改进，这样才能够发挥出低温大系统的优势，大大降低炼油企业的能源消耗。
参考文献
[1] 仵浩，刘二恒，华贲. 低温热利用的新格局和系统优化策略[J]. 计算机与应用化学. 2009（02）
[2] 刘二恒，华贲. 炼油企业全局能量优化中的储运系统节能[J]. 中外能源. 2009（04）
[3] 华贲，仵浩，刘二恒. 基于经济评价的换热器最优传热温差[J]. 化工进展. 2009（07）
[4] 华贲. 中国炼油企业节能降耗——从装置到全局能量系统优化[J]. 石油学报（石油加工）. 2009（04）
[5] 仵浩，华贲. 低温热利用系统关键工艺参数的选定（英文）[J]. 陕西科技大学学报（自然科学版）. 2008（05）