石油化工合理利用能源设计导则石化股份建标函〔2011〕750号.doc

UDC 中华人民共和国行业标准 SH/T 3003-201X石油化工合理利用能源设 计 导 则Design guideline for effectively utilizing energysources in petrochemical industry 发布 实施国家石油和化学工业局 发布中华人民共和国行业标准石油化工合理利用能源设 计 导 则Design guideline for effectively utilizing energysources in petrochemical industrySH/T 3003-201X主编单位： 主编部门： 批准部门： 北 京目 次1 总则 12术语 23 一般规定34工厂设计55生产装置66工业炉77储运 98供热 109给水排水1110供电 12 10.1 供配电系统12 10.2 照明12用词说明14附：条文说明15SH/T 3003-201X1 总 则1.0.1 为保证在石油化工设计中贯彻中华人民共和国节约能源法，特制定本导则。1.0.2 本导则适用于石油化工新建、扩建和改建工程的设计。1.0.3 在技术经济合理的前提下，石油化工设计应采用节能的先进工艺和设备，以降低能耗、提高效益，节能的同时应重视投资效果，节约单位能量的投资额、投资回收年限等应符合国家或行业现行规定。1.0.4 执行本导则时，尚应符合现行有关强制性标准规范的规定。 l.0.5 各种节能措施的设计和实施必须遵守国家环境保护法规的规定。12 术 语2.0.1 能源 Energy sources 能源指产生各种能量的物质，或从这些物质中经过加工制造出的具有能量的物质。2.0.2 节能 Energy conservation 节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。2.0.3 先进控制 Advanced process control(APC) 先进控制是指在动态环境中，基于模型、借助计算机的充分计算能力，为工厂获得最大利润而实施的运行和技术控制策略。2.0.4 热泵精馏 Heat pump distillation 热泵精馏就是把塔顶蒸汽加压升温，使其返回用作本身的再沸热源，回收其冷凝潜热。2.0.5 浓缩倍数 Cycle of concentration 循环冷却水的含盐浓度与补充水的含盐浓度之比值，2.0.6 污垢热阻 Fouling resistance 表示换热设备传热面上因沉积物而导致传热效率下降程度的数值，单位为m2·KW。2.0.7 夹点技术 Pinch technology一种根据夹点对换热器网络进行系统综合的技术。其过程是首先对换热器网络的夹点进行分析，再根据夹点特性，按照若干具有一定理论意义的经验规则对换热器网络进行系统综合。23 一 般 规 定3.0.1 石油化工设计的前期工作、基础工程设计和详细工程设计的各个环节，均应重视合理利用能源和节约能量。在可行性研究、总体设计和基础工程设计文件中，必须有合理利用能源的专门篇(章)论述。3.0.2 在自动控制方案设计中，除满足一般生产要求外，还应根据节能的要求，合理配置各种监控、调节、检测及计量等仪表装置及控制系统。有条件、且效益明显时，宜考虑配置先进控制系统。3.0.3 在输送能源的下列处所应设置检测计量仪表： 1 进出工厂处； 2 进出各个生产装置处； 3 进出生产和消耗能源的主要设备处。3.0.4 根据能量平衡计算的需要，设置必要的仪表测试接口。3.0.5 应选用高效节能的机、泵。严禁选用国家已公布属于淘汰的机、泵产品。在正常负荷下，机、泵运行工况应处于性能曲线的高效区，并应采取合理的调节方式予以保证。3.0.6 驱动机应与机、泵的负荷相匹配。电动机所需功率的安全系数应按表3.0.6选取。若选用汽轮机作原动机时，汽轮机应满足泵在额定工况下所需的功率，并留有10%的安全余量。表3.0.6 电动机所需功率的安全系数名 称轴功率(kW)安全系数般离心泵751.10一般离心泵21741.15一般离心泵3201.251.30一般离心泵31.50开式漩涡泵1.602.50闭式漩涡泵2.203.30容积式泵1.101.253.0.7 在考虑工艺流程和设备布置方案时，应合理利用物料的压力能或位能输送物料。3.0.8 应合理选择各种管道的管径。石油化工企业工艺装置内管道的管径应根据石油化工企业工艺装置管径选择导则SH3035-2007确定，炼油装置和储运系统管道的管径应根据炼油厂全厂性工艺及热力管道设计规范SH/T3108-2000确定。3.0.9 在满足生产及安装要求的前提下，应选用管道阻力小的阀门、管件等。3.0.10 应选用结构先进、质量可靠的蒸汽疏水阀。3.0.11 应重视各种设备、管道及其附件的保温、保冷工程设计，合理确定保温、保冷材料的结构和经济厚度。33.0.12 应合理进行管道的伴热设计。伴热介质应考虑就近利用回收的蒸汽凝结水、热水及有余热的物料，尽量节省蒸汽。在满足工艺需要和经济合理的前提下，可考虑采用电伴热。3.0.13 水、电、气、蒸汽等公用工程设施应尽可能根据联合装置的布置和要求统一设置。3.0.14 对于高温高压蒸汽管道的管托，宜选用隔热管托。3.0.15 科学使用循环水，杜绝循环水直排，适度回用处理的合格污水。3.0.16 采用技术比较成熟的冷凝水回收工艺，积极推行清洁生产新工艺，在生产装置中强化蒸汽的合理使用，减少冷凝水、酸性水、含油污水的产生；合理提高循环水浓缩倍率，降低补水率。3.0.17 合理提高化学水制水比，减少浓水排放。3.0.18 对主要建构筑物应尽合理采用节能新技术、新材料和合理的结构型式。44 工 厂 设 计4.0.1 确定新建石油化工厂产品方案时，除应考虑市场需求和发展趋势外，还应慎重考虑与能耗直接相关的装置或单系列设备的生产能力，使其达到经济规模，所选产品方案和装置规模还应符合国家的产业政策和国民经济发展的要求。4.0.2 需要分期建设的石油化工厂，应做好总体规划，协调好分期建设的产品方案、物料平衡及燃料和能量平衡，实现综合利用，避免发生中间产品或最终产品的放空或焚烧。4.0.3 工厂设计的工艺路线和技术方案选择，应符合下列要求： 1 工艺路线的选择应进行技术经济和能耗比较。 2 工厂最终产品和中间产品应以用户对产品质量的要求为前提，根据不同用途慎重确定不同的质量指标。 3 采用对环境友好的清洁生产工艺，以减少“三废”排放量、在满足环保排放达标要求的前提下, 应采用低能耗的“三废”处理工艺。4.0.4 在全厂总流程设计中，应尽量搞好原料的优化和综合利用。副产物料应充分回收用于生产石油化工产品或作燃料，发展循环经济，尽可能减少排放。4.0.5 在进行工厂总平面布置时，应进行多方案比选，规划好各功能区。在符合有关规范的要求下，生产装置宜采用联合布置，减少经由罐区的供下游装置的出料方式。4.0.6 在工厂总图运输设计中，应根据当地条件和物料情况选定能耗低的运输方式。厂内的铁路、道路和厂门等的设置，应兼顾货物运输，使其运输功耗尽可能小。4.0.7 在工厂总体规划和分期建设中，应注意从全局出发搞好地区性协作，应合理确定每期建设的水、电、气、蒸汽来源、参数及本厂的自建规模。4.0.8 工厂燃料系统设计应对工厂副产可燃物通过平衡充分利用，合理确定工厂燃料管网系统。4.0.9 工厂生产过程中产生的反应热及其它余热，应根据其能量品位用于物料加热或产生相应参数的蒸汽，对于低品位热能宜统筹考虑，建立全厂低品位热能的利用系统。4.0.10 根据工艺生产的要求以及全厂热力、动力平衡的合理性，对大功率的机泵宜选用汽轮机驱动，汽轮机型式的选择，应根据全厂蒸汽平衡确定，尽量选用背压式汽轮机，并适当设置抽汽凝汽式或纯凝汽式汽轮机，以适应负荷变化的调节。4.0.11 在进行供水系统的划分和水平衡设计时，应力求做到重复利用、循环使用、一水多用。4.0.12 原材料、中间产品和产品的储运系统设计，应在设备能力和结构、操作温度、操作方式等方面综合考虑并合理安排，以求得较佳的节能效果，4.0.13 工厂的集中采暖系统，宜采用热水作热媒。4.0.14 工厂设计中采用夹点技术对装置换热网络进行设计，优化能量消耗。4.0.15 在工厂设计过程中尽量采用水夹点技术，采用分级控制、串级使用，提高循环使用率，减少污水产生量，根据污水的性质、品位、回用成本选择稳妥、可靠的回用技术方案。4.0.16 优化设计蒸汽动力系统，生产装置进行热联合，较好地实现热、电联供。4.0.17 工厂设计应做全厂性的能量平衡和(火用)分析。4.0.18 合理采用火炬气回收技术。4.0.19 在进行全厂蒸汽系统的平衡时，应充分规划好蒸汽的分级使用，低位能的蒸汽及冷凝水的利用。55 生 产 装 置5.0.1 生产装置内各设备的生产能力和操作制度(年操作时数、间断或连续操作方式等)应相适应。5.0.2 生产装置的设计应做好装置物料和能量平衡，合理地按品位高低分级利用各种能量。5.0.3 生产装置的设备布置设计，应有利于热能和位能的充分利用。5.0.4 应选择合理的工艺操作条件(温度、压力、物料配比、浓度等)，并对减压过程释放的能量合理利用。5.0.5 反应单元操作的设计应符合下列要求： 1 选择高效催化剂，合理确定反应配方，采用先进的反应器； 2 充分利用反应热加热工艺物料、副产蒸汽或预热锅炉给水等； 3 合理选择反应器的供热方式和介质； 4 反应过程宜采用计算机控制： 5 技术可行时，应将反应和其它过程(也包括其它反应过程)组合起来。5.0.6 分馏、吸收、萃取等单元操作的设计应符合下列要求： 1 确定方案时，应进行能耗比较，合理确定分离顺序、操作条件、产品收率和质量； 2 应积极采用新型、高效塔盘和填料； 3 塔系统宜采用热进料、中间再沸器、中间冷凝器措施； 4 采用最佳回流比； 5 合理选择吸收剂、萃取剂，并确定适宜的溶剂比； 6 对于沸点相近的物系分离如无合适的低品位热能可用时，宜采用热泵精馏。5.0.7 传热单元操作的设计应符合下列要求： 1 换热系统的设计采用先进技术和软件进行优化集成； 2 合理确定传热介质的流速，特别是控制传热一侧的流速，合理选择热端和冷端的温差； 3 传热系统中的冷却和加热介质，应按能量品位合理选用； 4 传热面积不宜有过大的预留系数； 5 宜采用新型、高效的换热设备； 6 采用先进的换热器防垢技术和清洗技术。5.0.8 生产装置应考虑全过程的系统节能(含排放尾气能量的综合利用)。5.0.9 生产装置（单元）之间应尽可能考虑热联合。5.0.10 大型压缩机的驱动机选型，应结合厂区的汽源和电源等条件统筹考虑。5.0.11 合理采用除氧器乏汽的闭式回收技术。5.0.12 合理采用新型分离技术，如抽提蒸馏技术、分壁式塔器技术、络合分离技术、微波分离和磁性分离技术、反应蒸馏技术、膜法分离技术等。66 工 业 炉6.0.1 确定工业炉燃料时，应在满足工艺条件和设备要求的前提下，根据炉型特点尽量采用或部分利用从工艺装置回收的可作为燃料的油和气。6.0.2 根据工业炉烟气和操作工矿的具体特点，合理确定露点温度，充分利用烟气余热，尽可能地降低排烟温度。6.0.3 工业炉燃烧器的类型，应根据炉型、燃料种类和燃烧方式选择，宜选用新型节能燃烧器。6.0.4 在设计过剩空气系数下，燃烧器的最大放热量不应低于表6.0.4的规定：表6.0.4 燃烧器的最大放热量燃烧器数量最大放热量与正常放热量之比(%)315045125671208115 最大燃烧能力和最小燃烧能力的调节比，对液体燃料为31对气体燃料为51。6.0.5 燃烧器的空气过剩系数应按表6.0.5选用。表6.0.5 空气过剩系数燃 烧 器 类 型空气过剩系数自然给风的油燃烧器不大于1.25自然给风的气体燃烧器不大于1.20自然给风的引射式燃烧器不大于1.10强制给风的油燃烧器 不大于1.20强制给风的气体燃烧器不大于1.156.0.6 在满足安全操作的前提下，应严格控制炉体上各种门、孔和连接缝的数量，减少漏风造成的能量损失。6.0.7 炉墙结构材料和厚度应经济合理。在在无露点腐蚀、环境温度为27和无风的条件下，工业炉本体和空气预热系统的外表面的设计温度不得大于80。工业炉散热损失应控制在2%以下。 注：化学工业炉结构设计规定HG205412006规定：炉体外表面的设计温度应不大于100，以6080为宜； 评价企业合理用热技术导则GBT348693规定：在环境温度为20时，工业炉炉内温度若大于900，炉体外表面(侧墙)最高温度不得大于80； 美国石油协会标准炼油厂常用火焰加热炉APl 560规定：辐射和对流段外壁表面的设计温度，在无风条件下，环境温度为27时，不得超过82。当采用预热空气系统时，热烟气和热空气管道的设计条件应和上述相同。76.0.8 按长年连续运转设计的管式炉，当燃料中的含硫量等于或小于0.1% (重量)时，管式炉的热效率值不应低于表6.0.8所列的指标。表6.0.8 燃料基本不含硫的管式炉热效率指标炉 别一般管式炉设计热负荷 (MW)转化炉或裂解炉1l22336612122424热效率(%)5565758084889091 注：管式炉的保证热效率一般可比设计热效率低1%2%； 如要求热效率指标大于表6.0.8的规定时,对增加设施的费用应进行经济评价，增加投资的回收年限般不应超过三年。6.0.9 采用先进成熟的空气预热技术和强化传热技术。87 储 运7.0.1 储运系统油品损耗量较大。为降低损耗，可采用如下措施： 1 储存沸点低于45的甲B类液体应选用压力储罐。沸点高于45，且闪点小于28的甲B类油品储罐应选用浮顶罐或内浮顶罐，闪点大于或等于28至小于45的乙A类油品，储罐宜选用浮顶罐或内浮顶罐； 2 当选用固定顶罐时，应设置呼吸阀及呼吸阀挡板，必要时可设置氮封系统或油气回收装置； 3 罐内油品脱水，应采用技术成熟、安全可靠的脱水技术； 4 因气温较高或地区气压较低，致使轻油罐车上部卸油有困难时，宜采用新型高效节能泵代替真空辅助系统。7.0.2 电动离心泵应采取低能耗的调节方式调节流量。在具备条件时，应采用电动机调速代替阀门控制。 7.0.3 油品不应在罐内加热至较高温度后储存。需要升温输送的油品，输送时可采用罐内局部加热或管道加热。油品的加热应根据工艺操作要求，合理选择加热蒸汽等级或热水（凝液），充分利用低品位的蒸汽和热水。7.0.4 应合理选择油品的储存温度。油品的最低储存温度应比凝固点高315，原油的储存温度不得高于初馏点。7.0.5 低温储罐应采用新型可靠的保冷措施。7.0.6 低温压力罐区，介质与装置之间正常工况或检修工况期气相连通线为间断通气时，罐区宜增设气体回收系统。7.0.7 高温地区的常温储罐宜采用外涂凉凉胶，以减少夏季喷淋水用量。7.0.8 液化烃罐区管线安全阀泄压时，为减少损失，宜泄入相同介质的罐内。98 供 热8.0.1 应充分利用工艺装置余热产生的蒸汽来满足工厂的供热需要。不足部分可考虑设锅炉房或区域热电站等供热热源。8.0.2 应充分利用工艺余热预热脱盐水或锅炉给水。8.0.3 工厂内需新建独立的热源时，应把节能作为选择方案的重要因素，并经多方案的技术经济比较，确定最佳的供热方案。8.0.4 蒸汽系统的设计容量应根据全厂蒸汽平衡及电平衡后确定，并符合下列原则： l 对热用户(包括动力用户)的用汽参数及用汽性质应进行归类整理； 2 工艺生产、采暖通风及生活用汽按最大负荷计算时应计入同时使用系数； 3 对工艺生产中的间断用汽应根据使用周期和间断周期分别确定，不应简单叠加； 4 全厂蒸汽管网的热损失不应超过总热负荷的5%； 5 生产装置的副产蒸汽应按正常产汽量计入。8.0.5 通过对热用户热负荷的分析，结合工艺生产装置副产蒸汽，合理确定热源蒸汽参数和蒸汽管网压力等级，蒸汽管网压力等级不宜超过四级。8.0.6 做好纯供热、热电联产、热电冷联供及燃气蒸汽联合循环发电等方案比较工作。工厂正常生产所需的中、低压蒸汽应尽量由蒸汽轮机的抽（背压）汽提供，不应采用减温减压方式供汽。8.0.7 燃煤锅炉炉型的选择应在满足设计煤种及校核煤种的条件下，优先选用新型的高效节煤锅炉。8.0.8 工厂内蒸汽锅炉用软化水或脱盐水装置的设计，应结合工艺生产的用水要求以及蒸汽凝结水回收情况，经全厂软化水或脱盐水的平衡后，确定其生产规模及供水方案。8.0.9 全厂的蒸汽凝结水应充分回收。对利用蒸汽间接加热的生产设备，凝结水回收率应达80%以上，对于可能被污染的凝结水，经分析有回收价值时，应在凝结水送出装置设置水质检测设施，再送凝结水回收装置予以回收，对于确实不能回收的也应设法利用余热。8.0.10 锅炉给水采用软水或脱盐水时，锅炉正常排污率不应大于下列指标： l 以化学软化水为补给水的供热式发电锅炉和中、低压工业锅炉为5%； 2 以化学软化水为补给水的凝汽式发电锅炉为2%； 3 以化学脱盐水为补给水的供热式发电锅炉和高压工业锅炉为2%； 4 以化学脱盐水为补给水的凝汽式发电锅炉为1%。8.0.11 水处理系统的设计，在满足用户对水质要求的前提下，应选用再生剂耗量低、节能效果好的工艺方案。8.0.12 采油工厂注水设计宜采用以污代清、升压增注、污水聚注、污水回用注汽锅炉、生化技术等节水措施。109 给 水 排 水9.0.1 工厂给水水源的设计，应根据取水水源的实际情况，合理优化取水口位置、取水泵站形式，最大限度地减少取水、净化与输水过程中的能耗。9.0.2 给水处理的设计应符合下列要求： 1 当水源含泥砂量较大时，净水构筑物宜靠近取水泵站； 2 应选用效率高、能耗低的净化工艺和设施； 3 降低沉淀池和澄清池排泥水的含水率，宜回收滤池冲洗用水，减少自用水量。9.0.3 工厂供水系统的划分与水平衡设计，应按下列要求做到一水多用，提高重复利用率。 1 不应采用直流冷却水系统(使用海水除外)，当必须采用时，应回收利用； 2 易燃液体或气体的储罐需要夏季喷淋冷却时，冷却水应回收利用； 3 制备软化水或除盐水所需要的原水，可采用未受污染的间接冷却新鲜水； 4 水力输送灰渣用水和对水质无严格要求的生产用水，宜利用经过处理的工业废水，或在本系统内循环使用。 9.0.4 循环冷却水系统的设计应符合下列要求： 1 冷却塔的设计应采用效率高、能耗低的结构、填料和风机。大、中型冷却塔的风机，有条件时可采用变频调速装置；2 循环冷却水系统应设置水质处理与水质监控设施。3 间冷开式循环冷却水系统的设计浓缩倍数不宜小于5.0，且不应小于3.0；直冷系统的设计浓缩倍数不应小于3.0； 4 间冷开式循环冷却水系统设备传热面水侧的污垢热阻值应小于3.44×10-4m2·K/W；闭式系统设备传热面水侧的污垢热阻值应小于0.86×10-4m2K/W。 5 循环冷却水系统的设计压力回水压力设计应考虑余压上塔，以降低能耗；6 应选择高效、低毒、化学稳定性及复配性能良好的环境友好型阻垢缓蚀药剂，以减少循环冷却水系统的排污水量；7 间冷开式循环冷却水系统的补充水宜采用再生水，直冷循环冷却水系统宜采用间冷开式循环冷却水系统的排污水以及再生水。9.0.5 当工厂各生产装置要求供水压力差别较大时，应考虑采用不同压力分区供水方案。当个别装置要求供水压力较高时，宜在装置内单独设加压泵。9.0.6 污水处理系统的设计应符合下列要求： 1 清污分离； 2 强化污水预处理，达到污水处理场进水水质要求后才能进入； 3 优化工艺设计流程，严格控制进入污水处理场的污水量； 4 应选择低能耗污水处理工艺。9.0.7 在经济合理、技术可行的基础上，选择先进的水处理工艺，提高工厂的回用水比例，减少废水外排。9.0.8 工厂给排水管线的设计，应合理选择管道材质、接口形式，以避免在生产运行过程中产生泄漏。1110 供 电10.1 供配电系统10.1.1 供电电源和配电系统的设计应进行多方案比较，做到安全可靠、节约能源、技术先进、经济合理。10.1.2 生产装置应经技术经济比较，选用较高的供配电电压，减少变压层次和变电设备重复容量；对大容量用电设备，可采用供电电压直降配电。10.1.3 生产装置变配电所的位置应尽量接近负荷中心，缩短供配电距离，减少线路损耗。10.1.4 变压器台数及容量的选择，除满足负荷性质、用电容量、运行方式及电动机自启动要求外，还应对其运行效率进行比较，使投运的变压器效率高，损耗小。10.1.5 生产装置中容量较大且仅开工或停工时使用的用电设备宜采用单独的变压器供电。10.1.6 最大负荷利用小时数大于5000小时且长度超过20米或35kV及以上等级电力电缆的截面，应按经济电流密度选择或校验，以降低电缆运行电能损耗。10.1.7 在生产装置中,宜采用热电联产和废气(热)发电技术。10.1.8 应合理选用电动机，提高其负载率。对负载变化大的机泵应进行节能计算分析和论证来确定是否采用变频调速装置的可行性。10.1.9 生产装置用电设备所产生的谐波引起电网电压弦波形畸变率，当超过电能质量公用电网谐波GBT1454993规定值，应采取下述抑制高次谐波的措施： 1 对谐波电流影响较严重的三相四线电回路，其中性线截面应按200%相线截面选择； 2 用户与电网连接点的总电压正弦波畸变率超过规定的极限值的75%，或用户向电网注入的谐波电流超过规定的允许值时，或作为用户的换流设备总容量规定值时，经由电力部门核算,应装设就地交流滤波装置。10.1.10 生产装置自然功率因数较低时，应设并联无功补偿装置使功率因数不低于0.90。无功补偿设计应符合下列要求： 1 可调式无功补偿装置，应按无功功率最大需要设计。在负荷变动大的变电所，宜采用集中自动补偿控制装置进行无功补偿。 2 非可调式无功补偿装置，不宜大于网络的最小无功负荷。3 对距供电点较远的大、中容量连续运行的电气负荷，宜采用就地无功补偿装置。10.2 用电设备10.2.1 禁止选用国家明令淘汰的电气用能产品和电气设备，使用的节能电气产品应有节能认证标志。10.2.2 设计应选用用高效、节能的电动机，节能型变压器等节能型电气设备及先进的用能监测和控制等技术。10.2.3 供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的高效率、能耗低、性能先进进国家认证的合格产品。供配电设备内的电气器件应宜选用节能型产品。10.3 照 明10.3.1 照明设计应在保证生产视觉要求、照明质量和满足照度标准的前提下，做到节约能源。1210.3.2 光源选择应符合下列规定： l 高大厂房中宜采用高光效长寿命强气体放电的金属卤化物灯、高压钠灯、高效节能灯、LED（半导体发光二极管）； 2 般场所优先选用高效节能荧光灯，在显色要求较高的场所宜采用三基色荧光灯、稀土节能荧光灯、小功率高显钠灯、LED（半导体发光二极管）。10.3.3 灯具选择应符合下列规定： 1 除有装饰需要外，应优先选用直射光通比例高、控光性能合理的高效灯具；灯具的结构和材质应便于维护清洁和更换光源。 2 应采用功率损耗低、性能稳定的灯具附件(如节能型整流器)。10.3.4 照明设计应符合下列规定： 1 对局部环境要求较高的场所，可采用分区或局部提高照度的照明方式； 2 对于采用节能型电感整流器的气体放电光源，宜装设补偿电容器，功率因数不应低于09； 3 在条件允许时或照明安装功率较大时宜设专用照明变压器； 4 宜采用各种类型的节电开关，近窗灯具宜单设分回路和灯开关；辅助实施楼梯照明宜用节能声控开关控制或人体感应开工控制。 5 厂区道路照明、户外装置照明，宜采用光电开关、经纬度控制器自动控制或集中管理控制。厂区道路照明宜设置深夜减光控制方案。13用 词 说 明 对本导则条文中要求执行严格程度不同的用词，说明如下： 1表示很严格，非这样做不可的用词 正面词采用“必须”； 反面词采用“严禁”。 2表示严格，在正常情况下应这样做的用词 正面词采用“应”； 反面词采用“不应”或“不得”。 3表示允许稍有选择，在条件许可时，首先应这样做的用词 正面词采用“宜”； 反面词采用“不宜”。 表示有选择，在定条件下可以这样做，采用“可”。14中华人民共和国行业标准石油化工合理利用能源设 计 导 则SH/T 3003-200×条 文 说 明北 京目 次1 总则 193 一般规定204工厂设计215生产装置236工业炉257储运 268供热 279给水排水2810供电 291 总 则1.0.1 为了推进全社会节约能源，提高能源利用效率和经济效益，保护环境，保障国民经济和社会的持续发展，我国政府制定和颁布了中华人民共和国节约能源法。为了在石油化工行业中贯彻落实中华人民共和国节约能源法。特制定本导则。 节能是一项长期的工作，其意义在于： l 随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求越来越大，而容易被利用的能源资源有限，加上能源的开发需要大量的资金和较长的周期，因此，搞好节能工作，节约资源，是保持人类社会可持续发展的重要措施。 2 在石油化学工业中，石油、天然气和煤，既是能源，又是宝贵的原料。原料费用约占生产成本的40%60%，能源费用约占生产成本的20%。节约能源，降低石油、天然气和煤等的消耗，可明显降低生产成本，增加利润，提高企业的竞争力。 3 节能能促进管理的改善和技术的进步。节能的过程就是一个生产现代化的过程，对管理和工艺技术都提出了更高的要求，因此，通过节能，有利于改变企业的落后面貌。 4 节能有利于环境保护。节能意味着减少了能源的开采与消耗，从而减少了烟、尘、灰、硫以及其它污染物的排放。l.0.3 节能就是应用技术技术上可行、经济上合理、环境和社会可以接受的方法来有效地利用能源。节能并不简单地意味着少用能源，其实质是充分有效地发挥能源作用，使同样数量的能源，可以提供更多的有效能，从而生产出更多、更好的产品，创造出更多产值和利润。193 一 般 规 定3.0.2 为了搞好生产运行中的节能，必须加强操作控制。例如产品纯度准确控制不够是引起过程能量损失的一个主要原因。若产品不合格将蒙受很大的损失，但产品纯度过高，将大大增加能耗。 在生产过程中，各种参数的波动是不可避免的，如原料的成分、气温、产量、蒸汽需求量等等，若生产条件能随着这些条件的变化而相应变化，将取得很大的节能效果。3.0.3 节能降耗首先应从管理上加强，没有健全的能量计量体系，难于对能源的消费进行准确的统计，难于进行能量平衡和定额管理，经济核算、计划管理就无法实施。3.0.5 石油化工装置中所用的泵类设备型式繁多，大小不一。不同流量、不同扬程、不同类型的泵效率不同。设计人员应根据具体情况，尽可能地选用高效节能型机、泵，并使其在正常负荷下处于性能曲线的高效区。3.0.13 “气”是指仪表空气、工艺空气、氮气。204 工 厂 设 计4.0.2 原条文要求尽量避免发生中间产品或最终产品的暂时放空或焚烧，实际执行中有一定困难，从工艺安全性角度考虑不可能做到。如丙烯睛装置中焚烧炉的设置就考虑了暂时(装置事故或氢氰酸下游生产装置检修或事故状态)焚烧氢氰酸的可能，其它生产易燃、有毒介质的装置从工艺安全性设计上都考虑了物料的暂时放空或焚烧。因此，条文修改后，强调应避免发生中间产品或最终产品长时间的放空或焚烧，对分期建设的石油化工厂来讲，应做好中间产品或产品的“食物链”，做到供需平衡、协调发展，也满足了工艺安全性方面的设计要求。 4.0.5 石油化工厂总平面布置须满足石油化工企业设计防火规范GB50160-2008、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-1992等规范要求，合理布置或采用联合布置可以更好地实现本规范第4.0.8条和4.0.9条的要求。随着装置规模的大型化，节能指标的先进性成为考核衡量工厂或联合装置的重要要求，因此本条条文强调应进行多方案比选，合理布置或采用联合布置。4.0.9 生产过程中产生的反应热或其它余热回收利用是必要的。如何合理、充分地利用生产过程产生的热能，是近年来国际上节能领域研究的热点。合理用能，按质用能，尽量减少有效能的损失，提高能量转换过程中的有效能效率。 生产过程使用的能量除一小部分转入到产品之中外，绝大部分高品位能量变成低品位能量，并以各种形式排放至环境而损失掉。除散热一项可以通过改善保温使其减小外，其它都有回收利用的可能性。如可采取以下措施： 1 原级利用 原级利用是指按温位及热量进行匹配(无需使能量升级)而直接回收利用的技术。有多种利用方式： a预热原料，减少加热炉热负荷，降低燃料消耗。特别是常减压蒸馏装置的原料温度低，是一个十分有利的热井。在保证经济的传热温差下用于回收塔顶、顶循环和侧线油品的低温部分热量。 b预热工业用水，节约蒸汽。软化水、锅炉和蒸汽发生器给水以及催化剂制造装置用的洗涤水等，这些工业用水要求预热的温度不高(4080)，用热量大，系统简单，可以长期运行，在技术上和工程上都比较成熟，已被广泛采用。 c用于采暖和生活供热，节约蒸汽。虽然利用的热量多，但受季节限制，夏季要安排其它利用措施。 d用于轻烃装置做重沸器热源。 e用于工艺及仪表管线伴热。 f原油罐及其它重油罐的保温、加热。 g预热加热炉用空气。为了提高预热温度，有时还要利用一部分中温位热量。 h发生低压蒸汽。 2 升级利用 a热泵。通过热力循环实现热能从低温物体转移到高温物体的装置即是热泵。为实现这种能量转换，外界必须对体系给予能量补偿，根据补偿方式的不同可以分压缩式热泵(开路或闭路)和吸收式热泵两类。 b吸收制冷。用低温热做热源的吸收制冷代替压缩制冷和蒸汽喷射制冷是炼油厂充分利用低温热，减少蒸汽和电力消耗的节能措施之一。 21 c发电。我国已经进行了采用水或低沸点有机物作工质的兰金循环低温热发电技术的开发和应用工作，其中以水为工质的“发电供热”机组从1983年在炼油厂投产以来，一直正常运行并收到了很大的节能效果。225 生 产 装 置5.0.1 随着设计、加工和管理水平的提高，生产装置内设备的连续运行时间也在提高，很多过去一年检修次的装置现在可以实现两年检修一次，甚至三年检修一次。因此，应根据装置的类型合理确定年操作时数，一般不宜低于8000小时；装置内各主要设备的上限负荷应相一致，宜不高于设计负荷的110%。 5.0.4 如用膨胀机代替节流阀，利用工艺气体或液体的压力降作功或制冷，可回收工艺气体的压力能。例如，在年产30万吨大型乙烯装置脱甲烷塔塔顶，将富甲烷尾气节流阀改为膨胀机，可节能约530kW，占制冷总能耗的3%4%，同时回收280kW的压缩功率。合成氨装置的布朗冷箱、热钾碱法脱碳和空分装置中都有采用膨胀机回收压力能的实例。5.0.5 采用新型催化剂或将反应与其它过程(也包括其它反应过程)组合起来，可望改变反应进行的条件，提高反应转化率，达到节能的目的。 现有的化学工艺约有80%是采用催化剂的，因此催化剂是化学工艺中的关键物质。一种新的催化剂研究开发成功，往往引起一场工艺改革。新型催化剂，或者可以缓和反应条件，使反应在较低的温度和压力下进行，就可以节省把反应物加热和加压所需要的能量；或者选择性提高，使副产物减少、生成物浓度提高，使后续精制过程的能耗减少；或者活性提高，降低了反应过程的推动力，减少了反应能耗。5.0.6 操作条件、产品收率和质量对单元操作的能耗有很大影响，如分馏塔操作压力决定了塔顶冷凝器的冷却介质和塔釜再沸器加热介质的温度；操作压力对石油裂解气深冷分离过程中组分的相对挥发度、塔造价和操作费用等都有影响，产品收率、质量的确定相当复杂，它随产品售价、设备和公用工程价格等等因素而变，需要优化计算才能确定。 实践证明，新型、高效塔盘和填料这些硬件的发展极大地促进了石油化学工业的发展，在节能降耗方面取得不胜枚举的成功实例。精馏塔馏出液、塔釜液或侧线馏分在送往下道工序使用时一般需要冷却，利用其预热塔进料是最简单的节能方法。我们知道即使热负荷(塔顶冷凝器或塔底再沸器)在数量上没有变化，因为温度分布的变化也可能减少不可逆损失，采用中间再沸器或中间冷凝器可以把热负荷分配到塔底和塔中间或塔顶和塔中间，从而节省了能源。采用中间再沸器或中间冷凝器是有条件的，要有不同温度的热源，中间回收的热量要有适当的用户。当从局部考虑问题时做不到合理配置优化用能的目的，如果从过程系统考虑，考虑装置之间的热联合时能发挥最大的节能效益。 热泵系统运用于沸点相近的物系分离是合适的，此时塔顶塔釜温差不大，也可运用于某些大温差(塔顶塔底)精馏中回流比大、温差小的部位。 物料的混合容易，而分离则必须外加能量才能进行，多股进料等于在进塔前已把原料分成几股组成不同的原料，已有一定程度的分离。从热力学的基本概念知道，要提高精馏过程的热力学效率，必须减少各平衡级传质和传热的推动力，当进料由单股改为多股时操作线与平衡线的距离缩短，有效能的损失减少了。多股进料一般运用于多组分宽沸点混合物的精馏。 采用两个相邻的常规塔分离组分时，当其中某个组分的含量很少或组分之间切割要求不严格时应研究能否采用侧线复杂塔代替两个常规塔，以节省设备投资和操作费用。侧线塔在炼油装置中运用较多，化工装置中也有运用。5.0.7 近年来过程集成方法成为节能降耗的最有用手段，其中夹点技术目前最为实用，它是从整个换热系统考虑，取得广泛的节能效果和经济效益为目的。只考虑局部的节能方案达不到最好的节能效果，如从全局考虑甚至会出现不仅不节能反而耗能的情况。23 换热过程有效能的损失主要有温差引起的有效能损失和流动阻力引起的有效能损失。减小传热温差可以通过强化传热提高传热系数或增大传热面积来实现，但增加流速又使动力消耗所需的运行费用增加，增加传热面积使投资费用增加。因此，在确定传热介质的流速和传热温差时要兼顾传热和流动损失，兼顾节能和投资，不同温位的传热应采取不同的传热温差，高温换热时温差可以大一些以减小换热面积，低温换热时应采用较小的传热温差。5.0.8 全过程的系统节能是国际上90年代发展起来的。它不是指单股物流的余热回收利用和单个设备、单个单元操作过程的节能，而是指为实现能耗最小、费用最低、环境污染最小的目的，将所有过程作为一个有机的整体来考虑，采用先进的集成技术(如夹点技术)实现的整体优化和节能。 有资料介绍国外大公司采用夹点技术实施新工厂设计和老厂改造能分别取得节能30%50%和20%35%的目的，正因为如此显著的节能和降低成本的效果，此项技术越来越多地受到各国的重视，目前国际上一些大公司在投标时，拥有过程集成技术已成为必要条件。5.0.9 这里重点强调节能应从全局考虑，不仅仅是装置或单元内部几股热流的回收利用问题，当从全局考虑时可以更好地实现4.0.2条的要求，实现原来不可能实现的节能效果和经济效益。随着生产装置的日趋大型化、联合化，节能、低耗是装置的重要经济指标，因此考虑装置间热联合是非常必要的。246 工 业 炉6.0.16.0.3 依据石油化工合理利用能源设计导则SH/T3003-2000做了适当的用词修改编写的。6.0.46.0.5 依据一般炼油装置用火焰加热炉SH/T3036-2003的有关条文编写的。6.0.7 参照化学工业炉结构设计规定HG2054l-2006、评价企业合理用热技术导则GBT3486-93、美国石油学会标准炼油厂常用火焰加热炉API560的有关规定，结合我国各企业加热炉的设计和使用情况编写的。 6.0.8 依据一般炼油装置用火焰加热炉SH/T3036-2003的有关条文编写的。257 储 运 本章是依据石油库节能设计导则SHT3002-2000编写的。268 供 热8.0.3 供热区域内有许多热用户，一个企业也有许多车间工段，它们的最大热负荷(指生产工艺热负荷)往往不是同时出现，在计算供热区域的最大热负荷时，必须考虑各用户的同时使用系数，即同时率K1。 K1=区域(企业)最大热负荷备用户(各车间)的最大热负荷之和 对有稳定生产热负荷的主要热用户，要求收集到不同季节的典型日的日负荷曲线，它完全反映了热用户在每一小时内的用热实际情况。在进行热负荷叠加时，是将各用户在同一时间的负荷进行叠加，没有最大热负荷同时率的问题。 对一些生产热负荷量较小或无稳定生产热负荷的次要热用户，由于受到测量仪表记录和管理水平的限制，不一定能收集到较为齐全的典型日负荷纪录，只能按耗煤量、产品单耗及用热时间等计算最大热负荷，在进行叠加时，应考虑同时率。同时率数值为0.70.9，对热负荷较平稳的区域取大值，反之取小值。 采暖和生活制冷的热负荷，各用户都会同时随气温的变化而变化，不存在同时率。 生产热水热负荷大多同时随早、晚作息的变化而变化，也可不考虑同时率。 8.0.9 本条文采用国家标准小型火力发电厂没计规范GB 500491994的规定，“蒸汽热力网的用户端，当采用间接加热时，其凝结水回收率应达到80以上”。 据调查，已投运的热电厂蒸汽热力网的凝结水回收率普遍较低，有的热用户凝结水水质污染严重；有的热用户加热设备或凝结水管道锈蚀严重，凝结水含铁量太大。此外，凝结水回收还存在管理不善的问题。 凝结水回收率低是供热系统热能和水资源利用率低的表现。对间接加热的用户规定较高的回收率，符合国家的能源政策和水资源政策，并可促进没计工作和生产管理的技术进步。例如采用性能优越的疏水器，加强设备技术改造，采用先进技术等，使我国热力网的节能技术和管理水平行较大的提高。 在凝结水回收的管理上，山西某热电厂做得较好，用户处间接加热的回水率实际达到60，对不回水的热用户则加收水费及水处理费。在凝结水回收中，若因某一用户生产设备泄漏，水质不合格而污染了整根凝结水管道，需要逐户检查测试才能找出污染源，从而切除污染源。对被污染的回水，若进行水处理经济上不合算时，就放掉。因此需要热用户端定时对凝结水回水水质进行监测。热电厂端根据水质情况分别予以处理：不需处理的就直接进入热力系统；有处理价值的经处理后再进入热力系统；无法处理或处理费用太大不合算的，则排人下水道。 有些热用户因生产工艺过程的特殊性，有时很难保证凝结水的回收质量和数量；有时凝结水数量不多，输送距离很远，建设凝结水管道投资较大；有时凝结水质较差，凝结水处理费用较高。在这些情况下，坚持凝结水回收是不经济的，没有实际意义。但为了节约能源和水资源，应在用户处对凝结水及其热量加以充分利用。8.0.10 本条文规定是依据化工企业化学水处理设计计算规定HGT 205521994编写的。279 给 水 排 水9.0.2 高浊度水输送中，在泥沙特性一定的条件下，泥沙浓度大小是影响输水能耗的主要因素之一。对黄河高浊度水输送的大量试验和实践证明，在一般的设计流速范围内，当高浊度水流