被忽视的生产成本要素

作者:Stefan Authier,本文作者系德国Gendorf工业园Infraserv公司工程部能源和过程管理负责人。 文章来源:《流程工业》 发布时间:2016-03-17
压缩空气、氮气及水资源等是经常被低估了的降低生产成本的要素——在化工企业降低生产成本的过程中,电力、化石燃料及天然气等常常是节能的重点。然而,那些起辅助作用的,如压缩空气、氮气和水却没有得到足够的关注。值得注意的是,这些辅助材料的优化配置和使用是提升能效,降低生产成本的重要因素。

在密如蛛网的流程设备中,辅助生产要素的使用成本很难一眼看清,但系统分析后常常会发现惊人的节能潜力

压缩空气替代解决方案

水蒸汽和压缩空气是化工生产过程中不可或缺的工作介质,人们常常这样认为,随时有可用的压缩空气比需要使用特殊设备、还必须对这些设备进行维护保养的替代解决方案要省事多了。但简单可用的压缩空气是以压缩空气生产过程中的高昂能源消耗为代价的,空气压缩机所消耗的能源中,90%以上都作为废热而白白损失掉。

寻找压缩空气替代解决方案到底值不值得,请看下面的实例。某流程工艺生产设备需要将粉质材料输送到料仓中存放起来。在设计、制造这一设备时,配用了0.6 MPa的压缩空气系统来完成这一任务。根据能源优化分析,设备输送流量使用的压缩空气可以减少1/3,而且仅需使用一台简单的鼓风机即可。

这样简单解决方案节约的能源非常可观,使用鼓风机后,每年可以减少500万m3的压缩空气用量,然而鼓风机每年的电力消耗也不过17 MWh。

节约用水

鉴于水资源低廉的定价,用水成本常常被忽视,而污水净化处理的成本费用又格外高昂。污水净化处理设备常常是一些耗电大户,例如水泵、搅拌机及鼓风机等,这些不列入污水净化处理系统中的设备可以节约大量的电力。

清洗水替代反渗透

以下这则来自企业日常生产的实际例子说明,污水净化处理过程中有着很高的节能潜力,只需采取较少的工艺技术改进措施,大量的能源费用能降下来。该企业生产的是粉质产品,生产结束时需对粉质产品进行脱盐处理,清洗时需要在多个冲洗阶段中使用软化水,从而一步步地脱去滤饼中的盐分。

很长时间以来,每一冲洗阶段使用过的软化水都当做污水进行处理,下一个新的冲洗阶段中使用的都是全新的软化水。在对滤饼脱盐清洗工艺过程进行优化分析后发现,越往后的清洗水中含有的盐分越少,而这些含有很少盐分的软化水可以用于最初阶段的滤饼粗冲洗。这样的流程工艺改动几乎不用投资就可以实现,最后几个冲洗阶段用过的清洗水只需存放在储罐中供粗清洗使用就可以了。

这一小小的流程工艺改动结合准确的清洗水定量控制带来了巨大的成效,这家企业节约的50%的软化水费用。更值得一提的是,创新带来的能源费用更为可观:清洗水的准备工作是一项能耗很大的工作,因为用过的废水必须进行脱盐净化处理,不得当作工业废水直接排放到市政污水系统中。而目前脱盐净化工艺的关键是浓缩盐分的反渗透,每年节约的反渗透设备使用运行成本及设备周期性维护保养费用高达数万欧元。

避免慷慨大方的冲洗

用水的严格控制,尤其是控制冲洗过程中的水是非常有价值的。在某批量合成工艺过程中,合成工序开始前有许多的清洗和冲洗过程,包括管道、反应器的清洗。企业不愿在减少用水量方面下功夫,于是每次清洗时都非常“慷慨大方”。实际上,管道和反应器的清洗水每次使用都要经过冷却并重新加热,其中牵涉到大量能源的消耗。在合成的第一步中,每1 m3的水冷却5℃大约需要200多千克的冰,而为将这1 m3的水和这些冰在后续工序中加热到120℃又需要210 kg的蒸汽。按照每年500批次计算,共计需要100 t的冰和105 t的水蒸汽。这些不必要的能耗完全可通过少量的投资就节省下来,例如采用自动化的冲洗过程控制技术。

合理的氮气纯度

在爆炸材料的生产厂中,氮气是必不可少的。这里关于节能的问题是:真正需要的氮气量是多少,氮气的纯度又是多少?因为氮气价格较高,生产氮气时要消耗大量能源,尤其是对纯度的要求很高时。这里介绍一则实例,某企业在清洗过程中需要使用氮气,氮气由外部企业生产提供,纯度为99.999%。企业不多的应用中需要使用这种纯度的氮气,但大多数应用中无需这种高纯度的氮气。

由于氮气的使用量非常大,因此这家企业购置氮气生产设备、生产自己所需的大部分低纯度氮气是非常值得的投资。氮气供应商提出,帮助这家企业建造氮气生产设备,并负责在用户厂内生产氮气。这样做的优点是:生产企业可以准确控制所需氮气的纯度和产量。在这一有着差异化和成本优化的氮气生产方式中,生产厂家每年可以节约3万多欧元的生产成本。

结语

毫无疑问,认识到平常所忽视的辅助材料的节能潜力,并制定出相应的节约措施非常必要,诚然,这样的技术改造需要一定的时间和专业技术素养,但成功的实例一次次证明了这些投资的正确性。通往成功之路需要的是一个不带偏见地了解全厂生产设备的视角,理想情况是有一个跨学科的专业小组,包括能源、生产技术领域的专家,以及企业管理和设备运行工程师所组成的团队。谁做好了这一步工作,谁就可以得到节约的回报,并把合适的节能措施直接转化为有竞争力的优势!


公正的评估消耗

辅助生产要素的应用很少受到人们的质疑,虽然是流程工艺生产过程中必不可少的,但系统分析其使用优化的潜力是非常值得的投资。压缩空气常常是被低估了的能耗大户,氮气也常在不必要的纯度情况下被“浪费”了,看似廉价的水在许多清洗过程过程中都成为重要的成本费用根源。

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