文硕资讯：炼油厂低温余热利用现状与发展报告

一、引言一、引言

        在全球能源供应紧张和环保意识日益增强的背景下，炼油厂作为能源消耗的重要产业，其能源利用效率备受关注。低温余热作为炼油厂能源体系中的重要组成部分，蕴含着巨大的开发潜力。合理利用炼油厂低温余热，不仅能够有效降低企业能耗、减少生产成本，还能减少对环境的热污染，助力可持续发展目标的实现。本报告将深入探讨炼油厂低温余热的来源、利用途径、利用原则以及未来发展方向。

二、炼油厂低温余热的来源

        炼油厂的低温余热主要源自常减压、催化裂化、延迟焦化、加氢类装置以及凝结水站等。在这些装置中，许多需要冷却的部位都会产生 85 - 150℃的低温余热。

        常减压蒸馏装置的初顶油气、常一线、常二线、冷蜡油等，在冷却过程中释放大量低温余热。催化裂化装置的分馏塔顶油气、顶循环、中段回流、柴油等，同样是低温余热的重要来源。延迟焦化装置的分馏塔顶油气、顶循环、柴油、蜡油、稳定汽油等，以及加氢类装置（包括汽柴油加氢、加氢裂化、渣油加氢、加氢改质等）的汽提塔顶气、热低分气、分馏塔顶气和各产品，在冷却时也会产生大量低温余热。

        此外，凝结水站中工艺用蒸汽放热后产生的饱和凝结水，也携带了大量的热量，其所含热量约为全部蒸汽热量的一定比例。部分因工艺不同的装置，如连续重整、制氢、芳烃抽提等，以及加热炉烟气、剩余循环水等，也会产生低温余热。据统计，千万吨级石化企业的低温热量可达 970GJ/h，如此庞大的低温余热量若能得到充分利用，将为企业带来显著的效益。

三、低温余热的利用途径

（一）蒸汽凝结水余热利用

        蒸汽凝结水温度较高且含热量大，目前炼油厂大多利用其余热来加热循环水和除盐水。这种利用方式既替代了部分燃料燃烧获取的热量，又减少了水的消耗，对炼油厂节能降耗意义重大。但目前对于蒸汽凝结水余热的利用还存在优化空间，需要进一步探索更高效的利用方式，以提高其能量利用率。

（二）干气、蒸气余热联合利用

        部分炼油厂以往将装置产生的富余蒸汽、高温烟气直接放空，富余干气也经火炬燃烧后排放，造成能源浪费和环境污染。如今，一些炼油厂开始重视这部分余热的回收利用，将烟气、干气、蒸气余热供给炼油装置各加热炉燃烧使用，剩余部分进入蒸汽锅炉作为燃料，产生的蒸汽按照先 “热 — 力” 再 “热 — 电” 平衡的原则综合回收利用。优先使用蒸汽机直接拖动压缩机和泵类等机械设备，再利用剩余蒸汽的热量推动汽轮机转动，带动发电机发电，最大限度减少余热余能的浪费。

（三）低温余热取暖

        我国城镇供暖规模年均增速达 10%，对天然气和化石能源的需求巨大，这不仅导致大量污染物排放，引发雾霾天气，还使北方地区供暖热源紧缺。炼油厂生产过程中存在大量未被充分利用的低品位余热，可用于替代天然气或化石能源燃烧来满足冬季供暖、加热生活用水以及办公楼、中控室、分析化验室等场所的热量需求。这既解决了炼油厂余热利用的难题，又减少了化石能源的消耗，降低了环境污染，实现了经济效益和环境效益的双赢。

（四）低温余热发电

发展历程：国外在二十世纪 60 年代末期开始探索低温余热发电技术，70 年代中期装备系统和热力系统投入使用。日本经过 40 多年的研究和开发，在低温余热发电技术方面取得较大进展，形成了独特的产业链。截至 2009 年，日本在有机工质双循环余热发电系统的总装机容量已达 160×104kW。国内余热发电工业起步较晚，但经过 10 多年的开发、研究和实际运行，在各个行业已有一定规模的发展应用。

有机朗肯循环发电技术：常规朗肯循环以水为工质，由于水的常压沸点较高（100℃），工业低温余热难以将水汽化，因此利用低温余热作为热源的朗肯循环发电技术很难实施。有机朗肯循环（ORC）则以沸点远低于水的有机物质为工质，如氟利昂、丙烷或氯乙烷等，其中五氟丙烷（R245fa）的常压沸点为 15℃，是目前应用在有机朗肯循环上效率最佳的首选工质。有机朗肯循环基本原理与常规水蒸汽朗肯循环一致，但有机工质在较低温度下就能汽化，可利用工业低温余热作为热源，且冷凝系统的温度要求更低。该技术能将炼油厂低品位的烟气余热转化为电能，实现了余热的深度回收，是一项高效的节能技术。

低温余热供暖 — 发电联合利用：部分炼油厂采用了低温余热供暖 — 发电联合利用方案。在采暖季节，热水先发电后供暖，根据气温变化 “以暖定电”，调整热水发电机组的运行负荷，发电机组采用 ORC 技术；在非采暖季，依据 “高能高用、低能低用” 的原则，将较高温位的换热热水用于发电。这种联合利用方案充分发挥了低温余热的价值，提高了能源利用效率。

（五）低温余热制冷

        在非采暖季，炼油厂可采用低温余热制冷技术，利用低温余热发电后的剩余热量生产冷冻水，作为炼油装置换热器的冷却水使用。低温余热制冷技术基于液态制冷剂在低温低压下汽化制冷的原理，系统由制冷剂循环和吸收剂循环两个循环回路组成，包含冷凝器、蒸发器、吸收器和发生器四个部分。常见的吸收剂 — 制冷剂配对工质有溴化锂水溶液（溴化锂 — 水）、氨水溶液（水 — 氨）。通过这种方式，实现了低温余热在非采暖季的有效利用，减少了能源浪费。

（六）低温余热海水淡化

        海水淡化是解决淡水资源紧张的有效办法，尤其在海岛和沿海城市具有重要意义。然而，传统海水淡化方式能耗高，制水成本居高不下。低温多效蒸发海水淡化技术已成为第二代海水淡化厂的主流技术，蒸汽成本在其运行成本中占比最大。若能利用炼油装置的低温余热生产蒸汽供给海水淡化装置，可大幅降低海水淡化成本。某海岛炼油厂通过将海水淡化装置生产的部分淡水依次通过汽油冷却器、柴油冷却器、石蜡油冷却器和沥青冷却器换热升温，再进入闪蒸器产生初始蒸汽，作为低温多效海水淡化装置蒸发器的动力蒸汽，不仅有效降低了海水淡化成本，还避免了热污染和能源浪费，同时减少了结垢问题，延长了冷却器的使用寿命，在一定程度上解决了该厂的用水困难。

四、低温余热的利用原则

（一）源头控制

        在生产过程中，应优先从源头上减少低温余热量，通过工艺优化改造，提高能源利用效率，降低低温余热的产生量。例如，优化工艺流程，减少不必要的热量损失，合理调整装置的运行参数，使能源在生产过程中得到更充分的利用。

（二）能效优先

        炼油厂低温余热同级利用的能效大于升级利用的能效，因此在选择利用方案时，应优先考虑长周期使用的同级利用方案，如加热炉空气预热、除盐水预热、储罐和重沸器维温加热等。这些同级利用方式能更直接地将余热应用于生产过程，减少能量转换环节的损失。其次，考虑年中部分时间需要的同级利用方案，如生活热水和采暖等。最后，再考虑升级利用方案，如低温余热制冷、有机朗肯循环发电等。虽然升级利用可以将低温余热转化为更高品质的能源或实现更多功能，但由于其能效相对较低，在规划利用方案时应放在较后的位置。

（三）因地制宜

        不同地区的炼油厂应根据自身的地域特点选择合适的低温余热利用方案。南方地区冬季不需要采暖，油品储运加热和管道伴热所需热量较少，有较多富余的低温余热。同时，南方地区水资源丰富、电价较高，因此对于南方炼油厂来说，低温余热升级利用中的发电方案具有较好的经济性。而对于海岛和沿海的炼油厂，利用低温余热进行海水淡化，既能解决自身用水困难的问题，又能充分发挥低温余热的价值，是一种经济可行的选择。

五、结论与展望

        炼油厂低温余热量大，充分利用这部分热量对于炼油厂降低能耗、节能挖潜具有重要意义。目前，低温余热的利用途径多样，包括蒸汽凝结水余热利用、干气和蒸气余热联合利用、低温余热取暖、发电、制冷以及海水淡化等。在利用过程中，应遵循从源头上减少低温余热量、优先考虑能效高的利用方案以及因地制宜的原则。

      未来，随着技术的不断进步，炼油厂低温余热利用有望取得更大突破。一方面，研发更高效的余热回收设备和技术，提高低温余热的回收效率和利用价值，进一步优化有机朗肯循环发电技术、低温余热制冷技术等，降低设备成本和运行能耗。另一方面，加强对低温余热综合利用的研究，探索更多创新的利用模式，将低温余热利用与其他产业相结合，实现能源的梯级利用和循环利用，为炼油厂的可持续发展注入新的活力。

来自圈子: 化工讨论