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《國家工業節能技術應用指南與案例（2022年版）》之四：

石化化工行業節能提效技術

一、重點工藝節能提效技術

（一）乙烯裂解爐節能技術

1.技術適用范圍

適用于石化化工行業乙烯裂解爐節能技術改造。

2.技術原理及工藝

圍繞乙烯裂解爐輻射段、對流段、裂解氣余熱回收系統三個

重要組成部分，采用強化傳熱高效爐管、裂解爐余熱回收、裂解

爐耦合傳熱等技術，減少燃料氣消耗量，降低排煙溫度，提高裂

解爐熱效率，延長清焦周期，增加超高壓蒸汽產量。乙烯裂解爐

結構如圖1所示。

3.技術指標

（1）裂解爐熱效率提高：1%~1.5%；

（2）運行周期延長：30%~50%；

（3）超高壓蒸汽產量增加：20%。

4.技術功能特性

（1）燃料氣消耗量減少1%~2%，二氧化碳排放量減少

1%~2%；

1

圖1乙烯裂解爐結構示意圖

（2）降低輻射爐管壁溫度20℃左右，減少裂解爐輻射爐管

的蠕變和滲碳；

（3）提高產汽率20%左右，有效降低裝置能耗。

5.應用案例

塔里木乙烷制乙烯項目，技術提供單位為中國寰球工程有限

公司。

（1）用戶用能情況：該項目為新建項目。

（2）實施內容及周期：建設5臺15萬噸/年乙烷原料裂解爐，

設置第二與第三急冷換熱器以實現最大程度回收熱量。實施周期

26個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：建設完成后，5臺爐減少

2

1914噸標準油/年。清焦期間，煙氣中CO2排放量減少1757噸/

年，清焦尾氣中CO2排放量減少175噸/年。減少能耗28074噸標

準油/年，折合節約標準煤4萬噸/年，減排CO211.1萬噸/年。該

項目綜合年經濟效益合計7710萬元，投資回收期42個月。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到49%。可實現節約標準煤

93萬噸/年，減排CO2257.8萬噸/年。

3

（二）半水-二水濕法磷酸技術

1.技術適用范圍

適用于石化化工行業濕法磷酸工藝節能技術改造。

2.技術原理及工藝

原料磷礦與硫酸在半水反應槽中生成半水石膏，通過半水過

濾給料泵將半水料漿輸送至半水過濾機，濾液作為成品酸送往罐

區，半水石膏經過一次洗滌后，與半水過濾沖盤水一同進入二水

轉化槽。二水轉化料漿通過二水過濾給料泵輸送至二水過濾機，

二水石膏經過三級洗滌后，送至界外。半水閃冷氣經過二級氟吸

收及循環水洗滌后，排至煙囪；成品氟硅酸經過硅膠過濾后輸送

至罐區儲槽。半水反應尾氣經過文丘里洗滌器、二級尾氣洗滌后

排至煙囪，過濾尾氣及二水轉化尾氣經過一次洗滌后排至煙囪。

3.技術指標

（1）能耗降低：52%；

（2）磷酸濃度提高：15%；

（3）磷回收率提高：2.5%~4.5%。

4.技術功能特性

（1）原料消耗低（五氧化二磷回收率高）；

（2）成品酸質量好；

（3）磷石膏品質好。

5.應用案例

4

300萬噸/年低品位膠磷礦選礦及深加工濕法磷酸裝置改造項

目，技術提供單位為中國五環工程有限公司。

（1）用戶用能情況：項目生產能力為38萬噸/年，年生產

300天，單位能耗165.7千克標準煤/噸。

（2）實施內容及周期：新建38萬噸/年濕法磷酸裝置，包括

礦漿壓濾、半水反應、半水過濾、二水轉化、二水過濾、濃縮、

氟吸收、尾氣洗滌及酸罐區。實施周期20個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：改造完成后，據統計，

低壓蒸汽消耗可節省51.7萬噸/年，電力消耗增加228萬千瓦時/

年，水消耗節省91.2萬噸/年，折合節約標準煤4.8萬噸/年，減

排CO213.3萬噸/年。投資回收期3年。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到70%。可實現節約標準煤

47萬噸/年，減排CO2130.3萬噸/年。

5

（三）等溫變換技術

1.技術適用范圍

適用于石化化工行業氮肥、甲醇生產工藝節能技術改造。

2.技術原理及工藝

采用雙管板結構、雙套管與全徑向、徑向分布器等技術，設

計獨特換熱元件結構置于等溫變換反應器內部，利用沸騰水相變

吸熱，及時高效移出反應熱，實現等溫、低溫、恒溫反應，催化

劑使用周期長，一爐一段深度變換，反應效率高，反應器阻力低，

易大型化，副產中壓蒸汽，熱回收效率高，系統流程短，阻力低。

等溫變換工藝流程如圖2所示。

圖2等溫變換工藝流程圖

6

3.技術指標

（1）等溫變換反應器阻力：≤0.03兆帕；

（2）系統阻力：≤0.3兆帕；

（3）反應器床層溫差：≤30℃。

4.技術功能特性

（1）可實現一爐一段深度變換，反應效率高；

（2）利用沸騰水相變吸熱，及時高效移出反應熱。

5.應用案例

航天爐煤氣和制氫解析氣的混合氣制合成氨等溫變換項目，

技術提供單位為湖南安淳高新技術有限公司。

（1）用戶用能情況：該項目為新建項目。

（2）實施內容及周期：將等溫變換裝置部署在40萬噸/年合

成氨、35000立方米/小時制氫氣體凈化及氨合成裝置中。實施周

期17個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：建設完成后，相比傳統

流程系統阻力減小0.3兆帕，可節約標準煤7264噸/年，減排CO2

2萬噸/年。該項目綜合年經濟效益合計為1805萬元，投資回收

期21個月。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到33%。可實現節約標準煤

10萬噸/年，年減排CO227.7萬噸/年。

7

（四）高效智能炭素焙燒技術及成套設備

1.技術適用范圍

適用于石化化工行業炭素焙燒工藝節能技術改造。

2.技術原理及工藝

燃氣和空氣預混后，經燃燒器噴嘴注入爐膛內燃燒，高溫煙

氣在頂部驅動風機作用下，從爐頂吹到爐底，在爐膛產生旋流流

場。裝有炭素制品坩堝被架空，爐膛底部高溫煙氣流經坩堝底部

后向上回流，以坩堝為對象構成煙氣爐體內部循環。高溫煙氣與

坩堝表面強化對流換熱，坩堝吸收煙氣熱量；坩堝內炭素制品溫

度升高，在可控環境下完成焙燒過程。智能炭素焙燒工藝流程如

圖3所示。

動力裝置驅動風機

焙燒爐爐體燃燒器噴嘴

坩堝

炭素塊

第一層支撐柱

中層煙道排煙口上層煙道底層煙道

圖3智能炭素焙燒工藝流程圖

3.技術指標

8

（1）單位產品節能率：40%；

（2）爐室上下溫差：±10℃；

（3）溫升速率：0.5~50℃/小時；

（4）控制精度：1%。

4.技術功能特性

（1）采用立式結構，利于炭素受熱均勻；

（2）采用燃燒工藝參數協同調控，自由設定升溫曲線，在

炭素不同焙燒階段充分調控爐溫。

5.應用案例

長寧炭素股份有限公司分段式智能化連續焙燒系統節能改

造項目，技術提供單位為湖南省長寧炭素股份有限公司。

（1）用戶用能情況：該公司年產30000噸電池炭棒、2000

噸細結構石墨，綜合能耗為20438.4噸標準煤/年。

（2）實施內容及周期：將現有22座倒焰煤爐改造為15座

高效智能炭素焙燒爐及成套設備，對生產線裝箱系統、原料配料

系統及2套混合上料系統進行全自動智能化節能改造升級。實施

周期26個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：改造完成后，單位產品

能耗下降40%，節約標準煤6080.9噸/年，減排CO21.7萬噸/年。

投資回收期4.2年。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

9

預計到2025年行業普及率可達到4%。可實現節約標準煤27

萬噸/年，減排CO274.9萬噸/年。

10

（五）高效節能蒸發式凝汽技術

1.技術適用范圍

適用于石化化工、生物醫藥等行業換熱工段節能技術改造。

2.技術原理及工藝

采用復合式多級冷凝技術，包括蒸汽初步預冷段和蒸發式凝

汽段，采用多級換熱、實現三種介質循環，可根據環境條件進行

多模式運行，實現高效節電。蒸發式凝汽工藝流程如圖4所示。

圖4蒸發式凝汽工藝流程圖

3.技術指標

（1）耗電比：0.11~0.15；

（2）排熱性能提高：8%；

（3）漂水比：<2毫克/秒；

11

（4）氣密性提高：25%。

4.技術功能特性

（1）可實現雙級換熱，三種介質循環，多種模式下運行；

（2）可搭載自動控制系統，根據系統熱負荷、環境氣象條

件進行綜合分析，設定多種運行模式，實現自動調節。

5.應用案例

新疆梅花氨基酸有限責任公司氨基酸蒸發提純項目，技術提

供單位為煙臺冰輪換熱技術有限公司。

（1）用戶用能情況：該項目為新建項目。

（2）實施內容及周期：該項目安裝高效節能蒸發式凝汽器，

并加裝自動化溫控系統。實施周期1年。

（3）節能減排效果及投資回收期：實施完成后，據統計，

節約總電量24.6萬千瓦時/年，節水32萬噸/年，折合節約標準煤

76.3噸/年，減排CO2211.5噸/年。該項目綜合年經濟效益合計為

332.3萬元，投資回收期23個月。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到15%。可實現節約標準煤

11萬噸/年，減排CO230.5萬噸/年。

12

二、公輔設施系統節能提效技術

（一）新型高抗腐蝕雙金屬復合節能技術

1.技術適用范圍

適用于石化化工行業采油、輸油等工藝雙金屬耐蝕材料增材

制造節能技術改造。

2.技術原理及工藝

針對海底雙金屬油氣管道，通過雙鎢極雙送絲技術實現超高

焊接速度情況下快速成型，將焊接能量更多用于焊絲的熔化，而

非母材熔化，實現高熔覆效率、降低焊接熱輸入、降低焊接熔深。

3.技術指標

（1）能耗：2千瓦時/千克，節能率：≥30%；

（2）稀釋率：≤5%；焊絲熔覆效率：4千克/小時；

（3）焊接速度：1000~1500毫米/分鐘；

（4）耐蝕合金層厚度：0.5~3毫米；

（5）防腐壽命：≥20年。

4.技術功能特性

（1）單根鎢極平均電流150安，電壓15伏；

（2）節約熔覆金屬65%以上。

5.應用案例

山東威爾漢姆海洋裝備科技有限公司雙極鎢堆焊產業化應

用項目，技術提供單位為蘇州威爾漢姆堆焊技術有限公司。

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（1）用戶用能情況：該項目為新建項目。

（2）實施內容及周期：新建18條臥式生產線和30條立式

生產線，采用雙鎢極雙送絲技術實現超高焊接速度情況下快速成

型。實施周期8個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：建設完成后，每臺設備

可節約電量200萬千瓦時/年，節約總電量4000萬千瓦時/年，折

合節約標準煤1.2萬噸/年，減排CO23.3萬噸/年。投資回收期3

個月。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到70%。可實現節約標準煤

20萬噸/年，年減排CO255.45萬噸/年。

14

（二）蒸汽鍋爐節能裝置

1.技術適用范圍

適用于石化化工行業蒸汽鍋爐節能技術改造。

2.技術原理及工藝

采用串聯多極式磁路對鍋爐進水進行深度處理，處理過程可

削弱水分子間作用力，降低表面張力，提高蒸發速率，減少水生

成水蒸氣時的綜合能耗，提高鍋爐蒸發速率和效率。蒸汽鍋爐節

能裝置工作原理如圖5所示。

圖5蒸汽鍋爐節能裝置工作原理圖

3.技術指標

（1）鍋爐節能率：0.5%~3.5%；

（2）發電煤耗降低：1.6克標準煤/千瓦時；

（3）水壓阻力：<0.03兆帕；

（4）使用壽命：>10年。

15

4.技術功能特性

處理后的水分子間作用力降低，表面張力下降，提高鍋爐的

蒸發速率和效率，達到綜合節能的效果。

5.應用案例

滕州億達華聞鍋爐節能改造項目，技術提供單位為勝利油田

順天節能技術有限公司。

（1）用戶用能情況：該項目鍋爐熱效率為88.1%，能耗較高。

（2）實施內容及周期：在該公司蒸汽鍋爐進水部位加裝串

聯多極蒸汽鍋爐節能裝置，對鍋爐進水進行活化處理。實施周期

2個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：改造完成后，經第三方

檢測機構檢測，鍋爐熱效率由88.1%提高到89.4%，節約標準煤

1062噸/年，減排CO22944噸/年。投資回收期19個月。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到10%。可實現節約標準煤

32萬噸/年，減排CO288.7萬噸/年。

16

（三）煉油加熱爐95+技術

1.技術適用范圍

適用于石化化工行業煉油加熱爐節能技術改造。

2.技術原理及工藝

將強化傳熱、余熱回收、防腐蝕、防沾污結焦進行有效集成，

用具有抗沾污結焦、抗高低溫腐蝕、高黑度、耐磨損等功能復合

結晶膜對裝置受熱面進行技術改造，提升受熱面吸熱、耐高低溫

腐蝕、抗沾污結渣性能，從而降低裝置排煙溫度。

3.技術指標

（1）裝置整體節能量：5%~8%；

（2）加熱爐熱效率提高：≥3%；

（3）輻射換熱面黑度：≥0.9；

（4）加熱爐排煙溫度：≤80℃。

4.技術功能特性

（1）換熱面表面性能優異，具有強抗沾污結渣、耐高低溫

腐蝕、耐磨損性能；

（2）CO2排放量降低，NOx排放量降低；

（3）改造效果質保期約5~8年，在質保期內加熱爐可以長

周期高效運行。

5.應用案例

17

中化泉州渣油加氫裝置加熱爐節能改造項目，技術提供單位

為北京希柯節能環保科技有限公司。

（1）用戶用能情況：采用雙室雙面輻射水平管純輻射箱式

爐，正常熱負荷為5.5兆瓦，平均能耗642標立方米/小時，消耗

燃料氣總量509.2萬標立方米/年。

（2）實施內容及周期：加裝渣油加氫裝置F101。實施周期

8天。

（3）節能減排效果及投資回收期：改造完成后，據統計，

加熱爐燃料消耗量由改造前的642標立方米/小時降低為582標立

方米/小時，折算總節省燃料氣約47.56萬標立方米/年，折合節約

標準煤632噸/年，減排CO21752.2噸/年。該項目綜合年經濟效

益合計為150萬元，投資回收期7個月。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到1%。可實現節約標準煤15

萬噸/年，減排CO241.6萬噸/年。

18

（四）高效控溫繞管型反應器技術

1.技術適用范圍

適用于石化化工行業強放熱反應工序反應器節能技術改造。

2.技術原理及工藝

采用繞管型換熱內件，通過鍋爐水等移熱介質在繞管內撓流

和汽化潛熱吸收反應熱、管外反應流體錯流強化換熱，反應器單

位催化劑換熱面積大、傳熱系數大、結構本質安全可靠、設備檢

修方便等。使用該反應器可以減少設備數量，縮短工藝流程，降

低工藝回路阻力和循環氣量，降低壓縮機能耗，可充分回收反應

熱，產出更多蒸汽并降低冷卻工質消耗。繞管型反應器結構如圖

6所示。

3.技術指標

（1）綜合能耗降低：3%；

（2）反應器入口碳氧化物濃度：10%~12%；

（3）催化劑層熱點溫度：<450℃；

（4）反應器出口溫度：<320℃；

（5）副產蒸汽壓力：2.5~4.0兆帕。

4.技術功能特性

（1）縮短工藝流程，省去反應器之間的換熱設備和管道；

（2）循環比低、副產蒸汽產量高；

（3）生產操作穩定，不易出現催化劑層的飛溫。

19

圖6繞管型反應器結構圖

5.應用案例

高壓可控甲烷化工業示范項目，技術提供單位為杭州林達化

工技術工程有限公司。

（1）用戶用能情況：該項目為新建項目。

（2）實施內容及周期：在甲烷生產線上新建6臺高效控溫

繞管型反應器。實施周期4個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：建設完成后，經測算，

該生產線綜合能耗與能耗限額國家標準的先進值相比，節約標準

20

煤167.9噸/年，減排CO2465.5噸/年。該項目綜合年經濟效益合

計為604.3萬元，投資回收期4個月。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到5%。可實現節約標準煤9

萬噸/年，減排CO224.9萬噸/年。

21

（五）基于三維管自支撐縱向流蒸發器蒸發濃縮系統技術

1.技術適用范圍

適用于石化化工、輕工等行業蒸發濃縮工藝節能技術改造。

2.技術原理及工藝

將蒸發器產生的二次蒸汽，通過壓縮機增焓升溫后，送入三

維管自支撐縱向流蒸發器的加熱室，冷凝放熱。回收二次蒸汽潛

熱對物料蒸發濃縮，無需冷卻塔。基于三維管自支撐縱向流蒸發

器蒸發濃縮系統工藝流程如圖7所示。

圖7基于三維管自支撐縱向流蒸發器蒸發濃縮系統工藝流程圖

3.技術指標

（1）系統運行能耗降低：10%~25%；

（2）蒸發換熱溫差較傳統蒸發器降低：15%~35%；

（3）綜合換熱系數提升：30%~40%。

4.技術功能特性

22

（1）將三維高效換熱管應用于工業高鹽廢水處理的MVR蒸

發器，進一步提高蒸發器換熱性能，換熱溫差小，降低蒸發器結

垢風險；

（2）利用三維管自支撐和自清潔特性，蒸發器抗振動能力

強，清洗周期延長；

（3）無冷凝器，結構及流程更簡單，自動化程度高。

5.應用案例

電鍍行業廢水MVR蒸發器項目，技術提供單位為中國科學

院廣州能源研究所。

（1）用戶用能情況：傳統折流板蒸發器管束容易結垢，換

熱效果不佳。

（2）實施內容及周期：采用新型三維變形管MVR蒸發器替

換傳統MVR折流板蒸發器。實施周期4個月。

（3）節能減排效果及投資回收期：改造完成后，蒸發器換

熱效率提高53.9%，換熱面積減少33.9%，體積縮小43.6%，同

時節約運輸成本和安裝空間，蒸汽壓縮機減少耗電量75.6萬千瓦

時/年，節約標準煤234.4噸/年，減排CO2649.8噸/年。投資回收

期3.7年。

6.預計到2025年行業普及率及節能減排能力

預計到2025年行業普及率可達到5%。可實現節約標準煤9

萬噸/年，減排CO224.9萬噸/年。

23

三、余熱余壓回收利用技術

（一）低品位熱驅動多元復合工質制冷技術及裝備

1.技術適用范圍

適用于石化化工行業乙二醇、聯堿、合成氨生產工藝低溫余

熱節能技術改造。

2.技術原理及工藝

利用100~140℃低溫熱源驅動制取最低-47℃的冷能，將現有

熱驅動制冷技術的制冷深度從7℃降低至零度以下，可替代壓縮

式制冷機組，將可壓縮氣體提壓過程轉換為不可壓縮液體提壓過

程。

3.技術指標

（1）能效比（COP）：0.4~0.7；

（2）制冷溫度：-47℃；

（3）熱源溫度：100~140℃。

4.技術功能特性

（1）工質穩定性強，組分中無水無油，長周期運行無衰減；

（2）可在10%~100%自適應調節，無喘振現象；

（3）動設備少，噪音低，易維護。

5.應用案例

中鹽安徽紅四方蒸汽冷凝液余熱深度制冷項目，技術提供單

位為安徽普泛能源技術有限公司。

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（1）用戶用能情況：項目年產30萬噸乙二醇，耗電量1330.9

萬千瓦時/年。

（2）實施內容及周期：運用低品位熱驅動多元復合工質制

冷系統替代原來的電驅動壓縮機制冷系統（停機備用）。實施周

期10個月。

（3）節能減排效果及