芷江化肥工業(yè)有限公司造氣、鍋爐工段節(jié)能減排技改情況分析

補樂平

（湖南省芷江縣環(huán)境保護局，湖南 芷江419100）

1 引言

芷江化肥工業(yè)有限公司（以下簡稱“公司”）始建于1978年，位于湖南省芷江縣城河西，最初設(shè)計能力3000t合成氨／年，經(jīng)過2005年改制和多次的技術(shù)改造，現(xiàn)已是50000t合成氨／年的生產(chǎn)能力，通過造氣工段余熱回收，減少鍋爐工段能源消耗和污染物的排放，該公司實現(xiàn)了蒸汽自給能力的重大突破，主要是實現(xiàn)兩煤變一煤（即造氣用原料煤和生產(chǎn)蒸汽鍋爐用煤兩煤，減少到只用原料煤生產(chǎn)原料氣），通過對造氣工段產(chǎn)生的污染物進行治理，公司完成了國家“十一五”節(jié)能和環(huán)保減排目標(biāo)任務(wù)［1］。

公司現(xiàn)有固定資產(chǎn)近5000萬元，年銷售收入1.25億元，有生產(chǎn)設(shè)備158臺套，每年耗煤（主要是原料煤）55000余t，用電3800萬kW·h。每年排放工業(yè)廢水520萬t，占該縣工業(yè)廢水排放量的85%以上，造氣工段有廢水處理設(shè)施1套，每年產(chǎn)生粉煤灰超過2萬t，處置利用率95%，主要用作建筑材料，年創(chuàng)收益24萬元。

2 公司造氣、鍋爐工段技改前概況

2.1 鍋爐工段技改前

該工段改造前有10t蒸汽／h沸騰鍋爐1套，每天24h生產(chǎn)，產(chǎn)生的水蒸汽主要供給公司其他工段使用，現(xiàn)使用20余年，使用年限久，鍋爐老化嚴(yán)重，產(chǎn)氣量達(dá)不到要求，影響合成氨生產(chǎn)。該工段余熱主要產(chǎn)生于排放的煙氣中，除加熱鍋爐用水外，余下的熱量溫度不高，利用價值低，因此，該工段余熱棄之不用。

該工段每年消耗燃料煤近15000t，電108萬kW，環(huán)保設(shè)施有水膜除塵，投資12萬余元，主要是消煙除塵、脫硫，經(jīng)長期運轉(zhuǎn)，到2005年末，脫硫、除塵效果差，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)困難，由于是濕法除塵，每天排除塵廢水達(dá)30t，污染水環(huán)境。

該工段污染排放情況分析：主要污染物是廢氣。根據(jù)資料表明，在鍋爐工段每燃燒1t煤，SO2平均排放170kg、NO2排放1.4kg、H2S排放 0.5kg、煙塵排放11kg［2］。依據(jù)系數(shù)折算，該工段每年SO2排放2550t，NO2排放21t，H2S排放7.5t，煙塵排放165t。鍋爐煙囪廢氣實際監(jiān)測結(jié)果表明SO2、煙塵等污染物排放濃度和排放量均超過國家標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

表1 2005年化肥廠鍋爐廢氣監(jiān)測統(tǒng)計

主要污染物煙塵實際年排327.6t，SO2實際年排1305.1t，同理論值相比，煙塵多排162.6t，排放濃度超標(biāo)6.7倍，除塵效果差；SO2監(jiān)測濃度值超5.6倍，設(shè)施脫硫效果差。

2.2 造氣工段技改前

技改前，該工段有Φ2400的造氣爐4臺套，造氣工段產(chǎn)生的半水煤氣，作為以煤為原料的化肥已生產(chǎn)的重要原料，是化肥生產(chǎn)過程中必不可少的環(huán)節(jié)，該工段雖然經(jīng)過多次技改，余熱回收利用不大。

能源利用情況：主要是產(chǎn)氣用的原料煤，屬無煙煤的一種，含硫量低（小于1%），每天需原料煤140t，用水量6300t／d，用電量8000kW·h／d。技改前余熱利用不高，能耗浪費嚴(yán)重，因此，該工段余熱利用是節(jié)能降耗的主要目的。

環(huán)境保護情況：主要污染源有風(fēng)機、大功率電機產(chǎn)生的噪聲，聲源最高值達(dá)125dB；在以煤為原料的造氣吹風(fēng)氣中，主要污染物有SO2和CO，根據(jù)原料煤的不同，其含硫量不同，一般每合成1t氨，所排放的吹風(fēng)氣中SO2的含量有1～2.5kg，CO為240～300kg［3］，還產(chǎn)生大量廢水，經(jīng)測算，每天排造氣廢水3200t，廢水中主要含有懸浮物（粉煤灰）、COD、氨氮等對環(huán)境有影響的污染物。

治理情況：廢氣方面，該工段廢氣中的SO2，由于原料煤中硫含量低，排入大氣中的SO2未超標(biāo)，未作處理排入環(huán)境大氣中，對于CO污染物，加入空氣進行燃燒，排放到大氣中CO濃度含量不高［3］。廢水方面，由于廢水中污染物的含量高，特別是溫度比較高，生化處理困難，對廢水的處理，主要是多級沉淀，該公司花費40多萬元，建1000m2的沉淀池，但廢水中污染物難以達(dá)標(biāo)，影響地表水水質(zhì)安全。實際廢水監(jiān)測情況見表2。

表2 2008年芷江化肥廠監(jiān)測統(tǒng)計

資料分析表明，廢氣污染物排放量較少，由于工廠布局較合理，噪聲廠界外基本達(dá)標(biāo)。在半水煤氣制造過程中，還產(chǎn)生大量的廢渣，爐渣是化肥廠造氣過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，爐渣中含有25%左右［4］的碳，它是以無定型碳的形式存在，由于廢渣利用價值高，基本不外排，對環(huán)境影響有限。主是廢水排放超標(biāo)，COD年排1980t，氨氮年排1279.2t，懸浮物年排1144t，影響環(huán)境。因此，該工段主要是廢水污染。

3 公司技改后現(xiàn)狀分析

3.1 能源現(xiàn)狀

造氣工段和鍋爐工段對于節(jié)能減排來說，主要是在節(jié)能的同時，減少污染物的排放，鍋爐余熱利用價值不高，設(shè)備老化嚴(yán)重，影響生產(chǎn)，同時鍋爐耗煤量大，有廢氣和廢水污染物排出，為節(jié)能減排，技改后，現(xiàn)鍋爐工段已停運，主要由造氣工段余熱回收產(chǎn)生的蒸汽供給其他工段使用。造氣工段的余熱回收是化肥廠合成氨節(jié)能和環(huán)保減排的主要環(huán)節(jié)［5］。鍋爐工段能源消耗分析見表3。

表3 鍋爐工段能源消耗

改造后，由于造氣工段的余熱利用完善，能完全滿足原鍋爐工段的產(chǎn)氣量。鍋爐工段現(xiàn)已停止運行，每年節(jié)約用電近108萬kW·h，節(jié)約鍋爐燃料煤15000t，節(jié)約用電占化肥廠總量的2.9%，節(jié)約用煤占總量的21.4%。造氣工段能源消耗分析見表4。

表4 造氣工段能源消耗

造氣工段能耗與技改前相比，節(jié)約能源997.4t標(biāo)煤，原因是造氣工段采取新工藝后，為便于余熱回收和生產(chǎn)供氣的需要，在原工段增加了1臺大功率的造氣爐，其用電量和用煤量均比原工段增加，但積極開展余熱利用等節(jié)能新工藝，回收廢熱每天產(chǎn)生240t熱蒸氣，相當(dāng)于每年回收10674.7t標(biāo)煤，扣除增加的能耗，節(jié)約能源997.4t標(biāo)煤，相當(dāng)于公司用煤總量的1.5%。因此，造氣工段是合成氨生產(chǎn)能耗最高、余熱最多的崗位。努力降低煤氣生產(chǎn)的原料、蒸汽和用電消耗，切實做好余熱回收利用工作，是降低合成氨綜合能耗和生產(chǎn)成本的有效途徑［6］。

3.2 環(huán)保減排

3.2.1 廢氣減排

經(jīng)技改后，鍋爐工段停止運轉(zhuǎn)，不再有污染物排放，每年SO2減排1305.4t，占公司SO2總量（1393.56t）的93.7%；煙塵減排327.6t，占公司煙塵總量（377.6t）的86.8%，同時廢氣減少排放30336.48萬標(biāo) m3／年。造氣工段廢氣排放量有所增加，但經(jīng)余熱利用和節(jié)能減排，SO2、氮氧化物均有減少，年排放量僅79.3t和21t，造氣爐煙囪的排氣林格曼黑度同技改前相比均≤1.0級。廢氣排放達(dá)標(biāo)，技改后效果明顯好于改前見表5。

表5 廢氣污染物前后對比

3.2.2 廢水減排

鍋爐、造氣技改前排出廢水4500t／d，主要污染物為COD、氨氮、懸浮物；改造后，循環(huán)水利用提高，利用率達(dá)80%，減少了造氣工段廢水排放，現(xiàn)排放廢水3820t／d，年少排廢水20.4萬t，主要污染物排放量減少。具體措施是鍋爐拆除煙塵水膜除塵設(shè)備，每天廢水少排放30t，每年減少9000t。污染物COD、氨氮，特別是懸浮物減少量較大。造氣工段的廢水經(jīng)過沉淀和生化處理后，能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，減排的污染物主要是COD、懸浮物，其中懸浮物去除率達(dá)95%，COD達(dá)50%，公司COD由技改前1980t／年減少到現(xiàn)在的188t／年，減排達(dá)90.5%，其他污染指標(biāo)的排放均達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 經(jīng)濟效益、社會效益

3.3.1 經(jīng)濟效益

公司經(jīng)過技改，主要是造氣工段節(jié)能降耗和環(huán)保減排效果明顯。具體分析如下：鍋爐工段技改前燃煤、水、電、除塵等年費用平均為955.8萬元，其中每年耗煤15000t，電108萬kW·h。每小時供10t蒸汽給其他工段使用。技改后，鍋爐工段費用為零，節(jié)約955.8萬元。造氣工段主要利用回收的余熱代替原鍋爐工段產(chǎn)氣給其他工段使用。到目前為止，該工段產(chǎn)氣量為20000m3／h，利用余熱每小時產(chǎn)10t蒸汽，其蒸汽壓力達(dá)到后續(xù)工段工作要求。以每t蒸汽143.86元（該公司提供數(shù)據(jù)）全年300d計，創(chuàng)新價值1035.8萬元。以每噸合成氨2500元計，每年多產(chǎn)合成氨4143.2t。以每年產(chǎn)氨50000t計，降低成本207.16元／t氨（未扣除設(shè)備折舊等因素）。

3.3.2 社會效益

公司周邊環(huán)境空氣質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)，主要指標(biāo)SO2、總懸浮顆粒物同技改前相比均下降，排入舞水河芷江段的污染物減少，對于穩(wěn)定芷江縣城空氣質(zhì)量和減輕對地表水水質(zhì)的污染有著重要意義。由于公司周邊環(huán)境質(zhì)量改善，原每年3～5起污染糾紛，現(xiàn)減少到基本為零起的污染事件，對創(chuàng)和諧社會、保持社會穩(wěn)定也作出了重要貢獻。

公司是耗能大戶，原耗煤量占該縣用煤量的50%以上，現(xiàn)降到20%，同時節(jié)電、節(jié)水有利于芷江經(jīng)濟的發(fā)展，為芷江縣的環(huán)保減排和循環(huán)經(jīng)濟作出了較大貢獻。由于污染物排放量減少，為芷江生態(tài)旅游創(chuàng)造了良好的環(huán)境，促進了芷江縣旅游事業(yè)的發(fā)展，在芷江縣的工業(yè)企業(yè)中起到了節(jié)能和環(huán)保減排的帶斗作用。

4 結(jié)語

通過技改，公司在節(jié)能方面取得明顯成就。每年節(jié)約燃料煤1.5萬t，鍋爐用電108萬kW·h。造氣余熱利用折標(biāo)煤10674.7t／年，除去增加的能耗9677.3t／年，節(jié)約997.4t標(biāo)煤，3項合計節(jié)約折標(biāo)煤每年約1.2萬t，占公司總能耗17.9%。

通過技改，達(dá)到了環(huán)保減排目的。廢氣污染物SO2減少排放1384.7t／年，減排99.4%；NOx減少排放347.3t／年，減排99.2%；煙塵減少排放327.6t／年，減排86.8%；減少廢氣排放30336.48萬標(biāo) m3／年。廢水減少20.4萬t，廢水中主要污染物COD由技改前1980t／年減排至188t／年，減排90.5%，廢水總排口濃度和排放量達(dá)總量控制要求。

通過技改，公司經(jīng)濟效益得到提高，回收利用余熱產(chǎn)氣，每年節(jié)約成本1035.8萬元，多產(chǎn)合成氨4143.2t，噸氨成本下降207.16元，提高了市場的競爭力。同時，社會效益明顯，公司周邊環(huán)境質(zhì)量得到改善，環(huán)境接納的污染物減少，居民生活環(huán)境質(zhì)量提高，公司節(jié)能減排技改工作，為芷江工業(yè)經(jīng)濟和社會發(fā)展、文明生態(tài)縣建設(shè)起到了較大的推動作用。

［1］ 芷江縣環(huán)境保護局.環(huán)保減排報告［R］.芷江：芷江縣環(huán)境保護局，2011.

［2］ 吳岱明.小氮肥問答［M］.長沙：湖南科技出版社，1979.

［3］ 化學(xué)工業(yè)部環(huán)境保護設(shè)計中心站.化工環(huán)境保護設(shè)計手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.

［4］ 陳光柱.燃用無煙煤CFB鍋爐飛灰可燃物含量高的原因和優(yōu)化措施［J］.中氮肥，2010（6）：14～16.

［5］ 程福元.合成氨造氣工段余熱回收效果測定［J］.江蘇化工，1997（6）：44～45.

［6］ 孫華田，辛君一.造氣工段的能耗分析及節(jié)能途徑［J］.小氮肥，2008（1）：1～10.

［7］ 芷江縣環(huán)境保護局.污染源監(jiān)測報告［R］.芷江：芷江縣環(huán)境保護局，2008.