小氮肥生產(chǎn)中節(jié)能技術(shù)改造的應(yīng)用研究

梅樹雄

（云南泰安工程技術(shù)咨詢有限公司，云南 昆明 650224）

我國(guó)小氮肥企業(yè)普遍存在技術(shù)水平、裝備條件較差、生產(chǎn)效率低、能耗過(guò)高以及存在較為嚴(yán)重的污染等問(wèn)題。再加之市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，如果這些小氮肥企業(yè)再不作出改變，那么最終只可能被市場(chǎng)所淘汰。因此對(duì)于小氮肥企業(yè)而言，探索實(shí)踐節(jié)能技術(shù)改造是非常有必要的。這不僅是對(duì)國(guó)家節(jié)能減排政策的積極響應(yīng)，更是小氮肥企業(yè)有效提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)健康有序發(fā)展的重要途徑。

1 高能耗鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備的改造

1.1 高能耗鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備耗能現(xiàn)狀

在傳統(tǒng)合成氨常壓造氣工序中，通常情況下小氮肥企業(yè)所利用的蒸汽壓力為0.5MPa以上，然后再通過(guò)閥門將其降至0.2MPa以下來(lái)予以使用。但是從熱力學(xué)角度而言，通過(guò)閥門節(jié)流來(lái)將高壓蒸汽降到低壓然后使用，期間勢(shì)必會(huì)存在壓力能損失，這無(wú)疑是一種浪費(fèi)。如果一家200kt/a小氮肥企業(yè)在造氣工序越使用25t/h的蒸汽，當(dāng)這部分蒸汽從0.5MPa降至0.2MPa，具有的作功能力能夠達(dá)到1000kW，如果能夠?qū)⑵涑浞掷闷饋?lái)，則能夠?qū)崿F(xiàn)電能2.4×104kW·h的節(jié)約。但事實(shí)上，大部分小氮肥企業(yè)都將這部分能夠利用起來(lái)的電能浪費(fèi)掉了。比如某小氮肥企業(yè)合成氨裝置使用的是造氣鼓風(fēng)機(jī)，單套裝置一共有3臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)為造氣爐送風(fēng)，而造氣鼓風(fēng)機(jī)由電能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如果每臺(tái)造氣鼓風(fēng)機(jī)的耗電量為5280kW·h/d，那么單套裝置鼓風(fēng)機(jī)的耗電量為5280 kW·h/d×3=15840 kW·h/日。

1.2 高能耗鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備改造方法

改造方案：采用B05-0.5/0.08背壓汽輪機(jī)組3臺(tái)進(jìn)行改造，配套異步電動(dòng)機(jī)與熱功聯(lián)產(chǎn)驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，利用蒸汽梯級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)電力消耗的節(jié)省。汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度為260℃，壓力0.5MPa（表壓），排汽溫度為 185℃，0.08MPa（表壓）。每臺(tái)熱功汽輪機(jī)14.3t/h左右的進(jìn)汽量，汽輪機(jī)排汽進(jìn)入造氣緩沖罐，以供生產(chǎn)系統(tǒng)使用。改造投資：每套臺(tái)汽輪機(jī)及風(fēng)機(jī)設(shè)備費(fèi)大概為20萬(wàn)元，安裝材料及其他費(fèi)用合計(jì)約10萬(wàn)元，那么3套臺(tái)設(shè)備共計(jì)費(fèi)用應(yīng)為90萬(wàn)元左右。改造效益：按照改造方案進(jìn)行改造以后，由于鼓風(fēng)機(jī)完全不再依靠電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)少許返電，那么按照單臺(tái)風(fēng)機(jī)節(jié)電量5880 kW·h/d進(jìn)行計(jì)算，3臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的節(jié)電量能夠達(dá)到 5880 kW·h/d×3=17640 kW·h/d，如果一年生產(chǎn)300天，那么年節(jié)電量能夠達(dá)到能夠達(dá)到17640kW·h×300=5292000kW·h。如果按照 0.5元/kW·h來(lái)進(jìn)行計(jì)算，那么一年就能夠節(jié)省電費(fèi)5292000×0.5元=2646000元。這不僅投資少，而且見效快，有著非常明顯的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。

2 高能耗冷卻系統(tǒng)的改造

2.1 高能耗冷卻系統(tǒng)耗能現(xiàn)狀

某小氮肥企業(yè)尿素裝置目前全部采用的是水溶液全循環(huán)法這樣一種尿素生產(chǎn)工藝，由于冷卻介質(zhì)采用的是循環(huán)水，列管換熱系數(shù)小，所以冷卻效果其實(shí)并不是很理想。尤其是在夏季生產(chǎn)的時(shí)候，氨的冷凝溫度在38℃左右，此時(shí)氣氨借助這種冷卻方法是難以實(shí)現(xiàn)完全冷凝的，那么氨冷卻器出口氣體就會(huì)存在氣氨夾帶的問(wèn)題，從而使得后續(xù)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的負(fù)荷也增大了。

2.2 高能耗冷卻系統(tǒng)改造方法

改造方案：為尿素氨冷卻系統(tǒng)增加一臺(tái)蒸發(fā)式冷凝器，和原有氨冷凝器進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行，對(duì)氨冷凝器B、C部分或全部替代，通過(guò)這樣的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)氨冷器出口溫度的降低，使尿素氨耗降低，最終實(shí)現(xiàn)稀氨水解吸蒸汽消耗量和尾氣中的氨含量的減少。具體見圖1。

圖1 高能耗冷卻系統(tǒng)改造示意圖

改造投資：購(gòu)置 蒸發(fā)式冷凝器一臺(tái)需要80萬(wàn)元，安裝及其他費(fèi)用大概20萬(wàn)元，按照改造方案完成冷卻系統(tǒng)整個(gè)改造大概需要投入100萬(wàn)元左右。改造效益：借助蒸發(fā)式冷凝器對(duì)原冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造以后，氣氨溫度能夠降低至33℃左右。而在冷凝溫度相差5～6℃的前提下，那么每小時(shí)每噸尿素能夠多冷凝30kg左右的氨，日產(chǎn)增加19.5t，噸尿素氨耗下降7kg。如果尿素按1600元/t售價(jià)、NH3按2800元/t售價(jià)，一年生產(chǎn)300天進(jìn)行計(jì)算，那么尿素產(chǎn)量增加效益為19.5×1600×300=936萬(wàn)元，而NH3耗降低增加效益為0.007×2800×183×3×300=322.8 萬(wàn)元。兩者相加，322.8+936=1258.8萬(wàn)元。產(chǎn)量增加的氨消耗的成本為 19.5×2800×0.59×300=966.42 萬(wàn)元，按 1.2t/t·Ur，110元/t計(jì)取汽耗，那么汽耗增加成本為19.5×1.2×110×300=77.22 萬(wàn) 元，兩 者相 加 ，77.22+966.42=1043.64萬(wàn)元。風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)的電耗增加成本為 5.5×0.5×24×300× （4+2）=11.88萬(wàn)元。那么總的增加效益減去總的消耗成本增加為1258.8-1043.64-11.88=203.28萬(wàn)元。通過(guò)計(jì)算，原本的高能耗冷卻系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造以后，預(yù)期每年能夠?qū)崿F(xiàn)效益增加203.28萬(wàn)元。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，對(duì)于未來(lái)氮肥工業(yè)而言，減少污染物排放，提高資源和能源利用率將是主流發(fā)展方向，同時(shí)也是各個(gè)小氮肥企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟，以及獲得進(jìn)一發(fā)展的重要途徑。文章從高能耗鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備的改造、高能耗冷卻系統(tǒng)的改造兩個(gè)途徑深入分析探討了小氮肥生產(chǎn)中節(jié)能技術(shù)改造的具體應(yīng)用，希望能借此給予相關(guān)人員一定參考借鑒，共同助力我國(guó)小氮肥生產(chǎn)工藝技術(shù)水平不斷提高，甚至是取得歷史性突破。