芷江化肥工業有限公司造氣、鍋爐工段節能減排技改情況分析

補樂平

（湖南省芷江縣環境保護局，湖南 芷江419100）

1 引言

芷江化肥工業有限公司（以下簡稱“公司”）始建于1978年，位于湖南省芷江縣城河西，最初設計能力3000t合成氨／年，經過2005年改制和多次的技術改造，現已是50000t合成氨／年的生產能力，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，該公司實現了蒸汽自給能力的重大突破，主要是實現兩煤變一煤（即造氣用原料煤和生產蒸汽鍋爐用煤兩煤，減少到只用原料煤生產原料氣），通過對造氣工段產生的污染物進行治理，公司完成了國家“十一五”節能和環保減排目標任務［1］。

公司現有固定資產近5000萬元，年銷售收入1.25億元，有生產設備158臺套，每年耗煤（主要是原料煤）55000余t，用電3800萬kW·h。每年排放工業廢水520萬t，占該縣工業廢水排放量的85%以上，造氣工段有廢水處理設施1套，每年產生粉煤灰超過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，產生的水蒸汽主要供給公司其他工段使用，現使用20余年，使用年限久，鍋爐老化嚴重，產氣量達不到要求，影響合成氨生產。該工段余熱主要產生于排放的煙氣中，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，環保設施有水膜除塵，投資12萬余元，主要是消煙除塵、脫硫，經長期運轉，到2005年末，脫硫、除塵效果差，穩定達標困難，由于是濕法除塵，每天排除塵廢水達30t，污染水環境。

該工段污染排放情況分析：主要污染物是廢氣。根據資料表明，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］。依據系數折算，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測結果表明SO2、煙塵等污染物排放濃度和排放量均超過國家標準（表1）。

表1 2005年化肥廠鍋爐廢氣監測統計

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6.7倍，除塵效果差；SO2監測濃度值超5.6倍，設施脫硫效果差。

2.2 造氣工段技改前

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

能源利用情況：主要是產氣用的原料煤，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，能耗浪費嚴重，因此，該工段余熱利用是節能降耗的主要目的。

環境保護情況：主要污染源有風機、大功率電機產生的噪聲，聲源最高值達125dB；在以煤為原料的造氣吹風氣中，主要污染物有SO2和CO，根據原料煤的不同，其含硫量不同，一般每合成1t氨，所排放的吹風氣中SO2的含量有1～2.5kg，CO為240～300kg［3］，還產生大量廢水，經測算，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，未作處理排入環境大氣中，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標，影響地表水水質安全。實際廢水監測情況見表2。

表2 2008年芷江化肥廠監測統計

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，噪聲廠界外基本達標。在半水煤氣制造過程中，還產生大量的廢渣，爐渣是化肥廠造氣過程中產生的副產品，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，對環境影響有限。主是廢水排放超標，COD年排1980t，氨氮年排1279.2t，懸浮物年排1144t，影響環境。因此，該工段主要是廢水污染。

3 公司技改后現狀分析

3.1 能源現狀

造氣工段和鍋爐工段對于節能減排來說，主要是在節能的同時，減少污染物的排放，鍋爐余熱利用價值不高，設備老化嚴重，影響生產，同時鍋爐耗煤量大，有廢氣和廢水污染物排出，為節能減排，技改后，現鍋爐工段已停運，主要由造氣工段余熱回收產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能和環保減排的主要環節［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氣量。鍋爐工段現已停止運行，每年節約用電近108萬kW·h，節約鍋爐燃料煤15000t，節約用電占化肥廠總量的2.9%，節約用煤占總量的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，節約能源997.4t標煤，原因是造氣工段采取新工藝后，為便于余熱回收和生產供氣的需要，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能新工藝，回收廢熱每天產生240t熱蒸氣，相當于每年回收10674.7t標煤，扣除增加的能耗，節約能源997.4t標煤，相當于公司用煤總量的1.5%。因此，造氣工段是合成氨生產能耗最高、余熱最多的崗位。努力降低煤氣生產的原料、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成本的有效途徑［6］。

3.2 環保減排

3.2.1 廢氣減排

經技改后，鍋爐工段停止運轉，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 m3／年。造氣工段廢氣排放量有所增加，但經余熱利用和節能減排，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。廢氣排放達標，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，循環水利用提高，利用率達80%，減少了造氣工段廢水排放，現排放廢水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。造氣工段的廢水經過沉淀和生化處理后，能穩定達標排放，減排的污染物主要是COD、懸浮物，其中懸浮物去除率達95%，COD達50%，公司COD由技改前1980t／年減少到現在的188t／年，減排達90.5%，其他污染指標的排放均達到國家排放標準。

3.3 經濟效益、社會效益

3.3.1 經濟效益

公司經過技改，主要是造氣工段節能降耗和環保減排效果明顯。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氣給其他工段使用。到目前為止，該工段產氣量為20000m3／h，利用余熱每小時產10t蒸汽，其蒸汽壓力達到后續工段工作要求。以每t蒸汽143.86元（該公司提供數據）全年300d計，創新價值1035.8萬元。以每噸合成氨2500元計，每年多產合成氨4143.2t。以每年產氨50000t計，降低成本207.16元／t氨（未扣除設備折舊等因素）。

3.3.2 社會效益

公司周邊環境空氣質量明顯好轉，主要指標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，對于穩定芷江縣城空氣質量和減輕對地表水水質的污染有著重要意義。由于公司周邊環境質量改善，原每年3～5起污染糾紛，現減少到基本為零起的污染事件，對創和諧社會、保持社會穩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，現降到20%，同時節電、節水有利于芷江經濟的發展，為芷江縣的環保減排和循環經濟作出了較大貢獻。由于污染物排放量減少，為芷江生態旅游創造了良好的環境，促進了芷江縣旅游事業的發展，在芷江縣的工業企業中起到了節能和環保減排的帶斗作用。

4 結語

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

通過技改，達到了環保減排目的。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 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總量控制要求。

通過技改，公司經濟效益得到提高，回收利用余熱產氣，每年節約成本1035.8萬元，多產合成氨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，公司周邊環境質量得到改善，環境接納的污染物減少，居民生活環境質量提高，公司節能減排技改工作，為芷江工業經濟和社會發展、文明生態縣建設起到了較大的推動作用。

［1］ 芷江縣環境保護局.環保減排報告［R］.芷江：芷江縣環境保護局，2011.

［2］ 吳岱明.小氮肥問答［M］.長沙：湖南科技出版社，1979.

［3］ 化學工業部環境保護設計中心站.化工環境保護設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，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能途徑［J］.小氮肥，2008（1）：1～10.

［7］ 芷江縣環境保護局.污染源監測報告［R］.芷江：芷江縣環境保護局，2008.