小氮肥生產中節能技術改造的應用研究

梅樹雄

（云南泰安工程技術咨詢有限公司，云南 昆明 650224）

我國小氮肥企業普遍存在技術水平、裝備條件較差、生產效率低、能耗過高以及存在較為嚴重的污染等問題。再加之市場競爭不斷加劇，如果這些小氮肥企業再不作出改變，那么最終只可能被市場所淘汰。因此對于小氮肥企業而言，探索實踐節能技術改造是非常有必要的。這不僅是對國家節能減排政策的積極響應，更是小氮肥企業有效提升市場競爭力，實現健康有序發展的重要途徑。

1 高能耗鼓風機設備的改造

1.1 高能耗鼓風機設備耗能現狀

在傳統合成氨常壓造氣工序中，通常情況下小氮肥企業所利用的蒸汽壓力為0.5MPa以上，然后再通過閥門將其降至0.2MPa以下來予以使用。但是從熱力學角度而言，通過閥門節流來將高壓蒸汽降到低壓然后使用，期間勢必會存在壓力能損失，這無疑是一種浪費。如果一家200kt/a小氮肥企業在造氣工序越使用25t/h的蒸汽，當這部分蒸汽從0.5MPa降至0.2MPa，具有的作功能力能夠達到1000kW，如果能夠將其充分利用起來，則能夠實現電能2.4×104kW·h的節約。但事實上，大部分小氮肥企業都將這部分能夠利用起來的電能浪費掉了。比如某小氮肥企業合成氨裝置使用的是造氣鼓風機，單套裝置一共有3臺鼓風機為造氣爐送風，而造氣鼓風機由電能進行驅動，如果每臺造氣鼓風機的耗電量為5280kW·h/d，那么單套裝置鼓風機的耗電量為5280 kW·h/d×3=15840 kW·h/日。

1.2 高能耗鼓風機設備改造方法

改造方案：采用B05-0.5/0.08背壓汽輪機組3臺進行改造，配套異步電動機與熱功聯產驅動鼓風機實現熱電聯產，利用蒸汽梯級來實現電力消耗的節省。汽輪機進汽溫度為260℃，壓力0.5MPa（表壓），排汽溫度為 185℃，0.08MPa（表壓）。每臺熱功汽輪機14.3t/h左右的進汽量，汽輪機排汽進入造氣緩沖罐，以供生產系統使用。改造投資：每套臺汽輪機及風機設備費大概為20萬元，安裝材料及其他費用合計約10萬元，那么3套臺設備共計費用應為90萬元左右。改造效益：按照改造方案進行改造以后，由于鼓風機完全不再依靠電機進行驅動，而且還能夠實現少許返電，那么按照單臺風機節電量5880 kW·h/d進行計算，3臺鼓風機的節電量能夠達到 5880 kW·h/d×3=17640 kW·h/d，如果一年生產300天，那么年節電量能夠達到能夠達到17640kW·h×300=5292000kW·h。如果按照 0.5元/kW·h來進行計算，那么一年就能夠節省電費5292000×0.5元=2646000元。這不僅投資少，而且見效快，有著非常明顯的節能效果和經濟效益。

2 高能耗冷卻系統的改造

2.1 高能耗冷卻系統耗能現狀

某小氮肥企業尿素裝置目前全部采用的是水溶液全循環法這樣一種尿素生產工藝，由于冷卻介質采用的是循環水，列管換熱系數小，所以冷卻效果其實并不是很理想。尤其是在夏季生產的時候，氨的冷凝溫度在38℃左右，此時氣氨借助這種冷卻方法是難以實現完全冷凝的，那么氨冷卻器出口氣體就會存在氣氨夾帶的問題，從而使得后續相關設備運行的負荷也增大了。

2.2 高能耗冷卻系統改造方法

改造方案：為尿素氨冷卻系統增加一臺蒸發式冷凝器，和原有氨冷凝器進行并聯運行，對氨冷凝器B、C部分或全部替代，通過這樣的途徑來實現氨冷器出口溫度的降低，使尿素氨耗降低，最終實現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 高能耗冷卻系統改造示意圖

改造投資：購置 蒸發式冷凝器一臺需要80萬元，安裝及其他費用大概20萬元，按照改造方案完成冷卻系統整個改造大概需要投入100萬元左右。改造效益：借助蒸發式冷凝器對原冷卻系統進行改造以后，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，那么每小時每噸尿素能夠多冷凝30kg左右的氨，日產增加19.5t，噸尿素氨耗下降7kg。如果尿素按1600元/t售價、NH3按2800元/t售價，一年生產300天進行計算，那么尿素產量增加效益為19.5×1600×300=936萬元，而NH3耗降低增加效益為0.007×2800×183×3×300=322.8 萬元。兩者相加，322.8+936=1258.8萬元。產量增加的氨消耗的成本為 19.5×2800×0.59×300=966.42 萬元，按 1.2t/t·Ur，110元/t計取汽耗，那么汽耗增加成本為19.5×1.2×110×300=77.22 萬 元，兩 者相 加 ，77.22+966.42=1043.64萬元。風機、水泵電機的電耗增加成本為 5.5×0.5×24×300× （4+2）=11.88萬元。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=203.28萬元。通過計算，原本的高能耗冷卻系統經過改造以后，預期每年能夠實現效益增加203.28萬元。

3 結語

總而言之，對于未來氮肥工業而言，減少污染物排放，提高資源和能源利用率將是主流發展方向，同時也是各個小氮肥企業在激烈的市場競爭中站穩腳跟，以及獲得進一發展的重要途徑。文章從高能耗鼓風機設備的改造、高能耗冷卻系統的改造兩個途徑深入分析探討了小氮肥生產中節能技術改造的具體應用，希望能借此給予相關人員一定參考借鑒，共同助力我國小氮肥生產工藝技術水平不斷提高，甚至是取得歷史性突破。