合成氨生产造气工段能耗分析与节能途径探究

常守东

摘 要：针对合成氨生产造气工段能耗分析与节能途径，结合理论实践，在分析合成氨生产造气工段主要能耗的基础上，分析了实现节能的主要途径。得出采用蒸汽驱动空气鼓风机、应用自动加煤技术和自动出渣技术、应用专用高效炉箅、应用过热蒸汽入炉制气技术降低合成氨生产造气工段能耗，提高经济效益关键的结论，希望对相关单位有一定帮助。

关键词：合成氨；生产造气工段；能耗分析；节能途径

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.027

1 合成氨生产造气工段能耗分析

目前我国绝大多数企业在合成氨操作中，以煤为主要原料。合成氨的能耗普遍在58.62GJ/t以上，大约是理论能耗21.27GJ/t的2.8倍左右，和美国的24.36GJ/t，德国18.97GJ/t相比具有非常大的节能潜力。而合成氨厂能耗最大的物料为原料煤，仅仅原料煤一项，就占据合成氨总能耗的60%以上，原料煤的采购成本占合成氨总成本的45.6%左右。因此，如果可以通过一系列科学先进措施和技术来降低原料煤的损耗量，既能有效减低能耗，还能大幅度降低合成氨的成本。

2 合成氨生产造气工段节能途径分析

（1）采用蒸汽驱动空气鼓风机。通过蒸汽透平的方法来取代传统电机来推动造气用空气鼓风机运行，和传统电机驱动相比，蒸汽驱动具有投资小，升级改造方便，且节能效益明显的优点。比如：在合成氨生产造气工段可利用吹风气余热来回收可副产中压过热蒸汽，最常见的中压过热蒸汽有两种，一种是2.47MPa，最高气温可达350℃，另一种是3.84MPa，最高溫度可达400℃[1]。通过中压过热蒸汽来驱动气化系统来驱动鼓风机，被压出来的低压过热蒸汽，可直接应用在造气炉制气上，从而达到一举两得的目的，既能有效节约电能的消耗，而且得到的低压过热蒸汽还能带来节能降耗的效果。具体应用流程如图1所示：

（2）充分应用自动加煤技术。自动加煤技术是在原来造气炉加料口增设机电一体化控制系统，来取代传统人工加煤，应用实例表明，通过应用此项技术，可为气化生产和操作带来便利条件。具体节能效果主要体现在以下几个方面：

第一，可有效减轻操作人员的劳动强度，并消除开炉盖、点火、加煤操作的不安全。第二，可有效减少开炉次数，增加造气时间，对提高单炉造气量有重要意义，同时，还能有效减少开盖加炉时蒸汽的消耗量，提高资源利用率。第三，有些克服传统造气工段因温度变化而引发炉况波动的问题，减少不必要的热量损失，同时也有效保证了气化层的蓄热量，对提升合成氨生产效率有重要意义。

（3）合理应用自动出渣技术。自动出渣技术是建立在自动加煤技术基础上的，其主要作用是避免发生停炉损失，可大幅度提升气化炉的发气量，降低热损失。并充分结合DCS自动控制技术，可实现自动化和智能化控制。自动出渣技术是在传统出渣炉炉下的灰仓中的，分别设置上下两道阀门，通过液压驱动方法来启动和关闭阀门。通常情况下，上阀门为常开阀门，下阀门为常闭阀门，二者之间具有相互联锁的特性，上下两道阀门可以同时是关闭，但不能同时开启。出渣量以设定的频率为基准，通过DCS控制系统来实现不停炉连续排渣，从而避免停机造成的能源损耗，既能达到节约能源的目的，而且还能有效提升合成氨生产造气的工作效率。

（4）应用专业高效的炉箅。在合成氨生产造气工段中，炉箅的主要作用是固定造气炉，传统炉箅造型有：星型炉箅、伞型炉箅、塔型炉箅等。这些炉箅具有很大的局限性，比如：通风面积小、补风不均匀、排灰破渣能力比较差等，对造气工段制气能力的提升有很大的限制。因此，需要根据实际情况，合理炉箅的造型，比如：选择均布式炉箅、螺旋型炉箅、多边形炉箅等都可以有效提升造气炉的气化强度，并降低原料煤的使用量，是合成氨生产造气工段实现节能减排的主要途径，需要高度重视。国内外应用实例表明，通过应用专业高效的炉箅，具有以下效果：1）通过合理设计布风，可促使有效提升炉膛截面布风的均匀性；2）可大幅度提升炉箅通风面积，增加送风量，提升原料煤发气量；3）可有效提升破渣和排渣的效率，减少炉下带出物。

（5）应用过热蒸汽入炉制气技术。此项技术的应用，有效解决了传统入炉用饱和蒸汽温度低、含水量高的缺点，目前各大合成氨生产制造企业，所用的过热蒸汽其温度在200℃～300℃之间，应用过热蒸汽入炉制气技术，所带来的节能效果主要体现在以下几个方面：1）煤气发气量可提升20%～30%；2）吹风时间大约可以节约15%左右；3）可大幅度提升蒸汽分解率，每合成1t氨，蒸汽效率可节约0.30t～0.45t。

（6）积极推广集中式余热回收和洗气工艺。原有每台气化炉制出的煤气采用一台余热回收器和一台洗气塔来进行回收，具有设备种类多、利用率低、管道长、阻力大的问题，难以满足现代化和标准化的发展需求。因此，可采用四台气化炉制出的煤气共用一台集中式余热回收器和一个洗气塔。设备利用率从传统1对1的70%提升现在4对1是的90%，大大降低了余热器中的热损失，并且余热的回收率可提高15%～20%，洗气塔循环冷却水的用量也可以节约20%～25%，而且在运行中，产生的系统阻力也比较低，有利于发气量的提升，可节约投资成本30%以上，值得大范围推广应用。

3 结语

综上所述，本文结合理论实践，深入分析了合成氨生产造气工段能耗分析与节能途径，分析结果表明，原料煤的消耗是目前造气工段能耗最大的内容，为达到节能减排，提高经济效益的目的，就必须通过一系列行之有效的方法来降低原料煤的消耗量。具体而言，可以从采用蒸汽驱动空气鼓风机、充分应用自动加煤技术、合理应用自动出渣技术、应用专业高效的炉箅、应用过热蒸汽入炉制气技术、积极推广集中式余热回收和洗气工艺六个方面入手，可有效减低合成氨生产造气工段能源的损耗。

参考文献：

[1]冯向忠，陈延栋.浅议造气工段节能降耗及应掌握的重点[J]. 化工安全与环境，2017（33）：22-24.