小氮肥生产中节能技术改造的应用研究

梅树雄

（云南泰安工程技术咨询有限公司，云南 昆明 650224）

我国小氮肥企业普遍存在技术水平、装备条件较差、生产效率低、能耗过高以及存在较为严重的污染等问题。再加之市场竞争不断加剧，如果这些小氮肥企业再不作出改变，那么最终只可能被市场所淘汰。因此对于小氮肥企业而言，探索实践节能技术改造是非常有必要的。这不仅是对国家节能减排政策的积极响应，更是小氮肥企业有效提升市场竞争力，实现健康有序发展的重要途径。

1 高能耗鼓风机设备的改造

1.1 高能耗鼓风机设备耗能现状

在传统合成氨常压造气工序中，通常情况下小氮肥企业所利用的蒸汽压力为0.5MPa以上，然后再通过阀门将其降至0.2MPa以下来予以使用。但是从热力学角度而言，通过阀门节流来将高压蒸汽降到低压然后使用，期间势必会存在压力能损失，这无疑是一种浪费。如果一家200kt/a小氮肥企业在造气工序越使用25t/h的蒸汽，当这部分蒸汽从0.5MPa降至0.2MPa，具有的作功能力能够达到1000kW，如果能够将其充分利用起来，则能够实现电能2.4×104kW·h的节约。但事实上，大部分小氮肥企业都将这部分能够利用起来的电能浪费掉了。比如某小氮肥企业合成氨装置使用的是造气鼓风机，单套装置一共有3台鼓风机为造气炉送风，而造气鼓风机由电能进行驱动，如果每台造气鼓风机的耗电量为5280kW·h/d，那么单套装置鼓风机的耗电量为5280 kW·h/d×3=15840 kW·h/日。

1.2 高能耗鼓风机设备改造方法

改造方案：采用B05-0.5/0.08背压汽轮机组3台进行改造，配套异步电动机与热功联产驱动鼓风机实现热电联产，利用蒸汽梯级来实现电力消耗的节省。汽轮机进汽温度为260℃，压力0.5MPa（表压），排汽温度为 185℃，0.08MPa（表压）。每台热功汽轮机14.3t/h左右的进汽量，汽轮机排汽进入造气缓冲罐，以供生产系统使用。改造投资：每套台汽轮机及风机设备费大概为20万元，安装材料及其他费用合计约10万元，那么3套台设备共计费用应为90万元左右。改造效益：按照改造方案进行改造以后，由于鼓风机完全不再依靠电机进行驱动，而且还能够实现少许返电，那么按照单台风机节电量5880 kW·h/d进行计算，3台鼓风机的节电量能够达到 5880 kW·h/d×3=17640 kW·h/d，如果一年生产300天，那么年节电量能够达到能够达到17640kW·h×300=5292000kW·h。如果按照 0.5元/kW·h来进行计算，那么一年就能够节省电费5292000×0.5元=2646000元。这不仅投资少，而且见效快，有着非常明显的节能效果和经济效益。

2 高能耗冷却系统的改造

2.1 高能耗冷却系统耗能现状

某小氮肥企业尿素装置目前全部采用的是水溶液全循环法这样一种尿素生产工艺，由于冷却介质采用的是循环水，列管换热系数小，所以冷却效果其实并不是很理想。尤其是在夏季生产的时候，氨的冷凝温度在38℃左右，此时气氨借助这种冷却方法是难以实现完全冷凝的，那么氨冷却器出口气体就会存在气氨夹带的问题，从而使得后续相关设备运行的负荷也增大了。

2.2 高能耗冷却系统改造方法

改造方案：为尿素氨冷却系统增加一台蒸发式冷凝器，和原有氨冷凝器进行并联运行，对氨冷凝器B、C部分或全部替代，通过这样的途径来实现氨冷器出口温度的降低，使尿素氨耗降低，最终实现稀氨水解吸蒸汽消耗量和尾气中的氨含量的减少。具体见图1。

图1 高能耗冷却系统改造示意图

改造投资：购置 蒸发式冷凝器一台需要80万元，安装及其他费用大概20万元，按照改造方案完成冷却系统整个改造大概需要投入100万元左右。改造效益：借助蒸发式冷凝器对原冷却系统进行改造以后，气氨温度能够降低至33℃左右。而在冷凝温度相差5～6℃的前提下，那么每小时每吨尿素能够多冷凝30kg左右的氨，日产增加19.5t，吨尿素氨耗下降7kg。如果尿素按1600元/t售价、NH3按2800元/t售价，一年生产300天进行计算，那么尿素产量增加效益为19.5×1600×300=936万元，而NH3耗降低增加效益为0.007×2800×183×3×300=322.8 万元。两者相加，322.8+936=1258.8万元。产量增加的氨消耗的成本为 19.5×2800×0.59×300=966.42 万元，按 1.2t/t·Ur，110元/t计取汽耗，那么汽耗增加成本为19.5×1.2×110×300=77.22 万 元，两 者相 加 ，77.22+966.42=1043.64万元。风机、水泵电机的电耗增加成本为 5.5×0.5×24×300× （4+2）=11.88万元。那么总的增加效益减去总的消耗成本增加为1258.8-1043.64-11.88=203.28万元。通过计算，原本的高能耗冷却系统经过改造以后，预期每年能够实现效益增加203.28万元。

3 结语

总而言之，对于未来氮肥工业而言，减少污染物排放，提高资源和能源利用率将是主流发展方向，同时也是各个小氮肥企业在激烈的市场竞争中站稳脚跟，以及获得进一发展的重要途径。文章从高能耗鼓风机设备的改造、高能耗冷却系统的改造两个途径深入分析探讨了小氮肥生产中节能技术改造的具体应用，希望能借此给予相关人员一定参考借鉴，共同助力我国小氮肥生产工艺技术水平不断提高，甚至是取得历史性突破。